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贺海晏 等 著

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• 气象学
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• 气象物理
• 贺海晏
• 高等教育

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502949303

版次：1

商品编码：10780169

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-02-01

用纸：胶版纸

页数：247

内容简介

　　《动力气象学（贺海晏版）》主要介绍大气动力学的基础理论、方法及有关新进展，是在数十年教学与科学研究的基础上总结、编写而成的。本书特别注重气象与数学、物理学和流体力学的有机结合，力求深入浅出，简明扼要，通俗易懂。
　　本书可作为高等院校大气科学专业及相关学科本科生教材或教学参考书，亦可供研究生、有关青年科研工作者和业务人员阅读、参考。

目录

序
绪论
第1章 大气运动的基本方程组
1．1 运动学基础
1．2 旋转坐标系中的大气运动方程
1．3 运动方程的分量形式
1．4 大气运动的闭合方程组与初始、边界条件
1．5 大气湍流和平均运动方程
习题
第2章 运动方程组的简化
2．1 尺度分析方法与大气运动的分类
2．2 运动方程的尺度分析和简化
2．3 连续方程和热力学方程的简化
2．4 无量纲动力学参数与大气运动的动力学分类
习题
第3章 P坐标系和广义垂直坐标系
3．1 P坐标系
3．2 广义垂直坐标系
3．3 曰坐标系
3．4 地形(口)坐标系
习题
第4章 自由大气中的平衡运动
4．1 自然坐标系中的运动方程
4．2 地转风
4．3 热成风
4．4 梯度风
4．5 旋衡风和惯性风
习题
第5章 环流定理、涡度方程与散度方程
5．1 环流定理
5．2 涡度方程
5．3 位势涡度
5．4 散度方程
习题
第6章 大气中的准地转运动
6．1 地转偏差
6．2 地转适应理论概要
6．3 中纬度天气尺度运动的诊断分析
习题
第7章 大气波动
7．1 波动的基本概念
7．2 小振幅波及其支配方程组的线性化
7．3 大气声波
7．4 重力波
7．5 大气长波(Rossby波)
7．6 大气混合波与滤波
习题
第8章 大气运动稳定性
8．1 运动稳定性的基本概念
8．2 惯性稳定度与对称稳定度
8．3 大气长波的正压稳定性
8．4 大气长波的斜压稳定性
习题
第9章 大气边界层
9．1 大气边界层概论
9．2 动量、热量和水汽的湍流输送
9．3 近地层中平均风速、温度及水汽的垂直分布
9．4 定常条件下边界层风速、温度和湿度的垂直分布
习题
第10章 大气能量学
10．1 大气中的能量及能量平衡方程
10．2 铅直气柱中的能量
10．3 有效位能
10．4 大尺度大气运动的能量转换与能量循环
10．5 大气运动稳定度与能量变化的关系
习题
第11章 热带大气动力学
11．1 热带大气环流系统
11．2 热带大尺度运动的尺度分析
11．3 凝结潜热加热
11．4 赤道波动
11．5 热带扰动发生发展的物理机制
习题
参考文献
附录一 常用物理量常数
附录二 基本量度单位和常用物理量换算
附录三 常用矢量运算公式

