中期：延伸期天氣預報原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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☆☆☆☆☆

錢維宏 著

圖書標籤:

• 氣象學
• 天氣預報
• 中期預報
• 數值預報
• 大氣科學
• 模式預報
• 預報原理
• 延伸期預報
• 科學研究
• 專業參考

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030338129

版次：1

商品編碼：11044326

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

頁數：410

內容簡介

《中期：延伸期天氣預報原理》涵蓋短期、中期、延伸期天氣預報和短期氣候預測中大氣變量物理分解的基本原理和方法。大氣變量物理分解完善和擴展瞭先前人們對大氣定常波，如大氣活動中心、季風氣候槽、大氣濤動的認識；揭示瞭用大氣傳播型低頻振蕩信號預測極端氣候事件的思路；提齣瞭中期一延伸期極端氣象事件預報的擾動天氣圖方法。本書中有一個新突破，即五天至月的極端天氣和異常氣候是可以試驗性預報的；一個新概念，認識氣候及其變化是天氣預報的基礎；一個新原理，大氣變量可以物理分解成日循環、年循環的氣候分量和天氣擾動分量；一個新方法．瞬變和低頻擾動天氣圖是預報極端天氣事件的有用工具。本書可供從事天氣預報和氣候預測的人員閱讀．也可供從事氣象科學研究的人員參考。

內頁插圖

目錄

序盲一
序言二
前言
第1章 物理分解
1.1 天氣與氣候
1.2 天氣擾動與氣候變化的數學描述
1.3 大氣變量的物理分解
l_4 物理分解的分量比較
1.5 物理分量的時頻變化
1.6 小結
參考文獻

第2章 認識氣候
2.1 長期氣候變化
2.2 年代尺度氣候變化
2.3 氣候變化的可能原因
2.4 碳排放與全球氣溫變化
2.5 城市氣候變化
2.6 小結
參考文獻

第3章 全球季風
3.1 全球季風區
3.2 全球季風槽
3.3 全球大氣活動中心
3.4 東亞季風變化
3.5 季風強度與氣溫變率
3.6 近海颱風增強的季節鎖相
3.7 小結
參考文獻

第4章 環流異常
4.1 行星尺度低頻振蕩
4.2 北半球大氣濤動
4.3 南半球大氣濤動
4.4 熱帶大氣濤動
4.5 熱帶大氣季節內振蕩
4.6 小結
參考文獻

第5章 旱澇異常
5.1 乾旱事件的定義
5.2 西南乾旱事件
5.3 旱澇急轉事件
5.4 1998年降水過程與大氣擾動
5.5 大氣低頻擾動信號
5.6 大西洋歐亞型乾濕分布
5.7 小結
參考文獻

第6章 熱浪事件
6.1 熱浪定義
6.2 濕熱浪事件的時空分布
6.3 2003年熱浪
6.4 熱浪事件的大氣擾動結構
6.5 熱浪前期信號的統計特徵
6.6 大氣擾動準靜止波與熱浪
6.7 熱浪事件的擾動信號強度
6.8 小結
參考文獻

第7章 低溫事件
7.1 低溫定義
7.2 低溫事件的分布特徵
7.3 低溫事件的前期信號
7.4 南方雨雪冰凍天氣
7.5 南方雨雪冰凍事件預報
7.6 東北冷渦低溫
7 7 小結
參考文獻

第8章 暴雨事件
8.1 暴雨事件的確認
8.2 區域暴雨事件的氣候分布
8.3 擾動係統下的區域暴雨
8.4 特大暴雨事件
8.5 20lO年區域暴雨預報
8.6 梅雨鋒和氣鏇的擾動結構
8.7 梅雨鋒雨帶與濕位渦擾動
8.8 小結
參考文獻
結束語—走嚮實踐

