Atmospheric Aerosols pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Spectrum Press

作者:Deepak, Adarsh (EDT)/ Deepak, Adarsh/ Workshop on Atmospheric Aerosols--Their Formation, Optical Pro

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页数:0

译者:

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价格:960.00元

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isbn号码:9780937194010

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• 大气气溶胶
• 气溶胶化学
• 大气科学
• 环境科学
• 大气污染
• 颗粒物
• 气候变化
• 环境监测
• 大气物理
• 遥感

《地球系统的动态平衡：从地表到高层大气的相互作用》 导言 本书旨在深入探讨地球系统的复杂性，聚焦于驱动气候变化、影响生态系统健康以及塑造人类居住环境的多个关键组成部分之间的精细平衡与动态交互。我们不再将大气、海洋、陆地和生物圈视为孤立的系统，而是将其视为一个高度耦合的巨型实体，其内部的能量、物质和信息流动构成了我们所依赖的生命支持系统的基础。本书将系统地解构这一复杂结构，从微观的物理化学过程延伸至宏观的地球系统模型，为读者构建一个全面、深入且富有洞察力的理解框架。 第一部分：驱动地球系统的基本能量循环 地球系统的核心动力源于太阳辐射的输入与地球自身的能量再分配。本部分首先细致分析了太阳辐射的谱特性及其在大气层、地表和海洋间的吸收、反射与再发射过程。 第一章：太阳能的有效利用与地球热力学 辐射平衡的精细调节： 详细阐述了米氏散射和瑞利散射在短波辐射传输中的作用机制，以及温室气体吸收长波辐射的物理化学基础。我们将深入探讨云层——作为地球反射镜和保温毯的双重角色——的形成机制、光学特性及其对辐射强迫的贡献。 能量的水平与垂直输送： 聚焦于大气环流（如哈德里、费雷尔和极地环流）和洋流（如大洋温盐环流）如何作为地球的“中央空调系统”来重新分配热量。我们将分析科里奥利力如何塑造这些大规模运动的轨迹，以及中尺度天气系统在区域气候平衡中的瞬时作用。 第二章：水循环的驱动力与相变物理 水是连接大气、水圈和生物圈的媒介。本章将水在地球系统中的旅程分解为几个关键阶段。 蒸发、凝结与降水效率： 探讨了地表能量平衡如何决定蒸发速率，并详细分析了云内冰晶与水滴的碰并增长机制。特别关注了在不同气候带（如热带辐合带与极地地区）降水过程的差异性。 土壤湿度与地气反馈： 考察了地表植被覆盖和土壤水分含量对边界层湍流混合和感热/潜热分配的影响。我们将使用最新的观测数据来量化土壤干燥反馈对区域性热浪强度的贡献。 第二部分：地球表面的物质交换与化学反应 地球表面的化学过程是物质循环的关键节点，直接影响着生态系统的生产力和大气化学的本底状态。 第三章：碳循环的古今变迁 碳循环是地球系统稳定性的基石。本章系统回顾了碳在岩石圈、海洋、生物圈和大气之间的长期与短期交换。 海洋碳汇的物理与生物泵： 深入分析了溶解过程（物理泵）和浮游生物光合作用（生物泵）的效率及其对大气二氧化碳浓度的调控。重点讨论了海洋酸化对碳酸钙骨骼生物的结构性影响。 陆地生态系统的碳存储与释放： 考察了森林、泥炭地和永久冻土带作为巨大碳库的潜力与脆弱性。分析了微生物活动、土壤呼吸以及火灾事件对碳释放速率的动态控制。 第四章：生物地球化学循环：氮、磷与硫的交织 除了碳，氮、磷和硫的循环同样决定了生态系统的边界条件。 人类活动对氮循环的扰动： 详细考察了哈伯-博施法合成氨如何改变了自然界中固氮的速率，以及由此导致的氮沉降对水体富营养化和温室气体（如氧化亚氮）排放的影响。 硫循环与酸性沉降的消退与重现： 探讨了自然源（如火山和海洋浮游生物）与人为源（如化石燃料燃烧）的硫排放，分析了气溶胶硫酸盐对地球辐射平衡的短暂冷却效应，以及控制措施对区域酸雨的有效性。 第三部分：行星边界层的复杂结构与湍流输送 行星边界层（PBL）是人类活动与大气环境相互作用最频繁的区域，其结构和混合效率至关重要。 第五章：湍流混合与物质的垂直输送 PBL的动力学是决定地表污染物和温室气体稀释能力的关键。 稳定与不稳定边界层： 详细对比了晴天白天发展的对流性混合层与夜间形成的稳定地层（逆温层）的特征。分析了地表热力学不均匀性（如城市热岛效应）如何打破常规的混合模式。 动量、热量和水汽的湍流通量测量： 介绍了涡度协方差技术（Eddy Covariance）在精确量化地表交换通量中的应用，并探讨了在复杂地形下测量挑战。 第六章：城市气候与地表改造的影响 城市作为人工生态系统，深刻地改变了其上覆边界层的结构。 城市热岛效应的机制与量化： 剖析了城市表面材料（高热容、低反照率）和几何结构（峡谷效应）如何影响能量收支，并评估了其对城市空气质量和居民热舒适度的影响。 城市空气质量与局部气候反馈： 讨论了城市排放的微粒物质和气体如何改变局地辐射特性，以及城市排放源的垂直扩散路径与区域天气系统的耦合。 第四部分：地球系统反馈机制与长期演变趋势 本部分着眼于系统内部各要素之间的非线性反馈，以及这些反馈如何塑造未来的气候路径。 第七章：气候系统中的主要反馈环路 气候系统的稳定性依赖于负反馈机制的制约，但正反馈机制可能导致系统穿越临界点。 冰雪-反照率反馈： 这是一个典型的正反馈过程，冰雪融化导致地表反照率降低，吸收更多太阳能，进一步加速升温和融化。我们用定量模型评估了格陵兰冰盖和极地海冰损失的累积效应。 云反馈的巨大不确定性： 尽管云在辐射平衡中至关重要，但它们在变暖背景下如何变化仍是模型间差异的主要来源。本章探讨了高云增厚和低云减少对气候敏感性的不同影响路径。 第八章：地球系统的非线性演变与临界点 理解地球系统不仅需要分析稳态，更需要识别可能导致系统状态发生突变（Tipping Points）的阈值。 北大西洋经向翻转环流（AMOC）的减弱： 分析了格陵兰冰盖融化淡水注入对洋流动力的潜在冲击，以及AMOC减弱对欧洲和北美地区气候模式的深远影响。 生态系统崩溃与生物多样性丧失的级联效应： 探讨了气候驱动的栖息地丧失如何通过食物网的断裂，影响到关键的生物地球化学过程（如海洋固碳能力）。 结论 《地球系统的动态平衡》最终将所有这些要素整合起来，强调了理解气候变化问题的关键不在于孤立地研究某一因子（如大气成分），而在于把握能量、物质和信息在各个圈层间的连续流动与耦合。只有通过跨学科的整合视角，我们才能更准确地预测未来的地球环境，并制定出适应和减缓气候影响的有效策略。本书为环境科学家、气候学家、政策制定者以及所有关注地球未来命运的读者提供了必备的参考和深刻的思考基础。

