大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

高守亭，冉令坤，李小凡 著

图书标签:

• 大气科学
• 气象学
• 中尺度动力学
• 暴雨预报
• 动力气象学
• 数值预报
• 大气边界层
• 对流天气
• 天气尺度
• 数值模拟

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502961770

版次：1

商品编码：11784249

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：332

字数：430000

正文语种：中文

内容简介

　　《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》给出了中尺度系统的运动方程组，提出了中尺度运动的动力学参数和广义锋生理论；在非均匀饱和湿空气概念的基础上，给出了广义位温，实现了干位温和饱和湿空气相当位温的无缝链接。在位涡的基础上，发展了二阶位涡理论和中尺度系统的平衡方程；在标量场理论的基础上，发展了暴雨动力预报方法；在矢量场理论的基础上，发展了对流涡度矢量预报方法，动力涡度矢量预报方法及非地转Q矢量动力预报方法；通过发展多个具有物理意义明确且能反映暴雨发生信息的动力因子，给出了集合暴雨动力预报方法，使理论研究与实际暴雨预报紧密结合。
　　《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》不仅为天气预报和大气科学领域科技人员的理论提高和业务应用提供了重要的工具和理论方法，也可作为相关院校大气科学学学科研究生教材使用。

作者简介

　　高守亭，研究员，1990至1992年在英国邓迪大学做博士后，1992年5月至1994年8月在美国俄克拉何马大学作访问学者。1994年10月至1995年8月在英国邓迪大学作研究客座。1995年晋升为研究员，主要从事大、中尺度动力学、中尺度数值模拟及波与流的相互作用等领域的研究。

