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隨著人們對全球氣候變化普遍關(guān)注的日益加強(qiáng)，以及大氣科學(xué)學(xué)科的深入發(fā)展，大氣科學(xué)已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域，并且產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的科學(xué)與社會影響?！洞髿饪茖W(xué) 第二版》是在第一版基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和修改而成的，幾乎涵蓋了整個大氣科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容?！洞髿饪茖W(xué) 第二版》首先介紹了與大氣科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的基礎(chǔ)知識，然后分別重點介紹了地球系統(tǒng)、大氣熱力學(xué)、輻射傳輸、大氣化學(xué)、云微物理學(xué)、大氣動力學(xué)、天氣系統(tǒng)、大氣邊界層和氣候動力學(xué)等內(nèi)容。此外，作者使用T-Inp圖作為標(biāo)示大氣探測的首要形式，從而現(xiàn)代化地處理了大氣熱力學(xué)的內(nèi)容。

目錄

目錄
序言
譯者前言
第二版前言
鳴謝
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 研究內(nèi)容及近期的主要進(jìn)展 1
1.2 相關(guān)概念及術(shù)語 3
1.3 大氣的基礎(chǔ)知識 6
1.3.1 光學(xué)特性 6
1.3.2 大氣質(zhì)量 7
1.3.3 大氣化學(xué)成分 8
1.3.4 大氣的垂直結(jié)構(gòu) 9
1.3.5 風(fēng)場 13
1.3.6 降水 20
1.4 第2章簡介 22
習(xí)題 23
第2章 地球系統(tǒng) 25
2.1 地球系統(tǒng)的成員 25
2.1.1 海洋 25
2.1.2 冰雪圈 32
2.1.3 陸地生物圈 36
2.1.4 地殼和地幔 38
2.1.5 地球系統(tǒng)中各部分對氣候的作用 39
2.2 水循環(huán) 40
2.3 碳循環(huán) 42
2.3.1 大氣中的碳 44
2.3.2 生物圈中的碳 44
2.3.3 海洋中的碳 46
2.3.4 地殼中的碳 47
2.4 地球系統(tǒng)中的氧 48
2.4.1 氧的來源 48
2.5 氣候和地球系統(tǒng)的歷史 51
2.5.1 地球系統(tǒng)的形成和演變 51
2.5.2 1億年前 54
2.5.3 100萬年前 55
2.5.4 2萬年前 58
2.6 地球：適合生物生存的星球 59
習(xí)題 61
第3章 大氣熱力學(xué) 65
3.1 氣體定律 65
3.1.1 虛溫 68
3.2 流體靜力學(xué)方程 69
3.2.1 重力位勢 71
3.2.2 標(biāo)高和測高方程 72
3.2.3 等壓面的厚度和高度 73
3.2.4 海平面氣壓換算 74
3.3 熱力學(xué)第一定律 75
3.3.1 焦耳定律 76
3.3.2 比熱 78
3.3.3 焓 79
3.4 絕熱過程 80
3.4.1 氣塊的概念 80
3.4.2 干絕熱溫度遞減率 80
3.4.3 位溫 81
3.4.4 熱力學(xué)圖 82
3.5 空氣中的水汽 83
3.5.1 濕度參數(shù) 84
3.5.2 潛熱 88
3.5.3 飽和絕熱和假絕熱過程 89
3.5.4 飽和絕熱遞減率 89
3.5.5 相當(dāng)位溫和濕球位溫 90
3.5.6 諾曼德定律 91
3.5.7 先上升后下沉的凈效果 91
3.6 靜力穩(wěn)定度 93
3.6.1 未飽和空氣 93
3.6.2 飽和空氣 96
3.6.3 條件性不穩(wěn)定和對流性不穩(wěn)定 97
3.7 熱力學(xué)第二定律及熵 98
3.7.1 卡諾循環(huán) 99
3.7.2 熵 101
3.7.3 克勞修斯克拉珀龍方程 103
3.7.4 熱力學(xué)第二定律的一般化論述 106
習(xí)題 108
第4章 輻射傳輸 120
4.1 輻射波譜 120
4.2 輻射定量描述 121
4.3 黑體輻射 124
4.3.1 普朗克函數(shù) 124
4.3.2 維恩位移定律 125
4.3.3 斯蒂芬玻耳茲曼定律 125
4.3.4 實際物體的輻射特征 127
4.3.5 基爾霍夫定律 128
4.3.6 溫室效應(yīng) 128
4.4 散射、吸收和發(fā)射的物理意義 129
4.4.1 氣體分子和粒子的散射作用 130
4.4.2 粒子吸收作用 133
4.4.3 氣體分子的吸收和發(fā)射 134
