Micrometeorology

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出版者:Springer
作者:Thomas Foken
出品人:
页数:328
译者:
出版时间:2008-7-21
价格:GBP 72.00
装帧:Paperback
isbn号码:9783540746652
丛书系列:
图书标签:
  • 大气科学
  • 气象学
  • 微气象学
  • 大气科学
  • 边界层大气
  • 湍流
  • 传输过程
  • 生态气象学
  • 农业气象学
  • 环境气象学
  • 数值模拟
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具体描述

《大气边界层物理学导论》 内容提要: 本书旨在全面、深入地探讨大气边界层(Atmospheric Boundary Layer, ABL)的物理过程、动力学机制及其在地球系统中的关键作用。大气边界层是地球表面与自由大气之间进行物质、能量和动量交换的最活跃区域,对天气预报、气候模拟、空气质量管理以及可再生能源(特别是风能和太阳能)的开发至关重要。本书从流体力学、热力学和辐射传输的基础理论出发,系统地构建了理解边界层复杂现象的理论框架,并结合最新的观测技术和数值模拟成果,为读者提供了一个既有深度又具广度的学习体验。 第一部分:边界层的基本概念与结构 本书首先界定了大气边界层的概念、范围及其时间尺度的变化特征,强调了其作为耦合层(Coupling Layer)在能量循环中的核心地位。我们将详细解析经典的地表通量定义,包括潜热通量、感热通量和动量通量,并介绍测量这些通量所依赖的关键仪器和方法,如涡度协方差法(Eddy Covariance)。 边界层的高度是一个动态变化的参数。我们深入探讨了白天对流边界层(Convective Boundary Layer, CBL)的发展机制,包括热力驱动的混合过程、抬升凝结过程以及混合层顶(Mixed Layer Top)的特征。随后,本书重点分析了夜间稳定边界层(Stable Boundary Layer, SBL)的形成与维持机制,特别关注逆温层的结构、湍流的抑制,以及低空急流(Low-Level Jet, LLJ)在SBL中的作用及其对清晨空气质量的影响。 第二部分:边界层湍流的动力学 湍流是边界层物理学的核心。本书将湍流理论分解为易于理解的步骤。我们首先回顾经典流体力学中的湍流特征,如湍流动能(Turbulent Kinetic Energy, TKE)的产生、输送与耗散。随后,引入普朗特混合长度理论(Prandtl’s Mixing Length Theory),作为理解垂直廓线变化的基础模型。 为应对湍流的复杂性,本书详细介绍了相似理论。重点讲解了无量纲参数——里查德森数(Richardson Number, Ri)和傅路德数(Froude Number, Fr)在判断层结稳定度和湍流状态中的关键作用。基于这些无量纲量,我们系统阐述了相似理论(Similarity Theories),特别是著名的Monin-Obukhov 相似理论(MOST)。MOST是描述中性、稳定和对流三种基本边界层条件下梯度廓线演化的核心工具,本书将通过大量实例和数学推导,确保读者能够熟练运用MOST来估算近地表通量和梯度。 第三部分:能量平衡与辐射过程 边界层的热力学状态由地表吸收的太阳辐射和长波辐射决定。本书用大量篇幅解析了边界层内的能量收支。我们将讨论短波辐射的吸收、散射与反射过程,并引入大气光学深度和臭氧吸收等具体机制。对于长波辐射,本书探讨了水汽、二氧化碳等温室气体对地表和大气之间能量交换的影响。 在热力学部分,我们详细分析了边界层内的热力不稳定性与混合效率。潜热和感热的垂直传输机制是理解云形成和地表能量分配的关键。此外,本书专题讨论了云雾在边界层内的作用,特别是低云对地表辐射平衡的调制效应,以及雾的形成、消散与风场之间的复杂耦合关系。 第四部分:水分循环与物质交换 水汽的输送和凝结过程深刻影响边界层的结构和天气现象。本书探讨了蒸发过程的物理机制,包括地表阻抗与空气动力学阻力。我们将重点分析边界层内的水汽通量和水汽廓线的垂直变化,如何导致露点下降或上升,以及雾和露的形成条件。 在空气质量方面,本书将边界层视为大气污染物的“稀释器”。我们详细介绍了湍流在水平和垂直方向上对污染物扩散的影响,并讨论了风切变(Wind Shear)在污染物输送中的作用。本书专门设立一章,介绍烟羽抬升与扩散模型,结合湍流强度和边界层高度,预测工业排放物在不同气象条件下的地面浓度分布。 第五部分:边界层的数值模拟与观测技术 理解和预测边界层现象离不开先进的观测手段和数值模型。本书介绍了新一代的边界层观测技术,包括: 1. 遥感技术: 多普勒激光雷达(Lidar)和微波辐射计(Microwave Radiometers)在测量风场、湍流参数和水汽廓线方面的应用。 2. 边界层探空技术: 强调使用高频率探空仪(Rawinsonde)获取高分辨率垂直廓线的必要性。 3. 地面观测网络: FLUXNET(通量网络)数据在验证和改进物理参数化方案中的核心作用。 在数值模拟方面,本书对行星边界层参数化方案(PBL Parameterization Schemes)进行了概述,涵盖了从早期的一维(1D)方案(如K-理论)到现代三维(3D)大涡模拟(LES)和雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)模型的基本思想和计算挑战。 目标读者: 本书适合大气科学、环境工程、气象学、地理学及相关领域的本科高年级学生、研究生,以及从事天气预报、气候建模、环境影响评价和风能资源评估的专业技术人员阅读。全书内容体系严谨,理论推导详实,配有大量案例分析和图表,旨在培养读者基于物理原理分析复杂大气现象的能力。

