现代风暴潮预报技术及应用

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出版者:科学出版社
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页数:488
译者:
出版时间:2020-5
价格:0
装帧:精装
isbn号码:9787030635990
丛书系列:
图书标签:
  • 气象学
  • 危机管理
  • 于福江
  • 风暴潮
  • 预报技术
  • 海洋气象
  • 数值模拟
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  • 海岸工程
  • 灾害预警
  • 气象学
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  • 现代技术
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具体描述

本书在我国近40年风暴潮数值预报的发展和大量观测资料、数值模拟分析的基础上,总结并发展了现代风暴潮数值预报技术及其应用。本书主要介绍了我国自2000年以来风暴潮数值预报技术的发展及其在沿海防潮减灾、涉海工程等领域的应用。全书由9个部分组成,分别为:风暴潮概论,风暴潮的时空格局,风暴潮集合预报技术,风暴潮漫堤数值预报技术,风暴潮漫滩数值预报及研究,风暴潮数值预报模式资料同化,可能**风暴潮数值计算,气旋致异常增水(边缘波)分析模拟,结语与展望。

现代风暴潮预报技术及应用 图书简介 本书旨在深入探讨海洋动力学在海岸带管理中的核心地位,并系统阐述当前全球范围内海洋预报领域的前沿技术与实践应用。内容聚焦于中尺度海洋环流、复杂海岸地形下的水动力过程模拟,以及极端天气事件(如热带气旋、台风等)引发的海水异常升降现象的精确预测方法。 本书结构严谨,内容涵盖了从理论基础到实际操作的各个层面。首先,我们将详细梳理海洋波浪理论、潮流动力学以及风暴潮生成机制的物理基础。在此基础上,本书重点介绍了当前主流的数值模型,包括有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)在海洋环流模拟中的应用,以及高分辨率、非静力大气模型与海洋水动力模型的耦合技术。特别地,书中对三维水动力模型(如FVCOM、Delft3D等)在复杂海湾、河口地区的精度校正与参数优化进行了深入剖析。 在预报技术层面,本书引入了先进的数据同化技术,如卡尔曼滤波(Kalman Filtering)、集合卡尔曼滤波(EnKF)等在海洋观测数据(卫星高度计、浮标、雷达散射仪)融入预报系统中的应用。这些技术极大地提升了系统对初始条件的敏感性和预报的鲁棒性。此外,现代机器学习与深度学习方法,特别是用于时间序列预测和异常模式识别的神经网络模型,在提升超短期乃至中长期海洋预报准确率方面的潜力,也得到了详尽的讨论和案例展示。 本书的实践应用部分是其核心价值所在。我们选取了全球多个典型区域——如孟加拉湾、墨西哥湾、西太平洋岛链等,详细解析了针对当地特有气象灾害的预警响应机制。内容包括预报产品制作流程、预警级别的划分标准、以及预报不确定性评估(Uncertainty Quantification)的实用工具。对于海岸工程、港口运营、海上交通安全等关键领域,书中提供了基于预报数据的风险评估模型和决策支持系统构建指南。例如,如何利用风暴潮预报结果,指导防洪设施的应急调度和人员疏散路径的优化选择。 本书不仅面向海洋科学、环境工程、气象学等领域的科研人员和研究生,同时也为水利、海事管理、应急管理部门的专业技术人员提供了权威的参考资料。通过整合理论深度、技术先进性与实际操作性,本书致力于成为推动我国乃至全球海岸带灾害防御能力提升的重要技术参考书。我们坚信,对这些复杂海洋现象的精确理解和高效预报,是实现可持续海洋发展和保障人民生命财产安全的关键基石。全书的图表和案例均力求详实准确,确保读者能够全面掌握前沿的海洋动力学应用技能。

