中尺度天气原理和预报

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出版者:气象出版社
作者:陆汉城,杨国祥
出品人:
页数:301
译者:
出版时间:2004-2
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787502929084
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 大气科学
  • 气象学
  • 中尺度天气
  • 天气预报
  • 大气科学
  • 数值预报
  • 雷暴
  • 强对流天气
  • 短时临近预报
  • 天气分析
  • 气象灾害
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具体描述

本书根据十多年来教学实践和科学研究的总结,以国内外中尺度气象学发展趋势为思路,吸取了近年来最新研究成果,并考虑到业务发展的需要,综合概括了中尺度天气系统发生、发展的原理及中尺度天气的预报方法。本书依据天气学和动力学相结合的原则,以中尺度大气运动为主要对象,将中尺度气象学的诸多内容有机结合,物理概念清晰,深入浅出,并注重理论和实际的相互联系。

本书经教育部审定为普通高等教育“九五”国家级重点教材,可作为高等院校大气科学专业及相关专业的教材,也可作为气象、海洋、航空、农林、水利、环境等部门的科研人员和业务人员的参考用书。

好的,以下是为您构思的一份图书简介,旨在详细介绍一部不含《中尺度天气原理和预报》内容的书籍。 --- 书名:《大气动力学导论:从理论到数值模拟》 内容简介 第一部分:大气运动的物理基础与描述 本书旨在为读者构建一个坚实的大气动力学基础,重点关注大气运动的基本物理原理、描述工具及其在地球系统中的作用。我们从流体力学的基本概念出发,深入探讨了理想流体和粘性流体在地球大气环境下的行为特性。书中详细阐述了如何利用流体力学方程组——纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations)——来描述大气的运动。然而,我们并未止步于宏观的连续介质假设,而是着重分析了科里奥利力、离心力和压强梯度力在地球旋转参考系中的引入及其对大气环流的根本性影响。 本卷的第一部分尤其强调了描述运动的框架。我们引入了位势概念,并解释了等压面和等位能面之间的关系。书中辟有专章,系统梳理了热力学与动力学的耦合机制,包括湿空气的相变过程、凝结潜热释放对大气稳定性的影响,以及如何在动力学框架中处理浮力效应。对绝热过程和非绝热过程的深入探讨,为理解大规模环流的能量收支奠定了基础。 第二部分:环流、波动与地球物理流体动力学 在掌握了基本运动方程后,本书转向了地球物理流体动力学的核心领域。我们聚焦于描述大气运动的主要尺度现象和波动现象。书中详细分析了地转平衡、梯度风平衡和热风平衡的物理意义及其适用条件,并阐述了这些平衡态如何作为大气运动的背景场存在。 一个重要的篇章专门讨论了热力驱动的非平衡态运动,即摩擦层动力学。我们运用普朗特边界层理论和埃克曼理论,解释了边界层内风场与压力场、表面摩擦力之间的复杂相互作用,这对理解地表通量交换和大气行星尺度运动至关重要。 本书的重点突破在于对大气波动理论的系统阐述。我们推导并分析了惯性重力波、开尔文波、开尔文-亥姆霍兹不稳定性等。通过线性化方法,我们揭示了这些波动在能量传输、动量再分配以及斜压不稳定增长中的关键作用。这些理论为理解大气内部的垂直和水平能量交换机制提供了严格的数学工具。此外,本书还涵盖了行星尺度涡旋的动力学,如大尺度环流的保持机制和斜压不稳定理论,用以解释温带气旋的生成和演化。 第三部分:数值方法与现代模拟技术 鉴于现代大气科学研究高度依赖数值模拟,本书的第三部分致力于将理论知识转化为可操作的计算模型。我们首先介绍了求解偏微分方程组(Navier-Stokes方程在地球坐标系下的形式)的基本数值技巧,包括有限差分法、有限体积法和谱方法。书中的讨论侧重于如何处理非线性项的离散化以及保证解的稳定性和守恒性。 在数值方法部分,我们详细分析了时间积分方案的选择,对比了显式、隐式和半隐式方法的优劣,并讨论了如何通过选择合适的步长来避免数值不稳定性,尤其是对于涉及快速波动(如声波和重力波)的模拟。 本书的另一核心内容是对大气环流模式(GCMs)的结构和组件进行剖析。我们介绍了全球气候模型和区域动力学模型的基本框架,包括网格划分策略(如经纬度网格、立方体网格或区域投影)、边界条件的处理,以及如何有效地在并行计算环境中实现大规模模型的求解。我们探讨了参数化的重要性,特别是对于那些尺度小于计算网格的物理过程(如辐射传输、云微物理过程和地表过程),这些过程如何被有效地纳入到动力学框架中,从而模拟出更接近真实大气的状态。 通过本书的学习,读者将不仅掌握大气运动的深刻物理原理,还能理解如何利用先进的数值技术,在高性能计算平台上构建和运行复杂的大气动力学模型,为深入研究地球系统的气候和天气变率打下坚实的理论和实践基础。本书适合于气象学、地球物理学、流体力学以及环境科学领域的高年级本科生和研究生。