作者简介

目录信息

读后感

评分

或许因英语并非作者母语的缘故,这本书读起来并不流畅。公式的推导也不如Roland Stull的An Introduction to Boundary Layer Meteorology严格。印象中,德系学者的特点应该是理论见长,然而此书大量篇幅讲的是应用。推测可能是与英美对于"micrometerology"的定义不同。此书唯一...

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或许因英语并非作者母语的缘故,这本书读起来并不流畅。公式的推导也不如Roland Stull的An Introduction to Boundary Layer Meteorology严格。印象中,德系学者的特点应该是理论见长,然而此书大量篇幅讲的是应用。推测可能是与英美对于"micrometerology"的定义不同。此书唯一...

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或许因英语并非作者母语的缘故,这本书读起来并不流畅。公式的推导也不如Roland Stull的An Introduction to Boundary Layer Meteorology严格。印象中,德系学者的特点应该是理论见长,然而此书大量篇幅讲的是应用。推测可能是与英美对于"micrometerology"的定义不同。此书唯一...

评分

或许因英语并非作者母语的缘故,这本书读起来并不流畅。公式的推导也不如Roland Stull的An Introduction to Boundary Layer Meteorology严格。印象中,德系学者的特点应该是理论见长,然而此书大量篇幅讲的是应用。推测可能是与英美对于"micrometerology"的定义不同。此书唯一...

评分

或许因英语并非作者母语的缘故,这本书读起来并不流畅。公式的推导也不如Roland Stull的An Introduction to Boundary Layer Meteorology严格。印象中,德系学者的特点应该是理论见长,然而此书大量篇幅讲的是应用。推测可能是与英美对于"micrometerology"的定义不同。此书唯一...

用户评价

评分

这本《Micrometeorology》真的让我大开眼界。我一直对天气现象背后的科学原理感到好奇,但很多科普读物要么过于简略,要么深奥难懂。这本书却恰到好处地填补了这一空白。作者以一种极其生动和引人入胜的方式,将我们引入了大气边界层那微妙而复杂的微观世界。我尤其喜欢书中对能量平衡和水汽交换等概念的解读。它不再是冰冷的公式和理论,而是被描绘成各种力量在进行着一场永不停歇的博弈,太阳辐射、地表反照率、蒸发、凝结……每一个环节都充满了动态和趣味。书中大量的实例分析,让我能够清晰地看到这些微观过程在不同环境下的表现,例如,森林冠层如何影响空气的流动和湿度,城市建筑如何改变风场和温度,农田如何影响近地层的微气候。这些都让我对我们所处的环境有了全新的认识。我经常会在阅读过程中,情不自禁地抬头看看窗外的云,感受微风拂面,然后尝试用书中的知识去解释这些现象,这是一种前所未有的愉悦感。书中精美的插图和图表,更是锦上添花,它们不仅仅是对文字内容的补充,更是作者巧妙的视觉化呈现,帮助我更直观地理解那些复杂的科学原理。总之,《Micrometeorology》是一本极具启发性和实践性的读物,它让我不仅增长了知识,更点燃了我对自然界细微之处的探索热情。

