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☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Joseph Pedlosky

出品人:

页数:728

译者:

出版时间:2008-5-23

价格:GBP 70.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780387963877

丛书系列:

图书标签:

• 地球物理
• Atmospheric
• 物理海洋学
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• 海洋学
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《地球流体动力学》 作者： [作者姓名] 出版社： [出版社名称] 出版日期： [出版日期] 书籍简介 《地球流体动力学》并非一本介绍具体研究领域、科学发现或个人学术经历的书籍。它是一部旨在构建读者对地球系统内部流体运动宏观理解框架的著作。本书的创作初衷，是为那些希望深入探究我们星球运行机制，特别是大气和海洋动态的读者提供一套严谨而系统的理论基石。它不聚焦于某一特定现象的细节描述，而是着力于揭示那些支配着地球流体行为的普遍性原理和数学描述。 本书的叙事逻辑，从最基础的物理概念出发，逐步构建起理解地球流体动力学的复杂体系。我们首先会从经典力学和流体力学的基本定律入手，如连续性方程、动量守恒方程（纳维-斯托克斯方程）等。这些方程是描述流体运动的通用语言，而在本书中，它们将被赋予地球系统的特殊背景。我们将探讨这些方程在地球尺度下的简化与修正，例如如何引入科里奥利力来描述地球自转对流体运动的影响。这部分内容不是为了枯燥地罗列数学公式，而是为了引导读者理解，正是这些基础定律，在地球庞大的尺度上，通过各种非线性的相互作用，催生出我们所观察到的复杂天气和海洋现象。 随后，本书将深入探讨流体在地球特殊几何形状和边界条件下的行为。例如，我们将分析惯性力、压力梯度力、重力和科里奥利力在地球大气和海洋中的相对重要性。本书会详细阐述行星边界层理论，解释为什么地面摩擦和地形会对大气运动产生显著影响。同样，我们也会讨论海洋内部的动力学，包括潮汐、洋流的形成和稳定性，以及它们如何受到海床地形和海水密度的影响。这些讨论将避免陷入具体观测数据的泥沼，而是专注于通过理论模型来理解这些现象背后的普适机制。 本书的核心内容之一，是对地球流体动力学中一些关键概念的深度解析。我们将重点关注“惯性稳定性”和“动量传输”等概念，解释它们如何决定了大气和海洋中波浪和涡旋的形成与传播。读者将有机会理解地转平衡、梯度风平衡等概念，并学习如何应用这些平衡来近似描述大规模流体运动。例如，书中会通过清晰的推导，展示地转涡旋如何在大尺度上保持其结构，以及风暴系统是如何在科里奥利力的作用下演化的。 此外，本书还不会回避地球流体动力学中的一些复杂而又至关重要的非线性过程。我们将探讨湍流的本质，理解其在能量和动量传输中的作用，但不会提供详尽的湍流建模技术。取而代之的是，我们将侧重于描述湍流对宏观流体行为的影响，以及如何从统计学意义上理解其行为。例如，本书会讨论湍流扩散如何影响大气污染物或海洋中的热量和盐分的混合。 本书的一个重要特征是，它将强调流体动力学现象与地球系统其他组成部分之间的相互作用，但不会深入到其他领域的具体研究。例如，我们会简要提及热力学原理如何影响大气密度和温度分布，从而驱动大气环流，但不会详细讨论热力学定律的推导或具体的相变过程。同样，书中会探讨洋流如何输送热量，影响全球气候，但不会深入研究气候模型的细节。这种处理方式旨在为读者提供一个跨越不同地球系统部门的宏观视角，理解流体动力学在其中扮演的核心角色。 本书的论述将严格遵循科学的逻辑和严谨的数学框架。公式的推导将清晰详尽，概念的阐释将力求简洁明了，避免使用模糊或非专业性的语言。插图和图表将被用作辅助，用于直观地展示抽象的数学模型和物理概念，帮助读者更好地理解复杂的流体运动模式。然而，这些图表将是概念性的，而非具体的实测数据图。 本书的读者群体，包括但不限于对地球科学、气象学、海洋学、环境科学以及应用数学领域有浓厚兴趣的学生、研究人员和专业人士。它适合那些希望建立扎实理论基础，理解地球流体行为基本原理，并能够将这些原理应用于分析和解决实际问题的读者。对于那些致力于从事地球科学研究，需要理解大气和海洋动力学如何影响气候变化、天气预报、海洋资源开发等领域的人来说，本书提供的理论框架将是不可或缺的。 总之，《地球流体动力学》不是一本记录发现、展示案例或提供实用操作指南的书。它是一部基于物理原理和数学模型，系统构建读者对地球流体动力学宏观理解的学术著作。它致力于引导读者认识到，支配着我们星球大气和海洋的复杂现象，并非随机发生，而是由一套普适而优雅的物理定律所支配。通过本书，读者将获得一种全新的视角，去理解地球上最动态、最活跃的组成部分——流体，如何以其独特的方式塑造着我们赖以生存的星球。本书的价值在于其所提供的理论深度和普适性，为读者打开了一扇通往理解地球系统深层运作机制的大门。