前言/序言

好的，这是一份不包含《动力气象学（贺海晏版）》内容的图书简介，力求详尽、自然，不显现人工智能痕迹： --- 《地球流体力学基础与前沿应用》 一部全面解析大气与海洋动力过程的深度力作 在浩瀚的地球科学领域，流体力学无疑占据了核心地位。本书《地球流体力学基础与前沿应用》，正是为了构建一座连接经典理论与现代观测、跨越基础数学模型与实际环境工程应用的桥梁而精心编撰。它并非单纯的教科书，而是一部面向进阶研究者、资深工程师以及对地球系统运动规律怀有浓厚兴趣的读者的综合性参考手册。 第一部分：理论基石——从理想流体到地球系统的动力学构造 本书的开篇部分，着重于为读者打下坚实的数学和物理基础，这是理解所有复杂现象的起点。我们避免了过于冗长的历史回顾，而是直奔核心概念，确保读者能够迅速掌握所需工具。 第一章：连续介质力学回顾与地球科学的特殊性 本章首先系统回顾了经典流体力学中的基本守恒律——质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程的完整形式）和能量守恒（热力学第一定律在流体中的体现）。随后，重点讨论了地球流体系统的独特性质： 旋转参考系下的动力学： 详细阐述了科里奥利力、离心力的引入及其在宏观尺度上的显著影响。通过深入分析，读者将理解为何地球上的运动模式（如气旋和反气旋的形成）必须在旋转坐标系下进行描述。 非静力平衡与静力平衡： 区分了垂直方向上动量平衡状态的差异，探讨了静力平衡假设在边界层和对流层顶附近的适用性与局限性。 浮力与密度驱动： 引入布伊内斯卡（Boussinesq）近似，讨论了在温度和盐度差异驱动下的流体运动，这是海洋环流和对流混合过程的基础。 第二章：微尺度与中尺度现象的数学描述 本章深入探讨了影响地球流体运动的关键参数和无量纲数，这些参数决定了流动的特征是层流、湍流还是惯性主导。 雷诺数（Re）与傅汝德数（Fr）： 分析了惯性力与粘性力、惯性力与浮力（或重力）的比值在不同尺度流动中的意义，尤其是在湍流发生阈值判断上的应用。 普朗特数（Pr）与施密特数（Sc）： 讨论了动量、热量和物质输运之间的相对速率，这对理解大气边界层内的能量和水汽交换至关重要。 涡度动力学： 涡度（绝对涡度、相对涡度、势涡度）被视为描述气团和水团转动特性的核心量。本章提供了涡度方程的推导，并结合位涡守恒原理，解释了中尺度涡旋的生成、维持与耗散机制。 第二部分：大气与海洋环流的宏观动力学 在掌握了基础方程后，本书转向地球系统尺度的宏观运动，即全球大尺度环流的动力学原理。 第三章：大气环流的尺度分析与地转平衡 本章集中于中尺度以上的运动，特别是大尺度天气系统的动力学框架。 地转风与梯度风： 详细推导了地转平衡方程，解释了气压梯度力与科里奥利力的平衡状态，并阐明了其在气象图上风场估计中的关键作用。随后，引入了对流层中尺度涡旋中常见的梯度风平衡概念。 摩擦力的作用： 讨论了行星边界层内摩擦力对地转平衡的修正，特别是 Ekman 螺旋的形成及其对海气界面通量的影响。 大尺度运动的稳定性理论： 引入了斜压不稳定理论（Baroclinic Instability），这是理解温带气旋和反气旋发展与移动的核心机制。通过分析势能向动能转换的过程，揭示了天气系统的“燃料箱”。 第四章：海洋环流的驱动机制与热盐环流 海洋动力学部分，侧重于密度驱动和风场驱动的整体运动模式。 Ekman 输运与风成环流： 阐述了风场如何通过摩擦力作用于海面，产生垂直方向上的涡度和水平方向上的质量输运，并最终导致大规模洋流（如西边界流）的形成。 Sverdrup 输运与大洋环流模型： 重点分析了 Sverdrup 关系在热带和中纬度海盆尺度的应用，解释了大洋环流的闭合机制。 热盐环流（Thermohaline Circulation）： 深入探讨了温度和盐度作为密度场关键变量，如何驱动深层大洋环流。讨论了深水形成区的动力学过程及其对全球气候系统的长期反馈作用。 第三部分：前沿与交叉应用——复杂系统的建模与挑战 本书的最后部分将理论知识应用于现代研究热点和实际工程问题，展示了地球流体力学在跨学科领域的前沿应用。 第五章：湍流的统计描述与参数化方法 鉴于直接数值模拟（DNS）在地球系统模型中的计算成本，湍流的有效参数化是现代气象和海洋预报的关键。 湍流的频谱理论： 介绍 Kolmogorov 理论在次网格尺度（Subgrid Scale, SGS）建模中的启发，讨论了能量级串的耗散机制。 混合长度理论与K-理论： 阐述了传统的一阶和二阶闭合法在边界层过程（如海洋上层混合层和大气稳定边界层）中的应用和局限性。 大涡模拟（LES）的基础： 介绍 LES 框架，如何通过过滤操作来分离可解析尺度和次网格尺度，并探讨其在特定局地天气现象（如积云对流）模拟中的优势。 第六章：地球系统模型中的数值流体力学 本章聚焦于如何将连续介质方程转化为可计算的数值格式，这是实现现代气候和天气预报的基石。 有限差分法与有限体积法： 对比了这些主流方法的收敛性、稳定性和守恒性。重点分析了在处理斜压和非线性项时，如何保证数值解的物理合理性。 网格选择与地形处理： 讨论了全球耦合模型中不同类型的网格系统（如球面坐标系下的经纬网格、局部非结构化网格）的选择原则，以及如何使用地形修正技术来准确捕捉复杂地形对气流的影响。 同化技术与流体力学约束： 简要介绍了变分法和卡尔曼滤波等数据同化技术，它们如何利用流体力学的先验知识（如地转关系）来优化初始场，从而提高预报精度。 --- 本书特点： 深度与广度兼备： 理论推导严谨，同时覆盖了从行星尺度到微尺度湍流的广阔范围。 强调物理图像： 注重通过无量纲分析和平衡态讨论，帮助读者建立清晰的物理直觉，而非仅仅停留在数学公式的求解上。 面向应用： 结合了最新的海洋观测数据和数值模拟结果，展示了流体力学在海气相互作用、气候变化预测等领域的前沿应用。 目标读者： 本书是地球物理学、大气科学、海洋学、水文学、环境工程等专业高年级本科生、研究生、博士后以及从事相关领域研究与业务工作的专业人士的理想参考读物。阅读本书需要具备微积分、线性代数以及基础物理学的知识背景。

