陆面过程的物理、生化机理和参数化模型

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出版者:气象出版社
作者:孙菽芬
出品人:
页数:307
译者:
出版时间:2005-11
价格:60.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502940249
丛书系列:
图书标签:
  • 水循环
  • 不错啊
  • 1
  • 陆面过程
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  • 参数化
  • 地球系统模型
  • 气候变化
  • 模拟
  • 环境科学
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具体描述

本书基于国内外相关研究和作者在陆面过程方面多年的研究成果,对当今国际上陆面过程研究的发展历程和相应研究内容作了较为具体的介绍,并重点阐述了气候变化研究中所涉及的陆面物理过程和生化过程的机制(即所谓的陆面过程或陆气相互作用),以及如何把这种机制研究建立在量化的基础上(即所谓的陆面过程模型和参数化方案研究)。本书紧扣陆面过程模型发展研究这一主题,内容包括各种重要下垫面(裸土、雪盖、冻土、沙漠)的基本物理性质以及这些下垫面内部的水、热传输物理过程和相应的模型发展;植被生物圈的基本物理和生化特性,其内发生的辐射传输过程,与大气间的水、热交换过程和相应的物理模型发展;植被冠层内CO2输运过程和光合作用过程以及相应的物理—生化模型的建立和发展;对具有二维特性且与下垫面上水、热平衡密切相关的大尺度水文过程和相应模型作了介绍,对发生在非均匀下垫面上的物理过程的研究作了初步的介绍和展望;最后,以一个现有的典型陆面物理过程模型为例,阐明了陆面过程与大气过程相互作用的本质联系。

本书旨在对从事与气候和气候变化有关的陆面过程研究工作者提供一本基础入门;同时,也可供生态环境、土壤物理学、水文学及全球变化等领域的科研工作者及高等院校师生查阅参考。