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读后感

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用户评价

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在我看来,《现代风暴潮预报技术及应用》这本书的价值,不仅在于其技术层面的深度,更在于其应用层面的广度。书中对风暴潮预报信息如何服务于不同用户的讨论,让我看到了科技成果如何转化为实际的社会效益。我尤其对书中关于预警信息发布机制的探讨感到受益匪浅。一个精确的预报,如果不能及时、有效地传递给需要的人,其价值将大打折扣。书中对不同发布渠道(如电视、广播、手机短信、互联网平台)的优缺点分析,以及如何根据不同的目标受众调整信息传播策略,都为我们提供了宝贵的经验。我从书中了解到,预警信息的发布不仅仅是简单的“通知”,更需要考虑信息的准确性、时效性、易懂性以及传播的覆盖面。书中对案例研究的引入,让我看到了这些预报技术和应用是如何在实际的风暴潮事件中发挥作用,挽救生命、减少损失的。例如,书中对某次台风登陆前预警信息发布的成功案例分析,让我真切地感受到了科技的力量。这本书让我认识到,风暴潮预报的最终目标,是为社会提供有效的风险管理工具,而实现这一目标,需要科研、技术、管理以及公众教育等多个方面的共同努力。

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读完《现代风暴潮预报技术及应用》这本书,我深切体会到科研工作者在理解和应对自然灾害方面所付出的艰辛努力。书中对风暴潮的成因、传播机制,以及不同类型风暴潮的特点进行了细致入微的阐述。从早期的经验模型到如今复杂的数值模拟,每一个阶段的进步都离不开前人的智慧结晶。我尤其对书中关于多因素耦合作用的分析印象深刻,比如风场、气压、海流以及地形地貌等如何相互作用,共同塑造出风暴潮的形态和强度,这一点在传统认知中往往被简化。作者通过大量的实例和数据支撑,生动地展示了这些复杂过程的真实面貌。对我而言,这本书不仅仅是一本技术手册,更是一次认识海洋、认识自然的思想洗礼。书中对于预报模型的构建原理,如数据同化、参数化方案、网格划分的策略,都进行了深入的讲解,让我了解到构建一个精确的预报系统需要考虑多少细节。从选择合适的物理过程描述,到如何处理边界条件,再到如何评估模型的性能,每一步都充满了挑战。书中对各种数值方法的介绍,无论是有限差分、有限体积还是谱方法,都力求做到通俗易懂,并且结合了实际应用中的优劣势分析,这对于非专业背景但对风暴潮预报感兴趣的读者来说,无疑是宝贵的学习资源。我尤其被书中关于不确定性分析的部分所吸引,认识到任何预报都存在固定的误差范围,如何量化和传播这些不确定性,并将其有效地传达给决策者和公众,是提升预报应用价值的关键。书中对后处理技术,如集合预报和误差订正方法的介绍,也让我对如何从原始模型输出中提取更可靠的信息有了更清晰的认识。

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《现代风暴潮预报技术及应用》这本书,在我看来,更像是一部关于“预测与应对”的史诗。它不仅描绘了风暴潮的形成与演变,更重要的是,它展示了人类如何利用智慧和科技,试图“驾驭”这一自然力量。书中关于风暴潮预报模型参数化方案的讨论,虽然涉及一些专业术语,但作者力求清晰的解释,让我对模型构建的精妙之处有了初步的认识。例如,如何将宏观的大气和海洋过程“缩小”到模型可计算的尺度,并用相对简化的数学公式来描述,这其中蕴含着无数的科学权衡和巧妙设计。我尤其对书中关于“模型集成”的思想感到赞赏,即通过结合多个不同模型或不同版本的模型,来获得更鲁棒、更可靠的预报结果。这就像集思广益,能够弥补单一模型的不足,从而提升整体的预报性能。书中对这类集成方法的回顾和评价,也为我们指明了未来研究的方向。我从书中了解到,风暴潮预报是一个不断迭代、不断优化的过程,每一次的改进都离不开对已有知识的深刻理解和对新技术的积极探索。这本书为我提供了一个认识这一科学探索过程的窗口。

