A Primer on CO2 and Climate, 2nd Edition

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出版者:Vales Lake Publishing, LLC
作者:Howard C. Hayden
出品人:
页数:87
译者:
出版时间:2008-05-08
价格:USD 14.95
装帧:Perfect Paperback
isbn号码:9780971484566
丛书系列:
图书标签:
  • 二氧化碳
  • 气候变化
  • 气候科学
  • 环境科学
  • 地球科学
  • 能源
  • 可持续发展
  • 温室气体
  • 气候政策
  • 环境
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具体描述

《气象学与大气科学基础:理解地球的动态系统》 本书旨在为气象学及大气科学领域的初学者提供一个全面而深入的入门指南。不同于专注于特定议题的专著,《气象学与大气科学基础》将引导读者系统地认识地球大气层如何运作,以及影响其行为的关键过程。本书的编写目标是构建一个扎实的理论基础,使读者能够理解更复杂的气象现象和气候模型。 第一部分:大气结构的奥秘 我们将从最基础的层面入手,详细剖析地球大气的组成和垂直结构。读者将了解构成我们呼吸空气的各种气体,例如氮气、氧气、氩气,以及痕量气体如二氧化碳、甲烷、臭氧等,并认识到它们各自在大气化学和物理过程中的作用。本书将深入探讨大气的垂直分层:从我们赖以生存的对流层,到平流层、中间层、热层,直至外逸层。每一层的特性、温度变化规律、存在的物质以及其独特的功能都将被一一呈现。例如,我们将详细讲解对流层中天气现象的产生机制,平流层中臭氧层如何吸收紫外线辐射,以及高层大气中的电离层如何影响无线电通信。 第二部分:能量的流动与转化 能量是驱动地球气候系统的核心动力。本书将系统地阐述太阳辐射是如何到达地球,以及地球如何反射、吸收和再辐射能量。读者将学习关于黑体辐射、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律等基本物理概念,理解地球能量收支的平衡机制。我们还将深入探讨大气中的热量传输方式:传导、对流和辐射。对流在天气形成中的作用,如风的产生、云的形成以及降水的发生,将得到详尽的阐释。辐射传输过程,特别是短波和长波辐射的吸收、透射和散射,对于理解大气温度分布和温室效应至关重要,这部分内容也将得到充分的介绍。 第三部分:大气流体动力学入门 空气作为一种流体,其运动遵循一套精密的物理定律。本书将为读者揭示大气流体动力学的基本原理。我们将从牛顿运动定律和压力梯度力出发,解释风是如何形成的。科里奥利力这一对地球表面运动物体产生偏转效应的关键因素,将通过清晰的图示和例子进行解释,帮助读者理解它在地球大气环流和天气系统中的作用。我们将讨论马格努斯效应、地转平衡以及气压梯度力与科里奥利力之间的相互作用,从而理解大规模的风系统,如信风、西风带以及极地东风的形成。此外,我们还将介绍惯性力、黏性力等其他影响大气运动的因素。 第四部分:水在地球系统中的循环 水是地球生命之源,也是天气和气候形成的关键组成部分。本书将详细阐述水在地球系统中的相变和循环过程。读者将了解蒸发、凝结、升华、冻结等基本的水相变过程,以及它们在大气中的发生机制。我们将深入探讨水汽在大气中的含量、湿度概念(如绝对湿度、相对湿度、露点),以及饱和蒸汽压如何影响水汽的凝结。云的形成机制,从微小的水滴或冰晶如何聚集,到不同云属的分类和特征,都将是本书的重点。