目录

前言

第1章 基本大气动力参数及其意义
1.1 与旋转及层结有关的参数及动力相似性
1.2 魏萨拉频率
1.3 里查森数及其重要性
参考文献

第2章 中尺度动力学的基本方程
2.1 中尺度运动基本方程组
2.2 中尺度系统的涡度方程、散度方程
2.3 中尺度系统的位涡方程以及位涡物质方程
参考文献

第3章 风及其性质
3.1 流线与迹线
3.2 风场性质
参考文献

第4章 涡度及其有关方程
4.1 涡度概念及其计算
4.2 平流涡度方程
4.3 流线涡方程
4.4 螺旋度及螺旋度方程
参考文献

第5章 散度及其有关方程
5.1 散度及散度方程
5.2 位势散度
……

前言/序言

气象学与气候学经典著作：深度解析大气边界层过程与天气系统演变 本书聚焦于现代气象学和气候学的前沿课题，系统阐述了大气边界层（Atmospheric Boundary Layer, ABL）的精细结构、湍流传输机制及其与上层大气的相互作用，并深入探讨了中尺度天气系统的形成、发展与三维结构。全书内容严谨，理论推导详实，结合了最新的观测数据与数值模拟结果，旨在为气象、环境科学及相关工程领域的研究人员和高级学生提供一份全面、深入的参考资料。 第一部分：大气边界层物理学：湍流、混合与能量平衡 第一部分是全书的基石，它构建了理解地表与大气间能量、动量和水汽交换的基础。大气边界层，作为距离地表最近的一层，其物理过程对区域气候、空气质量以及地表过程具有决定性影响。 第一章：边界层的基本概念与分类 本章首先界定了大气边界层的概念及其在整个对流层中所处的关键地位。详细区分了中性层结、稳定层结和对流层结下的边界层形态，如辐射冷却下的夜间稳定边界层（Stable Boundary Layer, SBL）和太阳加热下的混合层（Mixed Layer, ML）。引入了边界层高度（Planetary Boundary Layer Height, PBLH）的多种判据，包括梯度法、稳定度参数法以及基于湍流扩散系数的确定方法。强调了时间尺度和空间尺度在定义边界层特征时的重要性，如日变化、季节变化与地形效应。 第二章：湍流运动的理论基础与参数化 湍流是边界层内动量、热量和物质传输的主要驱动力。本章从统计物理学角度出发，系统阐述了湍流脉动、雷诺应力（Reynolds Stress）和湍流扩散系数的定义。重点讲解了梯度输送理论（Gradient Transport Theory）和相似性理论（Similarity Theories），特别是Monin-Obukhov相似性理论（MOST）。详细推导了无量纲梯度函数 $phi_m(zeta)$ 和 $phi_h(zeta)$ 的经验公式及其物理意义，并讨论了在稳定和对流条件下的具体表达式。此外，对湍流谱分析（如Kolmogorov的-5/3定律）进行了介绍，为理解湍流能量级串奠定了基础。 第三章：能量平衡与热力结构 本章围绕边界层顶部的能量平衡方程展开，分析了地表热平衡（辐射收支、感热通量、潜热通量）与边界层内部热力结构的耦合。深入探讨了逆温层的形成机理及其对边界层垂直结构的影响。详细讨论了水汽在边界层中的垂直分布和凝结过程，包括云底高度的确定以及雾和低云的形成机制。引入了湍流通量廓线的测量方法与数据同化，如利用廓线测量塔和遥感设备（如Lidar和SODAR）获取的垂直剖面。 第四章：边界层过程的数值模拟与参数化方案 现代天气和气候模型必须对边界层过程进行参数化处理。本章对比分析了当前主流的边界层参数化方案，包括零阶闭合方案（如混合长度理论）、一阶闭合方案（如K-Theory）以及更高阶的湍流闭合方案（如MYNN、YSU方案）。重点讲解了这些方案在处理地表通量计算、湍流混合效率以及边界层顶湍流下沉过程中的优缺点，并结合最新的区域气候模型（如WRF模型）的实践案例，说明了参数化选择对模拟结果准确性的敏感性。 第二部分：中尺度天气系统动力学：结构、触发与演化 第二部分将视角扩展到大气中尺度（尺度范围通常在2 km到2000 km之间）的动力学过程，重点解析强对流天气和锋面系统的基本动力学原理。 第五章：中尺度扰动的基本方程与尺度分析 本章首先回顾了连续性方程、运动方程和热力学方程在中小尺度下的简化，引入了非静力平衡（Non-hydrostatic Balance）的概念。详细阐述了Froude数、Rossby数等无量纲参数在中尺度系统中的意义，解释了为什么对于中小尺度天气系统，必须考虑惯性力和非静力项的影响。讨论了地形、热力不均匀性等对中尺度扰动激发的关键作用。 第六章：中尺度对流系统（MCS）的生成与维持 本章集中研究了中尺度对流系统，如飑线（Squall Lines）、暖区层状云降水系统的动力结构。重点分析了冷池（Cold Pool）的形成、演化及其对后侧对流的激发机制（重力波反馈）。详细探讨了锋面动力学，特别是假相当位温（Theta-e）的锋面概念在识别强天气锋面前沿处的应用。通过引入对流有效位能（CAPE）和抬升凝结能（CIN）等热力不稳定指标，结合垂直风切变环境，解释了强对流风暴的组织化和生命史。 第七章：重力波与大气响应 大气中的重力波是中尺度天气系统重要的能量传播媒介和组织者。本章从流体力学角度推导了浮力频率（Brunt-Väisälä Frequency）和重力波基本方程。分析了地形抬升、对流释放和风场不连续面激发重力波的机制。重点讨论了重力波的非线性演化和破碎过程，以及它们如何通过波的动量通量将能量和角动量向下传递，影响地表风场和边界层湍流。 第八章：地形效应对中尺度环流的影响 山脉和复杂地形对大气运动的塑造是中尺度气象学的重要内容。本章研究了山脉对气流的阻挡、绕流、抬升以及形成山谷风和山脊风等局地环流的动力学机制。详细分析了山脉对稳定层结下气流的“锁定”效应，如山口风的形成机理。引入了线性山脉波理论，并讨论了非线性效应（如山洪效应）在极端天气事件中的作用。 结论与展望 全书最后总结了边界层过程与中尺度动力学在现代天气预报、气候模拟和环境效应评估中的不可分割性。强调了高分辨率数值模拟技术（如可分辨对流的模拟）对未来中尺度天气预报精度的提升潜力，并指出未来研究的关键方向在于更精确地刻画边界层湍流的非局地效应，以及如何将次网格尺度的物理过程更有效地纳入区域乃至全球气候模型之中。全书的知识体系旨在培养读者从基本物理原理出发，分析复杂大气运动的能力。

评分☆☆☆☆☆

我最近偶然翻阅了一本名为《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》的书，虽然书名听起来相当专业，但实际上它的内容对我这个业余气象爱好者来说，打开了一个全新的视野。它并非直接教授你如何“看天吃饭”，而是深入浅出地讲解了大气运动的一些基本原理。比如，书中花了相当大的篇幅阐述了“尺度”这个概念，让我明白了为什么天气预报总是在不断改进，因为不同尺度的天气现象，从微小的湍流到庞大的行星尺度系统，其动力学过程是截然不同的。特别是对中尺度系统（比如我们日常遇到的雷暴、飑线等）的细致描绘，让我对这些“来去匆匆”的天气现象有了更深刻的认识。书中不仅仅是理论的堆砌，还穿插了大量的示意图和简单的模型推导，虽然我不是科班出身，但结合着图示，也能勉强理解其中一些关键的物理概念，例如科里奥利力在不同尺度运动中的作用，以及大气中的涡度动力学原理。这本书让我开始思考，原来我们头顶上每天发生的风雨雷电，背后竟然蕴藏着如此复杂而有规律的动力学过程。它没有给我一个立竿见影的预报技巧，但却给了我一种理解大气运动的“思维方式”，这是非常宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