评分

我必须承认,初次拿到《Micrometeorology》时,我对它抱持着一种审慎的期待。我是一位对气象学略有涉猎的业余爱好者,阅读过不少相关的文献,深知其中的复杂性和学术性。然而,《Micrometeorology》在保持其科学严谨性的同时,却展现出了一种令人惊喜的可读性。作者在处理诸如地表能量平衡、水汽通量以及辐射传输等核心概念时,并没有采取枯燥的说教方式,而是巧妙地运用了大量的实例和类比。例如,在解释地表能量收支时,作者并没有直接抛出复杂的公式,而是通过一个生动的例子,将太阳能、反照率、蒸散等因素融入其中,让我瞬间领悟到这些因素是如何相互作用,共同塑造着我们所经历的地表温度。这种“润物细无声”的讲解方式,使得即使是对于非专业读者而言,也能够逐渐建立起清晰的概念框架。书中对于测量技术和方法的介绍,也十分详尽,从各种传感器的工作原理,到数据采集和分析的流程,都进行了细致的阐述。这对于我这样希望将理论知识付诸实践的读者来说,无疑是一份宝贵的参考。我尤其欣赏作者在探讨研究方法时的那种务实精神,他并没有回避研究中可能遇到的挑战和局限,而是坦诚地与读者分享,这使得整本书充满了真实感和可信度。阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个专业的研究团队,参与到每一次实验的设计和分析中,这是一种沉浸式的学习体验,让我对微气象学的认识上升到了一个新的高度。

评分

《Micrometeorology》这本书,宛如一位技艺精湛的艺术家,用文字和图例为我们描绘了一幅幅生动的大气边界层画卷。我一直对那些肉眼难以察觉却对我们的日常生活产生深远影响的物理过程感到着迷,而这本书恰好满足了我的这种好奇心。作者的叙述方式非常引人入胜,他能够将那些看似抽象、枯燥的物理定律,转化成一个个鲜活的故事。我尤其喜欢书中对“涡动”这一概念的解读,它不再是冰冷的概念,而是被描绘成一股股充满能量、不断翻滚的力量,它们在空气中穿梭,影响着温度、湿度和风速。书中的案例分析也十分到位,从森林冠层内的空气流动,到城市建筑群形成的“风洞效应”,再到海洋表面的气-液相互作用,每一个场景都栩栩如生,让我仿佛能够亲身感受到那些微小的、却又至关重要的空气动力学变化。那些精美的插图,更是将书中的概念具象化,它们不仅仅是简单的示意图,更是作者对复杂现象的深刻理解和巧妙表达。我常常会对着插图反复揣摩,试图从中捕捉到更多关于空气运动的细节。总而言之,《Micrometeorology》是一本兼具科学深度和艺术美感的书籍,它不仅教会了我知识,更点燃了我对自然界细微之处的探索热情。

评分

《Micrometeorology》这本书,简直是一次令人惊叹的知识探索之旅。我一直对我们头顶那片看似平静却暗流涌动的大气层充满好奇,但许多相关的书籍要么过于艰涩,要么流于表面。《Micrometeorology》则完美地找到了那个平衡点。作者以一种极其引人入胜的叙述方式,将我们带入了大气边界层这个迷人的微观世界。我特别喜欢书中对“湍流”的深入剖析,它不再是抽象的物理名词,而是被描绘成一股股充满活力、无处不在的空气运动,它们悄悄地改变着我们周围的温度、湿度和风。书中对不同地表类型(如森林、农田、城市)的微气候特征的详细分析,更是让我大开眼界。我读到关于森林冠层如何影响空气流通,城市建筑如何形成“热岛效应”,以及农田如何影响近地层空气湿度的内容时,都感到非常震撼。这些案例不仅让我理解了微气象学的理论,更让我能够将这些知识与我身边的实际环境联系起来,获得了一种强烈的“豁然开朗”之感。书中精美的插图和图表,更是极大地增强了阅读的体验,它们不仅仅是数据的展示,更是作者对复杂现象的生动演绎,帮助我更直观地理解那些抽象的概念。总而言之,《Micrometeorology》是一本极具启发性的读物,它不仅让我增长了知识,更让我对我们赖以生存的地球有了更深层次的理解和敬畏。

