Inverse Modeling of the Ocean and Atmosphere pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Andrew F. Bennett

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2005-10-20

价格:USD 52.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521021579

丛书系列:

图书标签:

海洋模型
大气模型
反演建模
数据同化
数值模拟
地球物理
海洋学
气象学
统计方法
机器学习

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具体描述

Inverse Modeling of the Ocean and Atmosphere is a graduate-level book for students of oceanography and meteorology, and anyone interested in combining computer models and observations of the hydrosphere or solid earth. A step-by-step development of maximally efficient inversion algorithms, using ideal models, is complemented by computer codes and comprehensive details for realistic models. Variational tools and statistical concepts are concisely introduced, and applications to contemporary research models, together with elaborate observing systems, are examined in detail. The book offers a review of the various alternative approaches, and further advanced research topics are discussed. Derived from the author's lecture notes, this book constitutes an ideal course companion for graduate students, as well as being a valuable reference source for researchers and managers in theoretical earth science, civil engineering and applied mathematics.

浩瀚之下的密码：洞察地球系统的隐秘运行地球，这个我们赖以生存的蓝色星球，拥有一套极其复杂且充满活力的系统。海洋，以其广阔的胸怀孕育万物，调节着全球气候；而大气，则以其无形的屏障守护着我们，传递着能量与信息。这两大系统的互动与演变，构成了地球气候系统的核心，其背后隐藏着无数等待我们去解读的奥秘。本书将带领读者踏上一段深入探索地球流体系统的非凡旅程，但并非通过直接描述其组成或现象，而是聚焦于一种更为深刻的理解方式——反向建模。我们不直接测量风速、洋流或温度，而是从观测到的复杂现象入手，利用先进的数学和计算工具，逐步解构这些现象背后驱动的物理、化学和生物过程。想象一下，我们能够“听懂”海洋深处低语的潮汐，解读大气层中涌动的气流密码。本书正是致力于揭示如何通过“逆向工程”的方式，从宏观的地球表面特征，推演出驱动这些特征的微观机制。我们将深入研究各种观测数据，无论是卫星遥控的全球温度分布，还是船舶航行中记录的海洋盐度变化，甚至是漂浮在海面或空中的传感器收集到的零散信息。这些数据，如同散落的拼图碎片，而反向建模，就是将这些碎片巧妙地拼接起来，重构出隐藏在现象背后的完整图景。本书将重点探讨以下几个关键领域，但将以一种“如何推演”而非“是什么”的视角来展开：一、揭示海洋的动态脉搏：如何从海平面高度的变化推测深层洋流的运动模式？我们将学习如何利用卫星测高数据，结合流体力学原理，反演出全球主要的洋流系统，如湾流、黑潮等的能量传递与物质交换。这不仅关乎气候变化，更影响着海洋生态系统的健康。如何从海洋表面的温度分布逆向解析热量在海洋内部的输运机制？传统的温度测量只是冰山一角，通过建立复杂的模型，我们可以从表层温度的细微变化中，推断出中层和深层海水的热量交换过程，理解海洋如何成为地球巨大的“温控器”。如何从观测到的海洋生物地球化学参数（如叶绿素浓度、溶解氧）反演出海洋生产力的空间格局与时间演变？我们将探索如何利用遥感数据和现场观测，通过模型计算，预测海洋中浮游生物的生长区域和生长速率，进一步理解海洋碳汇功能以及对全球碳循环的影响。二、解读大气层的奥秘：如何从地面气压的分布推演出高空风场的三维结构？气压梯度是风的驱动力，我们将学习如何利用地面气压数据，结合大气动力学方程，构建出风场的三维模型，从而理解台风、季风等天气系统的形成与演变。如何从卫星观测到的云层形态推演出水汽的输送与凝结过程？云的形成是大气中水循环的关键环节，通过分析卫星图像，我们可以反演出水汽从海洋蒸发、输送到陆地并最终凝结成云的复杂过程，理解降雨的生成机制。如何从温室气体浓度的变化反演出其在大气中的化学转化与沉降路径？了解温室气体的来源与归宿，是应对气候变化的关键。本书将介绍如何利用大气化学模型，从观测到的气体浓度变化，推演出其在大气中的反应途径、停留时间以及最终被清除的方式。三、海气耦合的协同作用：如何从海表温度异常（如厄尔尼诺现象）推演出对全球大气环流的反馈影响？厄尔尼诺现象并非孤立存在，它深刻影响着全球的天气模式。本书将展示如何通过耦合模型，从海洋表面的温度波动，预测其对远距离的降雨、气温等大气现象产生的连锁反应。如何从大气中的污染物扩散模式反演出其对海洋的影响？人类活动产生的污染物不仅影响空气质量，也会沉降到海洋中，对海洋生态产生不利影响。我们将学习如何通过模型，追踪污染物在大气中的传输路径，并评估其对海洋的潜在风险。本书并非一本简单的教科书，而是一次思维方式的启迪。它将引导读者超越对地球系统表象的简单认识，掌握一种“由果溯因”的科学研究方法。反向建模，是一种强大的工具，它赋予我们从有限的观测数据中，挖掘出无限的科学知识的能力。无论您是气候科学家、海洋学家，还是对地球系统运作原理充满好奇的求知者，本书都将为您提供一个全新的视角，去理解这个我们共同居住的星球，以及它背后那精妙绝伦的运行逻辑。