Atmospheric Science Across the Stratopause pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Amer Geophysical Union

作者:Siskind, David E. (EDT)/ Eckermann, Stephen D. (EDT)/ Summers, Michael E. (EDT)

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780875909813

丛书系列:

图书标签:

大气科学
中间层大气
平流层顶
大气动力学
大气化学
大气物理
空间天气
高空大气
大气边界层
气候变化

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具体描述

《云端之下：地表气象学的深度探索》书籍简介本书深入浅出地剖析了地球大气层最贴近我们生活的区域——对流层与平流层底部区域的天气和气候现象。不同于侧重高层大气物理学的专业著作，《云端之下》的焦点完全集中于我们日常所见、所感、所受影响的天气系统，提供了一套兼具理论深度与实践指导意义的综合性解读。第一部分：大气基础与气象学的核心要素本书的开篇部分建立起理解地表天气的物理学基础。我们首先探讨了大气层的结构，重点阐述了对流层（从地表到约10-15公里的区域）的独特属性，包括其温度随高度的递减规律，以及它如何成为几乎所有我们感知到的天气现象的“温床”。 1.1 辐射、能量平衡与地球的气候驱动力：本章详细解析了太阳辐射如何驱动地球的气候系统。我们分析了地表、海洋和大气之间的能量收支平衡，区分了短波辐射（太阳）和长波辐射（地球发射的红外线）。重点讨论了温室效应的物理机制及其对地球平均温度的关键作用，阐明了为什么不同纬度和不同季节之间的能量分布差异是天气系统形成的根本原因。书中特别强调了地球的自转和公转对能量输入的不均匀性所产生的复杂影响。 1.2 气体的性质与流体力学基础：为了理解风的形成，我们需要掌握气体的运动规律。本章回顾了理想气体定律（状态方程）在气象学中的应用，并深入探讨了气压的概念及其在垂直方向上的分布特点。我们引入了流体力学的基础知识，特别是关于流体的运动、质量守恒和动量守恒的原理，为后续讨论大气环流打下坚实的数学和物理基础。 1.3 水的奇妙旅程：相变与潜热：水蒸气是塑造天气最重要的变量。本章专门用大量篇幅来解析水的三相变化——蒸发、凝结、升华及其伴随的潜热释放与吸收。潜热的释放是驱动雷暴、气旋发展的核心能量来源。书中详细介绍了饱和水汽压、露点温度的计算，并解释了相对湿度、比湿和混合比等常用气象湿度的物理意义，为理解云的形成和降水过程做好了铺垫。第二部分：天气系统的形成与动力学第二部分将理论知识应用于宏观和中尺度的天气现象的分析。 2.1 气压梯度力与科里奥利力：风的生成与偏转：风的形成源于气压的差异。本章详尽地介绍了气压梯度力——驱动空气运动的“推手”。随后，引入了地球自转对运动物体产生的视在的偏转力——科里奥利力。通过分析这两个力的平衡状态，我们清晰地阐述了地转风的形成及其在等压线上的流动模式。此外，书中也详细探讨了非地转风（如梯度风、摩擦风）的特征，尤其是在边界层内的表现。 2.2 大气环流的骨架：三圈环流模型与行星风系：本书将视角拉到全球尺度，解析了哈德里、费雷尔和极地三圈环流模型的建立过程，解释了副热带高压带、信风带和西风带的成因。我们探讨了行星尺度的能量传输机制，特别是大气环流如何将赤道多余的热量输送到高纬度地区，维持地球的整体热力平衡。 2.3 中尺度天气系统的分析：气旋与反气旋的结构：本章聚焦于影响区域天气的低压（气旋）和高压（反气旋）系统。我们深入分析了天气图上等压线的形态如何指示气流的辐合与辐散。对于气旋，书中详细解析了其垂直结构、气流的上升和下沉运动，以及不同象限（暖区与冷区）对应的天气特征。反气旋的稳定性和晴好天气的成因也得到了充分的论述。第三部分：云、降水与灾害性天气第三部分是本书最贴近日常经验的部分，关注于可见的天气现象和极端事件。 3.1 云的分类、形成与识别：云是大气中可见的水汽凝结物。本章采用国际通用的分类法，系统介绍了十属云类的特征、高度分布和形成机制。我们详细解释了地形抬升、锋面抬升、辐合抬升和热力对流等四种主要的成云机制，并配有大量实例图表帮助读者在野外观测中准确识别云的类型及其预示的天气趋势。 3.2 降水的物理过程：从云滴到雨滴：降水是云物理学的高级课题。本书清晰地梳理了降水形成的两个主要理论：碰撞-聚结过程（适用于暖云）和伯杰龙过程（冰晶过程，适用于温带冷云）。我们区分了雨、雪、雹的形成条件，并讨论了影响降水效率的各种环境因素。 3.3 锋面系统与天气突变：锋面是不同性质气团交界面上的动力学产物。本章详细剖析了暖锋、冷锋和锢囚锋的结构、运动规律及其带来的典型天气变化。冷锋的快速推进如何导致短时强降水和雷暴，暖锋的连续性降水，以及锋后和锋前天气的显著差异，都有详尽的图解和案例分析。 3.4 强对流天气与局地灾害：本书将对流层中剧烈的天气现象作为重点分析对象。我们详细探讨了雷暴的生命史（积云、积雨云、消散期），触发强对流的“螺旋桨效应”——垂直风切变。书中还深入解析了龙卷风的形成机制、冰雹的生长环境，以及如何利用气象图上的参数（如CAPE值、对流有效位能）来预估强对流的潜力。第四部分：现代气象观测与预报基础 4.1 气象观测工具箱：从地面站到遥感技术：本章介绍了现代气象学赖以发展的基础——观测手段。内容涵盖了地面自动气象站的要素测量、探空气球（探空图的绘制与解析）在垂直剖面探测中的作用，以及气象雷达（多普勒雷达的工作原理）如何实现对降水和风场的实时监测。 4.2 数值天气预报的原理：本书的最后一部分简要介绍了数值天气预报（NWP）的基本概念。我们解释了如何将大气运动的物理方程离散化，并利用超级计算机进行积分预测。同时，我们也客观地分析了数值预报的局限性，包括初始场误差和模式误差对中短期预报准确度的影响。结语：理解我们呼吸的天空《云端之下：地表气象学的深度探索》旨在为气象爱好者、地理学学生以及任何对脚下天空变化充满好奇的读者，提供一套严谨而系统的知识框架。它引导读者超越日常对“天气”的简单感知，深入理解驱动这些现象背后的宏大物理规律。本书强调的是对流层及地表附近大气过程的掌握，侧重于实际应用和现象的细致解释，而非更高层大气的复杂建模。