降水的形成,包括对流性降水、地形性降水以及锋面降水,以及不同形式的降水(雨、雪、冰雹)的产生条件,将得到细致的讲解。 第五部分:天气系统的生成与演变 天气系统是大气动力学和热力学相互作用的直观体现。本书将引导读者认识并理解各种尺度和类型的天气系统。我们将从最基本的天气现象开始,例如雷暴、阵风、雾等,解释它们的形成原因和潜在影响。接着,我们将深入探讨锋面,包括冷锋、暖锋、锢囚锋和 stationary front 的结构、移动以及它们所带来的天气变化。低气压系统(气旋)和高气压系统(反气旋)的生成、发展和移动将是重点讨论的内容,我们将解释它们如何影响区域性的天气模式。热带气旋(台风、飓风)的形成条件、结构特征以及破坏力也将得到详细介绍。本书还将触及一些更复杂的天气现象,如龙卷风和冰雹,并解释其形成所需的特殊环境条件。 第六部分:大气环流与气候带的形成 地球表面的能量不均衡分布是驱动全球大气环流的主要原因。本书将介绍大尺度的大气环流模式,包括哈德里环流、费雷尔环流和极地环流,解释它们是如何将热量从低纬度地区输送到高纬度地区,从而维持地球能量平衡的。读者将了解信风、西风带和极地东风等全球风带的形成和特点。风带的季节性变化以及它们对区域性气候的影响也将得到阐释。我们将进一步讨论气候带的划分,从热带、温带到寒带,分析不同气候带的温度、降水特征,以及影响这些特征的关键因素,如纬度、海陆分布、地形和洋流。 第七部分:观测、分析与预报的工具 理解大气运行不仅需要理论知识,更需要实际的观测数据和分析工具。本书将介绍用于观测大气状况的各种技术和仪器,包括地面气象站、探空气球、雷达、卫星遥感等。读者将了解如何解读气象图,例如等压线图、等温线图、水汽图等,并理解它们所代表的大气信息。我们将简要介绍天气预报的基本原理和流程,包括数值天气预报模型的作用,以及预报员如何结合模型输出和经验进行预报。这部分内容将帮助读者了解气象学家是如何获取数据、分析天气并做出预报的。 第八部分:大气的化学过程与空气质量 大气不仅仅是一个物理系统,它也包含着复杂的化学反应。本书将介绍大气中的主要化学过程,特别是臭氧层的形成和消耗,以及光化学烟雾的形成机制。读者将了解大气污染物的主要来源,如工业排放、交通尾气、生物活动等,并学习关于颗粒物、氮氧化物、硫氧化物、挥发性有机化合物等关键污染物的特性及其对空气质量的影响。我们将探讨酸雨的形成过程及其对环境的危害。同时,本书也将关注一些重要的痕量气体,如甲烷和一氧化碳,并解释它们在大气化学中的作用。 第九部分:气候系统与变化 气候是长期天气状况的统计平均。本书将区分天气与气候的概念,并深入探讨气候系统的组成部分,包括大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用。我们将审视过去的气候变化记录,了解地球气候的自然波动。同时,本书将概述当前关于气候变化的科学认识,介绍导致气候变化的一些主要自然和人为因素,并探讨它们对地球系统可能产生的影响。虽然不深入探讨具体的气候模型输出,但会提供理解气候变化背后科学原理的基础。 《气象学与大气科学基础:理解地球的动态系统》致力于为读者构建一个清晰、逻辑严谨的学习路径,通过对大气基本原理、过程和现象的深入浅出的讲解,帮助读者建立起对地球气候系统的整体认知。本书适合对气象学、大气科学、环境科学以及相关领域感兴趣的大学生、研究生以及任何希望深入了解我们所处大气环境的读者。本书的编写风格力求生动易懂,辅以恰当的图表和案例,以期激发读者的学习兴趣,并为他们进一步探索更深层次的科学问题打下坚实的基础。

