A Climate Modelling Primer pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Mcguffie, Kendal/ Henderson-Sellers, Ann

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2005-3

价格:687.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780470857519

丛书系列:

图书标签:

• 气候模型
• 气候变化
• 数值模拟
• 地球系统
• 大气科学
• 海洋学
• 编程
• Python
• 科学计算
• 环境科学

好的，这是一份不包含《A Climate Modelling Primer》内容的，关于气候科学领域其他重要主题的详细图书简介，旨在提供一个全面且引人入胜的概述。 --- 书籍名称：地球系统的宏大叙事：从古气候到未来预测的演进 书籍副标题： 跨越时间尺度的气候动力学、反馈机制与人类影响的深度解析 目标读者： 气候学专业学生、地球科学研究人员、环境政策制定者，以及对地球系统复杂性充满好奇的非专业读者。 --- 第一部分：地球气候的深层历史——解码古老的信使 本书的第一部分将读者带回数十亿年的时间尺度，探讨地球气候的宏大演变史，理解当前变暖趋势的独特背景。我们不再仅仅关注近现代的观测数据，而是深入挖掘那些沉默的“信使”——地质记录。 第一章：冰芯与沉积物：冻结的时间胶囊 本章详细阐述了冰芯钻探技术如何成为我们理解过去大气成分的黄金标准。我们将剖析南极和格陵兰冰芯中捕捉到的气体泡、氧同位素比率（$delta^{18}O$ 和 $delta D$）如何精确揭示了过去八十万年间的二氧化碳浓度、甲烷水平以及温度的周期性波动。接着，我们将讨论深海沉积物岩芯的作用，分析浮游生物遗骸中的化学信号如何重建海洋环流模式和海平面变化，从而构建出一个跨越数百万年的、更完整的古气候图景。 第二章：遥远的过去：雪球地球与超级温室 我们将探索地球气候史上那些极端事件。首先关注“雪球地球”（Snowball Earth）时期，研究导致地球完全或近乎完全被冰封的可能机制——如大陆漂移至极地和碳循环的崩溃。随后，我们将转向更早期的“超级温室”（Super-Greenhouse）时期，例如古新世-始新世极热事件（PETM），分析火山活动和大陆裂解如何将大气 $ ext{CO}_2$ 推至数千 $ ext{ppm}$ 的水平，以及生物圈如何应对这种剧烈的热应激。本章强调，理解这些极端案例对于评估当前人类驱动变化的潜在临界点至关重要。 第三章：大陆漂移与轨道强迫：米兰科维奇循环的精妙调控 本章聚焦于长期的非生物驱动因素。我们将系统介绍米兰科维奇循环（Milankovitch Cycles）——地球轨道偏心率、地轴倾角（ obliquity）和岁差（precession）——如何以极其精确的周期性改变了太阳辐射在地球不同纬度的分布。通过地质记录中的冰川沉积物和孢粉分析，我们将展示这些轨道变化如何触发或结束冰期-间冰期旋回，并讨论大陆构造位置对区域气候，特别是季风强度的深远影响。 --- 第二部分：气候系统的核心机制——反馈、耦合与不确定性 第二部分将视角转向现代气候系统的内部动力学，聚焦于连接大气、海洋、冰雪和生物圈的复杂反馈回路，这是理解气候敏感性的关键所在。 第四章：水汽的悖论：最强大的温室气体反馈 水汽是地球大气中丰度最高的温室气体，但它既是强迫因子，也是反馈因子。本章深入探讨了正反馈循环：变暖导致更多蒸发，从而导致更强的温室效应。我们将详细分析如何利用观测数据（如卫星遥感）区分水汽作为独立强迫与作为温度放大器的角色，并解释水汽反馈在所有主流气候模型中的重要性及其不确定性来源。 第五章：冰雪之殇：反照率反馈的加速效应 本章集中讨论冰雪圈的剧烈变化。我们将量化地表反照率（Albedo）对太阳辐射吸收的影响。当冰盖和海冰融化，深色的海洋或陆地暴露，吸收更多的能量，进一步加速融化，形成一个强大的正反馈环。本章将使用区域模型来展示极地放大效应（Polar Amplification）的物理基础，并分析当前北极放大率为何高于全球平均水平的机制。 第六章：碳循环的生物地球化学调控 本部分探讨了碳在海洋、陆地生物圈和大气之间的交换速率与平衡。我们将详细考察海洋的“生物泵”（Biological Pump）如何将碳从表层输送到深海，以及陆地生态系统在 $ ext{CO}_2$ 施肥效应下碳汇潜力的变化。重点将放在溶解无机碳（DIC）的化学平衡，解析海洋酸化如何作为 $ ext{CO}_2$ 排放的直接化学后果，而非仅仅是温度效应的伴生现象。 第七章：大气环流的重塑：海洋与大气耦合 本章关注大规模气候振荡及其对区域天气的影响。我们将深入分析厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的海洋动力学，包括温跃层深度和开尔文波的作用。此外，还将探讨北大西洋涛动（NAO）和太平洋年代际振荡（PDO）等中尺度振荡如何通过改变大气遥相关（Teleconnections）来影响区域降水和极端天气事件的频率。 --- 第三部分：观测、诊断与未来情景的构建 本书的最后一部分将目光投向现代气候监测技术以及如何将物理知识转化为可操作的未来预测。 第八章：遥感革命：从卫星到地面网络的精细监测 本章概述了过去五十年间气候科学所依赖的先进观测工具。我们将详细介绍不同类型的卫星传感器（如 $ ext{MODIS}$, $ ext{TRMM}$, $ ext{GRACE}$）如何持续监测地表温度、云顶高度、冰盖质量变化和水循环变量。此外，还将讨论全球再分析（Reanalysis）数据集的构建过程，即如何融合观测数据与大气动力学模型，以提供一致、高分辨率的全球气候状态快照。 第九章：临界点与不可逆转的转变 本章探讨气候系统中最令人担忧的“临界点”（Tipping Points）。我们将系统梳理当前研究中被认为具有高风险的潜在阈值，包括：西南极冰盖的不可逆崩塌、亚马逊雨林的萨凡纳化、以及大西洋经向翻转环流（AMOC）的显著减弱。本章将基于概率论和非线性动力学理论，评估一旦跨越这些阈值后，地球系统将如何迅速跳转至新的、对人类社会适应性更差的稳态。 第十章：面向未来的政策工具：情景分析与不确定性管理 最后，本章将聚焦于如何利用气候科学的成果服务于决策制定。我们将详细解析“共享社会经济路径”（SSPs）和“代表性浓度路径”（RCPs）等情景框架的构建逻辑，强调它们与特定政策选择和技术发展轨迹之间的关联。我们还将讨论在处理长期预测中的内在不确定性（包括自然变率和模型结构不确定性）时，政策制定者应采取的风险最小化策略，从而实现一个基于科学证据的、具有韧性的未来规划。 --- 总结： 《地球系统的宏大叙事》不仅仅是对气候变化现状的陈述，而是对驱动这一变化的深层物理、化学和生物过程的综合性探索。它通过古老的证据、精密的现代观测和严谨的系统动力学分析，构建了一个关于我们星球生命史和未来命运的统一叙事。本书旨在揭示地球系统的复杂美感与潜在的脆弱性，为应对二十一世纪最严峻的环境挑战提供坚实的知识基础。

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