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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Craghan, Michael

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2003-9

价格:137.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780471445661

丛书系列:

图书标签:

• 地理学
• 物理地理学
• 地球科学
• 自然地理
• 环境科学
• 地形地貌
• 气候学
• 水文
• 土壤学
• 自然灾害

大气动力学导论：地球系统的呼吸与驱动力 内容简介： 本书旨在为初学者和对气候系统充满好奇的读者提供一个深入、全面且易于理解的大气动力学入门指南。我们不讨论物理地理学的具体地表形态或岩石圈过程，而是将焦点完全聚焦于地球大气层的运动规律、能量传递机制以及驱动全球气候系统的复杂力量。 大气动力学是理解天气预报、气候变化预测以及航空安全等诸多领域的基础科学。本书从最基本的流体力学原理出发，逐步构建起描述大气运动的数学框架，并结合丰富的观测实例，阐述这些理论是如何解释我们日常生活中所见的天气现象，以及塑造全球气候格局的宏大尺度环流。 第一部分：流体静力学与热力学基础 本部分为后续复杂动力学分析奠定坚实的理论基础。我们将从牛顿运动定律在旋转参考系中的应用——科里奥利力——开始，这是理解大气大规模运动的关键。随后，我们将详细探讨流体静力平衡，即垂直方向上的压力梯度力和重力之间的精确平衡，解释为什么随着高度的增加，气压会指数下降。 热力学部分将深入研究大气中水汽的作用。我们不侧重于土壤水分或植被蒸腾（物理地理学的范畴），而是关注水汽相变过程释放或吸收的潜热如何成为驱动大气运动的主要能源。露点、相对湿度、干绝热递减率和湿绝热递减率的精确计算和应用，是理解云的形成和大气稳定性的核心。我们将探讨气块的浮力及其垂直运动的可能性，这直接关系到雷暴等强对流天气的发生机制。 第二部分：尺度分析与基本方程组 要真正理解大气运动，必须学会“尺度分析”。本章将指导读者如何根据运动的特征尺度（如行星尺度、天气尺度或微尺度）来简化描述大气运动的纳维-斯托克斯方程组。通过简化，我们可以分离出影响不同尺度现象的关键物理项。 我们将系统地推导和阐述描述大气运动的原始方程组，这些方程包括：动量方程（描述风的水平和垂直加速）、质量连续性方程（描述空气的压缩与膨胀）、热力学第一定律（能量守恒）、状态方程（描述气体性质关系）以及水汽输送方程。重点将放在地转风平衡和梯度风平衡的推导上。地转风平衡解释了高空急流和中尺度天气系统中的风场近似关系，是理解大尺度天气系统动力学的第一步。 第三部分：环流的宏观驱动力——行星尺度动力学 本部分将目光投向全球，解析驱动地球气候系统的主要动力学机制。我们不再关注特定山脉或河流对局地气候的影响，而是集中于行星尺度的能量不平衡。 大气环流理论： 我们将详细研究哈德里环流、费雷尔环流和极地环流的形成机制，阐明为什么热带地区上升、副热带地区下沉的模式是地球自转和太阳辐射加热差异的必然结果。 科里奥利力的纬度效应： 深入分析科里奥利参数随纬度变化对气旋和反气旋旋转方向的影响，以及其在激发行星波——罗斯贝波——中的核心作用。 角动量守恒： 探讨大气如何通过输送角动量来平衡地球自转所需的力矩，解释了急流的形成与维持机制。 第四部分：中尺度天气系统的动力学 将视角缩小到天气尺度，本部分聚焦于那些决定日常天气变化的关键系统。 涡度分析： 涡度是衡量空气旋转程度的关键量。我们将学习如何计算和分析绝对涡度、相对涡度及位涡，这对于识别和追踪气旋性（低压）和反气旋性（高压）系统的发展至关重要。气旋的发展往往伴随着位涡的增加。 垂直运动的机制： 详细分析斜压不稳定和正切向辐合抬升等机制如何导致大规模的上升气流，这是形成锋面降水和中纬度气旋的动力学基础。我们将运用绝对应变理论来理解气团变形如何影响垂直运动。 大气波动与急流： 探讨急流（Jet Stream）的结构和行为，以及急流对天气系统的引导作用。分析中纬度气旋的生命周期，从形成、成熟到锢合的全过程动力学演变。 第五部分：边界层过程与摩擦效应 虽然本书核心是自由大气的动力学，但理解地表与大气之间的相互作用至关重要。我们将用专门的章节来描述大气边界层（Atmospheric Boundary Layer, ABL）的独特动力学特征。与上层大气中地转风近似不同，边界层内的风受到地表摩擦力的显著影响，导致风向偏离等压线。我们将介绍Ekman螺旋以及摩擦项对大尺度环流的修正作用。 本书特色： 本书的重点在于力学原理的应用，而非简单的地理现象罗列。书中大量包含推导过程、公式解释以及对简化假设的批判性分析。通过结构化的章节安排，读者将建立一个从基本热力学到复杂全球环流的完整动力学思维链条，从而能够独立分析和预测大气运动的内在逻辑。本书不涉及土壤湿度、地质构造、生物圈与大气相互作用等物理地理学中的地表过程。

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简洁明了，重点突出，讲解清晰。非常适合我这样完全没有地理知识基础的读者。篇幅很短，看200多页就可以对自然地理的几个重要方面有大致的了解，当然并不深入。另外，本书的英文非常好读。

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