大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张学洪等 著

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出版社： 气象出版社

ISBN：9787502956660

商品编码：1028183700

出版时间：2013-02-01

作  者:张学洪 等 著作 定  价:60 出 版 社:气象出版社 出版日期:2013年02月01日 页  数:298 装  帧:平装 ISBN:9787502956660 ●前言
●第1章 热带太平洋环流的初步知识
●1.1 大洋的划分，热带海洋
●1.2 热带太平洋SST
●1.3 太平洋赤道流系
●1.4 温跃层
●1.5 海表高度和温跃层的关系，地转流
●1.6 非频散斜压Rossby波
●1.7 Kelvin波
●参考文献
●第2章 风生环流
●2.1 引言
●2.2 风生环流的Sverdrup理论
●2.3 海洋中的西边界流
●参考文献
●第3章 风应力，热通量，淡水通量
●3.1 风应力
●3.2 湍流热通量和辐射热通量
●3.3 淡水通量
●参考文献
●部分目录

内容简介

张学洪编著的《大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义》主要介绍与大洋环流和海气相互作用的数值模拟有关的基础知识。《大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义》共十二章，可分为三部分。**部分（**章至第6章）介绍海洋环流和海气相互作用的初步知识；第二部分（第7章至第9章）介绍大洋环流数值模式的基本原理；第三部分（**0章至**2章）介绍几个典型气候问题的数值模拟。《大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义》可作为气象和海洋专业研究生学习气候数值模拟的教材之一，也可供研究人员参考。