《气候变化下的陆面过程:挑战与应对》 本书深入探讨了在全球气候变化的大背景下,陆面过程的复杂演变及其对生态环境和人类社会带来的深远影响。陆面过程,作为地球系统中连接大气、水圈、岩石圈和生物圈的关键界面,其变化是气候变化最直观的体现之一。本书旨在系统性地梳理当前研究的前沿进展,并提出切实可行的应对策略。 第一部分:气候变化驱动下的陆面过程变化 本部分聚焦于气候变化对陆面过程各组成部分造成的直接和间接影响。 气温升高与陆面蒸散发: 详细分析全球平均气温上升如何影响地表能量平衡,特别是蒸发和蒸腾作用的增强。我们将探讨不同地表覆盖类型(如森林、草原、农田、裸地)对蒸散发变化的响应差异,以及这如何影响区域水资源的可获得性。研究还将涉及土壤水分动态的改变,包括土壤干化和水分胁迫的加剧,以及对植被生长和生态系统功能的影响。 降水格局改变与水文响应: 剖析气候变化导致降水强度、频率和空间分布的非均一性。重点阐述极端降水事件(如暴雨、干旱)频率的增加如何影响地表径流、洪水和土壤侵蚀。本书还将考察冰雪融水对河流流量的影响,特别是高山冰川和积雪覆盖区域的长期水文变化趋势,以及这对下游社会经济活动的重要性。 极端天气事件频发与陆面过程响应: 关注热浪、寒潮、强风等极端天气事件对陆面过程造成的扰动。例如,热浪如何加速土壤水分蒸发,增加火灾风险;强风如何影响地表物质的输移,加剧荒漠化;极端低温如何影响土壤冻融循环和植物越冬。 二氧化碳浓度升高与植被响应: 探讨大气CO2浓度升高对植被光合作用、生长和水分利用效率的影响。本书将分析CO2施肥效应在不同生态系统中的表现,以及其与氮素、水分限制的相互作用。同时,也关注CO2升高对植物生理过程,如气孔导度和碳分配的潜在影响。 土地利用/土地覆盖变化(LULCC)与陆面过程的协同作用: 结合气候变化与人类活动(如农业扩张、城市化、森林砍伐)对陆面过程的复合影响。分析LULCC如何改变地表反射率、粗糙度、植被覆盖度和土壤性质,进而影响区域能量平衡、水分循环和碳交换。 第二部分:陆面过程的关键物理与生化机理 本部分深入解析驱动陆面过程的关键科学原理。 能量平衡与微气候: 阐释地表能量收支的各个组成部分(太阳辐射、长波辐射、感热、潜热、地热通量),以及这些通量如何在不同地表类型和大气条件下相互作用,塑造局地微气候。重点关注地表反照率、发射率、粗糙度等关键参数的物理基础及其变化机制。 水分循环的物理过程: 详细介绍地表水文过程,包括降水截留、入渗、地表径流产生、土壤水分传输(重力水、毛管水、吸着水)以及蒸发和蒸腾的物理机制。探讨土壤水分的饱和-非饱和流理论,以及地下水与地表水之间的相互作用。 碳循环的生化过程: 剖析陆地生态系统中的碳输入(光合作用)和输出(呼吸作用:土壤呼吸、植被呼吸、燃烧)的生化过程。解释土壤有机质的形成、分解和矿化过程,以及微生物在其中扮演的关键角色。分析植物凋落物分解与土壤肥力之间的关系。 土壤物理化学过程: 探讨土壤结构、质地、孔隙度、阳离子交换量、pH值等土壤性质对水分、养分和能量传输的影响。分析土壤侵蚀(风蚀、水蚀)的物理驱动因素和过程,以及其对土壤质量和生产力的影响。 动植物相互作用与陆面过程: 阐述植物生理响应(如气孔调节、根系分布)、群落结构变化以及动物活动(如放牧、挖洞)如何影响地表能量、水分和碳交换。 第三部分:陆面过程的参数化模型与应用 本部分聚焦于如何将陆面过程的科学机理转化为可用于模拟和预测的模型,并探讨其应用。 陆面模型的基本框架与分类: 介绍当前主流陆面模型(如Noah, VIC, ORCHIDEE, CLM等)的构成要素,包括物理过程模块、生物过程模块和土壤过程模块。分类讨论不同模型的侧重点和普适性。 关键过程的参数化方案: 深入讲解模型中用于简化和量化复杂过程的参数化方法,例如,如何参数化地表反照率、蒸散发、土壤水分运动、土壤呼吸等。讨论不同参数化方案的优势、劣势及其对模型输出的影响。 模型校准与验证: 阐述模型参数化后,如何利用观测数据(如卫星遥感数据、地表站点数据)对模型进行校准和验证,以提高模型的准确性和可靠性。重点介绍常用的统计检验方法和不确定性评估技术。 陆面模型在气候变化研究中的应用: 展示陆面模型如何用于模拟和预测气候变化情景下陆面过程的响应,例如,预测未来区域水资源短缺、极端干旱的频率和强度、生态系统碳汇能力的变化等。 陆面模型在其他领域的应用: 拓展陆面模型在农业气象(作物生长预测、灌溉管理)、水资源管理(流域水文模拟、水旱灾害预警)、生态系统管理(森林火灾风险评估、荒漠化防治)以及城市规划(城市热岛效应模拟)等领域的应用实例。 新兴的陆面建模技术与发展趋势: 介绍机器学习、人工智能、大数据等新技术如何赋能陆面建模,例如,利用深度学习进行更精细化的参数化,利用高分辨率遥感数据驱动模型模拟,以及发展多尺度、耦合的陆面模型。 第四部分:应对气候变化的陆面过程策略 本部分提出基于陆面过程理解的应对气候变化的策略。 适应性策略: 探讨如何根据陆面过程的变化调整农业生产(如选用耐旱作物、改进灌溉技术)、水资源管理(如建设蓄水设施、优化水库调度)和生态系统管理(如森林恢复、草原改良)。 减缓策略: 分析通过改善土地利用管理(如植树造林、推广可持续农业)、恢复退化土地、优化能源结构等方式,降低温室气体排放,减缓气候变化对陆面过程的影响。 政策建议与未来展望: 结合研究成果,提出面向政府、科研机构和公众的政策建议,以期更有效地应对气候变化带来的挑战。展望陆面过程研究的未来方向,包括模型的不确定性、跨尺度过程的联系、以及多学科交叉研究的重要性。 本书内容翔实,理论与实践相结合,旨在为气候变化研究者、环境科学家、水文学家、生态学家、地理学家以及相关政策制定者提供一个全面而深入的视角,共同应对全球气候变化带来的严峻挑战。

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读后感

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用户评价

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书中“参数化模型”这一部分更是我的重点关注对象。我深知,复杂的陆面过程很难直接在数值模型中完全模拟,因此参数化方案的构建至关重要。我希望这本书能够详细介绍各种陆面过程的参数化方法,并对比它们的优缺点。例如,对于蒸发散的参数化,是采用简单的Penman-Monteith方程,还是更复杂的基于过程的模型?对于土壤水分参数化,是否考虑了土壤纹理、结构等因素?我也很好奇书中是否会介绍一些最新的参数化方案,以及这些方案是如何通过与观测数据对比来验证和改进的。

