氣候動力學的新思維 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛凡炳著 著

圖書標籤:

• 氣候動力學
• 氣候變化
• 大氣科學
• 海洋學
• 地球係統科學
• 數值模擬
• 混沌理論
• 非綫性動力學
• 氣候建模
• 地球物理學

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030542045

商品編碼：27875931162

齣版時間：2018-03-01

作  者:薛凡炳 著 定  價:68 齣 版 社:科學齣版社 齣版日期:2018年03月01日 頁  數:133 裝  幀:平裝 ISBN:9787030542045 ●序
●前言
●符號說明
● 非絕熱大氣動力學方程組及解析性質
●1.1 大氣係統非絕熱方程組
●1.2 距平加熱場的準解析描述
●1.3 非絕熱位勢渦度方程
●1.4 非絕熱位渦距平方程
●第二章 頻率波數方程；三維波和二維波
●2.1 發展方程與頻率波數方程的分離
●2.2 濕斜壓大氣Rossby波的頻率一波數方程
●2.3 二維波和三維波的局部解
●2.4 無輻散層行進波中的三維波和二維波
●2.5 槽綫移動速度公式
●第三章 響應微加熱強迫的發展方程
●3.1 發展方程中的反饋係數
●3.2 對微加熱源的響應解
●3.3 周期微加熱強迫下的自組織過程
●3.4 周期起伏中能量短時集中釋放的脈衝機製
●3.5 氣候平均垂直運動鵑隨機漲落對自組織過程的促進
●部分目錄

內容簡介

氣候變化是當前科學界的前沿學科，但是由於涉及的因素比較多，因而也是一個很好復雜的問題。氣候動力學目前主要采用數值模擬的方法，由於影響氣候變化的因素復雜，物理基礎不清，因而不是很有效。本書不是采用統計氣候學去找相關，而是采用物理學中的非綫性動力學方法和自組織的思想，包括：非絕熱大氣動力學方程，頻率波數方程，大氣季節內振蕩與擾動中心的轉移，天氣擾動對氣候係統外界微擾得響應，大洋風生波動與赤道海溫變化，以及天文氣候周期係和韻律係的檢驗。本書將氣候動力學從"模擬"拉迴到"分析"的路上來，給氣候動力學賦予新的思維，給氣候學界以新的思考。

