气象学与气候学教程

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页数:232
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出版时间:2009-4
价格:27.00元
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isbn号码:9787508461779
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具体描述

《气象学与气候学教程》是大学本科水文与水资源工程专业的基础课教材,主要讲述了气象学、天气学和气候学的基本理论和基础知识。全书共有9章,包括大气的基本特征、辐射与热量平衡、大气热力学、大气的运动、大气中的水分、大气环流、天气系统、全球气候系统、气候变化及其对水资源的影响等。《气象学与气候学教程》适合作高等院校水文与水资源工程专业的教材,也可用作大气、地理、环境及农林等专业的教材,并可作为各相关专业科研工作者的参考用书。

《地球的脉动:大气科学的深度探索》 导言:超越风雨的视野 人类文明的兴衰,无不与头顶那片变幻莫测的天空息息相关。从古人对风向的敬畏,到现代社会对精准天气的依赖,大气科学始终是连接自然法则与人类生存的关键桥梁。然而,要真正理解这片蓝色屏障的运作机制,需要超越简单的天气预报层面,深入到其复杂的动力学、热力学和辐射过程之中。《地球的脉动:大气科学的深度探索》正是为渴望建立完整、系统认知框架的读者而设计的一部全面而精深的著作。 本书并非简单地罗列气象现象,而是旨在构建一个由基础原理驱动的、层层递进的知识体系。我们聚焦于揭示驱动地球气候系统演变的深层物理机制,剖析从微观分子运动到全球环流尺度的能量传递路径。全书力求在保持科学严谨性的同时,保持叙述的清晰与流畅,使读者能够在掌握尖端理论的同时,培养起对自然现象的直觉洞察力。 第一部分:大气结构与气体动力学基石 本书的开篇,将读者引入大气科学的物理基础。我们首先对地球大气层的垂直结构进行详尽的描绘,不仅仅停留在对对流层、平流层等概念的定义,而是深入探讨每一层大气在化学成分、温度梯度和辐射吸收上的独特性质。例如,平流层臭氧层的形成机制及其对紫外线辐射的“光化学屏障”作用,将以详细的化学动力学方程进行阐释。 核心部分聚焦于气体的基本动力学原理。我们将详细阐述理想气体定律的适用范围与局限性,并在此基础上引入更具实际意义的、描述大气运动的等压面坐标系和地形跟随坐标系。读者将学习如何利用这些非惯性系来更精确地描述气流的复杂轨迹。 一个至关重要的章节将专门献给流体力学的基本方程。我们将从纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations)出发,推导出适用于大气流动的原始方程组。这些方程是所有数值天气预报模型和气候模拟的理论基石。我们将详细解析科里奥利力(Coriolis Force)在地球自转参考系中对流体运动的影响,并解释其如何塑造出地转风(Geostrophic Wind)这一大气中最基本、最稳定的运动模式。 第二部分:热力学与辐射传输的能量引擎 大气运动的根本驱动力源于能量的输入与再分配,这正是热力学和辐射传输科学的职责所在。 在热力学部分,本书摒弃了传统的、孤立的蒸汽机式热力学描述,转而采用大气特有的视角。我们将深入探讨水汽凝结过程中的潜热释放,并精确量化位势不稳定度(Potential Instability)的判据,如浮力乘数(Brunt-Väisälä Frequency)的计算,这是理解对流和强风暴发展的关键。湿绝热递减率(Moist Adiabatic Lapse Rate)的推导过程,将清晰展示水汽在能量平衡中的核心地位。 辐射传输是连接太阳能与地球系统的桥梁。本章将构建一个跨越电磁波谱的完整框架。从太阳常数(Solar Constant)到地球表面的有效辐射平衡,我们将解构黑体辐射与灰体辐射的概念。尤其重要的是,我们会详细分析大气中主要温室气体(如水蒸气、二氧化碳、甲烷)的吸收谱带,并使用辐射传输方程,模拟大气对短波太阳辐射的削弱和对长波地面辐射的捕获过程。这一分析将为理解气候反馈机制奠定坚实的物理基础。 第三部分:中尺度与天气系统的动力学 从宏观的环流到日常可见的天气现象,本部分致力于解析大气运动中的涡旋与波的形成与演化。 我们将详细研究大气环流的宏大图景,从哈德里(Hadley)、费雷尔(Ferrel)到极地环流,解析能量的纬向传输路径。在此基础上,我们将进入中尺度系统的分析。对流层中低纬度地区发展的热带气旋(台风/飓风)的结构、强度阈值、动量与水汽输送机制,将通过位涡守恒和熵增原理进行深入的动力学解析。 此外,本书将重点阐述中纬度气旋的形成与生命史。利用涡度(Vorticity)的概念,读者将学习如何通过斜压不稳定机制(Baroclinic Instability)来理解温带气旋的爆发性发展。气旋的生命周期,从波的生成、锢囚(Occlusion)到消亡,将与垂直环流的演变紧密结合,辅以等高线和等温线的联合分析,提供一种动态而非静态的视角。 第四部分:气候系统与长期演变 气候学并非仅仅是长期平均的天气,而是涵盖了大气、海洋、冰雪圈和生物圈相互作用的复杂地球系统科学。 本部分将探讨气候变异性的主要驱动因素。我们将构建海洋-大气耦合模型的基本框架,解释大尺度海洋环流(如温盐环流)如何通过热容量的巨大差异来调节全球热量分布。ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)现象的物理机制,将作为气候振荡的经典案例,从海表温度异常、海气耦合反馈环路等多个维度进行深入剖析。 同时,本书不会回避现代气候研究的前沿领域。我们将探讨气候模式的构建逻辑,包括参数化(Parameterization)在处理次网格尺度的物理过程(如云的形成与降水)中的重要性。最后,我们将对过去的气候变率,如冰期-间冰期循环,进行米兰科维奇理论的物理论证,并讨论当前全球变暖背景下,各种气候反馈机制(如冰雪反照率反馈、水汽反馈)对未来气候轨迹的潜在影响。 结语:科学的严谨与对自然的敬畏 《地球的脉动:大气科学的深度探索》旨在提供一个全面、精确且富有洞察力的学术工具,供有志于大气科学、环境工程、能源管理乃至复杂系统分析的专业人士使用。本书的深度和广度,要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础,但我们始终致力于以最清晰的物理图像来引导复杂的数学推导。 阅读本书,您将获得的不仅仅是知识,更是一种“理解大气如何工作”的思维方式。您将能够批判性地评估天气报告的局限性,理解气候预测背后的不确定性,并以更深厚的科学素养去面对地球系统面临的挑战。我们相信,对自然规律的深刻理解,是通往更负责任和可持续未来的必由之路。