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这部关于大气气溶胶的著作，无疑是一部令人印象深刻的专业力作，但坦白说，它更像是为已经深耕该领域的专家准备的“武功秘籍”，而不是为初学者搭建的“入门阶梯”。书中对气溶胶的生成机制、辐射强迫效应以及它们与云层相互作用的复杂数学模型和微物理过程的探讨，简直可以用“详尽到令人望而生畏”来形容。我特别欣赏作者在解析不同类型气溶胶（如硫酸盐、黑碳、有机碳等）对气候系统反馈机制时所展现出的那种近乎偏执的精确性。比如，关于海洋生物源气溶胶（MSA）的区域性气候影响分析，作者引用了大量最新的卫星观测数据和区域气候模型（RCMs）的模拟结果，用近乎教科书式的严谨逻辑，层层剥茧地展示了其对低云反照率的潜在贡献。然而，对于那些希望快速了解气溶胶在城市空气质量治理中扮演何种角色，或者想知道如何操作常用的大气化学传输模型（如WRF-Chem）的读者来说，这本书的深度可能就成了障碍。它假设读者已经对大气化学动力学和辐射传输理论有着扎实的背景知识，很多关键的简化步骤和假设条件都是一笔带过，没有花时间去解释那些基础概念，使得阅读过程变成了一场与高深理论的持续搏斗，让人在感叹其专业深度的同时，也渴望得到一些更易于消化的案例分析或应用指南。

