Principles of Glacier Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Hooke, Roger LeB.

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2005-2

价格:$ 265.55

装帧:

isbn号码:9780521836098

丛书系列:

图书标签:

• 冰川力学
• 冰川学
• 冰川物理
• 冰川动力学
• 冰川流变学
• 冰川建模
• 冰川地貌
• 冰冻圈
• 地球物理
• 水文冰川学

好的，这是一本关于冰川力学原理（Principles of Glacier Mechanics）的图书简介，该书内容完全不涉及您提到的那本书。 --- 《冰雪之韧：现代冰川动力学与形变机制》 内容简介 引言：凝固的河流与地球的记忆 冰川，作为地球上最古老、最宏伟的自然现象之一，不仅是气候变化的敏感指标，更是塑造地球地貌和水文循环的核心力量。它们是凝固的河流，以每年几米到几百米不等的速率，缓慢而坚定地向下游迁移。本书《冰雪之韧：现代冰川动力学与形变机制》深入探讨了驱动这些巨大冰体运动的复杂物理过程，专注于冰川内部的应力分布、形变机制以及与基岩的相互作用。本书旨在为地质学、地球物理学、冰川学以及相关工程领域的学生、研究人员和专业人士提供一个全面而深入的理论框架与最新的实验观察结果。 第一部分：冰的物质特性——从晶体到巨型冰体 本部分奠定了理解冰川运动的物理基础。我们首先考察了纯冰（H2O）的晶体结构。冰具有六方晶系的晶体结构，其独特的晶格缺陷——位错（dislocations）——是冰在低温和高压下发生塑性变形的关键。本书详细分析了位错的类型、迁移机制，以及它们如何影响冰的黏度。 随后，我们探讨了冰的宏观力学行为。不同于常见的固体或牛顿流体，冰的流变学行为是非线性的，且对温度和应力敏感。我们将引入冰的流变定律，特别是基于剪切应力的幂律（power-law）模型，并讨论温度对流变参数（如阿伦尼乌斯因子）的显著影响。此外，本书还涵盖了冰的损伤与断裂力学，分析了冰裂隙（crevasses）的成因和扩展机制，包括张力裂隙和剪切裂隙的形成条件。 第二部分：冰川流动的基础理论——应力与形变 冰川的运动是内部形变（内部剪切）和底部滑动（Basal Sliding）共同作用的结果。第二部分的核心是解析冰川流动的基本控制方程。 内部形变（Internal Deformation）： 重点分析了冰川内部的应力平衡。在稳态或准稳态下，重力驱动的剪切应力在冰体内部重新分配，导致冰晶粒发生重排和位错蠕变。我们将详细阐述牛顿（Nye）模型和更现代的非牛顿流体模型在描述冰川流速剖面上的适用性与局限性。对于厚度较大的冰盖和冰流，重力驱动的剪切应力是主要的动力来源，本书将提供一套完整的计算框架来模拟冰体内部的剪切应变率分布。 