4.5 行星大氣中的輻射傳輸 137
4.5.1 比爾定律 137
4.5.2 大氣層的反射和吸收 141
4.5.3 紅外輻射的吸收和發(fā)射 142
4.5.4 輻射加熱率的垂直廓線 145
4.5.5 衛(wèi)星被動遙感 147
4.6 大氣頂部的輻射平衡 151
習(xí)題 152
第5章 大氣化學(xué) 159
5.1 對流層大氣的組成 159
5.2 微量氣體的源、輸送和匯 163
5.2.1 源 163
5.2.2 輸送 166
5.2.3 匯 169
5.3 對流層中的一些重要的微（痕）量氣體 169
5.3.1 氫氧自由基 169
5.3.2 部分活性氮化合物 171
5.3.3 有機(jī)化合物 172
5.3.4 氧化碳 172
5.3.5 臭氧 172
5.3.6 氫化合物 176
5.3.7 含硫氣體 176
5.4 對流層氣溶膠 177
5.4.1 源 178
5.4.2 化學(xué)組成 181
5.4.3 輸送 182
5.4.4 匯 182
5.4.5 濃度和尺度分布 183
5.4.6 停留時間 185
5.5 空氣污染 185
5.5.1 污染源 185
5.5.2 煙霧 188
5.5.3 區(qū)域和全球污染 190
5.6 對流層化學(xué)循環(huán) 191
5.6.1 氮循環(huán) 192
5.6.2 硫循環(huán) 193
5.7 平流層化學(xué) 194
5.7.1 未擾動的平流層臭氧 194
5.7.2 人類活動對平流層臭氧的影響：臭氧洞 200
5.7.3 平流層氣溶膠、平流層中的硫 206
習(xí)題 209
第6章 云微物理學(xué) 218
6.1 水汽的凝結(jié)核化 218
6.1.1 凝結(jié)核化原理 219
6.1.2 云凝結(jié)核 223
6.2 暖云的微結(jié)構(gòu) 225
6.3 云液水含量及夾卷 228
6.4 暖云中云滴的增長 232
6.4.1 凝結(jié)增長 232
6.4.2 碰并增長 234
6.4.3 云滴凝結(jié)增長和碰并增長之間的過渡 240
6.5 冷云微物理學(xué) 244
6.5.1 冰質(zhì)粒的核化；冰核 244
6.5.2 云中的冰質(zhì)粒濃度；冰晶繁生 249
6.5.3 云中冰質(zhì)粒的增長 252
6.5.4 冷云中降水的形成 258
6.5.5 固體降水的分類 260
6.6 人工影響云和降水 261
6.6.1 人工影響暖云 262
6.6.2 人工影響冷云 262
6.6.3 無意識人工影響 266
6.7 雷暴與起電 267
6.7.1 電荷的產(chǎn)生 268
6.7.2 閃電和雷聲 270
6.7.3 全球電路 272
6.8 云和降水化學(xué) 276
6.8.1 總論 276
6.8.2 質(zhì)粒和氣體的傳輸 276
6.8.3 核化清除 277
6.8.4 氣體在云滴中的溶解 277
6.8.5 液相化學(xué)反應(yīng) 278
6.8.6 降水清除 279
6.8.7 降水中硫酸鹽的來源 279
6.8.8 雨水的化學(xué)組分 279
6.8.9 由云生成的氣溶膠 279
習(xí)題 281
第7章 大氣動力學(xué) 287
7.1 大尺度水平氣流運(yùn)動學(xué) 287
7.1.1 氣流的基本運(yùn)動學(xué)特征 287
7.1.2 渦度和散度 288
7.1.3 形變 290
7.1.4 流線與軌線 291
7.2 水平流體動力學(xué) 292
7.2.1 視示力 292
7.2.2 真實力 296
7.2.3 水平運(yùn)動方程 297
7.2.4 地轉(zhuǎn)風(fēng) 297
7.2.5 摩擦效應(yīng) 298
7.2.6 梯度風(fēng) 299
7.2.7 熱成風(fēng) 300
7.2.8 行星旋轉(zhuǎn)下的垂直運(yùn)動 302
7.2.9 渦度守恒原理 303
7.2.10 位渦 305
7.3 原始方程 307
7.3.1 氣壓垂直坐標(biāo) 307
7.3.2 靜力平衡 308
7.3.3 熱力學(xué)能量方程 308
7.3.4 垂直運(yùn)動場的推導(dǎo) 310
7.3.5 原始方程組的解 312
7.3.6 原始方程組的一個應(yīng)用 313
7.4 大氣環(huán)流 315
7.4.1 動能循環(huán) 316
7.4.2 大氣熱機(jī) 318
7.5 數(shù)值天氣預(yù)報 318
習(xí)題 321
第8章 天氣系統(tǒng) 330
8.1 溫帶氣旋 330
8.1.1 概述 331
8.1.2 鋒和地面天氣 335
8.1.3 垂直結(jié)構(gòu) 344
8.1.4 空氣軌跡 351
8.1.5 尋找完美風(fēng)暴 353
8.1.6 向上而下的影響 355
8.1.7 潛熱釋放的影響 356
8.2 地形作用 357
