Radiation and Climate

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出版者:
作者:Vardavas, I. M./ Taylor, F. W.
出品人:
页数:512
译者:
出版时间:2007-9
价格:$ 186.45
装帧:
isbn号码:9780199227471
丛书系列:
图书标签:
  • 辐射
  • 气候
  • 大气科学
  • 地球物理
  • 环境科学
  • 气候变化
  • 大气辐射
  • 遥感
  • 建模
  • 地球气候
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具体描述

Radiation theory and measurements are at the core of the climate change debate. This new book describes in detail the basic physics used in the radiative transfer codes that are a key part of climate prediction models. The basic principles are extended to the atmospheres of the Earth and the other planets, illustrating the greenhouse effect and other radiation-based phenomena at work. Several chapters deal with the techniques and measurements for monitoring the Earth's radiation budget and thus tracking global change and its effects. Remote sensing instruments on satellites and the theory of remote sensing are also covered. The book is the first comprehensive new publication on atmospheric radiation in more than a decade, and the first to link the theoretical and experimental aspects of the subject to the contemporary climate problem.

辐射与气候:探索地球系统的动态平衡 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角,用以理解地球气候系统的核心驱动力——辐射平衡,及其在塑造我们星球环境中所扮演的关键角色。我们关注的焦点,是能量如何在太阳、大气层、地表和海洋之间流动、转换和储存,以及这些过程如何共同决定了地球的气候状态和未来的演变趋势。 第一部分:基础物理与辐射传输 本部分奠定了理解气候科学的物理学基础。我们首先回顾了经典的热力学定律,特别是黑体辐射定律和普朗克定律,这些定律是理解所有天体辐射特性的起点。随后,我们详细探讨了太阳辐射的特性——从太阳内部的核聚变到抵达地球顶层大气的电磁波谱分布。 核心章节聚焦于辐射在大气层中的传输过程。我们细致地分析了大气透明度、吸收、散射和再辐射的机制。这包括对大气窗口的深入讨论,即特定波长范围内的辐射更容易穿透大气层到达地表。我们对不同大气成分——氧气、氮气、臭氧、水汽和二氧化碳——在不同波段的吸收特性进行了详尽的对比和量化分析。特别地,我们花费大量篇幅解析了瑞利散射(Rayleigh Scattering)和米氏散射(Mie Scattering)对天空颜色和云层光学特性的影响,这是理解地表接收到的有效太阳辐射的关键。 第二部分:地球表面的能量预算 能量平衡是理解气候系统的基石。本部分构建了完整的地球表面能量预算模型。我们从宏观角度审视了全球尺度的能量收支:进入地球的短波太阳辐射(SW)与离开地球的红外长波辐射(LW)之间的动态平衡。 我们探讨了反照率(Albedo)的概念及其对地表能量吸收的决定性影响。从冰雪覆盖的高反射率到森林和海洋的低反射率,反照率的变化被量化为对地表温度的直接反馈机制。 随后,我们深入研究了地表过程中的非辐射能量交换。这包括潜热通量(Latent Heat Flux),即蒸发和凝结过程中能量的转移,这对水循环和区域气候的调控至关重要。此外,感热通量(Sensible Heat Flux)的计算方法及其在边界层大气混合中的作用也得到了详细阐述。通过整合这些通量项,我们构建了描述特定地表(如沙漠、森林、海洋)热力学状态的微分方程组。 第三部分:云的辐射效应与气候反馈 云是地球辐射平衡中最复杂、最具争议性的组成部分。本部分专门致力于剖析云层在气候系统中的双重作用: 1. 冷却效应(高反照率):低云层对短波太阳辐射的强反射作用,将能量重新导向太空,具有显著的降温效果。 2. 增温效应(温室效应):高云层对向上发射的长波辐射的强烈吸收和再辐射,能够有效捕获地表热量。 我们探讨了不同云相(卷云、层积云、积雨云)的辐射特性,以及如何使用卫星遥感数据来区分和量化这些辐射效应。关于云的辐射强迫(Radiative Forcing)的计算方法,特别是如何区分云的净辐射效应,是本部分的重点内容。我们还讨论了气候敏感性研究中,如何将云反馈纳入模型预测,以及当前科学界在量化云反馈不确定性方面所面临的挑战。 第四部分:温室气体与辐射强迫 本部分将焦点转向人为活动对地球辐射平衡的干扰——温室气体效应的增强。我们详细考察了主要的温室气体,如水汽、二氧化碳、甲烷和一氧化二氮,以及一些工业气体的辐射吸收谱线。 我们不仅关注吸收效率(每单位浓度下的辐射吸收能力),还深入探讨了辐射强迫(Radiative Forcing)的定义和计算。辐射强迫被定义为在辐射平衡被打破后,大气柱顶部(或地表)辐射通量密度的变化。我们对《政府间气候变化专门委员会》(IPCC)报告中使用的辐射强迫指标进行了梳理,并提供了计算特定历史时间点温室气体浓度变化所导致的辐射强迫的实例分析。 此外,本部分还包括对气候敏感性(Climate Sensitivity)的讨论,即气候系统对单位辐射强迫的响应程度,并解释了辐射强迫与地表温度变化之间的传递机制。 第五部分:气候系统中的非辐射耦合 地球的气候状态并非仅由辐射决定,地表和大气之间的非辐射耦合过程,特别是通过水圈的媒介,起着至关重要的调节作用。 我们探讨了海洋的热容和热量再分配对气候时间尺度的影响。海洋吸收了绝大部分多余的热量,并将其通过大洋环流系统重新分布,导致了地区性的气候惯性。我们分析了海洋热力学边界层(Mixed Layer)的辐射驱动混合过程。 最后,本部分转向冰雪圈的辐射反馈。冰雪融化导致地表反照率降低,从而吸收更多太阳辐射,形成一个正反馈循环。我们利用辐射传输模型模拟了植被变化(如森林砍伐)对区域能量收支和水分循环的复杂影响,这些影响最终都会体现为地表接收或排放的净辐射通量的变化。 通过对这些复杂、相互关联的辐射过程的系统性分析,本书旨在为读者提供一套坚实的工具箱,用以理解和评估地球气候系统的能量流动规律,从而更准确地把握未来气候变化的方向和幅度。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的文本密度高得惊人,几乎每一个句子都蕴含着丰富的信息量,初读时需要放慢脚步,细细咀嚼才能体会其间的深意。语言风格极为凝练,夹杂着一种古典而庄重的韵味,仿佛作者是在用一种近乎诗歌的语言来阐述复杂的理论框架。我特别赞赏作者对于细节描绘的极致追求,那些看似不经意的场景描述,往往在后文会起到至关重要的作用,形成一种精密的闭环结构。这迫使我不得不时常翻回前面的章节进行对照印证,以确保没有遗漏任何关键的线索。它挑战了读者的智力,要求你必须全神贯注,否则很容易在庞大的信息流中迷失方向。然而,一旦跨过了初期的阅读门槛,随之而来的便是豁然开朗的巨大满足感。它不是那种让人轻松阅读的“消遣品”,而是一次严肃的智力探险。这种对文本质量的坚持,在当今浮躁的阅读环境中,显得尤为珍贵和可敬。它在用一种近乎学术的严谨性,讲述了一个充满想象力的故事。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事手法真是令人耳目一新,作者似乎有一种魔力,能将那些原本晦涩难懂的物理概念编织成一幅幅生动的画面。我尤其欣赏它在构建世界观上的精妙设计,那种宏大叙事下隐藏的细腻情感,让读者在跟随主角探索未知领域的同时,也不禁对自身存在的意义产生更深层次的思考。 故事情节跌宕起伏,每一次转折都出乎意料却又在情理之中,仿佛作者早已布下无数精巧的棋局,而我们只是棋盘上的旁观者,只能惊叹于那高超的布局。它不像那种直白的科普读物,而是更像一部融合了哲学思辨与未来想象的史诗。书中的人物塑造也极为立体,他们的挣扎、他们的选择,都映射着我们在现实生活中的困境与追求。每一次阅读,都能挖掘出新的层次,这绝非那种读完即忘的作品,它更像一块需要反复打磨的宝石,每一次触摸都能反射出不同的光芒。那种对未知的敬畏感,和对人类自身局限性的深刻反思,是这本书带给我最宝贵的收获。我甚至觉得,读完后看待日常事物的角度都发生了一些微妙的变化,仿佛世界在我眼前被重新定义了一般。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认,这本书的节奏掌控堪称大师级别。开篇的铺垫看似缓慢,实则是在为后半部分惊天动地的爆发力积蓄能量。那种“山雨欲来风满楼”的氛围营造得极其到位,让人从一开始就感觉周身的气场在被一种无形的力量拉扯。当关键转折点到来时,其冲击力是毁灭性的,它不是那种突兀的“反转”,而是一种水到渠成的必然,只是读者此前尚未察觉到所有暗流的汇聚。作者非常擅长利用留白和暗示,很多重要的信息和情感,都隐藏在人物的对话间隙和景物的意象之中,这极大地增强了文本的张力。阅读过程中,我常常会停下来,对着某段话反复揣摩,猜测作者的下一步意图。这种阅读体验非常主动,读者不再是被动接受信息,而是必须积极参与到意义的构建之中。它更像是一场精密的解谜游戏,而每解开一个谜题,你对整个故事的理解都会提升一个维度。