评分☆☆☆☆☆

《动力气象学（贺海晏版）》这本书，绝对是一次颠覆性的阅读体验。它不像市面上很多科普读物那样，为了迎合大众而将科学内容过度简化，而是保留了其应有的深度和严谨。我特别欣赏书中对于数学模型在气象学中应用的探讨，这让我看到科学研究的本质是如何通过建立模型来模拟和预测复杂的自然现象。书中对“假设”和“验证”在动力气象学研究中的重要性的强调，也给了我很大的启发，让我理解科学的进步并非一蹴而就，而是需要不断地试错和修正。阅读过程中，我时常会因为书中提出的某个观点而陷入沉思，然后翻阅前面的章节，重新审视那些我曾经略过的细节，这种互动式的阅读方式，极大地增强了我对知识的理解和记忆，也让我更加渴望去探索气象学更深层次的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这是一本真正能够启发思考的书。在阅读《动力气象学（贺海晏版）》的过程中，我常常会停下来，结合自己过去的经历和观察去思考。例如，书中关于大气层结稳定度的讨论，让我回想起小时候爬山时，不同高度的气温变化以及由此带来的云层形态差异，这些曾经模糊的感受，在书中的理论框架下得到了清晰的解释。作者对于某些概念的阐述，比如涡度、散度等，虽然初看有些抽象，但经过反复琢磨和联系书中给出的例子，你会逐渐体会到它们在描述大气运动中所扮演的关键角色。更重要的是，这本书不仅仅是知识的堆砌，它更像是在培养一种分析和理解大气现象的思维方式。读完之后，你会发现自己看待天气变化时，不再是简单地看预报，而是开始尝试从更深层次去理解其背后的成因，这是一种非常宝贵的学习体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的震撼，是那种“原来如此”的顿悟感。作为一名对自然科学略感兴趣的普通读者，我常常会对某些天气现象感到好奇，比如为什么会有龙卷风，为什么台风会有那么大的破坏力。《动力气象学（贺海晏版）》恰好满足了我对这些问题的探究欲。书中对于大气动力过程的细致描绘，从微观的湍流混合到宏观的大气环流，都给出了详实的解释。我尤其喜欢书中关于能量转化和守恒在气象学中的应用的论述，这让我明白，我们看到的风雨雷电，其实都是大气中能量流动和转化的不同表现形式。作者在讲解时，总是能从最基本的物理原理出发，逐步构建起复杂的动力学模型，这种由浅入深、循序渐进的教学方式，使得学习过程既有挑战性，又不至于让人望而却步，最终收获满满。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对大气运动的全新视角！一直以来，我对天气现象的感知都停留在“下雨了”、“风很大”这样的朴素层面，但《动力气象学（贺海晏版）》却以一种极其系统和深入的方式，将那些看似神秘莫测的现象背后的物理原理一一剖析。我尤其对书中关于行星尺度大气环流的讲解印象深刻，比如信风、西风带的形成，以及它们如何与地球的自转相互作用。作者用清晰的语言和恰当的比喻，将抽象的数学公式和复杂的动力学概念变得容易理解，即使我不是专业人士，也能感受到其中逻辑的严谨和力量的奥妙。每一次翻阅，都能发现新的细节，仿佛在与一位经验丰富的老师对话，他耐心地引导你一步步揭开大气的面纱，让你惊叹于这个星球上生命赖以生存的动力系统的精妙绝律。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一扇窗，让我看到了一个宏伟而动态的地球。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚开始接触《动力气象学（贺海晏版）》的时候，我确实有点被它的专业性吓到，感觉很多公式和理论离我的生活有些遥远。然而，随着阅读的深入，我开始发现那些冰冷的科学原理竟然能如此生动地解释我日常生活中遇到的各种天气现象。比如，书中对锋面系统的生成和演变机制的阐述，让我对每一次冷空气的到来有了更深刻的认识，不再只是被动地接受降温，而是能理解它是如何一步步形成的。还有关于气压梯度力、科里奥利力等基本概念的细致讲解，更是让我恍然大悟，明白了风是如何从高压区流向低压区，又为何会发生偏转。这本书最让我佩服的一点是，它在保持科学严谨性的同时，并没有失去它应有的“温度”，作者仿佛在用一种平实的语言，讲述着这个星球最动人的故事，让人在理解科学的同时，也对自然产生了更深层次的敬畏。