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出版者:科学

作者:孙文心

出品人:

页数:414

译者:

出版时间:2004-1

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787030124616

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《海流的脉动：探索近海动力学》 本书并非《近海环境流体动力学数值模型》的介绍，而是旨在为读者打开一扇了解近海区域丰富而复杂的水体运动的窗口。近海，这片连接陆地与广阔海洋的过渡地带，其水流动力学特征千姿百态，对区域的生态环境、经济活动乃至人类生活都产生着深远的影响。 浪潮与洋流的交响：近海动力学的多样性 近海区域的水体运动，绝非单一的线性流动。它是由多种力量相互作用、交织融合而成的复杂体系。潮汐，作为月球和太阳引力作用下周期性的涨落，是近海最显著的动力之一。潮汐往复的涌动，在海岸线上留下独特的痕迹，驱动着潮间带生物的生存节律，塑造着河口三角洲的地貌。海浪，由风的能量传递而来，拍打着海岸，不断侵蚀与堆积，形成多样的海岸景观，也为航运和海岸工程带来了挑战。 除了潮汐和海浪，洋流的支流和近岸环流也深刻地影响着近海的水文状况。这些宏观的洋流在靠近陆地时会发生变化，形成或减缓，影响着热量、盐分和营养物质的输送。风驱动的表层水流，特别是在大风天气下，能够显著改变近海的水文特征，加速混合，影响水温和盐度的垂直分布。陆地径流，包括河流的注入，也为近海带来了淡水、沉积物和溶解的有机物，改变了近海的盐度和营养结构，对近海生态系统产生直接影响。 近海环境的塑造者：动力学过程的影响 近海的水体动力学过程，是塑造近海环境的关键因素。 物质输运与混合： 流体动力学决定了营养盐、浮游生物、污染物以及沉积物的输送和混合范围。这些过程直接关系到近海的初级生产力、水质和生态系统的健康。例如，洋流的输送能力决定了浮游植物能否获得充足的营养，而沉积物的输送则影响着海底地形的形成以及底栖生物的栖息地。污染物的扩散和稀释速率，也与流动的强度和模式密切相关。 能量交换与热量平衡： 近海区域是太阳辐射、风能和地热能与海水之间能量交换的活跃场所。水体的混合过程，如波浪搅动和潮流作用，促进了表层水和深层水的热量交换，影响着近海的水温分布，进而影响着海洋生物的分布和生长。 地貌演变与海岸线变迁： 潮汐、海浪和洋流共同作用，雕刻着近海的地貌。它们驱动着沉积物的搬运和堆积，形成沙滩、沙洲、泥滩和三角洲等多种海岸地貌。海岸线的侵蚀与淤积，是动力学过程长期作用的结果。 生态系统的维系与演替： 近海区域是众多海洋生物的栖息地，也是重要的渔业资源产区。流体动力学过程为这些生物提供了生存必需的条件，例如提供食物来源（如浮游生物）、运输幼体、维持适宜的水温和盐度。动力学变化，如季节性的水文变化或极端天气事件，也可能触发生态系统的演替。 现象与理论的探索：理解近海动力学 理解近海动力学，需要结合观测与理论。 观测手段的多样性： 从传统的潮汐站、浮标观测，到先进的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）、卫星遥感技术，科学家们通过多种手段获取近海的水文、气象数据。这些数据是分析动力学过程的基础。 理论模型的构建： 数学和物理学原理是解释和预测近海动力学过程的基石。例如，纳维-斯托克斯方程是描述流体运动的基本方程。在此基础上，针对近海的特殊性，发展出了各种层次的理论模型，以模拟潮汐传播、海浪破碎、洋流演变等现象。 近海动力学的现实意义 对近海动力学的深入理解，具有重要的现实意义： 海洋环境监测与保护： 准确掌握近海的物质输运和能量交换规律，有助于评估和预测污染物扩散、赤潮发生等环境问题，为制定有效的环境保护策略提供科学依据。 海岸工程与规划： 了解潮汐、海浪和洋流的动力特征，对于海岸防护工程（如防波堤、海堤）、港口建设、海岸带开发以及海上风力发电场的选址等至关重要，能够有效降低工程风险，提高建设效益。 海洋渔业与资源管理： 近海的流体动力学条件影响着渔业资源的分布和产量。理解水体运动如何影响浮游生物群落，进而影响鱼类的繁殖和洄游，有助于实现可持续的渔业管理。 航运与交通： 潮汐和洋流直接影响着航道的深度和航行安全，准确的流速和流向信息对于船舶航行至关重要。 本书旨在通过介绍近海动力学的基本概念、影响因素、主要过程以及它们在不同领域的应用，为读者提供一个全面而深入的视角，感受这片我们赖以生存的近海区域，如何被无形的“海流”脉动所塑造和驱动。