《深海之谜：海洋动力学前沿探索》 导言：海洋——地球系统的脉动 海洋，这颗蓝色星球上最广袤的领域，不仅是生命的摇篮，更是驱动全球气候、天气变化以及物质能量循环的核心引擎。从表层的波涛汹涌到深渊的寂静无声，海洋内部蕴藏着极其复杂的动力学过程。理解这些过程的本质，不仅是基础科学的追求，更是应对气候变化、管理海洋资源、保障人类航海安全的关键所在。 本书《深海之谜：海洋动力学前沿探索》旨在深入剖析当代海洋科学研究中最具挑战性和前沿性的领域。我们避开了对标准教科书内容的重复介绍，聚焦于近年来突破性进展和尚未完全解决的科学难题。全书围绕海洋内部的能量传递、涡旋动力学、深海环流的驱动机制以及多尺度过程的耦合等方面展开，为有志于海洋物理研究的学者和研究生提供一个高屋建瓴的视角。 --- 第一部分：中尺度涡旋——海洋的“湍流之眼” 海洋中尺度涡旋（Mesoscale Eddies），尺度从几公里到几百公里不等，是海洋中能量和物质输运最重要的载体之一。它们的存在极大地影响着热量、盐度和营养物质的垂直和水平再分配，其对气候的反馈机制至今仍是研究热点。 第一章：涡旋的生成、演化与能量捕获机制 本章将详细探讨中尺度涡旋的动力学起源。我们将超越经典的开尔文-霍姆霍兹不稳定性（Kelvin-Helmholtz Instability）的描述，重点分析在复杂地形、剪切流背景下，涡旋如何从势能中捕获能量并维持其生命周期。特别关注地转失衡（Geostrophic Imbalance）在涡旋爆发性增长中的作用。 我们将引入先进的非线性波动理论，解析涡旋在不同背景流场中的非线性相互作用（Nonlinear Interaction），例如涡旋的合并、分裂以及与背景环流的能量交换过程。针对涡旋的“死亡”过程，即能量耗散机制，本章也将提供最新的数值模拟证据，讨论涡旋耗散在混合层内部和深层海洋中的差异。 第二章：涡旋与次网格尺度参数化挑战 中尺度涡旋的尺度介于可解析（Resolved）和不可解析（Sub-grid Scale, SGS）之间，是海洋环流模型（OCM）参数化面临的最大挑战之一。本章系统梳理了当前主流的涡旋参数化方案，包括：基于能量或动量守恒的修正方案，以及基于流态分类的启发式方案。 我们将深入分析涡旋准则（Eddy Criteria）的局限性，并介绍利用高分辨率模拟数据训练的机器学习辅助参数化的最新尝试。重点讨论如何量化参数化方案在模拟大尺度环流（如西边界流）变率（Variability）上的影响，并评估其在气候模型中的适用性与偏差。 --- 第二部分：深海环流的驱动与非线性动力学 深海环流，由温盐环流（Thermohaline Circulation, THC）主导，是全球热量再分配的慢速但极其关键的组成部分。然而，深海内部的动力学过程，尤其是在斜坡带和海盆深处的环流，其驱动机制的复杂性远超地表。 第三章：深层水团的生成与入海路径动力学 传统观点依赖于北大西洋和南大洋的表面冷却和蒸发作用形成深层水团。本章将关注非传统深水形成区的识别及其贡献，例如太平洋深层水的形成过程。重点探讨了水团离开形成区后，在深海内部的流态转换（Flow Regime Transition）。 我们将运用高密度流理论（Dense Flow Theory），分析密度流在穿越复杂海底地形时的横向分叉（Lateral Bifurcation）和湍流混合现象。特别是针对深海峡谷和洋脊附近的斜坡流（Slope Currents），我们引入了伯格斯-奥布里克数（Burgess-Obric Number）等判据，来量化斜坡对深层水团混合效率的影响。 第四章：深海环流中的“暗物质”——内部波与中小尺度过程 内部重力波（Internal Gravity Waves, IGW）被认为是深海垂直混合的主要能量来源之一。本章将聚焦于内部波的产生、传播和破碎（Breaking）机制。我们不局限于浅水区，而是重点分析深海中尺度涡旋与内部波场的相互作用，特别是涡旋驱动的波场激发。 进一步地，本章将探讨中小尺度过程（Sub-mesoscale Processes），如锋面和混合层内的密度梯度驱动的剪切流，如何通过负布赖瑟尔（Negative Buoyancy Flux）影响深层水团的垂直再分配。我们将介绍如何利用水下观测网络（如Argo浮标和声学多普勒流速剖面仪）的数据同化技术，来更准确地捕捉这些难以观测的能量耗散事件。 --- 第三部分：海洋动力学在地球系统中的多尺度耦合 海洋动力学并非孤立存在，它与大气、冰雪圈和生物地球化学过程紧密耦合。本书的最后一部分将探讨这些多尺度、多过程耦合的复杂性。 第五章：洋流、洋流与冰盖的交互作用 在极地地区，海冰的形成与融化直接改变了上层海洋的密度结构，进而影响深水形成。本章着重分析海冰下积水（Basal Meltwater）的释放如何通过扰动层结稳定性（Stratification Perturbation）来抑制或促进对流。 对于冰盖边缘的动力学，我们将讨论冰架溢流（Ice Shelf Outflow）所携带的冷、淡水如何形成独特的冰下河流系统（Sub-ice Shelf Riverine Systems），以及这些系统对局地海洋环流和冰盖质量平衡的反馈作用。本书提供了最新的模型框架，用于耦合冰动力学与海洋环流的精细相互作用。 第六章：气候变率背景下的海洋动力学响应 全球气候变暖背景下，海洋环流的强度和路径正在发生系统性变化。本章侧重于气候驱动的动力学响应，而非简单的气候反馈。 我们将分析海洋热含量（Ocean Heat Content, OHC）在不同深度和纬度的积累如何通过热力学梯度（Thermodynamic Gradient）驱动中尺度涡旋的纬向迁移（Meridional Shift）。此外，针对北大西洋经向翻转环流（AMOC）的减弱，本书从非线性动力学视角评估了其临界点（Tipping Point）的可能性，并讨论了密度驱动与风场驱动两者在AMOC变率中的相对贡献变化。 --- 结语：面向未来的观测与模拟前沿 本书在结构上力求系统性与前沿性兼顾，旨在激发读者对海洋物理核心问题的深入思考。未来的海洋科学研究将更加依赖于高精度、全深度的观测系统（如下一代潜标网络和高分辨率卫星遥感），以及能解析中小尺度过程的非静力海洋模型（Non-hydrostatic Ocean Models）。只有将理论的深刻洞察与先进的数值工具相结合，我们才能真正揭示这颗蓝色星球深层动力学的全部奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我对其中涉及的复杂科学领域产生了浓厚的兴趣。我一直对海洋如何影响气候，以及气候又是如何反过来塑造海洋动态感到着迷。我期待这本书能够深入浅出地解释“大洋环流”这一宏大概念，它不仅仅是海水在地球表面和深处的流动，更是一套庞大而精密的全球性系统，驱动着热量、盐分、营养物质和溶解气体的输送。书中关于“数值模拟”的部分尤其吸引我，因为这表明它将不仅仅停留在理论层面，而是会通过现代计算科学的工具来探索和理解这些复杂的物理过程。我好奇作者将如何构建和解释模型，这些模型又如何能够捕捉到洋流的细微变化以及它们与大气之间微妙的能量交换。这本书是否会包含一些生动的图表和模拟结果，来帮助像我这样的读者直观地理解这些抽象的概念？例如，我特别想知道作者会如何呈现洋流对全球温度分布的影响，或者温室气体排放如何可能改变深海的循环模式。如果书中能有关于模型验证和不确定性分析的讨论，那就更好了，因为这会增加其科学的严谨性。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对海洋科学怀有热情的自学者，我一直在寻找能够系统性地学习大洋环流和海气相互作用的资源。这本书的书名恰好击中了我想要了解的知识盲点。我特别希望它能详细阐述海气相互作用是如何通过蒸发、降水、热量交换以及动量通量等机制，将海洋与大气紧密联系在一起的。例如，我想了解厄尔尼诺现象这样的气候事件，其背后是如何体现海洋温度异常与大气环流异常相互强化的复杂过程的。数值模拟在理解这些耦合过程中起着至关重要的作用，我期待书中能介绍一些经典的数值模型，并展示它们如何被用来研究诸如季风、台风生成以及海洋对碳循环的影响等问题。我希望作者能用通俗易懂的语言解释模型方程的物理意义，并提供一些实际的应用案例，说明这些模拟研究是如何为天气预报、气候变化预测以及海洋资源管理提供科学依据的。如果书中能提及一些前沿的研究方向，例如人工智能在海气相互作用模拟中的应用，那就更令人兴奋了。