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这本书的封面设计简洁大气,标题“陆面过程的物理、生化机理和参数化模型”就立刻吸引了我的注意。我是一名对环境科学和地球系统科学有着浓厚兴趣的在校学生,一直希望能够深入理解地表与大气之间错综复杂的能量和物质交换过程。在查找相关资料的过程中,偶然发现了这本书。尽管我还没来得及深入研读,但从其目录和引言来看,它似乎涵盖了陆面过程研究的核心内容。物理过程方面,我特别期待能看到关于地表能量平衡、水文循环、土壤水分动力学等方面的详细阐述。例如,关于太阳辐射在地表如何被反射、吸收和传输,以及这些过程如何影响地表温度和蒸发散;还有降雨如何穿过植被冠层,渗透到土壤中,以及地下水如何与地表水相互作用,这些都是我一直想要弄清楚的细节。

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我是一位对环境科学充满好奇心的业余爱好者。虽然我没有专业的学术背景,但我对地球表面的运作方式以及人类活动如何影响这些过程非常感兴趣。这本书的标题表明它将深入探讨陆面过程的方方面面,从最基本的物理原理到复杂的生化反应,再到如何将这些知识应用于模型构建。我希望这本书能够用相对易懂的语言,来解释这些复杂的概念,让我能够更好地理解我们的地球系统。

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虽然我还未深入阅读,但我可以想象这本书的章节会非常严谨,从基础的物理原理出发,逐步深入到复杂的生化过程,最后再到如何将这些机理转化为可用于数值模拟的参数化模型。我尤其期待书中能够提供一些关于如何构建、验证和改进陆面模型参数化的指导。例如,在进行模型校准时,哪些参数是最敏感的?如何利用卫星遥感数据来约束模型?

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这本书的出版填补了我一直以来在陆面过程研究中对参数化模型理解的空白。我曾尝试阅读多篇相关的科学论文,但由于论文的侧重点不同,常常难以形成一个完整的认识。我希望这本书能够系统地梳理各种陆面过程的参数化方法,并对比它们在不同情景下的适用性。例如,关于土壤水分参数化,书中是否会介绍如Richards方程或其简化形式,以及如何对这些方程中的参数进行优化?

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作为一名生态学研究者,我对陆面过程中的生化机理非常感兴趣。我希望这本书能够详细解释植物如何通过光合作用固定碳,呼吸作用释放碳,以及土壤微生物在有机质分解、养分循环中的作用。此外,我也想了解不同地表覆盖类型(如森林、草地、农田)在这些生化过程上的差异,以及这些差异如何影响生态系统的功能和对环境变化的响应。

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我是一名气候模型开发者,陆面过程模型是整个气候模型的重要组成部分。我希望这本书能提供关于陆面过程物理和生化机理的清晰阐述,以及这些机理如何在陆面模型中进行参数化。我特别关注书中是否会讨论如何处理不同尺度下的陆面过程,以及如何将这些参数化方案集成到全球气候模型中。

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翻开这本书,一股浓厚的学术气息扑面而来。我是一名地理学专业的硕士研究生,目前的研究方向正是陆面过程的数值模拟。市面上有很多关于陆面过程的书籍,但很多要么过于偏重某一方面,要么参数化部分不够深入。这本书的标题“物理、生化机理和参数化模型”让我觉得它能够提供一个更全面、更系统的视角。我非常期待书中能够详细讲解动量、能量和水分如何在陆地表面与大气之间传输,以及这些过程如何受到地表覆盖、土壤特性和地形的影响。

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在生化机理方面,这本书的标题同样让我充满了期待。我对于陆面过程中的碳循环和氮循环特别感兴趣。了解植物的光合作用和呼吸作用是如何影响大气CO2浓度的,以及土壤微生物在有机物分解和养分循环中扮演的角色,对我理解全球气候变化具有重要意义。我也希望书中能够深入探讨不同生态系统(如森林、草原、农田)在生化过程上的差异,以及这些差异如何影响它们对环境变化的响应。例如,在森林生态系统中,落叶的分解过程如何将有机态氮转化为无机态氮,供植物吸收;在农田中,化肥的施用如何影响土壤中的氮素转化和排放,这些都是我想深入了解的。

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我对书中关于陆面过程参数化模型部分的介绍尤为关注。我的研究需要用到陆面模型,而模型中参数化的准确性直接关系到模拟结果的可靠性。我希望这本书能够提供不同参数化方案的理论基础,并给出它们在实际应用中的案例分析。例如,关于地表能量平衡的参数化,是否会介绍如何处理短波辐射和长波辐射的吸收与反射?关于地表水分的参数化,是否会详细阐述如何模拟降水、蒸发、径流等过程?

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