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读后感

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用户评价

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在我翻开《气象学与气候学教程》之前,我对天气预报的理解仅限于“今天晴朗,明天可能下雨”,而这本书则像一个神奇的魔法盒子,为我打开了理解天气背后复杂运作机制的大门。作者以极其精妙的笔触,描绘了大气动力学和热力学的基本原理,让我理解了空气的流动并非是随意的,而是遵循着一系列精确的物理规律。从低压系统如何吸引空气,到高压系统如何驱散空气,再到锋面是如何形成的,每一个概念都被拆解得清晰透彻。更让我着迷的是,书中对不同类型天气系统,如气旋、反气旋、锋面系统等的描述,不仅包括它们的形成和发展过程,还详细分析了它们可能带来的天气变化。我尤其被关于雷暴和龙卷风形成机制的章节所吸引,作者用生动的语言描绘了上升气流、云的垂直发展以及负压差的形成,这些都让我对这些看似恐怖的天气现象有了更为科学的认知。读这本书的过程,就像是在进行一场引人入胜的探险,每翻过一页,都感觉自己离理解地球大气层更近一步。这本书不仅仅是一本教科书,它更像是一位耐心的导师,用最易懂的方式引导我探索天气变化背后的奥秘。

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作为一名对自然科学怀有浓厚兴趣的读者,《气象学与气候学教程》这本书无疑是我近期阅读体验中的一大亮点。它以一种非常独特且深入的方式,将气象学和气候学这两个相互关联又各有侧重的学科进行了系统的梳理和阐释。我特别欣赏作者在解释天气现象时所采用的“追根溯源”的方法,从大气分子的运动,到能量的传递,再到各种动力学和热力学原理的应用,都讲解得极其清晰透彻。读这本书,我不再是那个仅仅关注“明天会不会下雨”的普通人,而是能够理解雷雨天气的形成机制,以及台风是如何生成的。更让我印象深刻的是,这本书并没有仅仅停留在对当前天气现象的解释,而是将视野投向了更广阔的气候领域。它详细阐述了不同气候带的形成原因,以及影响气候变化的各种因素,例如海洋洋流、地形地貌、以及人类活动等。书中关于气候变化对地球生态系统和人类社会的影响的讨论,更是让我深刻体会到气候研究的现实意义和紧迫性。这本书的语言风格非常独特,它既保持了科学的严谨性,又充满了人文的温度,让我在享受知识的同时,也对我们赖以生存的地球有了更深厚的感情。