评分☆☆☆☆☆

我一直对全球气候变化及其驱动因素感到担忧，而海洋在其中扮演着关键角色。这本书的书名直接指向了海洋动力学和它与大气之间的相互影响，这正是我希望深入了解的核心内容。我期盼书中能够详细解释大洋环流，如温盐环流和风生环流，是如何在全球范围内输送热量和碳的，以及这些过程的变化对区域和全球气候可能产生的影响。关于“海气相互作用”，我希望看到关于蒸发、感热、潜热交换，以及风对海洋表面施加的应力等机制的深入探讨。我尤其关心的是，作者将如何通过“数值模拟”来揭示这些复杂过程的非线性动力学特性。例如，模型是否能够捕捉到海洋内部涡旋的产生和演变，以及这些小尺度过程对更大尺度环流和海气通量的累积效应？如果书中能提供一些不同模型参数化方案的比较，或者对模型模拟结果的不确定性进行分析，那将有助于我更全面地理解模拟研究的局限性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

看到“大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义”这个书名，我立刻联想到的是一个充满挑战但又极其重要且引人入胜的研究领域。我希望这本书能为我打开一扇窗，让我能够理解驱动地球气候系统运行的强大力量。我期待作者能够详细梳理大洋环流的各个组成部分，例如风生环流、温盐环流等，并阐述它们之间如何相互作用，共同维系着全球能量和物质的平衡。关于海气相互作用，我希望书中能提供关于边界层物理过程的深入讲解，包括湍流混合、蒸发凝结、以及海洋释放和吸收大气中温室气体的过程。通过“数值模拟”，我期待能够看到科学家如何利用复杂的计算机模型来重现这些过程，并探索不同气候情景下的未来变化。书中是否会介绍一些经典的数值实验，来展示海洋环流变化如何影响全球降水分布，或者大气CO2浓度升高如何导致海洋酸化，进而影响全球碳循环？如果书中能包含一些对模型结果的深入解读，并指出当前研究中存在的未解之谜，那将非常有启发性。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的标题感到非常好奇，尤其是“数值模拟”这个词，它意味着这本书将是一次深入科学前沿的探索。我希望作者能够详细介绍几种当前在大洋环流和海气相互作用研究领域中广泛使用的数值模型，并阐述它们各自的优势和局限性。例如，我希望了解海洋模式（如POM, ROMS）和耦合模式（如CMIP项目中的模型）是如何构建的，它们的空间分辨率和时间步长如何影响模拟结果的精度，以及它们在模拟诸如热量输送、盐度变化和洋流变异等现象时的表现。书中是否会涉及模型初始化、边界条件设置以及数据同化等技术细节？这些对于理解模拟结果的可靠性至关重要。我特别期待能够看到一些利用数值模拟来解释和预测关键海洋现象的案例，比如全球变暖背景下大西洋经向翻转环流（AMOC）的变化趋势，或者海洋热浪的发生机制及其对海洋生态系统的影响。