评分

这本《Micrometeorology》真的是一本令人惊喜的读物,它以一种前所未有的方式,将我带入了大气边界层那神秘而迷人的世界。作为一个对天气变化有着强烈好奇心的人,我常常在想,那些在我们身边悄无声息发生的微小变化,究竟是如何形成的?这本书就像一位经验丰富的老向导,耐心地引领我穿越那些复杂的科学概念,让我逐渐理解了地表与大气之间的能量交换,水分的循环,以及空气的混合过程。我特别喜欢书中对“湍流”的生动描述,它不再是抽象的物理术语,而是被描绘成一股股充满活力的、永不停歇的能量流,它们在空气中编织出复杂的网络,影响着我们所感受到的温度、湿度和风。书中大量的实例分析,让我能够清晰地看到这些微观过程在不同环境中的具体表现,从茂密的森林到广阔的农田,再到繁忙的城市,每一个案例都充满了现实意义,让我能够将书本的知识与我身边的实际情况联系起来。那些令人赞叹的插图和图表,更是锦上添花,它们不仅仅是对文字内容的补充,更像是作者精心设计的视觉语言,帮助我更直观地理解那些抽象的概念。阅读这本书,我感觉自己不仅在学习知识,更是在进行一次心灵的探险,我开始用一种全新的视角去观察和理解我们周围的世界。

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《Micrometeorology》这本书,着实给我带来了一次令人惊喜的阅读体验。我一直以来都对我们身边的微小气候变化充满好奇,但往往苦于找不到一本既专业又易于理解的书籍。直到我翻开这本《Micrometeorology》,我才找到了答案。作者的写作风格非常独特,他能够将那些极其复杂的物理过程,诸如湍流的形成、能量的传输、水汽的交换等等,用一种流畅而富有启发性的方式娓娓道来。我尤其喜欢书中对“尺度”的强调,它清晰地阐释了不同尺度下微气象过程的差异和联系,从叶片表面的微环境,到城市峡谷的通风效应,再到农田的近地层变化,每一个案例都充满了生活气息,让我能够轻松地将书中的知识与我自己的经历联系起来。书中大量引用的图表和插图,更是锦上添花,它们不仅仅是数据的可视化,更像是作者精心设计的导览图,引领我穿越那些错综复杂的概念迷宫。我甚至觉得,读这本书的过程,本身就是一种微气象的体验,我的思维在字里行间被温柔地搅动,观点被重新组织,对世界的认知也因此变得更加细腻和深刻。那些曾经让我感到遥不可及的科学概念,在作者的妙笔下,仿佛触手可及,充满了生命力。

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这本《Micrometeorology》实在是一本令人难以置信的著作,它以一种近乎诗意的笔触,将我们带入了大气边界层那难以捉摸的细微之处。我一直对天气现象背后的科学原理充满好奇,但很多科普读物往往流于表面,或者过于专业化,让我望而却步。然而,《Micrometeorology》的出现,彻底颠覆了我对这类书籍的刻板印象。作者似乎有一种魔力,能够将复杂的物理过程,例如湍流的形成、能量的传输,以及水分的蒸发凝结,用一种流畅而富有启发性的方式娓娓道来。我尤其喜欢书中对于不同尺度下微气象过程的对比分析,从叶片表面的微环境,到城市峡谷的风场效应,再到农田的近地层变化,每一个案例都充满了生活气息,让我能够轻松地将书中的知识与我自己的经历联系起来。书中大量引用的图表和插图,更是锦上添花,它们不仅仅是数据的可视化,更像是作者精心设计的导览图,引领我穿越那些错综复杂的概念迷宫。我甚至觉得,读这本书的过程,本身就是一种微气象的体验,我的思维在字里行间被温柔地搅动,观点被重新组织,对世界的认知也因此变得更加细腻和深刻。那些曾经让我感到遥不可及的科学概念,在作者的妙笔下,仿佛触手可及,充满了生命力。我常常会在阅读过程中,情不自禁地抬头望向窗外,观察云的形态,感受风的吹拂,尝试用书中新获得的知识去解读这些日常的景象,这是一种前所未有的愉悦和满足感。这本书不仅仅是关于科学,它更像是一扇窗,透过它,我看到了一个充满动态和变化的微观宇宙,一个我们赖以生存却常常被忽略的隐秘世界。