最近刚读完《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》，这本书给我的整体感觉是非常扎实的。它不像市面上一些科普读物那样，只是浅尝辄止地介绍一些现象，而是真正地从科学原理出发，构建了一个关于大气中尺度动力学的知识体系。书中在介绍动力学基础时，引用了一些经典的大气动力学方程，虽然我无法完全推导，但作者在讲解时非常注重物理意义的阐释，努力让读者理解方程背后所代表的物理过程。比如，在讨论动量守恒和能量守恒时，作者通过一些简单的例子，说明了这些基本定律是如何在大气运动中体现出来的。对于暴雨的动力预报部分，这本书则重点放在了对数值天气预报模式的介绍上。它并没有直接告诉你如何操作某个软件，而是解释了这些模式是如何基于大气动力学方程进行计算的，以及预报员在解读模式结果时需要关注的关键动力学参数。虽然我对数值模式的细节了解不多，但这本书让我明白，我们现在能够进行相对准确的天气预报，背后有着一套严谨的科学体系和强大的计算能力。它让我对现代气象预报有了更深的敬意，也让我看到了这个领域背后巨大的科学探索价值。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》这本书，在内容编排上非常有特色。它并没有将动力学基础和暴雨预报完全割裂开来，而是采用了一种“循序渐进”的方式，先建立起对大气中尺度动力学的基本认识，然后在此基础上，深入探讨如何将这些原理应用于暴雨的动力预报。我个人认为，书中关于“中尺度涡旋”和“中尺度辐合线”的讲解，尤其精彩。这些概念虽然在普通人听来可能有些陌生，但书中通过详细的阐述和丰富的案例，让我明白了它们在暴雨发生发展中的重要作用。例如，书中就分析了一个具体的暴雨个例，详细展示了不同尺度的天气系统如何相互作用，最终形成强盛的对流单体，并导致区域性暴雨的发生。这本书让我意识到，预报暴雨并非仅仅是“看云识天气”那么简单，而是需要对大气动力学过程有深刻的理解，并能够熟练运用数值模式等科学工具。它没有给我一个“一学就会”的预报技能，但却为我打开了一扇通往更深层次气象科学的大门，让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本对“动力预报”这几个字有些望而却步，总觉得与我这样普通读者相去甚远。然而，《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》这本书，却以一种令人意想不到的方式，将这些看似高深的理论与我们息息相关的“暴雨”联系了起来。书中的确提到了动力学基础，但更多的是为了铺垫如何理解和预报暴雨。它并没有直接给出“暴雨公式”，而是从大气环流、水汽输送、能量转化等角度，详细分析了暴雨形成的动力学条件。我印象最深刻的是关于“对流不稳定”的讲解，书中通过一些生动的例子，说明了当大气层中的温度和湿度垂直分布达到某种临界状态时，就可能孕育出强烈的对流，进而引发暴雨。此外，关于锋面系统、低涡、切变线等对暴雨的触发和维持作用，书中也有深入的阐述。虽然我对模型和方程的理解有限，但书中所描绘的这些大气动力学过程，配合着精美的图表，让我能直观地感受到不同天气系统是如何“配合默契”地制造出滔天大雨的。它没有提供一套“速成”的暴雨预报秘籍，但却让我明白了暴雨形成背后的“科学逻辑”，这对于提升我对天气现象的认知深度，无疑有着非凡的意义。

评分☆☆☆☆☆

我一直对天气变化感到好奇，尤其是在夏天，突如其来的暴雨总是让人猝不及防。《大气中尺度动力学基础及暴雨动力预报方法》这本书，正好满足了我探索“为什么会下暴雨”的渴望。它并不是一本枯燥的理论书籍，而是将大气动力学这个相对抽象的概念，与我们日常生活中最容易感知到的“暴雨”紧密结合。书中有大量的章节专门探讨了影响暴雨形成和发展的各种动力学机制，例如，它详细分析了低压系统、高空槽、以及边界层内的对流系统是如何成为暴雨的“温床”的。书中还介绍了一些重要的概念，比如“暖湿空气的抬升”、“水汽辐合”、“垂直风切变”等，并解释了这些因素如何在大气动力学的作用下，最终导致短时强降水的发生。尽管我不是专业人士，但作者通过生动形象的语言和大量的图示，让我能够理解这些复杂的动力学过程。它并没有给我一个简单的“暴雨预警器”，但却让我对暴雨的形成有了更科学、更系统性的认识，也让我明白，天气预报的背后，是科学家们对大气动力学原理的深刻理解和不断探索。

评分☆☆☆☆☆

还没看，不过是真贵啊，，，，，，

评分☆☆☆☆☆

书收到了，看了一些了，很有收获啊

评分☆☆☆☆☆

还没看，不过是真贵啊，，，，，，

评分☆☆☆☆☆

看着不错，还没开始看

评分☆☆☆☆☆

正版图书，内容深入全面，很好的参考书！

评分☆☆☆☆☆

图书很不错，比较满意，当工具书用。

评分☆☆☆☆☆

看着不错，还没开始看

评分☆☆☆☆☆

书收到了，看了一些了，很有收获啊

评分☆☆☆☆☆

还行，慢慢学习