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一直以来,我都很喜欢通过阅读来拓展自己的知识边界,而《气象学与气候学教程》这本书,恰恰满足了我对地球科学知识的渴望。它以一种非常系统且逻辑清晰的方式,向我展示了气象学和气候学的核心概念。从大气环流的宏观模式,到云的微观形成机制,这本书都进行了详尽的介绍。我尤其欣赏作者在解释天气形成原因时的严谨性,例如,对于不同气压系统如何影响风向和天气状况的解释,都做得非常到位。读这本书,我不再是那个被动接受天气预报信息的人,而是开始能够从科学的角度去理解天气变化的原因。更重要的是,这本书让我对气候这个更宏观的概念有了更深入的认识。它不仅解释了气候的分类和成因,还深入探讨了气候变化的原因和影响,特别是对当前全球气候变化的讨论,让我对人类活动与气候变化之间的关系有了更清晰的认识。这本书的语言风格非常适合非专业读者,它在保持科学性的同时,又充满了叙事性,让我在阅读过程中倍感轻松愉快。

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在我接触《气象学与气候学教程》之前,我对气候的理解,更多地停留在“长期天气”的模糊概念上。然而,这本书却以一种极其系统且引人入胜的方式,为我揭示了气候背后深邃的奥秘。作者并没有止步于对气候要素的简单描述,而是深入剖析了地球气候系统是如何由大气、海洋、冰雪、陆地以及生物圈等多个组成部分相互作用而形成的。我特别欣赏书中对不同气候带形成机制的详细解释,例如,为什么赤道地区普遍炎热多雨,为什么副热带地区常有高压控制形成干旱,这些都为我提供了清晰的地理认知。更让我着迷的是,这本书还探讨了气候变化的长期趋势,从地质历史上的冰川期到近代的全球变暖,都进行了深入的分析。作者在解释气候反馈机制时,引用了大量的科学证据和理论模型,让我对气候变化的复杂性有了更深刻的理解。阅读此书的过程,就像是在与一位博学的向导一起,探索地球气候的变迁史,每一次翻页都充满了新发现的喜悦。

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作为一名对环境科学抱有极大热情的学生,我在寻找一本能够深入浅出讲解气象学和气候学知识的书籍时,《气象学与气候学教程》无疑是我的首选。它所涵盖的知识面之广、理论体系之系统,以及讲解方式的通俗易懂,都让我印象深刻。这本书不仅从基础的大气物理学原理入手,逐步深入到复杂的全球气候模型和气候变化的影响,为我提供了一个扎实而全面的知识框架。我特别欣赏作者在讨论气候变化时所持有的科学态度,既不夸大其词,也不轻描淡写,而是基于大量的科学证据和严谨的分析,向读者阐述了当前全球气候变化的现状、原因以及可能的未来趋势。书中关于温室气体在大气中的循环、辐射强迫的计算以及气候反馈机制的解释,都让我对气候变化有了更深刻的科学理解。此外,这本书对不同区域气候特征的介绍,例如热带雨林气候、地中海气候、极地气候等的形成原因和典型特征,也极大地拓展了我的地理知识视野。它让我明白,我们所处的地球气候系统是一个相互关联、相互作用的复杂整体,任何一个环节的微小变化都可能引发连锁反应。

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我一直对那些能够将复杂科学原理转化为易于理解的语言的作者怀有深深的敬意,而《气象学与气候学教程》的作者无疑就是这样一位大师。在阅读此书之前,我对于“气候”这个词的理解仅限于“天气”的长期平均状态,而这本书则彻底颠覆了我这种浅显的认知。它不仅细致入微地解释了地球气候系统的各个组成部分,如大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈以及生物圈之间的相互作用,更着重阐述了这些圈层是如何在漫长的时间尺度上共同塑造了我们今天所经历的各种气候模式。我尤其被关于地球能量收支平衡的章节所吸引,作者用清晰的逻辑和生动的图示,解释了太阳辐射如何被地球吸收和反射,以及温室效应在维持地球适宜温度方面的关键作用。这让我对当前全球变暖的议题有了更深刻的科学认知,不再是人云亦云,而是能够从物理原理层面去理解其发生的机制。书中对不同气候带形成原因的分析,也让我大开眼界,比如副热带高压带如何影响沙漠的形成,季风气候又为何会在特定地区出现,这些都解释了我过去生活中一些模糊的地理现象。尽管我并非气象学或气候学的专业人士,但在阅读此书的过程中,我从未感到被信息洪流所淹没,反而每每读完一个章节,都觉得自己的知识储备又得到了显著的提升,而且这种提升是建立在清晰的逻辑和扎实的理论基础之上的。

