Estuarine and Coastal Modeling pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Spaulding, Malcolm L. (EDT)

出品人:

页数:1058

译者:

出版时间:

价格:1527.00元

装帧:

isbn号码:9780784409909

丛书系列:

图书标签:

• Estuarine modeling
• Coastal modeling
• Hydrodynamics
• Water quality
• Sediment transport
• Ecology
• Numerical methods
• Oceanography
• Environmental science
• Coastal engineering

浪潮之语：海洋动力学与生态过程的交响 在广袤无垠的地球表面，陆地与海洋的交界之处，孕育着一片充满活力的独特地带——河口与近岸海域。这里是淡水与海水的交融之地，是无数生物赖以生存的摇篮，更是人类活动密集、经济价值重要的区域。然而，这片区域的复杂性与敏感性也带来了严峻的挑战。潮汐的涨落、洋流的涌动、风浪的拍打，无时无刻不在塑造着这片海域的形态与动力；而人类活动的痕迹，从港口建设到污染物排放，又在悄然改变着它们的生态平衡。 本书将带您深入探索这些迷人而复杂的区域，从科学的视角剖析其内在的规律与相互作用。我们并非仅仅关注其表面上的景观，而是要揭示驱动其变化的核心动力学过程，理解其中隐藏的生态逻辑，并探讨如何在不断变化的环境中寻求可持续发展的路径。 第一部分：河口与近岸动力学的基础 河口与近岸海域的动力环境是理解一切后续过程的基石。本部分将为您系统地阐述驱动这些区域运动的各种力量，并介绍用于模拟和预测这些运动的数值模型。 潮汐的脉搏： 潮汐作为最普遍、影响最深远的动力因素之一，其产生机制、传播方式以及对海平面、水流的影响将是我们的重点。您将了解不同类型的潮汐（如半日潮、全日潮），它们如何受到地球自转、月球引力等因素的影响，以及潮汐在河口区域如何与河流径流相互作用，形成复杂的潮流模式。我们还将探讨潮汐对泥沙输运、海岸侵蚀和沉积的影响，以及如何在模型中精确地表征这些现象。 潮流的律动： 除了周期性的潮汐，常年存在的洋流和风驱动的表层水流也构成了河口与近岸海域重要的动力骨架。我们将深入分析不同尺度上的水流运动，包括科里奥利力、密度梯度驱动的水流，以及风对海面以下水流的驱动机制。理解这些水流如何携带物质（如营养盐、污染物、浮游生物）并影响它们的分布，是生态过程研究的关键。 波浪的能量： 海浪是近岸海域另一个重要的能量载体，它不仅影响着海岸线的形态，还与水流、泥沙相互作用，影响着近岸生态系统的结构。我们将探讨海浪的产生、传播、破碎及其能量耗散机制。重点关注海浪在不同岸滩地形上的表现，以及它们如何与潮汐和潮流叠加，形成复杂的海况。 密度与盐度的交织： 河口最显著的特征之一便是淡水与海水的混合。这种密度的差异是驱动河口环流的重要因素。我们将详细阐述盐度分布、密度分层现象，以及它们如何影响水体的垂直混合与物质交换。理解盐水舌的伸展、淡水羽流的扩散，对于预测污染物稀释和营养物质分布至关重要。 数值模拟的工具箱： 为了理解和预测这些复杂的动力过程，数值模型扮演着不可或缺的角色。本部分将介绍构建河口与近岸动力学模型的基本原理，包括离散化方法（如有限差分法、有限元法）、求解方程组的方法，以及不同类型模型（如浅水模型、全三维模型）的适用范围。您将了解模型输入参数（如边界条件、地形数据）的重要性，以及模型验证与评估的方法。 第二部分：河口与近岸的生态过程与相互作用 动力学过程并非孤立存在，它们深刻地影响着河口与近岸海域的生态系统。本部分将聚焦于这些区域的生物地球化学循环、生态结构与功能，以及环境变化对生态系统的影响。 营养盐的生命线： 营养盐（如氮、磷）是维持河口与近岸海域生产力的关键。我们将探讨营养盐的来源（如河流输入、海洋输入、地下水渗漏）、转化过程（如硝化、反硝化、藻类吸收）以及它们在水体中的时空分布。