作者简介

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读后感

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用户评价

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我是一名户外运动爱好者,经常在山地、森林等复杂地形中进行活动。对天气变化的敏感度和预判能力,直接关系到我的安全和体验。《中尺度天气原理和预报》这本书,在我看来,可以说是为我量身定做的“天气指南”。它不仅讲解了宏观天气系统,更侧重于那些影响我们出行最直接、最突发的中尺度天气现象。书中关于“地形效应”对天气的影响,我读了好几遍。例如,作者详细解释了在山区中,迎风坡和背风坡的降雨差异,以及山谷中的风力加速和减速现象,这些都对我日常的徒步和露营规划有着极大的指导意义。我特别关注书中关于“短时强降雨”和“局地强对流”的章节,了解了它们是如何在特定条件下快速形成,以及如何通过一些简单的观测手段来提前感知其临近。例如,通过观察云底高度的变化,风向风速的突然转变,甚至是一些动物行为的异常,来辅助判断天气风险。书中还介绍了雷达和卫星数据在识别这些中尺度天气系统中的应用,虽然我不是专业预报员,但了解这些原理,也能帮助我更好地解读天气预报信息。这本书的价值在于,它将复杂的科学原理转化为可以直接应用于实践的知识,让我对户外环境下的天气变化有了更深刻的理解和更充分的准备,大大增强了我在户外活动中的安全感。

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作为一名对环境科学有着浓厚兴趣的学生,我一直在寻找能够深入理解气候变化和天气系统之间相互作用的资料。《中尺度天气原理和预报》这本书,在我看来,恰恰填补了我在这方面的知识空白。它不仅仅局限于描述天气现象本身,更是在强调中尺度天气系统在全球气候变化背景下的作用。书中对“城市热岛效应”如何影响局部天气,例如增强对流活动、改变降雨分布等,进行了非常详细的论述。这让我意识到,人类活动对局部甚至区域天气系统已经产生了显著的影响。我还了解到,一些极端天气事件,如强对流风暴、短时强降雨等,其频率和强度的变化,可能与更大尺度的气候模式变化息息相关,而中尺度天气系统正是连接这两者的关键环节。书中对于“数值模式降尺度技术”的介绍,让我看到了如何利用高分辨率的模型来模拟和预报可能发生的中尺度天气事件,这对于评估未来极端天气风险至关重要。我尤其欣赏作者在讨论一些复杂概念时,能够提供不同角度的解释,例如在讲解“大气垂直结构”时,不仅从动力学角度,也从热力学角度进行了阐述,让我能够从多个维度去理解问题。这本书的理论深度和实践价值都非常高,它帮助我将零散的气象知识串联起来,形成了一个更系统、更完整的认知体系,让我能够更好地理解当前复杂的气候变化挑战。