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这本书的价值,很大程度上体现在它对历史脉络的勾勒上。它不仅仅是关于当前气候模型的前沿介绍,更是对气候科学发展史的一次深刻回顾。从基厄尔(Tyndall)早期的实验,到汉森(Hansen)的预言性工作,作者用了大量的篇幅来描绘科学家们如何一步步揭开地球气候系统的面纱。这种历史的纵深感,使得读者在面对当下的气候挑战时,能够更清晰地认识到我们所站立的基点——我们是从哪里走来的,我们已经掌握了哪些确凿的证据,以及哪些问题仍然是悬而未决的争议点。特别是关于工业革命以来温室气体浓度变化与全球温度上升关联性的论证部分,作者引用了大量的多变量分析数据,其论证过程如同法庭上的辩论,层层设防,滴水不漏。读完后,那种基于事实的笃定感,远胜过那些充满情绪渲染的科普读物。

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阅读这本书的过程,与其说是在“学习”一个新知识点,不如说是在参与一场由顶尖科学家主导的、层层递进的思维探险。作者的行文逻辑极其严密,几乎找不到任何可以被轻易跳过的段落。在讨论气候反馈机制时,叙述的跳跃性极小,即便是对于气候学背景稍显薄弱的读者,也能通过作者精心设置的衔接句和恰到好处的比喻,顺利地跟上节奏。例如,在解释云层对辐射平衡的复杂影响时,作者没有直接抛出复杂的数学公式,而是先用一个生活化的情景来类比能量的截留与反射,然后再逐步引入专业术语和定量分析,这种教学上的匠心独运,极大地降低了理解门槛,却丝毫没有牺牲内容的深度。我个人特别欣赏作者在每一个关键转折点都会插入对现有研究局限性的坦诚讨论,这使得整本书的基调非常客观,充满了科学应有的谦逊和自我批判精神。它教会我们,科学的进步往往是建立在对未知保持敬畏之上的。

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这本书的封面设计非常朴实,甚至有些陈旧,让人不禁联想到那些在图书馆深处才能翻到的经典著作。打开扉页,排版和字体选择都透着一股严谨和学术的气息,没有任何花哨的装饰,完全聚焦于文字本身。光是浏览目录,就能感受到作者对这个复杂主题的梳理之细致入微。从基础的大气物理学原理,到温室气体效应的分子层面解释,再到全球气候模型的建立和演变,每一个章节的标题都像是一个精心设置的路标,清晰地指引着读者深入探究的路径。尤其是关于碳循环历史演变的梳理部分,引用了大量的地质年代数据和古气候证据,这种扎实的研究基础让人对后续内容的深入探讨充满了信心。这本书似乎并不急于给出耸人听闻的结论,而是更倾向于构建一个坚实的、基于物理和化学事实的认知框架,让读者能够真正理解“为什么”会发生气候变化,而不是仅仅被告知“发生了什么”。这种沉稳的叙事风格,对于希望建立系统性知识体系的读者来说,无疑是一份珍贵的财富。

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这本书的语言风格,虽然整体上保持着学术的严谨,但在细微之处却展现出一种令人惊喜的穿透力。它避开了那种晦涩难懂的“学术腔”,而是用一种精确、经济且富有逻辑的英语来构建论述。例如,在解释大气能量收支平衡时,作者采用了对比鲜明的措辞来区分“可量化”的辐射强迫与“高不确定性”的云层效应,这种措辞上的微妙处理,恰当地传达了科学判断的层次感。更难能可贵的是,这本书的论述结构非常具有“嵌入性”——它把基础知识(如光谱吸收原理)嵌入到高级应用(如区域气候模型的参数化)中,使得读者在学习高阶概念的同时,也自然而然地巩固了底层知识。它提供给读者的,不是一个简单的答案,而是一套分析问题的、经过验证的思维框架,教会我们如何像气候科学家那样去思考和提问。这种授人以渔的教育方法,是这本书最让我感到价值非凡的地方。

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从装帧和印刷质量来看,这绝对是一本经得起时间考验的工具书级别读物。纸张的厚度和韧性都恰到好处,无论是长时间阅读还是频繁翻阅查找特定公式或图表,都能保持完好。插图和图表的质量非常高,线条清晰,标注详尽,而且它们并非仅仅是装饰性的补充,而是理解复杂概念的核心载体。例如,那些关于不同地表反照率和热力学平衡的剖面图,如果没有这些高质量的可视化辅助,仅仅依赖文字描述,理解难度会呈指数级增长。我注意到书后附带的参考文献列表非常详尽且经过了精心的筛选,几乎涵盖了该领域最有影响力的几十年的核心文献,这无疑为希望进一步深造或进行学术研究的读者铺平了道路。这本书本身更像是一份浓缩的、经过时间检验的知识库,而不是一个快餐式的资讯包。

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