An Introduction to Fronts in Random Media pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Xin, Jack

出品人:

页数:172

译者:

出版时间:2009-7

价格:$ 45.14

装帧:

isbn号码:9780387876825

丛书系列:Surveys and Tutorials in the Applied Mathematical Sciences

图书标签:

• 美国
• 数学
• 中国
• 随机介质
• 界面
• 多尺度分析
• 波动传播
• 漫射
• 有效介质理论
• 统计物理
• 数值模拟
• 材料科学
• 物理学

好的，这是一本关于气候动力学与极端天气事件研究进展的图书简介，重点关注大气环流、天气系统演变及其与气候变化背景下的相互作用。 --- 图书名称： 气候动力学与极端天气事件研究进展：理论模型、观测证据与未来展望 图书简介 本书全面深入地探讨了现代气候动力学的前沿领域，特别是围绕大气环流的结构、演变机制及其在当前气候变化背景下如何驱动和调制极端天气事件的发生与强度。全书内容聚焦于从理论框架到实际观测数据分析的多个维度，旨在为大气科学、气候学、地球物理学以及相关工程领域的研究人员、高级学生和政策制定者提供一个系统、前沿的参考。 第一部分：基础理论与环流结构 本书首先回顾并深化了理解大气环流的基本动力学原理。重点内容包括中尺度和行星尺度环流的耦合机制。我们详细分析了布里奇曼-诺顿环流（Brewer-Dobson Circulation）在平流层和对流层上部的作用，以及准定常波（如罗斯比波）在驱动纬向平均流变化中的核心地位。 深入探讨了大气多尺度过程的相互作用： 1. 中尺度对流系统的组织与维持： 阐述了湿热力学、地形效应以及垂直风切变如何影响积雨云群的形成、组织化（如中尺度对流复合体，MCSs）及其与更大尺度系统的能量交换过程。 2. 准双周振荡（QBO）与季节内振荡（MJO）的动力学： 详细解析了这些时间尺度上环流的调制机制，特别是MJO在热带和温带气候变率中的桥梁作用，以及它们对区域天气预报的长期影响。 3. 极地涡旋与中纬度环流的相互作用： 基于现代再分析资料和数值模拟结果，分析了极地对流层和平流层动力学（如极地中性波活动）如何通过经向环流异常，影响中纬度急流的形态、蛇行程度，进而影响区域性的阻塞形势和持续性天气事件。 第二部分：极端事件的动力学机制 本部分是本书的核心，专注于解析导致极端天气事件发生的关键动力学触发因素和反馈过程。我们超越了简单的气候平均态分析，侧重于异常态和非线性响应。 重点研究了以下几类极端事件的动力学驱动力： 1. 热浪与干旱的阻塞机制： 考察了高空急流的异常稳定化（“高架桥”或“Omega”阻塞形势）如何导致长时间、大范围的下沉运动和辐射加热，加剧地表高温和土壤水分耗竭。分析了阻塞高压系统的形成与寿命，并结合了地形和行星波失稳的理论模型。 2. 极端降水事件与水汽输送： 深入分析了“大气河流”（Atmospheric Rivers）的动力学特征——高湿、窄带、定向强输送带。探讨了边界层急流的强度、抬升机制（如锋面或地形强制）以及对流有效位能（CAPE）的时空分布，如何共同决定区域性暴雨的强度和空间分布。 3. 热带气旋的快速增强（Rapid Intensification, RI）： 从热力学和动力学的耦合角度，研究了RI的必要条件。重点分析了暖涡旋反馈机制、垂直风切变对涡旋结构的影响，以及海洋-大气热交换在驱动风暴增强中的临界作用。 第三部分：气候变化背景下的动力学响应 理解气候变化对极端事件的影响，必须建立在对现有动力学框架的深刻认识之上。本书将全球变暖的特征性影响与环流的调整联系起来。 关键议题包括： 1. 增暖对水循环与湿度的反馈： 基于克劳修斯-克拉佩龙关系（Clausius-Clapeyron scaling），分析了大气容纳水汽能力的增加如何直接转化为极端降水潜力的提升。同时，讨论了由于环流变化导致的蒸散发增加对干旱频率和强度的影响。 2. 极地放大与中纬度天气系统： 探讨了北极地区快速增温（北极放大）如何削弱极地涡旋的梯度，并可能通过激发行星波的振幅，导致中纬度天气模式（如急流路径和阻塞事件）的趋于滞后和极端化。本书对比了不同气候模型中对该机制的表征差异。 3. 极端天气事件的频率、强度与归因： 介绍了利用“自然气候”（Counterfactual Climate）集合模拟进行极端事件的概率归因分析方法。这部分将动力学模型与统计推断相结合，旨在量化人为因素在特定极端事件发生概率中的贡献。 第四部分：观测技术、模型局限性与未来研究方向 本书最后一部分关注当前研究的前沿工具和方法论的挑战。 内容涵盖： 高分辨率观测数据在极端事件研究中的应用： 阐述了新型遥感技术（如偏振雷达、高光谱卫星观测）如何改进我们对中尺度对流和大气河流内部结构的识别能力。 高分辨率数值模型的进步与挑战： 评估了当前区域气候模型（RCMs）和全球云尺度分辨率模型在解析关键物理过程（如参数化方案的局限性）方面的能力和不足，特别是对锋面、地形强迫和热带气旋核心的模拟精度。 未解之谜与未来研究方向： 提出了当前气候动力学界面临的重大科学问题，例如海洋热浪与大气环流的长期耦合、海洋次表层变率对区域气候异常的滞后影响，以及如何更有效地将不确定性纳入长期极端天气预报中。 本书结构严谨，理论阐述清晰，并紧密结合了最新的科学发现和实际观测案例，是气候动力学领域不可或缺的深入学习资料。

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