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这部《中尺度天气原理和预报》简直就是气象爱好者的福音,我作为一个对天气现象一直充满好奇的人,这本书简直是打开了我新世界的大门。翻开第一页,就被作者严谨的逻辑和清晰的讲解所吸引。我一直对那些突如其来的雷暴、阵风以及谚语中提到的“南风转北风必有雨”的背后原理感到困惑,这本书就像一位经验丰富的老者,耐心地为我一一解开这些谜团。它不仅仅是枯燥的理论堆砌,更是在讲解每一个概念时,都辅以生动形象的比喻,比如将大气层中的能量流动比作巨大的能量场,将各种天气系统比作在大气舞台上精密演出的演员。我尤其喜欢作者对“中尺度”这个概念的深入剖析,原来我们日常生活中遇到的很多天气现象,比如龙卷风、飑线、强对流天气等等,都属于这个尺度,它们的影响范围虽然不像大尺度天气系统那样广泛,但其破坏力和突发性却常常令人措手不及。书中对不同类型的中尺度天气系统的形成机制、发展演变过程以及预报方法进行了详尽的阐述。我印象最深刻的是关于“飑线”的章节,作者通过图文并茂的方式,详细介绍了飑线是如何形成、如何传播以及如何预警的。书中不仅讲解了物理原理,还涉及到了数值预报模型在该类天气预报中的应用,这让我对现代气象预报技术有了更深的认识。虽然我不是专业的预报员,但读完这本书,我感觉自己对天气变化的敏感度大大提升,走在路上,看到云层的变化,就能隐约感受到背后可能隐藏的能量和未来的天气走向,这种感觉非常奇妙。这本书的价值远不止于理论知识,它更是一种思维方式的启迪,教会我如何从宏观到微观,层层递进地去理解复杂的天气现象。

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我一直以来都对天空中变幻莫测的云层和气流充满了好奇,但往往只停留在感性的层面。《中尺度天气原理和预报》这本书,为我提供了一个理性的入口,让我得以窥探天气系统背后的强大力量和精妙机制。书中对于“大气动力学”和“大气热力学”的阐述,是我最先被吸引的部分。我一直不太理解为什么空气会流动,为什么会有风,这本书用非常清晰的公式和概念,解释了压力梯度力、科里奥利力等基本原理,让我明白了风的形成和运动轨迹是如何被决定的。我尤其惊叹于书中关于“不稳定性”的讨论,它不仅仅停留在理论层面,更是通过各种生动的案例,展示了大气中能量的积聚和释放是如何引发雷暴、甚至更剧烈的对流天气的。我之前对“中尺度涡旋”的概念并不了解,这本书的讲解让我明白了,即使在大型天气系统的边缘,也可能存在着这样的小型但具有破坏性的涡旋,它们对局地的天气影响非常大。书中对“数值天气预报模型”的介绍,让我了解了现代气象预报是如何进行的,以及模型在模拟中尺度天气事件中的挑战,例如尺度问题和初值敏感性。读完这本书,我感觉自己看待天空不再是模糊的一片,而是能够从中看到各种运动的能量和潜在的规律,这种由未知到已知的过程,让我感到非常满足。

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我一直对天气变化感到着迷,尤其是在城市生活中,那些突如其来的暴雨、大风,甚至是偶尔出现的冰雹,都让我觉得充满了神秘感。《中尺度天气原理和预报》这本书,就是我近期阅读过的最让我感到惊喜的一本书。我一直以为天气预报就是看个天气app上的图标,但这本书让我知道,原来背后有着如此复杂和精密的科学原理。作者以一种非常平易近人的方式,循序渐进地讲解了大气动力学和热力学在理解中尺度天气现象中的核心作用。我一直对“锋面”这个词很熟悉,但总是理解不深,这本书用非常生动的插图和模型,解释了锋面是如何形成的,以及不同类型的锋面(冷锋、暖锋、锢囚锋)如何触发和影响中尺度天气系统。我印象特别深刻的是关于“地形对天气的影响”的章节,因为我居住的城市周边有一些山丘,我经常发现天气变化似乎和地形有着千丝万缕的联系,这本书的讲解让我终于明白了其中的奥秘,比如山脊上的对流增强,或者背风坡的降雨差异等等,这些细节都解释得非常到位。此外,书中对“边界层”的介绍也让我茅塞顿开,原来我们每天呼吸的空气,以及很多近地面的天气现象,都与这个大气层的特性息息相关。它详细介绍了边界层内的湍流、热量交换等过程,以及这些过程如何影响雾、霾、以及强对流天气的发生。这本书的价值在于,它不仅仅是知识的传递,更是引导读者去思考,去观察,去尝试理解我们身边每天都在发生的天气变化。