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我原本以为风暴潮预报是一件非常“工程化”的事情,但这本书让我认识到其背后蕴含着深厚的科学探索精神。书中对风暴潮与海平面上升、气候变化之间相互作用的探讨,让我看到了这项研究的前瞻性和重要性。作者通过分析历史数据和未来情景,指出全球气候变化可能导致风暴潮频率和强度的改变,这无疑为我们敲响了警钟。书中对这些长期变化趋势的预测模型和分析方法,让我看到了科学家们如何试图“预见”未来的挑战。我尤其对书中关于“极端事件”的研究方法感到好奇。风暴潮本身就是一种极端天气事件,而如何预测和应对未来可能出现的更极端的风暴潮,是当前研究的重要方向。书中对模型不确定性和极端值理论的结合运用,为我们提供了解决这一难题的思路。此外,书中对风暴潮对海岸带生态系统影响的讨论,也让我意识到这项研究不仅仅关乎防灾减灾,更与环境保护息息相关。了解风暴潮如何影响湿地、红树林等脆弱生态系统,以及如何评估这些影响,对于我们制定可持续发展的海岸带管理策略至关重要。这本书让我深刻理解到,风暴潮预报技术的发展,不仅仅是技术的进步,更是人类对自然认知不断深化、对未来挑战积极应对的体现。

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这本书的出现,对于我们这些长期在沿海地区工作的工程师来说,无疑是如获至宝。它提供的不仅仅是理论知识,更多的是实际应用层面的宝贵经验。书中关于预报系统的集成和业务化运行的章节,详细介绍了如何将复杂的数值模型转化为能够为公众提供服务的实际系统。从数据采集、模型运行、结果后处理,到信息发布,每一个环节都充满了挑战,而这本书为我们提供了一份详尽的操作指南。我尤其对书中关于预报不确定性传递到影响评估的讨论感到眼前一亮。风暴潮本身就是一个具有高度不确定性的现象,而如何将这种不确定性通过模型传递到对潮位、淹没范围、海岸侵蚀等影响的评估中,最终形成具有指导意义的预警信息,是我们在实际工作中经常面临的难题。书中介绍的各种统计方法和案例,为我们提供了解决这一问题的有效途径。我深切体会到,一个好的预报系统,不仅要能准确预测风暴潮的发生,更要能清晰地告诉使用者,这个预测有多大的不确定性,以及这种不确定性可能带来的影响有多大。书中对不同预警等级的制定标准,以及如何结合经济社会因素进行风险评估的探讨,更是直接指导了我们在实际工作中如何制定更具操作性和有效性的防灾减灾策略。这本书的深入分析,让我们能够更科学、更系统地应对风暴潮带来的严峻挑战。

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读完《现代风暴潮预报技术及应用》这本书,我最大的感受是,风暴潮预报并非一项孤立的技术,而是多学科交叉融合的产物,其应用更是渗透到社会经济的方方面面。书中关于风暴潮预报不确定性与风险沟通的章节,给了我极大的启发。我认识到,再精确的预报也无法做到百分之百的准确,而如何将这种固有的不确定性有效地传达给公众,并指导他们采取恰当的防范措施,是风暴潮预报应用的核心价值所在。书中对不同沟通策略的分析,例如如何使用图形化工具、类比解释,以及如何根据不同受众的知识背景调整沟通方式,都为我们提供了实用的指导。我尤其对书中关于“预警层级”的讨论印象深刻,不同层级的预警信号需要传递不同程度的风险信息,并引导相应的应对行动。这不仅仅是科学技术的传递,更是社会风险管理和应急响应体系的重要组成部分。这本书让我深刻理解到,一个成功的风暴潮预报系统,需要科研人员的精益求精,也需要技术人员的严谨实现,更需要决策者和公众的理解与配合。它是一项系统工程,需要整个社会的力量来共同应对。

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读完《现代风暴潮预报技术及应用》,我感觉自己对风暴潮的认识从“是什么”提升到了“怎么预报”和“如何应用”。书中关于模型验证和性能评估的章节,让我看到了科学研究的严谨性。作者详细介绍了如何利用历史观测数据来检验模型的准确性,包括均方根误差、偏差、相关系数等各种统计指标的应用。更重要的是,书中强调了对模型在不同情景下(例如不同强度的风暴、不同类型的海岸线)的适用性进行评估,以及如何识别模型的系统性偏差,从而进一步改进模型。我特别被书中对集合预报的介绍所吸引。在面对复杂多变的海洋环境时,单一个确定性预报往往难以完全捕捉其内在的不确定性。集合预报通过运行多个具有微小差异的初始条件或模型参数的预报,来生成一系列可能的预报结果,从而为使用者提供一个预报结果的概率分布。这不仅能够更全面地反映预报的不确定性,还能帮助使用者做出更明智的决策,例如在风险评估和资源调度方面。书中对集合预报结果的后处理技术,如概率预报和百分位预报的介绍,也让我看到了如何将这些复杂信息转化为易于理解和使用的形式,从而更好地服务于防灾减灾工作。