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作为一名对自然科学充满好奇心的普通读者,我最近有幸拜读了《气象学与气候学教程》。这本书并非那种晦涩难懂、充斥着天书般公式和图表的专业著作,反而以一种相当亲切且富有条理的方式,为我揭开了地球大气层神秘面纱的一角。从最初对天气变化“为什么会这样”的模糊概念,到如今对大气环流、锋面系统、云的形成过程有了更为清晰的认识,这本书无疑为我打开了一扇全新的视角。我特别欣赏作者在解释复杂概念时的生动比喻,例如将大气压力梯度比作山坡上的水流,让我这个非专业人士也能瞬间领会其核心原理。书中对各种气象现象的描述,无论是夏日雷暴的壮观,还是冬季寒潮的凛冽,都描绘得栩栩如生,仿佛我亲身经历一般。更让我印象深刻的是,作者并没有止步于单纯的现象介绍,而是深入浅出地探讨了这些现象背后的成因,比如厄尔尼诺现象对全球气候的联动影响,让我对气候变化有了更深层次的理解。读这本书的过程,就像是在与一位经验丰富的天气预报员和一位学识渊博的气候学家进行一场深入的对话,他们耐心解答着我心中关于风雨雷电、寒来暑往的种种疑问。即使是书中的某些专业术语,也被作者巧妙地融入到流畅的叙述中,使得阅读体验始终保持着一种轻松愉悦的状态。这本书的插图也非常精美,不仅直观地展示了大气运动的模式,也为理解抽象概念提供了极大的帮助。我甚至会时不时地翻阅那些图表,一遍遍地回味其中的奥妙。

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作为一名对自然界充满敬畏的普通人,我一直对塑造我们生活环境的各种力量感到好奇。偶然的机会,我接触到了《气象学与气候学教程》这本书,它彻底改变了我对天气和气候的认知。我过去以为天气就是简单的晴雨冷暖,而气候就是长期的天气状况,但这本书让我明白,这背后隐藏着一个庞大而复杂的地球系统。作者从大气层的组成和结构开始,详细介绍了各种气象要素,如温度、湿度、气压、风等是如何相互作用,形成我们每天所经历的天气现象。我特别欣赏书中对各种天气系统,如锋面、气旋、反气旋的清晰阐述,以及它们如何影响区域性天气。更令我着迷的是,这本书还深入探讨了气候的形成和演变,解释了为什么地球上不同地区的气候差异如此之大,以及气候变化是如何发生的。书中关于冰川期、间冰期以及现代气候变化的论述,都让我对地球的漫长历史有了更深刻的认识。这本书的图文并茂,大量的精美插图和图表,不仅让学习过程更加生动有趣,也帮助我更直观地理解了许多抽象的概念。

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在我对《气象学与气候学教程》一书的阅读体验中,最让我感到惊喜的是它对于“为什么”的深入追问。我常常会问自己,为什么夏天总是闷热多雨,冬天则寒冷干燥?为什么有些地方终年被冰雪覆盖,而有些地方却寸草不生?这本书并没有仅仅给出表面的答案,而是通过解释地球的自转、公转、太阳辐射的分布不均、大气环流模式以及地形、洋流等多种因素的综合作用,为我一一解答了这些疑惑。作者对于不同时间尺度上的气候变化,从日变化、季节变化到年际变化和千年变化,都进行了细致的阐述。我尤其被关于厄尔尼诺现象对全球气候的巨大影响的章节所吸引,它解释了为何一个看似局部的海洋现象,却能引发从澳大利亚的干旱到秘鲁的洪涝等一系列全球性的气候异常。这本书的语言风格非常吸引人,它没有使用枯燥的专业术语堆砌,而是用一种讲述故事的口吻,将科学知识娓娓道来,让我在不知不觉中就掌握了许多重要的概念。

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作为一名对地球科学有着浓厚兴趣的业余爱好者,我一直在寻找一本能够系统性介绍气象学与气候学知识的书籍,而《气象学与气候学教程》正是这样一本让我惊喜不已的读物。它并没有采用简单罗列概念的方式,而是将两者紧密地结合起来,从宏观的大气运动规律到微观的云滴形成机制,再到长期的气候演变趋势,都进行了深入浅出的阐述。我特别欣赏作者在处理“天气”与“气候”这两个既有联系又有区别的概念时的严谨性。书中清晰地界定了它们各自的范畴,并解释了天气系统如何累积并最终形成气候特征。例如,作者在解释气候变化时,不仅仅谈论温度的上升,更深入探讨了降水模式的改变、极端天气事件的频率和强度的增加,以及这些变化对自然生态系统和社会经济可能带来的深远影响。读到关于冰川学和古气候学的章节时,我更是惊叹于地球自身所经历的漫长而复杂的气候变迁历史。那些关于冰芯记录、年轮分析、沉积物研究等如何帮助我们重建过去气候的信息,都让我对地球的过去有了更为立体的认识。这本书的语言风格非常适合我这种非专业读者,它在保持科学严谨性的同时,充满了人文关怀,让我在学习知识的同时,也对我们赖以生存的地球环境有了更深厚的感情。

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