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阅读体验的另一个亮点在于，这本书在理论框架的构建上展现出极强的统一性，它似乎在试图构建一个涵盖大气和海洋动力学的所有核心要素的“元理论”。它并不将天气学和海洋学割裂开来，而是通过对基本流体方程的系统性操作，展示了科氏力、浮力驱动力（如Boussinesq近似）如何根据不同的背景条件（如密度梯度或旋转速率）产生出完全不同的宏观现象。例如，在讨论Rossby波时，它分别从大气静力平衡和海洋非静力平衡的角度给出了推导，对比了两者在群速度色散关系上的微妙差异，这让我清晰地认识到，我们通常讨论的那些波动现象，其背后的驱动机制在不同介质中的权重是完全不同的。这种跨领域的融会贯通，极大地拓宽了我的视野，不再局限于单一学科的视角去看待这些流体运动。这本书提供的不是零散的知识点，而是一个可以用来分析和解释地球流体现象的完整哲学框架。

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我花了大量时间仔细研读了其中关于涡度方程演化和保守性原理的章节，感觉作者在讲解复杂非线性系统时展现出了非凡的功力。通常这类教材在处理三维流体的复杂耦合项时，容易陷入纯粹的数学推导泥潭，导致物理图像的模糊。然而，这本书巧妙地运用了“类比推理”和“简化假设”相结合的策略。例如，在引入地转平衡和惯性平衡的讨论时，作者并没有急于抛出完整的Navier-Stokes方程的截断形式，而是先从一个理想化的二维环流模型入手，逐步增加科氏力、压力梯度力，最后才导向更接近真实大气海洋系统的近似解。这种层层递进的叙事逻辑，极大地降低了初学者的理解门槛。我对其中一个关于混合层动力学的论述印象深刻，作者不仅给出了标准的湍流闭合模型框架，还穿插了对不同参数化方案在特定环境（如强风暴后或平静海面）下的适用性讨论，这使得理论不再是孤立的公式集，而是与真实观测紧密结合的工具箱。我甚至在思考，如果能再增加一些对数值模拟中如何处理边界层不连续性的探讨，那会更加完美，但就现有内容而言，其理论深度的挖掘已经足够令人折服。

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作为一名长期关注海洋环流模式的科研人员，我非常关注教材对“尺度分离”和“有效理论”处理的成熟度。坦白说，市面上很多教材要么过于偏重宏观的Beta平面近似，要么扎进去就拔不出来，陷入到微观湍流的细节中。这本书的厉害之处在于，它提供了一个非常优雅的“中观”视角。它清晰地划分了行星尺度、中尺度涡（Mesoscale Eddy）以及小尺度剪切流的动力学特征，并且在推导平衡态时，明确指出了不同尺度效应的相对重要性。特别是对中尺度涡的非线性相互作用描述，作者没有简单地引用经典的Rossby波理论，而是深入探讨了涡旋的群速度和能量传输，这对于理解海洋热量和盐度输运至关重要。我发现在这些高级章节中，作者非常注重理论的完备性，几乎每一个关键假设的引入都会附带一个简短的“物理合理性论证”，这种对“为什么这么做”的强调，远比单纯的“怎么做”更有教学价值。它促使读者不仅要会解方程，更要理解方程背后所代表的物理实在。

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这本书的语言风格，初读时略显晦涩，但深入之后，会发现它散发着一种古典物理学家的严谨和一丝不苟，这与很多当代教材那种追求“口语化”和“快速入门”的趋势截然不同。作者的遣词造句非常精确，没有使用太多模棱两可的表达，每一个术语的使用都遵循了严格的学术定义。例如，在讨论势流理论的应用时，它对“无旋性”和“无辐散性”的区分细致入微，这在基础物理学习中常常被混淆。这种“不容妥协的精确性”是这本书最鲜明的特点。不过，正因为如此，对于完全没有背景知识的读者来说，第一遍阅读的体验可能会比较吃力。它要求读者必须带着笔和草稿纸去阅读，随时准备推导验证。但好处是，一旦你攻克了一个难点，那种理解的深度和清晰度是其他快速指南无法比拟的。它更像是一部需要“打磨”才能使用的精密仪器，一旦打磨到位，其输出的结果必然是可靠且精确的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，从拿到手的那一刻起，就感受到了一种沉甸甸的、专业书籍应有的质感。封面色彩的选择偏向于深邃的蓝色调，仿佛一下子将你拉入了深海或者高层大气之中，这种视觉上的暗示非常到位，让人对即将展开的理论探索充满了期待。纸张的选用也十分考究，厚实且略带哑光的质感，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。更值得称赞的是，内页的排版布局极其清晰，公式的对齐和符号的规范都达到了教科书级别的严谨。作者在图表的绘制上似乎也投入了大量心血，那些复杂的流线图和剖面示意图，线条流畅，信息密度适中，即便是初次接触这些概念的读者，也能通过这些视觉辅助工具迅速抓住问题的核心。我尤其欣赏它在章节开篇对核心概念的引入方式，总能用一种非常精炼的语言勾勒出本章要讨论的物理场景，这为后续的数学推导和物理讨论打下了坚实的认知基础。整体来看，这本书在“物”的层面，也就是实体载体上，无疑是一件令人愉悦的收藏品，它传递出一种对知识的尊重和对读者的关怀，光是翻阅它，就能感受到一股严谨治学的氛围。

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真是赞死了的书！一本这个，一本Holton的大气动力学引论，是我最希望能看到中文的两本动力学教材了……

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已托人带回Pedlosky的三本了。

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真是赞死了的书！一本这个，一本Holton的大气动力学引论，是我最希望能看到中文的两本动力学教材了……