好的，這是一份關於一本名為《氣候動力學的新思維》的圖書的簡介。請注意，這份簡介是圍繞“氣候動力學的新思維”這一主題，但內容上不包含任何關於該書具體內容的描述，而是聚焦於該領域當前麵臨的挑戰、新興的研究方嚮以及對未來的展望。 --- 氣候動力學的新思維 一本探索氣候係統前沿理論與觀測新範式的深度剖析 摘要 氣候係統研究正站在一個關鍵的十字路口。傳統的動力學框架在解釋和預測極端天氣事件、長期氣候變化以及氣候敏感性等復雜現象時，正麵臨前所未有的挑戰。本書旨在提供一個前瞻性的視角，聚焦於當前氣候動力學領域正在湧現的新範式、新工具和新思維。它不是對現有知識的簡單迴顧，而是對推動學科邊界的根本性轉變的深入探討——從對綫性、平衡態的過度依賴，轉嚮對非綫性、遠非平衡態過程的深刻理解；從依賴於宏觀平均場的敘述，轉嚮對微觀尺度過程的精細刻畫及其對全球尺度的湧現效應的探索。 聚焦學科前沿的迫切需求 氣候係統是一個典型的復雜性係統，其核心挑戰在於如何有效地整閤大氣、海洋、冰雪圈、生物圈乃至人類活動之間的多尺度、多過程相互作用。在當前的全球變化背景下，我們迫切需要超越陳舊的建模範式，構建更具魯棒性、更高分辨率、更富物理洞察力的氣候理論。 本書將深入剖析氣候動力學領域正在經曆的範式轉換。這包括對“氣候突變”與“臨界點”的動力學機製的重新審視，探索驅動係統從一種穩定狀態躍遷至另一種穩定狀態的內在機製。傳統的氣候敏感性估計往往忽略瞭反饋迴路的非綫性特徵，本書將探討如何利用非平衡態熱力學和信息論的視角，來更準確地捕捉係統的內在變率與對外部擾動的響應。 新思維的基石：從經典到湧現 氣候動力學的新思維，其核心在於對“湧現現象”的重視。 1. 湍流與次網格過程的革命： 大氣和海洋的動力過程，尤其是湍流，是決定能量、動量和物質傳輸的關鍵。傳統的模型往往依賴參數化方案來模擬次網格尺度的過程，但這往往是氣候預測誤差的主要來源。新的研究範式正緻力於開發基於拉格朗日視角和微觀統計模型的參數化方案，旨在更真實地模擬能量級串和混閤過程，這要求我們對湍流的非綫性結構有更深刻的理解，並將其與全球環流的長期演變聯係起來。 2. 遙相關與非綫性反饋的精細化： 氣候係統中的遙相關是長期預測成功的關鍵，但其動力學基礎（如羅斯貝波破碎、海洋熱量輸送）的非綫性特徵尚未完全揭示。本書將探討如何利用拓撲數據分析和網絡理論來描繪氣候模式之間的復雜連接，揭示隱藏在看似隨機波動背後的結構性相互作用。特彆關注海洋熱量存儲及其對大氣環流的長期調製作用，這涉及到海洋環流的穩定性與多時間尺度振蕩的動力學解耦。 3. 氣候預測的視角轉變：從確定性到概率性： 麵對混沌特性，未來的氣候預測必須走嚮基於概率的、更加精細化的信息傳遞。這不僅是統計學上的改進，更是對氣候係統內在可預測性極限的物理探索。新的思維強調將不確定性視為係統固有的屬性，而不是需要消除的“噪聲”，從而構建更具決策支持價值的預測信息。 數據驅動與物理約束的融閤 計算能力和觀測技術的飛躍，為氣候動力學帶來瞭前所未有的工具。然而，簡單地堆砌更多數據或運行更高分辨率的模型並非終極答案。真正的“新思維”在於如何智慧地將物理規律嵌入到數據驅動的框架中。 本書將深入討論數據同化技術如何與先進的模式模擬相結閤，以構建更接近真實狀態的初始條件。同時，對機器學習和深度學習在氣候動力學中的應用，將從一個批判性的角度進行審視——如何利用這些強大的擬閤工具，同時確保模型的可解釋性和對未知情景（如高氣候敏感性情景）的泛化能力，避免“黑箱”模型的陷阱。 對地球係統邊界的深刻理解 氣候動力學不再局限於大氣和海洋的純粹物理學。冰蓋的動力學、生物地球化學循環的反饋，以及人類活動作為一種新的地質驅動力，都必須被納入動力學框架。 本書將考察如何將冰蓋動力學（如海洋與冰架的相互作用）的非綫性演化，整閤到海洋環流的長期演變中，特彆是在冰蓋融化導緻的海洋淡水通量變化對大西洋經嚮翻轉環流（AMOC）的潛在衝擊方麵。理解這些相互作用的臨界閾值，是製定有效減緩策略的物理基礎。 結語：麵嚮未來的挑戰 《氣候動力學的新思維》是一份對學科現狀的深刻反思，更是一份對未來研究方嚮的指引。它呼籲研究者們勇敢地走齣舒適區，擁抱復雜性科學的方法論，挑戰根深蒂固的綫性假設。唯有通過這種思維模式的轉變，我們纔能期望建立起能夠準確描繪我們所處行星未來軌跡的理論框架。本書是為那些緻力於突破當前氣候認知邊界，尋求下一代氣候理論與觀測範式的科學傢、工程師和政策製定者而準備的。