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作为一个对地理和环境教育充满热情的老师,我一直在寻找能够激发学生对天气和气候科学兴趣的教学资源。《中尺度天气原理和预报》这本书,无疑是我最近发现的一块瑰宝。这本书以其深入浅出的讲解方式,和丰富多样的案例,为我提供了宝贵的教学素材。我一直觉得“中尺度天气系统”这个概念比较抽象,但书中通过对雷暴、飑线、海龙卷等具体现象的详细解析,让这个概念变得生动起来。例如,在讲解“雷暴”的形成时,作者不仅解释了其物理机制,还穿插了不同地区雷暴的特点和影响,这使得教学内容更加丰富和具有地域特色。我尤其欣赏书中关于“数值预报模式”的介绍,它不仅解释了模型的原理,还指出了模型的局限性,这有助于培养学生批判性思维,让他们明白科学研究是不断发展和完善的过程。书中关于“地形对天气的影响”的章节,对我来说也是一个很大的启发,它让我能够更好地向学生解释为什么在不同的地理环境中,天气会有如此大的差异,例如山区和河谷地带的温差、风速变化等等。这本书的语言风格既严谨又不失趣味性,许多概念的解释都配有精美的图示,这对于学生理解和记忆非常重要。我计划在今后的教学中,大量引用这本书中的内容,让学生们能够更直观、更深入地理解中尺度天气变化的奥秘。

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我一直觉得,天气就像一本没有字的日记,记录着大自然的每一次呼吸和每一次心跳,而《中尺度天气原理和预报》这本书,就是一本能够读懂这本日记的钥匙。《中尺度天气原理和预报》这本书,我发现它以一种非常独特的方式,将那些我们日常生活中经常遇到但又难以解释的天气现象,比如局地的强风、突然的降温、或者夜晚突袭的雷暴,都一一进行了科学的剖析。我一直对“辐合”、“辐散”这些概念感到模糊,这本书用清晰的图示和生动的语言,解释了它们在引发天气变化中的作用,例如空气的辐合如何导致上升运动,进而触发对流,形成云雨。我尤其喜欢书中关于“垂直切变”的讲解,这个概念让我明白了为什么有时即使风力不大,但风向的突然变化也会带来意想不到的天气状况,比如飑线的形成。书中还涉及了对“地形诱生涡旋”和“海陆风环流”的详细描述,这些都是在我们居住环境中经常会遇到的局部天气现象,作者的讲解让我对这些现象背后的原因有了更深入的理解。它还介绍了一些实用的预报技巧,例如如何通过观察云的形态、风的迹象等,来推断短时天气的变化,这些都是非常有价值的民间智慧与科学知识的结合。读这本书,我感觉自己不再是被动地接受天气,而是开始能够主动地去观察、去思考,去预测,这让我对周围的环境有了更强的掌控感。