底部滑动（Basal Sliding）： 冰川与基岩之间的相互作用是控制冰川速度的关键因素。底部滑动机制复杂，主要取决于底部的水文条件、压力和摩擦系数。本书深入剖析了以下几种主要的滑动机制： 1. 水膜润滑效应： 探讨了冰下水在压力、温度和剪切作用下如何形成有效的润滑层。 2. 冰底融化与凝结： 引入了压力融化（Pressure Melting）的概念，并分析了冰川运动过程中发生的熔融-冻结循环对滑动速率的影响。 3. 基岩微观形貌的影响： 研究了基岩的粗糙度、磨蚀（Plucking）和磨擦（Abrasion）过程，以及这些过程如何反馈性地影响冰川的底部边界条件。 第三部分：冰川动力学的尺度效应与边界条件 冰川的运动并非均一的，其动力学行为会随着尺度（从小型冰斗到巨大冰盖）和所处环境（大陆冰盖、山地冰川、冰架）的不同而发生显著变化。 冰流建模的尺度依赖性： 本部分阐述了从一维浅水方程到三维全耦合模型的演变。对于厚度远大于其水平延伸的冰盖，我们将应用“冰流线理论”和“冰盖模型”（Ice Sheet Models）来模拟冰流的宏观趋势。重点分析了冰盖汇流（Ice Stream）的形成机理，以及冰川汇流区（Confluence Zones）和分流区（Divergence Zones）的应力集中现象。 冰架与海洋的相互作用： 冰架（Ice Shelves）是漂浮在海面上的冰体延伸部分，其动力学行为受到海洋浮力、潮汐力和海冰的共同影响。本书专门分析了冰架的伸展和断裂，特别是“裂隙萌生”（Crevasse Initiation）与“海洋侵蚀”（Ocean Undercutting）对冰架稳定性的影响。 第四部分：冰川运动的非稳态过程与反馈 冰川运动的“韧性”体现在其对外部扰动（如气候变化、降雪量和基岩形貌变化）的响应能力上。 冰川对气候变化的响应： 我们详细分析了冰川质量平衡（Mass Balance）如何影响其动态响应。当降雪量增加或气温降低时，冰川会进入一个“超调”阶段（Surge），流速急剧增加。本书探讨了这种动态响应的时间滞后性，以及冰川从一个不稳定状态过渡到新的平衡状态的物理机制。 冰川的爆发性运动（Surging）： 冰川爆发性运动是一种周期性的、高速的流动事件，其机制仍是研究热点。本书梳理了当前主流的爆发性运动理论，包括“冰底润滑理论”和“内部堵塞理论”，并结合了近年来对活跃爆发性冰川的现场监测数据进行案例分析。 地质学中的冰川动力学： 最后，我们将理论模型应用于地质过程的解释。通过分析冰川消融后形成的冰碛物（Moraines）的沉积模式和冰蚀地貌（Glacial Landforms）的形态，我们可以反推古代冰川运动的速度场和应力状态。这部分内容强调了冰川动力学在重建过去气候和地质历史中的不可替代的作用。 结语 《冰雪之韧：现代冰川动力学与形变机制》力求构建一个严谨、全面的冰川力学知识体系，从微观的晶体学到宏观的冰盖演化，全面覆盖了当前冰川学领域的核心议题，为读者提供理解和预测冰川行为的强大工具。