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这本书的案例分析部分，简直是教科书级别的范例展示。我注意到，作者在介绍各种数值方法时，总是紧密地结合实际的海洋工程或环境问题，比如海浪的传播、污染物在近海区域的扩散轨迹等等。这些案例的选取非常具有代表性，而且每一步的计算过程都交代得极其详尽，连参数设置的背景和物理意义都解释得清清楚楚。我试着根据书中的方法，在自己的软件环境中复现了其中一个浅水波模型，结果令人惊叹——模型输出的结果与实际观测数据吻合度非常高。这表明作者不仅精通理论，更是一个实践高手，能够将最前沿的学术成果转化为可靠的工程工具。对于我这种需要将理论应用于实际项目的人来说，这本书的实操指导价值，远远超过了其标定的价格。

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这本书的封面设计实在让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配合着复杂而又富有韵律感的流线图形，仿佛一下子就把你拉到了那波涛汹涌的海面之下。我拿到书的时候，首先被这种视觉冲击力吸引住了，感觉它不仅仅是一本技术专著，更像是一件艺术品。书的装帧质量也相当不错，纸张的质感厚实，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的图表和公式，也能看得一清二楚，这对于需要长时间阅读和查阅的读者来说，简直是福音。我特别欣赏作者在版式设计上的用心，他们显然理解，一本好的技术书籍，阅读体验与内容本身同等重要。那种将理论与图示完美结合的排版方式，让原本可能枯燥的数学模型，在视觉上变得更加直观和易于理解。每一次翻阅，都能感受到出版团队对细节的极致追求，这种专业性和对读者的尊重，让人感到物超所值。

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翻开内页，我立刻被作者那严谨而又充满激情的叙事风格所折服。它并非那种冷冰冰、纯粹堆砌公式的教科书。相反，作者似乎在用一种引导者的姿态，带领我们一步步探索海洋流体运动的奥秘。书中对基础物理原理的阐述，深入浅出，即便是对高等数学不太敏感的读者，也能大致抓住其核心思想。我尤其欣赏它对历史脉络的梳理，作者没有回避早期模型存在的局限性，而是通过对比和修正，展现了学科是如何一步步发展至今的，这种“循序渐进”的教学方法，极大地增强了阅读的代入感和学习的连贯性。读到一些关键的推导过程时，我能真切地感受到作者那份对自然现象的敬畏与好奇心，这种情感的传递，使得原本抽象的理论学习，变成了一种充满探索乐趣的旅程，让人爱不释手，忍不住想要一口气读完。

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不得不提的是，这本书在处理复杂边界条件和非均匀网格划分方面的论述，显示出了作者深厚的专业功底。在很多标准教材中，这些内容往往被一笔带过，或者只是给出结论性的公式，读者很难理解背后的数值稳定性挑战。然而，这本书却用专门的章节，系统地探讨了在复杂海岸线和海底地形下，如何保持模型的精度和收敛性。作者详细比较了有限体积法、有限元法等不同数值格式在处理特定物理现象时的优劣，并给出了许多经验性的优化建议。我感觉自己仿佛置身于一个资深专家的工作坊中，被手把手地教导如何规避那些在实际建模中常见的“陷阱”。这种对技术细节毫不妥协的深度挖掘，让这本书成为了我案头必备的“疑难问题解决手册”。

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从整体结构上看，这本书的逻辑组织是极其严谨和宏大的。它并非仅仅关注于某一个特定的模型，而是提供了一个完整的、从宏观到微观的理论框架。前几章建立了坚实的流体力学和地球物理基础，中间部分是核心的数值方法论，而后续章节则将这些工具应用到各种实际的海洋动力学场景中，最后还探讨了当前研究的前沿方向和未来挑战。这种“全景式”的结构安排，极大地帮助读者构建起一个完整的知识体系，避免了知识点的碎片化。阅读完之后，我不仅掌握了具体的技术，更重要的是，我对整个近海环境流体动力学领域的研究范式有了一个全新的、更深刻的理解。这本书无疑是该领域内一部里程碑式的著作，值得所有相关专业的师生和工程师人手一本。

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