数值天气预报

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出版者:气象出版社
作者:沈桐立
出品人:
页数:487
译者:
出版时间:2015-5
价格:68.00元
装帧:平装
isbn号码:9787502961404
丛书系列:
图书标签:
  • 数值天气预报
  • 教材
  • 大气科学
  • 2015
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具体描述

本书的主要内容有:(1)数值天气预报基础知识,其中包括各种坐标系中的大气运动方程组和数值计算方法;(2)数值天气预报模式的设计,其中包括差分方法的正压和斜压原始方程模式的设计,以及谱方法的正压涡度方程模式的设计;(3)初始条件、边界条件的类型和给定方法;(4)大气边界层物理过程和湿热力过程的参数化;(5)中小尺度天气系统的动力分析及数值模拟基础;(6)国际及国内广泛使用的mm5模式及wrf模式的介绍及模拟试验;(7)*国新一代数值预报grapes模式的介绍;(8)气象资料的同化问题。

浩渺星河的呢喃:天体物理学导论 作者: [虚构作者姓名] 出版社: [虚构出版社名称] ISBN: [虚构ISBN] --- 卷一:宇宙的序章与基本原理 本书旨在为读者构建一个全面而深刻的天体物理学知识框架,它将带领我们穿梭于亿万光年的尺度,探索宇宙的起源、演化及其内部的物质与能量的运行规律。不同于聚焦于地球大气与流体动力学的领域,本书将视角投向了更宏大、更本质的物理学前沿。 第一章:观测的窗口——电磁波谱的奥秘 本章首先介绍了天体物理学赖以生存的基石:电磁波的性质与应用。我们将深入探讨从无线电波到伽马射线的整个电磁波谱,解释不同波段如何揭示天体的温度、化学成分、运动速度和磁场强度。重点将放在现代天文观测技术上,例如射电望远镜阵列的干涉测量原理,红外望远镜如何穿透尘埃云,以及太空望远镜(如哈勃和詹姆斯·韦伯)在可见光和近红外波段对早期宇宙的极限观测。读者将理解,我们对宇宙的认知,本质上是对光子的信息解码。 第二章:力学与时空——牛顿到爱因斯坦的飞跃 天体物理学的核心是应用物理定律来解释天体的行为。本章详细阐述了经典力学在处理星系尺度运动中的应用,例如开普勒定律在行星轨道分析中的精确性。随后,我们将引入狭义相对论的革命性概念——洛伦兹变换、质能等价($E=mc^2$)及其对高能天体物理过程(如黑洞吸积盘的辐射)的决定性影响。紧接着,我们探讨广义相对论,解析引力如何被理解为时空的弯曲,并详细介绍黎曼几何在描述强引力场(如中子星和黑洞周围)时的数学工具。 第三章:物质的熔炉——恒星的诞生与生命周期 恒星是宇宙中最主要的能量源,本章系统梳理了恒星演化理论。内容从星际分子云的引力坍缩开始,解释了原恒星阶段的物理机制。随后,我们将详细分析主序星阶段的核聚变反应,着重阐述质子-质子链反应与碳氮氧(CNO)循环的物理条件和能流效率。对于演化末期,本书区分了低质量恒星(走向白矮星、行星状星云)和超大质量恒星(经历超新星爆发,形成中子星或黑洞)的复杂路径。对后牛顿物理效应和中微子天文学在解释超新星爆发机制中的作用将进行专门探讨。 --- 卷二:结构的宏大叙事与宇宙的演化 在掌握了单个天体的物理学基础后,本卷将视野扩展至更大的尺度,探讨宇宙结构的形成与整体命运。 第四章:星系的形态与动力学 星系是恒星的集合体,它们的结构、旋近和碰撞决定了宇宙的局部面貌。本章首先分类描述了哈勃序列中不同类型的星系(螺旋星系、椭圆星系、不规则星系),并探讨了它们形成和维持其形态的物理机制。核心内容在于星系动力学,包括如何通过测量星系自转曲线来推断暗物质的存在和分布(即旋转曲线问题),这是当代天体物理学面临的最大挑战之一。此外,本章还将涉及星系团的引力透镜效应以及星系群的形成与演化。 第五章:宇宙学的基础——从膨胀到暴胀 本章聚焦于现代宇宙学的核心理论——标准模型$Lambda$CDM模型。我们将从哈勃定律出发,理解宇宙的膨胀现象,并深入分析宇宙微波背景辐射(CMB)的物理起源,将其视为大爆炸的余晖。详细阐述了早期宇宙的几个关键阶段:夸克纪元、轻元素核合成(解释了宇宙中氢、氦、锂的丰度)以及复合期的物理过程。理论上,本章会涉及暴胀理论,用以解释CMB的均匀性、平坦性和磁单极子缺失等问题。 第六章:暗物质与暗能量的探寻 暗物质(不发光但提供引力)和暗能量(驱动宇宙加速膨胀的斥力)构成了宇宙总质能的约95%。本章是当前研究热点与前沿的交汇点。对于暗物质,我们将审视来自星系、星系团和引力透镜的间接证据,并介绍目前搜索WIMP(弱相互作用大质量粒子)和轴子的实验方法。对于暗能量,本书将考察其在爱因斯坦场方程中的引入(宇宙学常数 $Lambda$),以及通过Ia型超新星观测来量化其性质(状态方程参数 $w$)。本章强调了理论模型与粒子物理学在揭示这些“不可见”成分方面的交叉性。 --- 卷三:极端天体物理现象与前沿探索 本卷深入探讨宇宙中最极端、最活跃的物理过程,并展望未来研究方向。 第七章:黑洞与时空奇点 黑洞是广义相对论的终极体现。本章详细剖析了史瓦西半径、克尔度规和事件视界的物理意义。内容包括黑洞的吸积盘辐射机制(如X射线双星和活动星系核AGN)、事件视界望远镜(EHT)如何实现对M87和人马座A的直接成像。此外,本章还将涵盖霍金辐射的量子场论基础,以及黑洞的“信息悖论”所带来的物理学挑战。 第八章:高能辐射源与引力波天文学 本章关注宇宙中能量释放最剧烈的现象。我们将分析伽马射线暴(GRBs)的两种主要模型(短暴与长暴的产生机制),以及脉冲星作为宇宙中的精密计时器和磁场探针的作用。至关重要的新兴领域是引力波天文学。本章详述了双中子星并合、黑洞合并等事件如何产生时空涟漪,以及LIGO/Virgo等干涉仪如何探测这些微小的时空形变,从而开启了我们聆听宇宙“声音”的新纪元。 第九章:系外行星与生命起源的物理学 本书的收官部分聚焦于我们对太阳系外的探索。本章介绍了系外行星的探测方法(凌日法、多普勒谱线法、直接成像),并讨论了不同类型的行星(超级地球、热木星、岩石行星)的形成与大气构成。最终,我们将触及天体生物学的物理学基础,探讨宜居带的定义,以及寻找生命信号(生物标记物)的未来大型望远镜(如ELT)在光谱分析中的潜力。 结语: 天体物理学是一门不断自我修正、飞速发展的科学。本书提供的理论框架和观测证据,旨在激发读者对宇宙深层奥秘的好奇心,并为未来更尖端的探索奠定坚实的物理学基础。