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这本书，坦白说，我是在一个雪崩研究的论坛上偶然看到有人推荐的，当时我正为如何准确模拟冰川的蠕变速率而苦恼。当我翻开这本书时，最初的印象是它相当的“硬核”。它没有那种为了吸引初学者而设置的冗长绪论，而是直接切入了流体力学和固体力学的核心——应力张量、应变率和本构关系。我特别欣赏作者在处理非线性粘滞性流动时所采用的数学框架，尤其是在描述冰的温度依赖性方面，它将热力学第二定律巧妙地融入了材料模型中，使得模型预测的冰川消融区行为与野外观测数据高度吻合。更让我印象深刻的是，书中对现代地球物理观测技术的结合，比如如何利用InSAR数据来校准数值模型中的边界条件，这种理论与实践的紧密结合，使得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一份高级工程师的工具手册。那种对待每一个变量的精确定义和对假设前提的毫不含糊的态度，让我这种常年与冰雪打交道的人感到非常踏实。读完关于冰层内部结构和微观晶粒重排的部分，我立刻尝试将这些概念应用到我正在研究的南极冰盖的冰流模型中，效果立竿见影。

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我是在准备一个关于高山冰川物质平衡的硕士论文时接触到这套书的。说实话，这本书的深度远超我的预期，它更像是一本专为冰川学家而非泛泛的地球科学家准备的案头宝典。它对冰川物质平衡方程中“体积变化率”的处理方式，非常具有启发性。它没有停留在简单的质量守恒层面，而是深入到了“冰的有效粘度”如何受应力历史影响，进而如何影响未来冰体的形态演化。我个人非常欣赏作者在讨论“冰川蠕变”时，将不同温度和压力下的冰晶滑移机制（如晶界滑移与位错蠕变）进行了对比分析，这种细致入微的比较，帮助我明确了在我的研究区域，哪种机制是主要的控制因素。虽然书中涉及的偏微分方程解法我需要花时间去消化，但它提供的那些关于冰川动力学“临界点”的讨论，却是我在其他任何经典著作中都未曾见过的，它预示着冰川行为的复杂性和不可预测性，给我留下了深刻的印象。

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作为一名业余的地质爱好者，我本来是想找一本能解释冰川如何塑造峡湾和U型谷的书。当我拿到这本书时，我意识到我可能选错了“级别”。这本书完全是为那些需要用计算机模拟冰川运动的专业人士准备的。里面的语言风格非常学术化，充满了专业术语，很多段落我需要借助谷歌才能理解其中的专业背景知识。不过，即使是这种高强度的阅读，也让我对冰川的“软物质”特性有了全新的认识。我曾经以为冰川就是一块巨大的、缓慢移动的固体，但这本书让我明白，它在某种程度上更像是一种极度粘稠的液体，在压力下会重新组织内部结构。虽然我没有完全掌握书中的所有复杂推导，但我从中学到了如何科学地描述冰的流动——那种关于剪切应力、主应力方向和等效应变的讨论，即使是看图表，也能感受到冰体内部巨大的力量分布。这本书更像是一部工具书，只有当你需要精确计算冰的移动速度时，它才能发挥出最大的价值，而不是一本消遣性的读物。

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老实讲，我买这本书主要是因为它的装帧和出版社的名头，我以为会是一本比较平易近人的科普读物，毕竟我对冰川学只是略有涉猎，更多是从地质历史的角度去看待冰期交替。然而，这本书的阅读体验，怎么说呢，更像是攀登一座技术难度极高的冰壁。每一个章节都充满了密集的数学推导，公式多到让人眼花缭乱，很多地方我不得不停下来，拿出我的高等微积分参考书来复习张量分析的部分。它似乎完全不担心读者的感受，直接假设你已经完全掌握了连续介质力学的全部知识体系。我尤其在试图理解“冰流的非均匀性”这一章时感到吃力，作者用了一种非常抽象的方式来描述冰层中不同层理之间的剪切应力梯度，这对于我这种偏向宏观地貌学的研究者来说，简直是一次智力上的“雪崩”。这本书迫使我重新学习了许多基础知识，它不是来教你“是什么”，而是告诉你“为什么是这样”的物理机制，虽然过程痛苦，但一旦理解了某个关键的推导步骤，那种豁然开朗的感觉，就像在暴风雪中终于找到了避风的岩洞。

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这本书的价值，我认为不在于它提供了多少现成的答案，而在于它系统地构建了一套思考冰川运动的逻辑框架。我印象最深的是它对“冰川-基岩界面”的讨论。不同于其他书籍简单地将底部摩擦系数作为一个常数代入，这本书花了大量的篇幅去探讨这个系数的动态变化，它引入了融水压力、地热梯度以及基岩的黏弹性响应如何共同作用于底部的滑动机制。我记得其中一小节讨论了“冰塞效应”（Ice Jamming），用非常精妙的流变学语言解释了为什么某些冰舌区域会出现局部的流速停滞现象。这对我理解冰川对气候变化的敏感性提供了全新的视角。它要求读者不仅仅是计算冰流的速度，更要深究是什么力量在微观层面驱动着这些巨大的冰体移动。它的排版和图示都非常简洁，几乎没有多余的装饰，所有的图表都是为了支撑严谨的论证，这在如今充斥着大量花哨插图的教材中，显得尤为可贵，它展现了一种对科学本体的敬畏。

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