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作为一名在野外工作多年的地质勘探队员,对天气变化的需求非常直接和迫切,因为恶劣天气不仅会影响工作进度,更关乎人身安全。《中尺度天气原理和预报》这本书,在我看来,不仅仅是一本学术专著,更像是一份宝贵的操作指南。我之前虽然也接触过一些天气相关的书籍,但大多停留在宏观天气系统的层面,对于那些短时强发、局部性极强的天气变化,了解得并不深入。这本书彻底改变了我的认知。它详细解释了如雷暴、阵风、短时强降雨等中尺度天气现象的成因,这些正是我们野外工作中经常遭遇的,也是最难预测的。书中关于“对流”的讲解,我反复阅读了好几遍,特别是作者用非常形象的比喻来描述大气中的不稳定性能量如何积聚和释放,让我这个理工科背景的人也感觉豁然开朗。我特别关注书中关于“中尺度对流系统”(MCS)的部分,了解了它的不同发展阶段,以及如何通过雷达回波、卫星云图等手段进行识别和追踪,这对于我们预判即将到来的强对流天气非常有帮助。我还学到了如何通过分析地面气象观测数据,比如风向风速的变化、气压的快速下降等,来提前感知中尺度天气的临近。书中的一些案例分析,更是贴合实际,让我能将学到的理论知识与实际工作中的经验相结合。这本书的语言风格非常专业,但又不失易读性,对于我这种需要快速获取实用信息的人来说,效率很高。我甚至开始尝试利用书中学到的知识,在野外工作前,对潜在的中尺度天气风险进行初步的评估,这无疑大大增强了我的工作信心和安全保障。

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我一直认为天气是一个充满诗意和哲学意味的领域,而《中尺度天气原理和预报》这本书,则为我打开了一个全新的认知维度。《中尺度天气原理和预报》这本书,我个人觉得它在深入挖掘天气现象背后的科学逻辑方面做得非常出色。它不仅仅是简单地罗列事实,而是通过层层递进的讲解,引导读者去理解那些看似随机的天气变化,是如何由一系列精确的物理定律所支配的。书中关于“能量守恒”和“质量守恒”在天气系统中的体现,让我感受到了大自然运作的严谨。我一直对“地形抬升”和“辐合”这些术语感到好奇,这本书用非常清晰的图示和模型,解释了它们如何成为触发局部性强降水和雷暴的关键因素,这让我对家乡山区经常发生的突发性强降雨有了更深刻的理解。书中对“数值天气预报模型”的介绍,也让我看到了人类智慧在预测和理解天气方面的努力,它不仅解释了模型的原理,还分析了模型在预报中尺度天气时的挑战和局限性,这让我意识到,即使是最先进的技术,也无法完全捕捉到大自然的全部复杂性。我特别喜欢书中关于“不稳定能量”(CAPE)的讨论,这个概念让我明白了为什么有些云层看起来平静,却可能在瞬间爆发成强大的风暴,这种能量的积累和释放过程,让我对自然的威力有了更敬畏的理解。读这本书,我感觉自己不仅仅是在学习气象学,更是在学习如何用一种更科学、更系统的方式去观察和理解我们所处的世界。

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作为一个资深的航海爱好者,风浪的预测是我在出海前必须考虑的关键因素。我曾经阅读过不少关于海洋气象的书籍,但《中尺度天气原理和预报》这本书,在理解海上天气变化方面,给我带来了全新的视角。《中尺度天气原理和预报》这本书,深入浅出地阐述了许多我之前不太理解但又至关重要的概念。书中关于“温带气旋”的结构和演变过程的讲解,让我对海上天气系统的动态有了更清晰的认识,特别是那些看似缓慢移动但能带来持续风浪的大尺度系统,以及它们内部如何孕育出更具破坏力的中尺度天气现象。我一直很困惑,为什么有时候海面风平浪静,但突然就会出现惊涛骇浪,这本书对此进行了很好的解释,例如“下击暴流”和“海卷风”的形成机制,这些都是对航行安全构成严重威胁的。书中对于“海洋性对流”的描述,让我明白了即使在广阔的海面上,也同样存在着局地性的强对流天气,它们可能导致突发的强风、巨浪甚至雷暴,而这些往往是难以从宏观预报中捕捉到的。作者还详细介绍了各种观测手段,如雷达、卫星以及浮标数据,在识别和追踪这些中尺度天气系统中的应用,这对于我们海上作业人员来说,具有极高的参考价值。读这本书,我感觉自己不光是学会了理论知识,更重要的是,我学会了如何去“读懂”大海表面的那些细微变化,以及如何根据这些变化来预判潜在的天气风险。它让我对航行安全有了更深层次的理解和准备。

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