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这本书的叙事风格，老实说，像是一篇篇经过严格同行评审的、层层堆砌的学术论文集，缺乏那种能抓住普通读者注意力的流畅叙事线索。它似乎将重点放在了“我们知道什么”以及“我们如何知道的”的证据链条上，而不是将这些知识点编织成一个引人入胜的故事。举例来说，其中关于“气溶胶-云相互作用”（ACI）的章节，作者花费了大量的篇幅去梳理过去三十年来不同观测方法（包括地基遥感、机载探测以及平流层探球数据）在量化云凝结核（CCN）活性方面的差异和局限性，这种详尽的文献回顾令人钦佩其学术态度，但对于一个寻求对ACI有一个宏观理解的人来说，信息密度过高，容易迷失在细节的泥沼中。我期待看到更多跨尺度的综合讨论——比如，如何将微观尺度的颗粒物老化过程，映射到全球气候变化模型中去进行长期预估？书中虽然触及了这些议题，但更多的是罗列了当前模型在衔接这些尺度上的技术瓶颈，而不是提供一套创新的、跨越尺度的分析框架。总而言之，它是一本值得在书架上供奉的参考书，用于查阅特定参数或验证复杂理论的细节，但绝非一本可以让人一口气读完，并且从中获得启发性洞见的“消遣读物”。

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阅读《Atmospheric Aerosols》的过程，感觉就像是走进了一间堆满了各种精密测量仪器和光谱分析仪的实验室，空气中弥漫着数据和公式的味道。这本书的价值在于它对气溶胶光学特性的深入挖掘，特别是对不同波长下消光系数、单次散射反照率以及不对称因子这些核心参数的讨论。作者对拉曼光谱和爱丁堡光度计测量结果的解读非常细致，深入到了颗粒物内部结构对散射特性的微小影响。然而，正是这种对精确测量的执着，使得本书在涉及气溶胶的社会经济影响或政策制定层面时，显得力不从心。例如，在讨论到东亚地区PM2.5治理的案例时，书中更倾向于分析哪种化学成分（是硫酸盐还是硝酸盐）对能见度的影响更大，以及如何通过排放控制来降低其光学厚度，却很少探讨治理成本效益分析（Cost-Benefit Analysis）或者不同政策工具（如碳税与总量控制）在不同经济体中的适用性。对于环境规划师或政策制定者而言，他们可能需要更直接地了解这些科学结论如何转化为可操作的、具有政治可行性的措施，而这本书似乎更专注于将科学问题“纯化”到物理和化学的层面，略微疏忽了其在人类社会系统中的作用。

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老实讲，这本书的行文风格极其学术化，充斥着大量的缩写词汇，且几乎没有使用任何非正式的表达来缓冲理论的密度。它就像一本极其详尽的“技术手册”，要求读者具备极高的注意力集中度。我对书中关于气溶胶“老化”过程的描述印象深刻，作者对二次有机气溶胶（SOA）的生成路径、氧化机制以及其对颗粒物液态含量的影响进行了极其深入的分析，并对比了数个箱模型（Box Model）对不同氧化剂（如OH、O3、NO3）贡献率的预测差异。然而，在涉及“健康效应”的部分，内容则显得非常简略和保守，多以引用流行病学研究的结论为主，而没有深入探讨气溶胶化学成分如何通过特定的生物标志物影响细胞毒性，缺乏深入的生物物理化学交叉视角。对于关注环境健康风险的读者而言，这本书提供的科学基础足够坚实，但在从基础科学到实际健康风险的桥梁搭建上，似乎还留有很大的拓宽空间。它更侧重于描述“气溶胶是什么”和“它如何影响辐射”，而不是“它对人类意味着什么”，这种取向使得其应用价值的辐射面稍微收窄了一些。

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这部作品的结构安排非常保守，严格遵循了从“粒子形成”到“传输沉降”再到“气候效应”的经典大气科学逻辑线。这种线性结构确保了内容的完整性，但牺牲了阅读的趣味性。我特别关注了其中关于气溶胶在复杂地形中输送的章节，作者详细阐述了山谷风和局地环流如何影响污染物羽流的垂直和水平扩散，并引用了湍流扩散理论中的最新进展。但奇怪的是，尽管本书涵盖了如此广泛的物理过程，对于“新出现”的气溶胶问题，比如室内气溶胶源（如烹饪、蜡烛燃烧）与室外大气传输的耦合机制，似乎着墨不多，显得信息更新速度上略微滞后于当前研究热点。此外，全书的插图和图表，虽然数据量巨大，但大多是纯粹的曲线图和柱状图，缺乏示意性的流程图或动画式的解释来帮助消化那些复杂的、多阶段的化学反应网络。如果能在关键的、难以理解的物理化学转换点上辅以更具视觉冲击力和解释力的图示，我想很多非专业出身的读者会更容易跨越阅读的障碍，而不是被密集的数学表达式淹没。

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