作者简介

沈桐立,南京信息工程大学教授,1963年毕业于北京大学,主要的研究方向:数值天气预报、大气数值模拟、资料同化。

目录信息

第1章大气运动基本方程组(1)
1.1旋转坐标系中的基本方程组(1)
1.2球坐标系中的基本方程组(11)
1.3局地直角坐标系中的基本方程组(17)
1.4p坐标系中的基本方程组(20)
1.5……坐标系中的基本方程组(28)
1.6大气运动基本方程组的简化(33)
1.7涡度方程和散度方程及其简化(41)
1.8张量形式的运动方程组(50)
1.9张量形式的涡度方程与散度方程(52)
1.10数值天气预报模式的简单分类(55)
习题(56)
第2章地图投影坐标系中的大气运动基本方程组(58)
2.1地图投影(58)
2.2普遍的正交曲线坐标系中的基本方程组(69)
2.3各种地图投影坐标系中的基本方程组(75)
习题(80)
……
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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读完《数值天气预报》后,我最大的感受是,原来我们习以为常的天气预报,背后竟然蕴含着如此复杂而精妙的科学原理。这本书不仅仅是在罗列公式和理论,它更像是在为我构建一个理解大气世界的全新视角。我开始意识到,天气并非是简单的线性变化,而是由无数相互关联的因素共同作用的结果。这本书深入浅出地讲解了数值预报模型是如何将这些因素纳入考量,并利用物理定律进行模拟计算的。我尤其对书中关于初始场建立和边界条件设置的部分印象深刻,这就像是在为一场宏大的模拟演出准备好最准确的“舞台布景”和“演员阵容”,任何细微的偏差都可能导致最终结果的巨大差异。作者似乎非常注重逻辑的严谨性和过程的完整性,从最基础的大气运动方程,到复杂的动力学和热力学过程,再到数值离散化和计算方法的选择,每一步都讲解得详尽到位。这让我这个非专业人士,虽然在某些地方需要反复阅读和思考,但也能逐渐领略到数值天气预报的科学魅力所在。