評分☆☆☆☆☆

我不得不承認，這本書的某些章節在初期給我帶來瞭不小的認知衝擊，甚至有些顛覆瞭我過去接受的某些氣候常識。作者似乎有意地挑戰瞭那些建立在簡化假設之上的模型預測的可靠性。它深入探討瞭“氣候敏感性”這一核心參數的不確定性來源，並將其歸結為我們對某些基本物理過程（例如雲的形成機製在不同溫室氣體濃度下的變化）理解的局限性。這種對科學局限性的坦誠，恰恰是其力量所在。它不是一味地宣揚恐慌，而是通過細緻地解構不確定性，反而賦予瞭讀者一種更堅實、更接地氣的應對心態。書中的某一章節專門分析瞭“氣候變量的記憶效應”，討論瞭海洋深層環流如何將長期的信號編碼並延遲釋放，這使得我對短期氣候波動與長期趨勢之間的關係有瞭更辯證的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本被譽為“跨時代之作”的著作，以其深刻的洞察力和嚴謹的邏輯架構，為我們理解復雜的氣候係統提供瞭一個全新的視角。作者似乎並未拘泥於傳統的氣候模型或理論框架，而是選擇瞭一條更具哲學思辨性的路徑。我印象最深的是其中關於“非綫性反饋迴路”的論述，它摒棄瞭那種綫性的、可預測的因果關係，轉而探討瞭係統中潛藏的、偶發性的巨變是如何被小小的擾動所觸發的。這種對係統整體性和湧現現象的關注，讓人聯想到復雜性科學中的一些前沿概念，但它又巧妙地將這些抽象的理論巧妙地融入到對地球大氣和海洋環流的實際描述之中。閱讀過程中，我時常被作者那種近乎詩意的語言所吸引，盡管其內容極具專業性，但敘述的流暢性和類比的巧妙性，使得即便是非專業背景的讀者也能抓住其核心的思維脈絡。特彆是它對“氣候韌性”的探討，沒有簡單地給齣危機感，而是引導我們去思考，在不確定的未來中，人類社會應如何構建自身的適應性結構，這不僅僅是科學問題，更是一種社會形態的重塑。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的閱讀體驗是充滿挑戰性的，它要求讀者具備一定的知識儲備，並且需要投入大量的時間去消化其中蘊含的深度信息。我特彆欣賞它對“曆史氣候學”的批判性重估。它並未將過去的氣候狀態視為一個固定的參照點，而是將其描繪成一係列相互競爭的、尚未完全解決的“可能世界”。這種將曆史視為一種開放式敘事的做法，極大地拓寬瞭我對時間尺度的認知。書中對數據處理和模型構建方法的討論，雖然文字描述居多，但其背後的方法論思想非常清晰：強調不確定性的量化，而非試圖將其隱藏。這種誠實的態度在當前許多氣候研究中是相對少見的。它似乎在告訴我們，真正的科學進步，源於對已知邊界的審慎探索，而非對未知領域的武斷斷言。讀完後，我感覺自己對“平均狀態”這一概念産生瞭深刻的懷疑，轉而開始關注極端事件的統計特性及其潛在的結構性原因。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字密度極高，但閱讀的收獲是成倍增長的。它最大的價值在於它所構建的“思維工具箱”，而非具體的結論列錶。我發現自己開始用一種全新的“結構性”而非“事件性”的眼光去看待氣候現象。例如，它對“熱帶對流層和平流層耦閤”的描述，跳脫瞭傳統的氣象學分層視野，將其視為一個相互呼吸的整體，這對理解平流層臭氧變化如何反作用於地錶溫度異常具有極大的啓發性。這本書的行文節奏非常成熟，時而急促地拋齣具有挑戰性的觀點，時而又放慢速度，用深入淺齣的類比來鞏固復雜的概念。對於那些尋求在氣候科學領域進行深度學術探索或希望拓寬自己跨學科思維邊界的研究者來說，這本書的價值是毋庸置疑的，它提供瞭一張通往未來氣候理論核心區域的精確地圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常獨特，它不像一本標準的教科書，更像是一場由思想傢引導的深度對話。它很少使用那些鋪陳已久、人盡皆知的氣候變化數據點，反而將筆墨集中在那些“未被充分討論”的機製上。比如，它對地錶反照率變化與大氣層頂吸收率之間微妙的能量平衡關係的論述，運用瞭非常精妙的數學框架來闡釋，但語言上卻保持瞭高度的剋製與優雅。我尤其欣賞它在討論全球尺度的能量傳輸時，所采取的“多中心”視角。它避免瞭將某個區域（如北極或熱帶太平洋）置於唯一的驅動器位置，而是將氣候係統視為一個相互耦閤、彼此影響的復雜網絡。這種整體觀有效地避免瞭“單一病因論”的陷阱。這本書對於那些渴望超越錶麵現象，探究驅動地球係統深層運動的“原動力”的讀者來說，無疑是一份厚禮。