8.2.1 背風(fēng)坡鋒生和背風(fēng)坡槽 357
8.2.2 羅斯貝波沿傾斜地形傳播 358
8.2.3 冷空氣堆積 359
8.2.4 地形引起的暴風(fēng) 359
8.2.5 地形對降水的影響 361
8.3 深對流 362
8.3.1 環(huán)境控制 362
8.3.2 對流風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)和演變 366
8.3.3 與對流風(fēng)暴有關(guān)的破壞性風(fēng) 374
8.3.4 中尺度對流系統(tǒng) 381
8.4 熱帶氣旋 384
8.4.1 結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)以及動力學(xué) 384
8.4.2 生成和生命期 386
8.4.3 風(fēng)暴潮 388
習(xí)題 388
第9章 大氣邊界層 391
9.1 湍流 392
9.1.1 渦旋和熱泡 392
9.1.2 湍流的統(tǒng)計描述 394
9.1.3 湍流動能和湍流強(qiáng)度 396
9.1.4 湍流輸送和通量 397
9.1.5 湍流閉合 399
9.1.6 湍流尺度和相似理論 400
9.2 地表能量平衡 402
9.2.1 輻射通量 402
9.2.2 地表能量平衡 402
9.2.3 整體空氣動力學(xué)公式 404
9.2.4 全球地表能量平衡 407
9.3 垂直結(jié)構(gòu) 408
9.3.1 溫度 408
9.3.2 濕度 409
9.3.3 風(fēng) 409
9.3.4 邊界層結(jié)構(gòu)的逐日變化和區(qū)域變化 412
9.3.5 層結(jié)對湍流和穩(wěn)定性的非局地影響 413
9.4 演變 415
9.4.1 夾卷 415
9.4.2 邊界層發(fā)展 416
9.4.3 陸面云蓋下邊界層 418
9.4.4 海洋邊界層 419
9.4.5 風(fēng)暴天氣 422
9.5 特殊效應(yīng) 423
9.5.1 地形作用 423
9.5.2 海陸風(fēng) 425
9.5.3 森林冠層效應(yīng) 427
9.5.4 城市效應(yīng) 428
9.6 進(jìn)展中的邊界層氣象學(xué) 429
習(xí)題 430
第10章 氣候動力學(xué) 434
10.1 現(xiàn)代氣候 434
10.1.1 年平均狀況 434
10.1.2 與一天時間的依賴關(guān)系 438
10.1.3 與季節(jié)依賴的關(guān)系 438
10.2 氣候變率 443
10.2.1 內(nèi)部產(chǎn)生的氣候變率 446
10.2.2 耦合氣候變率 448
10.2.3 外強(qiáng)迫氣候變率 457
10.3 氣候的平衡、敏感性及反饋效應(yīng) 463
10.3.1 瞬變響應(yīng)與平衡響應(yīng) 465
10.3.2 氣候反饋效應(yīng) 466
10.4 溫室效應(yīng) 470
10.4.1 溫室氣體的增長 471
10.4.2 人為引起的溫室增暖效應(yīng)是否明顯？ 476
10.4.3 未來人類活動引

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精彩書摘

第1章 緒論
　　1.1 研究內(nèi)容及近期的主要進(jìn)展
　　大氣科學(xué)是一門比較新的應(yīng)用性學(xué)科，研究行星大氣的結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律，以及在大氣中發(fā)生的各種天氣現(xiàn)象。大氣科學(xué)主要圍繞地球大氣進(jìn)行研究，從這個意義上說，大氣科學(xué)可視為地球科學(xué)的一個分支，它和從屬于地球科學(xué)的其他分支一樣，都融合了物理、化學(xué)以及流體力學(xué)。
　　對更準(zhǔn)確的預(yù)報的需求促使大氣科學(xué)不斷發(fā)展，尤其是在20世紀(jì)發(fā)展更為迅速。時下普遍的叫法“氣象學(xué)家”即大氣科學(xué)研究者的代名詞，其實就是“天氣預(yù)報員”。在過去的100年中，天氣預(yù)報已經(jīng)從單一的依靠經(jīng)驗和直覺預(yù)測演變成基于質(zhì)量、動量和能量守恒的數(shù)值模式預(yù)測。預(yù)測模式日益發(fā)展，同時，愈發(fā)成熟的模式也使其預(yù)報技巧大大提高了（見圖1.1）。今天的天氣預(yù)報不僅要作出未來l~2周內(nèi)天氣形勢的確定性逐日演變，而且關(guān)注逐時災(zāi)害性天氣事件（如強(qiáng)雷暴、凍雨等）發(fā)生的可能性（也被稱作“臨近預(yù)報”）；它還研究在未來一年中可能出現(xiàn)的季節(jié)性氣候偏差（即天氣統(tǒng)計學(xué)）。