前言/序言

氣候的邊界與未來：中短期天氣預報的精微之道 本書聚焦於天氣預報領域，特彆是那些跨越日常短時預報與長期氣候預測之間的關鍵時間尺度——中期和延伸期預報。它旨在揭示驅動復雜大氣係統演變的深層物理機製，並詳述當前用於解析這些復雜性的數值模型和數據同化技術的尖端進展。 第一部分：大氣動力學基礎的深化與擴展 本書首先迴顧瞭經典大氣動力學理論，但立刻將重點轉嚮中長期預報所需的高級概念。我們探討的不再僅僅是氣塊的簡單運動，而是大氣行星尺度環流的穩態與擾動。 第一章：大尺度環流的非綫性本質 深入分析瞭準地轉平衡在跨越數天到數周時間尺度上的局限性。重點闡述瞭非地轉項在中尺度對流和行星波傳播中的關鍵作用。我們詳細描繪瞭慣性重力波的激發機製及其如何攜帶能量和動量穿越不同的氣候帶。通過對艾剋曼螺鏇的重新審視，揭示瞭邊界層過程如何通過摩擦和湍流嚮自由大氣傳遞信息，從而影響中期的槽脊發展。 第二章：斜壓不穩定性與中尺度係統生成 本書的核心章節之一，聚焦於中緯度氣鏇和反氣鏇的生命周期。我們詳細考察瞭條件性不穩定性（特彆是潛在和對稱不穩定）如何被預報尺度內的初始擾動觸發。對Eady模、Charney-Stern模的深入分析，展示瞭垂直風切變對天氣係統強度的影響。隨後，我們將討論阻塞高壓和急流軸的精細化結構，以及它們如何通過Rossby波的非綫性相互作用（如波包捕獲與釋放）來鎖定或突然改變天氣格局。 第二部分：數值天氣預報係統的核心挑戰 中期預報的精度直接依賴於數值模型的性能。本書將數值模擬視為對地球流體動力學方程組的求解過程，重點剖析瞭數值穩定性和物理參數化的策略。 第三章：高分辨率模型的演進與誤差源分析 討論瞭從全球環流模型（GCMs）到區域高分辨率預測係統（如WRF、MPAS）的過渡。重點分析瞭網格分辨率對對流解析能力的影響以及計算效率與預報時效的權衡。我們詳細介紹瞭時間積分方案（如半隱式、全隱式方法）的選擇如何影響模型的長期穩定性，並討論瞭誤差增長的模式，特彆是傅裏葉譜分析在識彆模型中特定波長偏差上的應用。 第四章：物理參數化方案的“黑箱”與透明化 參數化（Parameterization）是中期預報中不確定性的主要來源。本書詳盡剖析瞭雲微物理方案（冰相過程、凝結核效應）、邊界層湍流方案（如$mathrm{K}$理論與高階矩模型）以及輻射傳輸方案（短波與長波輻射的耦閤）的設計哲學。我們比較瞭雲容積模型與簡化的診斷模型在模擬降水效率上的差異，並探討瞭參數化方案的“氣候漂移”現象及其對延伸期預報的影響。 第三部分：數據同化與集閤預報的概率視角 預報的準確性不僅在於模型，更在於如何有效利用觀測數據來約束初始場。本書將數據同化視為高維空間中的最優插值問題。 第五章：四維變分同化（4D-Var）與混閤混閤策略 詳細介紹瞭4D-Var的核心數學框架，包括伴隨模型（Adjoint Model）的構建及其在計算敏感度中的應用。重點分析瞭背景誤差協方差矩陣 ($mathbf{B}$) 的建模挑戰，以及如何使用Ensemble-based $mathbf{B}$ 矩陣來剋服傳統基於氣候統計模型的局限性。我們還探討瞭混閤數據同化方法（如Ensemble-Variational Hybrid Schemes）如何結閤集閤統計信息和伴隨梯度信息的優勢。 第六章：集閤預報係統：量化不確定性 集閤預報（Ensemble Forecasting）是中期和延伸期預報的核心範式。本書不僅介紹瞭奇異嚮量（Singular Vectors）和僞隨機激勵（Pseudos-Stochastic Perturbations）的生成方法，還深入探討瞭集閤後處理技術。這包括多模型集閤（Multi-Model Ensembles, MME）的加權平均策略、集閤平均數（Ensemble Mean）的偏差校正（如後處理統計修正MOS），以及如何通過集閤離散度（Spread）來可靠地估計預報的可信度區間。 第四部分：延伸期預報中的遙相關與可預報性極限 延伸期預報（Weeks 2-4）的挑戰在於對氣候背景態的依賴性。本書轉嚮對慢過程的關注。 第七章：海洋-大氣耦閤與季節內振蕩 詳細分析瞭海錶溫度異常（SSTA）對中高緯度天氣的影響機製。重點剖析瞭Madden-Julian 振蕩（MJO）的結構、傳播及其在熱帶對流激發上的關鍵作用。我們討論瞭如何通過耦閤海洋-大氣模型（CGCMs）來更好地捕捉MJO的演變，並評估其對未來數周天氣係統移動的影響。同時，對ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）的當前狀態、預測模型及其對全球遙相關遙響應的傳遞路徑進行瞭深入的分析。 第八章：可預報性極限的理論與實踐 探討瞭天氣預報的內在混沌性質。從Lyapunov指數的角度，量化瞭初始誤差的指數增長率。本書區分瞭模式可預報性（模型物理過程的限製）和初始可預報性（觀測誤差的限製）。最終，我們提齣瞭基於“強信號”和“弱信號”概念的預報策略調整，指導操作人員在預報時效接近其統計極限時，如何更有效地利用概率信息指導決策。 --- 本書內容橫跨瞭理論物理、高性能計算、統計學與地球觀測科學，為氣象、環境科學研究人員以及需要深度理解天氣預報局限性的行業專業人士提供瞭一個全麵且深入的參考框架。它不是簡單地介紹天氣現象，而是深入其背後的數學結構和計算實現細節，旨在提升對中期及延伸期預報原理的掌握深度。

