大气中尺度运动的动力学基础及预报方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:气象

作者:高守亭

出品人:

页数:215 页

译者:

出版时间:2007年04月

价格:40.0

装帧:平装

isbn号码:9787502943028

丛书系列:

图书标签:

• 大气科学
• 气象学
• 中尺度气象
• 动力气象学
• 数值预报
• 大气边界层
• 对流天气
• 天气预报
• 大气运动
• 气象动力学

《大气中尺度运动的动力学基础及预报方法》 本书深入探讨了大气中尺度运动的物理机制，并阐述了针对这些运动的先进预报技术。书中详细剖析了中尺度系统的形成、发展和演变过程，包括对流、锋面、地形等因素的动力学影响。通过严谨的理论分析和丰富的实例，本书为读者构建了一个理解天气现象背后复杂动力学过程的框架。 第一部分：大气中尺度运动的动力学基础 1. 中尺度系统的定义与分类： 明确界定大气中尺度运动的尺度范围，通常指空间尺度在几公里到几百公里之间，时间尺度从几十分钟到一天不等的现象。 详细介绍不同类型的中尺度系统，包括但不限于： 对流系统： 雷暴、飑线、超级单体等，重点分析其触发机制（如地面加热、地形抬升、锋面碰撞、冷空气爆发等）、垂直结构、能量转换过程以及生命史。 锋面系统： 冷锋、暖锋、 occluded front 在中尺度尺度的表现，以及与对流活动的相互作用。 地形诱生系统： 山地波、海陆风、地形爬升/下沉运动、山谷风等，阐述地形对大气运动的强制作用。 其他中尺度系统： 涡旋、干/湿带、低压槽、切变线等，分析其动力学成因。 2. 动力学理论与方程组： 回顾并阐述适用于中尺度研究的动力学基本方程，包括： 连续性方程： 描述空气质量守恒。 动量方程： 解释惯性力、压力梯度力、科里奥利力、摩擦力等对空气运动的影响，特别关注在地转偏向力作用下，中尺度涡旋的形成和演化。 热力学方程： 揭示温度、湿度变化与大气运动的相互作用，如绝热过程、相变潜热释放等对系统能量的影响。 状态方程： 连接温度、压力和密度。 讨论中尺度运动的特殊性，例如，在短尺度和高梯度区域，非地转效应（如惯性重力波）和非线性效应的重要性，以及如何通过简化或近似方程来捕捉这些特征。 深入讲解势能密度 (PEM) 和位涡 (PV) 等概念在中尺度分析中的应用，它们是诊断和预报中尺度系统的重要工具。 3. 能量转换与不稳定性分析： 分析大气中尺度系统中能量的来源与转化机制，重点关注： 可用势能 (AP) 向动能的转换。 潜热释放 对大气增温和抬升的作用，特别是对于深厚对流的发展。 感热 和动能 的相互作用。 详细介绍各种大气不稳定性类型及其在中尺度系统中的激发和维持： 静力不稳定： 垂直方向上温度随高度递减过快，容易引发对流。 条件不稳定： 混合层中温度随高度递减，但需要触发才能发生深对流。 对称不稳定： 与风切变和湿度垂直梯度相关，能够产生斜压对流。 惯性不稳定： 与科里奥利参数的纬度变化相关。 讲解CAPE (Convective Available Potential Energy) 和 CIN (Convective Inhibition) 等参数的计算和意义，它们是衡量对流潜势和触发难易程度的关键指标。 4. 中尺度过程的物理机制： 对流的形成与发展： 详细阐述触发对流的机制，如地面受热、地形抬升、锋面触及、冷空气爆发（Outflow Boundary）等。分析孤立对流、飑线、超级单体等不同类型对流系统的动力学特征和演变。 锋面的动力学： 探讨锋面在中尺度尺度下的结构、移动速度以及与地形、对流的相互作用。 