理解营养盐的循环对于预测藻华爆发、水质恶化等问题至关重要。 碳的循环与生产力： 河口与近岸海域是重要的碳汇，其中浮游植物的光合作用是初级生产力的主要来源。我们将分析碳在不同生物组分（如浮游植物、浮游动物、底栖生物）之间的转移，以及碳的储存与释放过程。了解生产力如何受到光照、温度、营养盐和水流等因素的影响，是评估生态系统健康状况的基础。 污染物的影响与迁移： 随着人类活动的加剧，河口与近岸海域面临着日益严峻的污染物威胁，包括有机污染物、重金属、塑料垃圾等。本部分将探讨这些污染物进入水体后的迁移、转化和归宿，以及它们对水生生物的毒性效应。我们将分析动力学过程如何影响污染物的稀释与扩散，以及如何利用模型预测污染物的分布与影响范围。 底泥的缓冲与转化： 底泥作为河口与近岸海域的重要组成部分，不仅承载着丰富的生物多样性，还扮演着物质交换和转化的重要角色。我们将探讨底泥中的生物地球化学过程，如厌氧代谢、营养盐的释放与固持，以及底泥如何作为污染物的储存库。 生物多样性与群落结构： 河口与近岸海域孕育着高度多样的生物群落，包括鱼类、甲壳类、软体动物、底栖藻类、海草床等。本部分将分析不同生物类群的栖息地需求、食物网结构，以及它们如何响应环境变化。我们将探讨生态位、竞争、捕食等相互作用如何塑造群落结构，以及生物多样性的丧失可能带来的连锁反应。 栖息地的演变： 潮间带、海草床、红树林、盐沼等是河口与近岸海域特有的栖息地类型。我们将分析这些栖息地的形成、演变过程，以及它们在维持生态功能中的作用。我们将重点关注海岸侵蚀、海平面上升、人类开发等因素对栖息地完整性的影响。 第三部分：建模的应用与挑战 掌握了动力学与生态学的基础知识后，本部分将转向将这些知识应用于实际问题的解决，并探讨当前模型研究面临的挑战与未来发展方向。 环境管理与规划： 了解河口与近岸海域的动力学与生态过程，对于制定有效的环境管理和规划策略至关重要。我们将探讨如何利用模型预测港口建设、围填海、疏浚等工程活动对水动力、泥沙输运和生态环境的影响，并为环境保护和资源可持续利用提供科学依据。 污染物的风险评估： 模型是评估污染物扩散、沉积和生物累积风险的有力工具。我们将学习如何利用模型模拟不同排放情景下污染物的时空分布，评估其对水生生物和人类健康的影响，并为污染物的控制和修复提供指导。 生态恢复与保护： 面对日益严峻的环境压力，河口与近岸海域的生态恢复与保护变得尤为重要。本部分将探讨如何利用模型预测不同恢复措施（如栖息地重建、污染物减排）的生态效益，为生态修复项目的设计和评估提供支持。 气候变化的影响： 海平面上升、海水温度升高、极端天气事件增多等气候变化因素，正深刻地影响着河口与近岸海域。我们将分析这些变化如何通过改变水动力、水温、盐度等参数，影响生态系统的结构与功能，并探讨如何利用模型预测未来的气候变化情景下这些区域的演变趋势。 多尺度与多过程耦合： 河口与近岸海域的系统复杂性要求模型能够耦合不同尺度（从海里到米级）和不同过程（从水动力到生态过程、地质过程）。我们将探讨当前模型在实现这种复杂耦合方面所面临的挑战，以及一些前沿的研究方向。 数据与观测的融合： 高质量的观测数据是模型开发、验证和应用的基础。我们将讨论不同类型观测数据（如卫星遥感、浮标观测、野外观测）在河口与近岸海域研究中的作用，以及如何有效地将观测数据与模型相结合，提升模型的准确性和可靠性。 面向未来的挑战： 最后，我们将展望河口与近岸建模领域未来的发展方向，包括高分辨率模型的开发、人工智能在模型中的应用、更精细的生物地球化学过程模拟，以及如何更好地将模型结果转化为决策支持工具，以应对日益复杂的海洋环境挑战，守护这片孕育生命的宝贵水域。 本书希望通过系统性的梳理与深入的探讨，帮助读者构建起对河口与近岸海域动力学与生态过程的全面认知，并掌握利用科学工具解决实际问题的能力。无论是从事科学研究的学者，还是关注海洋环境保护的决策者，亦或是对这片神奇水域充满好奇的探索者，都能从中获得有益的启示与收获。

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