Climate Change 2007 - The Physical Science Basis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Intergovernmental Panel on Climate Change

出品人:

页数:1008

译者:

出版时间:2007-09-10

价格:USD 85.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521705967

丛书系列:

图书标签:

• 地理
• 科学
• 气候变化
• IPCC
• 物理科学基础
• 温室气体
• 全球变暖
• 气候模型
• 海平面上升
• 极端天气
• 碳循环
• 气候科学

气候变化科学的基石：聚焦大气、海洋与冰冻圈的深度探究 本书聚焦于气候系统的核心组成部分及其相互作用，旨在为读者提供一个全面、严谨且与时俱进的物理学基础视角，以理解地球气候的驱动力、反馈机制以及当前观测到的变化趋势。本书将深入探讨支撑现代气候科学的理论框架、观测数据解释及模型模拟方法，完全不涉及IPCC 2007报告中关于“气候变化影响、适应与脆弱性”或“减缓气候变化的措施”等社会经济或政策层面的内容。 --- 第一部分：气候系统的基本物理学与能量平衡 本部分奠定了理解地球气候系统的物理学基础，重点在于分析地球如何接收、转化和分配太阳能，以及维持气候系统稳定性的基本热力学和辐射过程。 第一章：地球辐射收支与能量平衡 本章详细阐述了地球气候系统的基本驱动力——太阳辐射。我们将分析太阳常数的时空变化，并深入探讨到达地球表面的短波辐射的传输、吸收、散射和反射过程。重点关注大气层、云层和地表对太阳辐射的吸收效率（反照率）。 随后，内容转向长波（热）辐射。本章将详细剖析温室气体（水汽、二氧化碳、甲烷等）的吸收光谱特性，解释为什么这些气体能够捕获地球发出的红外辐射，从而形成自然温室效应。我们将利用热力学原理，推导出地球有效发射温度的计算方法，并对比真实地表温度与无大气的理想温度之间的差异，量化温室效应对维持宜居环境的关键作用。本章还将介绍能量平衡模型（EBM）的基本框架，用于理解全球平均温度对外部强迫变化的响应。 第二章：大气热力学与水循环基础 本章深入探究大气中水分的相变及其对气候系统的巨大影响。我们从基本的热力学定律出发，解析了饱和水汽压、露点、湿球温度等关键参数的物理意义。详细讨论了凝结和蒸发的潜热释放与吸收如何成为大气内部最重要的能量传输和再分配机制。 水循环在气候系统中的作用被置于核心地位。本章考察了蒸发、降水、输送与储存过程的全球分布与季节变化。特别关注了云的形成机制——从微观过程（凝结核、成云）到宏观结构（层云、积云）的分类及其辐射特性。我们将分析云层在气候系统中的双重角色：作为反射短波辐射的冷却剂和捕获长波辐射的增温剂，并探讨如何量化这些辐射强迫的净效应。 --- 第二部分：大气环流与气候的区域差异 本部分超越了全球平均概念，聚焦于驱动大气运动和塑造区域气候格局的动力学过程。 第三章：大气环流的动力学基础 本章建立在流体力学和地球物理流体动力学（GFD）之上。详细介绍了气压梯度力、科里奥利力对空气运动的影响，并推导出地转风和梯度风的平衡方程。重点分析了行星尺度的环流模式，如三圈环流（哈德里环流、费雷尔环流、极地环流）的成因及其能量来源。 随后，本章转向中尺度和天气尺度的动力学，分析了地表摩擦和涡旋（如气旋和反气旋）的形成和演化。通过分析地表热力不均匀性如何激发环流，本章解释了信风带、西风带以及副热带高压带的稳定存在及其对全球热量输送的贡献。 第四章：气候的区域变异性与遥相关 本章探讨了为什么气候在不同地区表现出显著差异。讨论了地理因素（如纬度、海拔、海陆分布）对局地气候的影响。 核心内容聚焦于气候的内部变异性，特别是海洋-大气耦合系统驱动的遥相关现象。详细介绍太平洋年代际振荡（PDO）、北大西洋振荡（NAO）和最重要的——厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的物理机制。通过分析这些低频振荡如何通过大气遥相关路径（如沃克环流、罗斯贝波）将热量和水分的异常输送到全球不同区域，本章阐释了气候系统内部复杂反馈如何造成数月至数年的气候异常。 --- 第三部分：海洋与冰冻圈在气候系统中的作用 气候系统的两大重要储库——海洋和冰冻圈——是能量、碳和水循环的关键环节。本部分专门剖析其物理过程及其对全球气候的反馈效应。 第五章：海洋热力学、动力学与热量输送 本章将海洋视为一个巨大的热力学储库。首先阐述海洋的层结（温跃层）和热容量的巨大优势，解释了海洋如何通过缓慢的吸收和释放来调节气候系统的惯性。 深入分析海洋环流的两个主要驱动力：风力驱动的表层环流（如副热带环流）和温盐驱动的深层环流——大洋环流（Thermohaline Circulation, THC）。详细描述了深海热盐环流的路径、速度估计及其在全球热量重新分配中的关键角色。本章还将讨论海气界面动量、热量和水分的交换过程，以及波浪、混合层动力学对海洋热量垂直再分配的影响。 第六章：冰冻圈的物理反馈机制 冰冻圈（冰盖、冰川、海冰和永久冻土）对气候变化具有显著的放大效应。本章专注于冰雪的物理特性及其对地球辐射收支的影响。 核心内容是海冰和陆地冰盖的反照率反馈机制。详细解释了当冰雪融化时，暴露出的深色地表（海洋或陆地）吸收更多太阳辐射，从而加速变暖的物理过程。同时，分析了冰川质量平衡的驱动因素（降雪、融化和升华）。此外，本章还探讨了海冰动力学，如海冰的漂移、开裂和厚度变化，及其对海洋边界层热量交换的遮蔽效应。对永久冻土层的稳定性和其中碳物质的潜在释放不做政策性讨论，仅从物理学角度分析其对地表能量平衡的贡献。 --- 第四部分：气候的长期演化与古气候证据的物理解释 本部分利用物理模型和古气候记录，探索了气候系统在更长时间尺度上的行为及其对外部强迫的响应。 第七章：气候强迫与反馈的数学描述 本章系统地回顾了气候系统对外部强迫（如米兰科维奇旋量变化、火山爆发、太阳辐射变化）的线性与非线性响应。核心是气候敏感性的概念，即气候系统在全球平均温度变化与辐射强迫变化之间的关系。详细介绍辐射强迫（RF）的计算方法，以及如何通过建立气候反馈参数（如水汽反馈、冰雪反馈）的量化指标，来综合评估气候系统的整体响应。本章专注于如何利用这些参数来构建和求解简化的（非耦合）气候模型方程。 第八章：地球系统的长期稳定性与临界点分析（纯物理视角） 本章将气候系统视为一个复杂的非线性系统，探讨其状态的稳定性。分析了导致气候系统从一种稳定状态跃迁到另一种稳定状态的“临界点”或“突变”的物理条件。讨论了冰期-间冰期旋回的物理驱动机制——米兰科维奇理论及其与大气中温室气体浓度变化之间的耦合机制。重点分析了深海环流的潜在不稳定性，以及大规模冰盖失稳对海平面和全球热量分配的潜在物理冲击，完全从能量和流体动力学角度进行阐述。 本书的目的在于为那些希望深入理解气候系统物理机制、掌握核心量化工具的科研人员、高级学生及专业技术人员提供一份扎实、聚焦于基础科学的参考资料。

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