地形对大气运动的影响： 深入分析山脉、丘陵、海岸线等地形如何影响气流，产生绕流、抬升、下沉、波浪、扰动以及局地天气系统（如海陆风、山谷风）。 涡旋动力学： 分析中尺度涡旋（如冷涡、暖涡、切变涡）的形成、维持和消散机制，包括其与大尺度系统、地形等的联系。 边界层过程： 讨论近地面的湍流混合、蒸发、感热传输等过程如何影响中尺度系统的发生发展，尤其是在日夜变化和地形复杂区域。 第二部分：大气中尺度运动的预报方法 1. 数值天气预报模式 (NWP) 的原理与应用： 介绍中尺度数值天气预报模式的核心组成部分： 数据同化： 如何将观测数据（卫星、雷达、地面站、探空仪等）有效地融入到模式的初始场中，以提高预报准确性，特别是对中尺度系统的初始化。 模式物理过程参数化： 针对分辨率不足以直接解析的中尺度过程（如积云对流、边界层湍流、辐射等），使用参数化方案进行描述。 模式动力学框架： 解释模式如何求解动力学方程组，包括时间积分、空间离散等技术。 重点讨论高分辨率模式在中尺度预报中的优势，解释分辨率的提升如何能够更直接地模拟中尺度特征，减少对参数化的依赖。 介绍集合预报 (Ensemble Forecasting) 的概念及其在中尺度预报中的重要性，如何通过多个预报成员来量化预报不确定性，并评估不同天气情景出现的概率。 2. 中尺度预报的诊断与分析技术： 雷达和卫星资料的应用： 雷达： 详细介绍反射率、速度、双偏振雷达等产品如何用于探测对流强度、风暴结构、降水类型、冰雹、龙卷风等。解释径向速度场如何揭示风暴内部的涡旋结构和运动。 卫星： 介绍可见光、红外、水汽等通道的影像如何用于识别云系、锋面、对流云团，以及如何通过云顶温度、云顶高度等信息来评估对流发展潜力。 地面观测资料的分析： 利用地面自动站、探空仪数据分析温度、湿度、风场、气压等要素，识别锋面、切变线、干/湿带等中尺度特征。 垂直廓线分析： 重点分析探空仪数据揭示的大气垂直结构，包括温度、湿度、风随高度的变化，以及如何利用这些信息来诊断对流触发条件、风暴强度和潜在危害。 诊断图谱的应用： 介绍常用的诊断图谱（如Skew-T log-p图）如何用于分析大气稳定度、CAPE、CIN、有效能量层等，为预报员提供直观的分析工具。 位涡 (PV) 分析： 讲解如何利用位涡的分布来追踪和预报中尺度涡旋的移动和发展，特别是在天气系统叠加和转化过程中。 3. 特定中尺度天气的预报技术： 强对流天气预报： 详细阐述针对雷暴、冰雹、强风、短时强降水和龙卷风的预报方法。包括如何识别有利的触发条件、风暴发展环境（如风暴切变、CAPE等），以及如何利用雷达资料追踪风暴的移动和强度变化。 锋面系统预报： 分析冷锋、暖锋等在中尺度尺度下的演变，以及其带来的降水、大风等天气。 地形性天气预报： 介绍针对山地气象灾害（如山洪、泥石流）、海陆风、局地强降水等地形影响下天气现象的预报技巧。 局地强降水预报： 讨论如何结合数值模式输出、雷达和卫星资料，以及地形因素，来预报局地性的短时强降水。 大尺度系统与中尺度系统耦合预报： 分析大尺度天气系统（如高空槽、低涡）如何为中尺度系统的发生提供有利背景，以及两者之间的相互影响。 4. 预报误差分析与订正： 讨论中尺度预报中常见的误差来源，如初始场误差、模式物理过程参数化误差、分辨率限制等。 介绍模型输出统计 (MOS) 等统计订正方法，如何利用历史预报数据和实况数据，对数值模式的输出进行偏差订正，提高预报精度。 强调预报员经验在理解和修正模式预报中的重要作用，特别是结合实时观测资料和对当地天气气候特征的理解。 本书旨在为气象科研人员、预报员以及相关领域的学生提供一个全面而深入的学习平台，帮助读者掌握大气中尺度运动的科学原理，并能够熟练运用现代预报技术，提高天气预报的准确性和时效性。