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作为一名地理信息科学的学生,我对书中关于风暴潮预报结果的空间可视化和地理信息系统(GIS)的应用部分尤为关注。《现代风暴潮预报技术及应用》在这方面提供了非常有价值的见解。书中详细介绍了如何将风暴潮预报模型输出的潮位、淹没范围、流速等信息,通过GIS技术进行可视化展示。我特别欣赏书中对不同可视化方法的讨论,例如等高线图、淹没图、热力图等,以及如何选择最适合传播信息的展示方式。这不仅仅是简单的“画图”,而是如何通过有效的空间表达,将复杂的数据转化为直观、易懂的信息,从而帮助决策者和公众更好地理解风险。书中对风暴潮风险评估与GIS的结合应用也让我眼前一亮。通过将风暴潮的预报结果与海岸带的人口分布、基础设施、敏感区域等地理信息进行叠加分析,可以更精确地评估风暴潮可能造成的潜在损失,并制定更有针对性的应急预案。我从书中了解到,GIS在风暴潮预警、应急响应、灾后评估等各个环节都发挥着不可替代的作用。这本书为我理解和掌握风暴潮预报技术与地理信息技术的深度融合,提供了宝贵的学习路径和实践指导。

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作为一名长期关注海洋环境变化的研究者,这本书简直是一场及时的思想盛宴。它系统性地梳理了风暴潮预报领域从基础理论到前沿技术的演进历程,让我看到了科技如何一步步攻克难题,为人类的生命财产安全保驾护航。书中对数值模型的部分,我感受到了其严谨的逻辑和精密的计算。从浅水波方程到求解复杂三维海洋动力过程的方程组,每一步都需要扎实的数学功底和对物理过程深刻的理解。作者在介绍这些模型时,并没有止步于理论的堆砌,而是深入剖析了不同模型的优势与局限性,例如在处理非线性效应、地形变化敏感性以及计算效率方面的差异,这对于我选择和改进模型具有极高的参考价值。我特别欣赏书中对数据同化技术的阐述,它将实时观测数据有效地融入模型,使得预报结果能够更及时、更准确地反映海洋的实际状态。无论是卫星遥感数据、浮标数据还是岸基站点数据,如何有效地利用这些“零散”的信息来“修正”模型,使其逼近真实,是风暴潮预报的核心挑战之一。书中对几种主流数据同化方法,如卡尔曼滤波、变分法等,都进行了清晰的介绍,并辅以案例分析,让我对这项复杂的技术有了更为直观的认识。此外,书中对高性能计算在风暴潮预报中的作用的强调,也让我认识到,随着模型复杂度的不断提升,强大的计算能力是实现高分辨率、精细化预报的必要条件。

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一直以来,我对风暴潮的了解都停留在一些新闻报道和科普读物层面,但《现代风暴潮预报技术及应用》这本书,则为我打开了一个全新的世界。书中对风暴潮形成的物理机制的阐述,让我从根本上理解了它为何如此可怕。从大气动力学的角度,作者细致地分析了低气压和强风是如何驱动海面抬升,并将海水向海岸挤压。书中对海岸地形、水深以及大陆架坡度的影响也进行了深入探讨,这些看似微小的地貌特征,在风暴潮的形成和传播过程中,却扮演着至关重要的角色,甚至可以放大其破坏力。我尤其对书中关于“涌浪”效应的解释印象深刻,它解释了为何在某些情况下,风暴潮的强度会远超预期。书中通过大量的观测数据和数值模拟结果,直观地展示了风暴潮的能量如何在传播过程中被放大或削弱,以及不同的海岸形态如何影响其最终的登陆强度和范围。这让我意识到,简单地关注气象因素是远远不够的,必须综合考虑海洋动力学和地形地貌学等多方面的因素。书中对不同地区风暴潮特征的比较分析,也让我对全球范围内风暴潮风险的分布有了更清晰的认识,例如,哪些地区更容易受到高强度风暴潮的威胁,以及它们的易损性特征。这种宏观的视角,为我理解风暴潮这一全球性挑战提供了更广阔的视野。

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