評分☆☆☆☆☆

我最近讀到一本關於中期天氣預報的書，雖然我不是專業氣象學傢，但這本書讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣。書的開頭部分，作者用一種非常生動形象的方式，描繪瞭天氣係統的演變過程，就像在講述一場宏大的自然舞蹈。我尤其被其中關於高空槽和低壓係統的形成機製的講解所吸引，作者並沒有直接扔齣復雜的公式，而是通過層層遞進的比喻和類比，將抽象的物理概念變得觸手可及。比如，他將大氣比作一個巨大的、充滿能量的流體，而天氣係統就像是這個流體中湧現齣的各種“漣漪”和“漩渦”。這種講解方式極大地降低瞭理解門檻，讓我在閱讀時沒有感到絲毫的畏懼，反而有一種“原來如此”的豁然開朗之感。書中對全球大氣環流模式的描述也十分精彩，讓我對北半球和南半球的信風、西風帶以及極地東風帶有瞭更清晰的認識，也理解瞭這些環流模式如何影響著全球範圍內的天氣分布。此外，作者在描述一些經典的天氣現象，例如颱風的生成和發展時，也加入瞭許多有趣的案例分析，讓我看到瞭理論知識如何在現實世界中得到印證，這使得整本書讀起來既有學術的嚴謹性，又不乏故事性和趣味性，是一次非常愉快的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書給我的感覺非常“厚實”，內容詳盡但又不冗雜，涵蓋瞭中期天氣預報的多個關鍵方麵。我注意到書中在講解一些較為深入的概念時，會引導讀者去思考更深層次的問題，比如，作者在探討如何提高中期預報的準確性時，並沒有停留在簡單地羅列技術手段，而是深入分析瞭觀測數據的質量、模型的物理過程模擬精度，以及後期的訂正和偏差訂正方法。他提齣的關於“多模式集閤預報”的思路，讓我看到瞭氣象學傢們如何通過集成不同模型的優點來降低單一模型的風險，並且通過統計分析來評估預報的不確定性。書中的一些章節還涉及到數值預報産品的解讀，如何從不同的圖錶中提取關鍵信息，如何識彆潛在的預報風險，以及如何將這些信息轉化為有用的天氣預報建議。這些內容對於非專業讀者來說，無疑是極具價值的，因為它揭示瞭天氣預報“背後”的工作，讓我明白我們看到的預報信息是如何經過層層分析和判斷得來的。總的來說，這本書讓我對中期天氣預報的原理有瞭係統而深刻的認識，也讓我對這個領域的研究人員所付齣的努力有瞭更深的理解和欽佩，是一本非常值得細細品味的專業書籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書的圖錶和插圖也是其一大亮點，極大地輔助瞭內容的理解。我一直覺得，復雜的科學概念如果沒有直觀的圖示，會變得難以理解。這本書在這方麵做得非常到位。書中關於大氣溫度、濕度、氣壓等要素隨高度變化的剖麵圖，清晰地展示瞭大氣層的結構以及不同層次的特徵。我尤其喜歡那些描繪天氣係統運動軌跡的動態圖，它們仿佛將我帶入瞭大氣之中，親眼目睹著低壓係統如何盤鏇、高壓係統如何擴張。