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读完《数值天气预报》这本书,我最大的收获就是对“预测”这个行为有了全新的理解。它不再是简单的猜测,而是一套严谨的科学体系。书中关于“集合预报”的介绍,让我印象最为深刻。我了解到,为了应对天气预报的不确定性,科学家们会运行多个略有不同的模型,然后将这些结果进行统计分析,从而提供一个概率性的预报。这就像是在进行一场“模拟实验”,通过多次尝试来评估各种可能性。这本书的写作风格,我感觉是比较学院派的,但又不失人文关怀。作者在讲解专业知识的同时,也会穿插一些关于这项技术发展历史的叙述,这让阅读过程更加生动有趣。我从中不仅学习到了数值天气预报的原理,也对气象科学的魅力有了更深的体会。

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《数值天气预报》这本书,我将其视为一本通识读物,即便我不是一名气象学家,也能从中获得不少启发。我一直觉得,能够预测未来,是一件非常了不起的事情。这本书恰恰揭示了预测天气这件事的“了不起”之处,以及其背后的科学逻辑。我特别关注书中关于“模式”的介绍,了解到不同的数值预报模式,在分辨率、物理过程的侧重等方面都有所不同,这也就解释了为什么在同一个时间点,不同的气象机构发布的天气预报,可能会存在一些细微的差别。这本书让我明白了,天气预报并非是“猜”,而是基于严谨的科学计算和大量的观测数据。我喜欢书中通过一些实际案例来解释理论的方法,比如模拟一场台风的生成和发展,这让我能够更直观地理解抽象的数学模型是如何与真实的物理过程相联系的。总的来说,这本书拓展了我的知识边界,让我对天气预报这项工作有了更深入的了解。

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这本书,名为《数值天气预报》,我拿到手的时候,确实被它厚重的篇幅和密集的公式给震慑住了。坦白说,作为一名对天气现象充满好奇,但又没有深厚气象学或数学背景的普通读者,我一开始是有些畏惧的。我期待的是能够更直观地理解,为什么我们每天接收到的天气预报,从最初简单的“晴转多云”演变成了现在能够提供未来几天甚至一周的详细气温、降水概率、风力风向等等精细化信息。我希望能借这本书,揭开这背后神秘的面纱,了解那些看不见的“模型”是如何工作的,它们又是如何通过捕捉地球大气千变万化的“脉搏”,来预测未来的。我很好奇,那些庞大的计算机集群,究竟在进行着怎样复杂的运算,才能将那些海量的数据转化为我们能够理解的预报信息。是不是就像侦探在收集各种线索,然后一点点拼凑出案情的真相一样?这本书的标题直接点明了主题,让我对接下来的阅读充满了期待,希望它能为我打开一扇通往科学世界的大门,让我不再只是被动地接受天气预报,而是能对其产生更深刻的认识和理解。

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《数值天气预报》这本书,给我带来了前所未有的阅读体验。我一直以为,天气预报就是一种经验性的判断,但这本书彻底颠覆了我的认知。它告诉我,天气预报是一门高度依赖科学技术和精密计算的学科。我尤其对书中关于“模式分辨率”对预报精度的影响进行了详细的分析,这让我明白,为什么随着计算能力的提升,天气预报的细节会越来越丰富,覆盖的时间范围也会越来越长。这本书的结构安排非常合理,从基础理论到应用实践,层层递进,让读者能够逐步建立起对数值天气预报的全面认识。我喜欢作者在论述过程中,不断地强调科学研究的迭代性和改进性,这让我明白了,任何科学技术都不是一蹴而就的,而是在不断的探索和尝试中发展壮大的。

