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出版者:Springer Verlag

作者:Raman, Sethu (EDT)/ Singh, M. P. (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:69.95

裝幀:Pap

isbn號碼:9780817670054

叢書系列:

圖書標籤:

• 空氣質量
• 環境科學
• 汙染
• 大氣
• 健康
• 監測
• 治理
• PM2
• 5
• 環境工程
• 可持續發展

好的，這是一本關於一門虛構學科——“氣象調頻與聲波諧振”的專著簡介。 --- 書名：《氣象調頻與聲波諧振：大氣能量場重塑的理論基礎與實踐路徑》 作者： 艾爾弗雷德·範德維爾德 博士 齣版社： 歐陸科學專著齣版社 齣版年份： 2024年 --- 導言：被遺忘的頻率邊界 長期以來，大氣科學的研究範式主要集中在熱力學、流體力學和輻射傳輸的宏觀層麵。然而，在這套成熟的體係之下，一個常常被邊緣化的領域——次聲波與超聲波在氣象現象調控中的潛在作用——構成瞭本書的核心議題。 《氣象調頻與聲波諧振》並非一本傳統意義上的氣象學教科書，它是一份對現有大氣物理模型的挑戰，旨在揭示通過精確控製特定頻率的聲波能量，實現對局部乃至區域性氣象係統進行“精細調諧”的可能性。本書的理論基石建立在“大氣介質共振阻尼”假說之上，該假說認為，大氣中的水汽、氣溶膠顆粒以及特定溫濕度梯度層，在麵對特定頻率（特彆是0.01Hz至20kHz範圍）的聲波激發時，會錶現齣可預測的、非綫性的能量耦閤效應。 本書的寫作風格嚴謹而深入，采用瞭高階微分方程和張量分析來闡述核心概念，適閤高等院校大氣物理、聲學工程以及應用數學領域的專業研究人員和高級學生。 --- 第一部分：基礎理論的重構與聲波耦閤模型 第一章：大氣微觀結構與聲波傳播的非歐幾裏得幾何 本章首先對大氣層結的聲學阻抗進行瞭重新建模。傳統的聲速公式基於理想氣體假設，而本書引入瞭“湍流邊界層內的介質異質性因子”（$H_i$），該因子將湍流渦鏇的尺度與輸入聲波的波長進行關聯。通過引入“相乾聲場衰減模型”（Coherent Field Attenuation Model, CFAM），我們證明瞭在逆溫層和剪切流區域，聲波的能量衰減並非簡單地遵循平方反比律，而是與特定頻率的德拜弛豫時間高度相關。 第二章：氣溶膠的聲共振捕獲機製 這是全書中最具創新性的章節之一。我們探討瞭雲凝結核（CCN）和冰晶在聲場中受到的“聲輻射壓力”與“聲流效應”的疊加作用。書中詳盡推導瞭如何計算一個特定尺寸分布的氣溶膠團簇，在某一固定頻率的聲波激勵下，其遷移速度的變化率。特彆是，針對直徑在1微米至10微米範圍內的液態水滴，本書提齣瞭“聲懸浮共振頻率區間”（Acoustic Levitation Resonance Band），理論上，當聲波頻率恰好匹配這些液滴的特徵振動模式時，可以有效抑製或促進其凝結過程。 第三章：濕熱梯度場對低頻聲波的聚焦與散射 我們不再將大氣視為均勻介質，而是將其視為一個由溫度、濕度和壓力構成的復雜四維標量場。利用傅裏葉-貝塞爾變換，本章分析瞭當聲波穿過強烈的濕熱梯度帶（例如，冷鋒或海陸風交界處）時，能量流綫的幾何畸變。通過引入“大氣摺射張量”（Atmospheric Refraction Tensor, $mathbb{T}_A$），我們精確預測瞭低頻次聲波（如低於1Hz）在長距離傳輸中，如何因大氣結構不均勻而形成能量“熱點”或“盲區”。 --- 第二部分：調諧技術與實驗驗證 第四章：頻率調控與降水效率的初步關聯性研究 本章從理論推導轉嚮工程應用。我們描述瞭“定嚮脈衝發生器”（Directional Pulse Generator, DPG）的設計原理，該設備能夠産生高能量、窄帶寬的特定頻率聲波束。通過對一個小型受控溫室環境中的模擬雲室進行實驗，研究人員觀察到，在特定頻率（$ u_{opt} pm 0.05$ Hz）的聲波照射下，人工雲的形成時間縮短瞭18%，而最終的液態水含量提高瞭6%。本書提供瞭詳細的實驗數據矩陣，並討論瞭能量輸入與氣象響應的非綫性飽和點。 第五章：風場抑製與湍流解耦的超聲波應用 湍流是氣象預測中的主要乾擾源。本章聚焦於高頻超聲波（20kHz以上）的應用。我們提齣瞭“反相湍流消減算法”（Inverted Turbulence Cancellation Algorithm, ITCA）。該算法的核心思想是，通過部署一個由多個超聲波發射器組成的陣列，實時監測局部氣流的渦鏇頻率，並立刻發射齣頻率精確反相的聲波。書中對ITCA的成功部署案例進行瞭深入的數學建模，展示瞭其在極短時間內（毫秒級）降低局部風切變的可能性。 第六章：長波諧振的風險評估與倫理邊界 技術的進步總是伴隨著潛在的風險。本章對實施大規模氣象調頻技術可能帶來的“級聯共振效應”進行瞭審慎的風險評估。如果一個區域的次聲波頻率設計失誤，可能會與遠距離的自然大氣振蕩模式（如全球尺度的赤道平流層準兩年振蕩）發生不可預期的耦閤，從而引發遠超預期的天氣反常。本書詳細列齣瞭在進行任何實際部署前必須通過的“環境聲學安全閾值”（Environmental Acoustic Safety Thresholds, EAST），並呼籲建立國際性的監管框架。 --- 結論與展望 《氣象調頻與聲波諧振》總結瞭數十年跨學科研究的成果，它將聲學工程的精確性引入到對宏大復雜的大氣係統的乾預之中。本書的價值在於提供瞭一套全新的、基於能量頻率而非傳統熱力學驅動力的分析工具。未來的研究方嚮將集中於開發能夠自我適應環境變化的“智能聲波發射矩陣”，以及更精確地解析大氣噪聲背景下的微弱信號。 本書的結論是肯定的：通過對大氣聲波窗口的精確掌握與利用，人類將可能獲得前所未有的、對局部氣候進行微調的能力。但這套力量必須在嚴格的理論指導和審慎的倫理考量下謹慎使用。 關鍵詞： 聲波調諧；大氣共振；次聲學；湍流抑製；氣溶膠聲學；頻率耦閤；氣象工程。

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