作者還用瞭大量的示意圖來解釋物理過程，例如空氣的上升、下降、凝結以及雲的形成，這些圖示的邏輯清晰，層次分明，讓我能夠輕鬆地跟上思路，並且能夠將這些概念與書本中的文字描述進行對照，加深理解。甚至是一些抽象的數學公式，也通過精美的圖錶得到瞭可視化，這對於我這樣的非專業人士來說，無疑是一劑“強心針”，讓我不再因為公式的齣現而望而卻步。總體而言，這些視覺元素與文字內容相輔相成，共同構建瞭一個全麵而易於理解的學習體驗，讓我覺得閱讀過程非常高效且令人愉悅。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的過程中，我最大的感受就是作者對如何將復雜概念“接地氣”的處理能力。他並沒有選擇枯燥的學術報告式寫作，而是巧妙地融入瞭大量的實際應用場景和曆史案例。我記得書中有一段關於“副熱帶高壓”的講解，作者並沒有直接給齣其定義，而是從我們日常生活中常見的“桑拿天”談起，解釋瞭副高是如何帶來高溫高濕的天氣，以及它對我國夏季天氣的影響。這種從生活經驗齣發的切入點，讓我瞬間覺得氣象學不再是遙不可及的學科，而是與我們息息相關的。他還列舉瞭一些曆史上著名的天氣事件，比如一次嚴重的乾旱或一次毀滅性的洪水，並分析瞭當時的天氣背景以及預報的難度，這讓我認識到天氣預報在防災減災中的重要作用。書中關於“厄爾尼諾”現象的討論，也十分詳盡，解釋瞭它如何影響全球氣候，並列舉瞭一些具體的例子，比如它如何導緻某些地區洪水泛濫，而另一些地區則乾旱異常。這種將理論知識與實際生活、曆史事件緊密結閤的寫作方式，讓我在學習過程中充滿瞭成就感，感覺自己不僅僅是在閱讀一本教材，更像是在聆聽一位經驗豐富的“天氣解說員”在分享他的知識和見解。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在解讀天氣預報背後的科學原理方麵，做得相當齣色。我一直對天氣預報的精確度感到好奇，這本書就詳細解釋瞭為什麼我們能做到提前幾天甚至一周的預報，以及其中的局限性。作者通過介紹數치模型的工作原理，讓我明白瞭計算機在天氣預報中的關鍵作用。他將模型比作一個復雜的“廚房”，裏麵有各種“食材”（觀測數據）和“烹飪方法”（物理方程），通過“廚師”（計算能力）的加工，最終“烹飪”齣“菜肴”（預報結果）。書裏對不同類型數치模型的優劣分析也讓我印象深刻，讓我瞭解到並非所有模型都適用於所有情況，選擇閤適的模型至關重要。讓我特彆驚嘆的是，作者在討論模型的不確定性時，並沒有迴避其固有的睏難，而是坦誠地解釋瞭混沌理論在天氣預報中的影響，以及為什麼“蝴蝶效應”會導緻長期預報的難度增加。他提到，即使是微小的初始誤差，在經過模型長時間的計算後，也可能被放大，最終導緻預報結果的偏差。這種對科學局限性的深刻理解，反而讓我對氣象學傢們的辛勤工作有瞭更深的敬意，也讓我對天氣預報有瞭更理性的認識，不再盲目追求百分之百的準確率。