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从装帧和排版的角度来看,这本书的设计也体现了一种匠心。纸张的质感非常独特,略带粗粝的触感,似乎也在呼应着书中所描绘的某种原始的力量感。字体选择和行间距的设置,都经过了细致的考量,确保了长时间阅读的舒适度,这在学术性或思辨性较强的作品中是难能可贵的。 尽管内容深邃,但排版并未显得拥挤或压抑,反而有一种疏朗的呼吸感,引导着读者的目光在关键段落停留。这表明出版方对这本书的重视程度,他们明白,好的内容需要一个与之匹配的载体才能完整地传达给读者。 这种对物理形态的尊重,让我更愿意将它摆在书架上一个显眼的位置,它不仅仅是一部作品,更像是一件可以时常把玩的艺术品。每次翻阅,那种纸张摩擦的声音和油墨的气味,都将我拉回到了阅读它时的那种专注状态,形成了一种非常直观的“情境记忆”。

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这本书在情感刻画上表现出的克制与力度形成了鲜明的对比。它没有采用煽情或夸张的手法来描绘角色的痛苦或喜悦,而是通过极其冷静、近乎客观的笔触,去触碰人性中最柔软和最脆弱的部分。这种“冷处理”反而产生了更强大的情感穿透力,让人感觉像是透过冰冷的玻璃看到了内心深处的炙热火焰。特别是关于“牺牲”与“责任”的探讨,处理得极为微妙,既没有将角色神化,也没有将其完全贬低,而是忠实地展现了他们在巨大压力下的复杂人性。我尤其喜欢作者对环境与人物命运之间相互纠缠的描写,背景的设定不再是简单的舞台,而是成为了塑造角色性格的直接推手。它引发了我对于“我们能为未来付出多少代价”的沉重思考,这种思考并非是空泛的理论辩论,而是通过具体的人物命运展现出来的,极具说服力和感染力。

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