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我对《数值天气预报》这本书的评价,用一个词来形容,那就是“扎实”。它不像市面上一些科普读物,喜欢用夸张的比喻或者戏剧化的语言来吸引读者,而是以一种非常严谨和系统的方式,将数值天气预报的方方面面呈现在读者面前。我尤其欣赏书中对于“数据同化”这个概念的详细阐述,这让我明白了,为什么实时观测数据对于数值预报模型是如此至关重要。模型并非是凭空产生的,而是需要不断地与实际观测结果进行“校准”和“融合”,才能保持其预测的准确性。这本书的论证过程,逻辑清晰,一步步引导读者理解复杂的概念。即便有些数学公式对我来说是陌生的,但作者总能通过图表或者文字解释,让我大致把握其核心思想。对于那些真正想深入了解数值天气预报原理的读者来说,这本书绝对是一部不可多得的宝藏。

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《数值天气预报》这本书,给我带来了非常深刻的启发。我一直对天气变化非常敏感,也经常关注天气预报,但从未想过,这背后竟然隐藏着如此复杂而精密的科学计算。这本书的讲解,从大气动力学的基本方程开始,逐步深入到数值模式的构建和运行,再到预报产品的解释和应用。我特别欣赏书中对于“误差传播”的讨论,这让我明白了,即使是微小的初始误差,也可能在模型运行过程中被放大,从而影响到最终的预报结果。这本书的叙述方式,清晰而有条理,作者在处理复杂的数学概念时,总是会尽量给出形象的比喻或者直观的图示,这对于我这样的非专业读者来说,是非常有帮助的。总而言之,这本书不仅让我理解了数值天气预报的原理,更让我看到了科学的力量是如何改变我们生活的。

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拿到《数值天气预报》这本书,我最想知道的,莫过于究竟是什么样的“算法”或者“技术”,能够让预报员们如此自信地告诉你明天是否会下雨,后天会不会有大风。这本书的开篇,就给了我一个初步的答案。它没有直接抛出让人眼花缭乱的数学公式,而是先从天气现象本身的复杂性出发,阐述了为什么要发展数值预报。然后,循序渐进地介绍了构建数值预报模型的关键要素,比如对大气物理过程的数学描述,以及如何将这些连续的方程转化为计算机可以处理的离散形式。我尤其欣赏书中对于“误差分析”部分的阐述,这让我明白,天气预报并非一成不变的绝对真理,而是存在着不确定性的,而科学家们一直在努力减小这种不确定性。这种坦诚的态度,反而让我对这项科学技术更加信服。这本书的语言风格,我感觉是比较偏向于学术化的,但又保持了一定的可读性,不像那种纯粹的教科书那么枯燥乏味。

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拿到《数值天气预报》这本书,我原本是抱着一种“旁观者”的心态,想了解一下天气预报是如何做出来的。但读着读着,我发现自己竟然被深深地吸引住了。书中的内容,从基础的流体力学原理,到复杂的数值计算技巧,再到最终的预报产品生成,几乎囊括了数值天气预报的整个流程。我特别喜欢书中关于“模式耦合”的介绍,这让我了解到,为了更全面地预测天气,科学家们会将不同的物理过程,比如大气、海洋、陆地表面等,进行整合,形成更加精密的模型。这种“系统工程”式的思维,让我对科学家们的智慧感到由衷的钦佩。这本书的语言,虽然专业性较强,但作者在解释一些关键概念时,会尽量使用更通俗易懂的表述,并且辅以大量的图示,这极大地降低了阅读的门槛。

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《数值天气预报》这本书,给我的感觉就像是打开了一扇通往精密科学世界的大门。我一直对天气变化感到好奇,但总觉得它神秘莫测。通过阅读这本书,我才了解到,这种“神秘”其实是可以被量化和预测的。书中对大气运动方程组的介绍,虽然看起来复杂,但作者的讲解方式,让我能够理解这些方程是如何描述大气在压力、温度、湿度等因素影响下的运动规律的。我特别喜欢书中关于“网格点模型”和“谱模式”的对比介绍,这让我明白了不同的数值模型在计算方式上的差异,以及这些差异如何影响预报的精度和计算效率。这本书的写作风格,是那种沉静而有力量的,它不追求浮华,只关注内容的深度和准确性。我从中学习到了很多关于大气科学的专业知识,也对数值天气预报这项技术的进步有了更深的认识。

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