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我对这类专业书籍的评价，往往会从它在现有文献体系中的定位来考量。市面上关于气象动力学的教材汗牛充栋，但真正能将基础理论与前沿研究有效结合，并且保持足够前瞻性的作品却凤毛麟角。我期望这本著作能够填补某一特定领域的空白，比如，它是否能在经典理论的阐释上提供新的视角，或者在现有模型的基础上，引入最新的数值模拟思想。如果它能提供一些作者独到的案例分析，那些在传统教材中被一笔带过的复杂现象，如果能被作者用一套清晰的逻辑重新梳理一遍，那将是极大的加分项。我期待的不是对已知知识的简单复述，而是那种能够启发思考、引导读者去质疑现有假设，并尝试构建自己分析框架的“催化剂”。一本优秀的专业书籍，应该像一位优秀的导师，在你迷茫时指出方向，在你取得进展时提出更高远的目标。

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好的，我来为你扮演一个读者，对一本名为《大气中尺度运动的动力学基础及预报方法》的书籍进行评价。请注意，这些评价将基于一个假设的读者视角，并且**不会提及该书的具体内容**，而是从一个外部观察者的角度来谈论阅读体验和对同类书籍的期望。 --- 这本书的装帧和整体设计给我留下了非常深刻的印象。封面设计简洁而不失专业感，那种深邃的蓝色调仿佛立刻将人拉入了高空对流层的复杂世界。拿到手里沉甸甸的，这通常意味着内容扎实，而不是那种轻飘飘的科普读物。我尤其欣赏出版社在排版上所下的功夫，字体的选择清晰易读，图表的留白处理得当，这对于阅读技术性很强的专业书籍来说至关重要。在翻阅目录时，我能感受到作者对整个学科体系的梳理非常系统，从基础理论的构建到实际应用的过渡显得非常自然流畅。虽然我还没有完全深入阅读细节，但仅凭这份前期的“体感”，就能判断出这是一本在制作工艺上力求精益求精的作品，是那种值得放在案头时常翻阅、用来构建知识框架的工具书。这种对细节的打磨，往往预示着作者在内容上的严谨程度。

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作为一个对该领域有一定背景知识的读者，我非常关注此类著作在语言风格上的把握。过于晦涩的数学推导固然是专业性的体现，但如果缺乏对物理图像的直观描述，读者很容易在公式的海洋中迷失方向。我希望作者能够找到一个完美的平衡点：既要保证数学表达的精确性，又要辅以生动且贴合实际观测的文字来描绘那些看不见的空气运动。那种“讲人话”但又不失科学深度的叙述，是区分普通教材和经典著作的关键。阅读体验是双向的，如果作者的叙事能够带动读者的思考节奏，使得复杂的概念在不知不觉中被理解和吸收，那么这本书的价值就远超其字面信息量。反之，如果仅仅是堆砌概念，那么它可能只能成为少数专家的案头参考，难以在更广阔的学术群体中产生影响力。

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从预报方法的角度来看，我最感兴趣的是其实用性和可操作性。理论的再优美，若不能有效地转化为对实际天气的预测能力，终究是空中楼阁。我非常好奇这本书在介绍完动力学基础后，是如何衔接至具体的预报框架的。它是否侧重于模式构建的底层逻辑，还是更倾向于对现有预报产品的深度解读和偏差分析？理想情况下，我希望它能提供一套清晰的、可复现的分析流程，哪怕只是对某一特定尺度现象的捕捉和预报，也能让读者在实践中有所借鉴。如果能看到一些关于数据同化或误差源分析的深入探讨，那将极大提升这本书的实用价值。毕竟，对于科研和业务工作者而言，能够解决实际问题的知识，才是最宝贵的财富。

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这本书的出版，无疑是对现有知识体系的一次重要贡献，但其生命力最终将取决于它在学术社群中引发的讨论深度和持续时间。我关注的不仅仅是内容本身，还有它所能承载的学术视野。一个真正有分量的著作，往往会引导未来的研究方向。我期望这本书中能包含一些对未来研究趋势的预判，指出当前理论和观测仍存在的瓶颈，并提出富有启发性的研究课题。如果能有清晰的参考文献梳理，让读者可以顺藤摸瓜追溯到更早期的经典工作，或者追踪到最新的研究进展，那这本书就不仅仅是一个终点，更是一个通往更深层次知识的坚实跳板。它需要具备足够的“能量”，去激发下一代学者的好奇心和探索欲，而不是成为一本读完即束之高阁的“结案陈词”。

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