评分

我不得不说,《Micrometeorology》是一部非常引人入胜的著作,它以一种非常独特的方式,将我带入了一个我从未真正理解过的领域——大气边界层。作为一个对自然界充满好奇的人,我总是试图去理解那些我们生活中无处不在却又难以捉摸的现象。这本书就像一位睿智的老师,它用清晰而生动的语言,为我揭示了微尺度上空气运动的奥秘。我非常欣赏作者在解释诸如能量平衡、水汽通量以及地表辐射等核心概念时所采用的 pendekatan,他没有选择直接抛出枯燥的公式,而是通过大量的生动实例和巧妙的比喻,将这些复杂的内容变得易于理解。例如,在讨论地表蒸发时,作者并没有仅仅停留在理论层面,而是通过对不同地表类型(如土壤、植被、水体)蒸发能力的详细分析,让我对水循环有了更深刻的认识。书中对各种测量仪器和数据分析方法的介绍,也让我受益匪浅,它让我了解到科学家们是如何在实际工作中捕捉和理解这些微观现象的。我尤其喜欢书中对不同微气候案例的深入探讨,从城市峡谷到山地斜坡,再到农田的近地层,这些案例让我能够将书本的知识与我身边的实际环境联系起来,获得了一种前所未有的顿悟感。总而言之,《Micrometeorology》是一本兼具科学严谨性和人文关怀的著作,它不仅提升了我对微气象学的认知,更激发了我对自然界奥秘的无尽探索欲。

评分

《Micrometeorology》这本书,如同一扇窗,让我得以窥见我们脚下那片被忽视的、却又至关重要的大气层。我一直对那些影响我们日常生活方方面面的细微环境因素感到好奇,而这本书恰恰满足了我这种求知欲。作者的叙述方式非常巧妙,他能够将那些看似艰深晦涩的物理概念,诸如能量平衡、水汽通量、湍流扩散等,用一种通俗易懂、生动形象的方式呈现出来。我尤其喜欢书中对“微气候”概念的深入探讨,它不再是模糊的笼统说法,而是被具象化为森林冠层内的空气流动、城市峡谷的风场效应、农田的近地层变化等等。每一个案例都饱含着作者的洞察力,让我能够清晰地看到这些微观环境因素如何塑造着我们所感知到的温度、湿度和风。书中大量的图表和插图,更是让我赞叹不已,它们不仅仅是数据的展示,更是作者对复杂现象的深刻理解和艺术化表达,帮助我更加直观地理解那些抽象的科学原理。总而言之,《Micrometeorology》是一本兼具科学严谨性和人文关怀的著作,它不仅为我打开了一扇通往微气象学世界的大门,更激发了我对我们所处环境的深层思考和探索热情。

评分

我必须说,《Micrometeorology》这本书,完全超出了我的预期。我本身是一位对大气科学有着浓厚兴趣的人,尤其关注那些发生在地面附近的细微变化。然而,市面上相关的书籍往往要么过于理论化,要么缺乏深度。《Micrometeorology》则成功地避开了这些弊端。作者以一种极其精妙的叙事方式,将我们带入了一个由能量、水汽和空气动力学交织而成的微观世界。我特别欣赏作者在阐述地表能量平衡时所采用的“层层剥离”的方法,从太阳辐射的入射,到地表的吸收、反射,再到地表向大气的热量和水汽输送,每一步都清晰可见,让我对这些过程的相互作用有了深刻的理解。书中对不同下垫面的微气候特征进行的详尽分析,更是让我大开眼界,例如,城市硬化地表对温度的影响,植被对蒸腾作用的调节,水体对湿度和温度的平缓作用,这些都让我对我们所处的环境有了更细致的观察。我时常会在阅读后,走到户外,去感受风的吹拂,观察地表的温度,并尝试用书中的知识去理解这些现象,这是一种极大的乐趣。书中那些高质量的插图和图表,更是将抽象的科学概念具象化,让复杂的原理变得易于理解和记忆。

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