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出版者:Blackwell Pub

作者:Hewitt, C. N. (EDT)/ Jackson, Andrea V. (EDT)

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:2003-6

价格:3396.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780632052868

丛书系列:

图书标签:

• 大气科学
• 气象学
• 大气物理
• 大气化学
• 气候学
• 环境科学
• 地球科学
• 大气污染
• 遥感
• 气象观测

气候变迁的千年回响：地球系统的深层探秘 本书深入探讨了地球气候系统的复杂性与演变机制，聚焦于塑造我们星球长期环境格局的关键过程。它不仅仅是一本关于天气现象的集合，更是一部关于地球如何自我调节、如何对外部扰动做出反应的百科全书。 第一部分：地质时间尺度上的气候动力学 本章首先将读者的视野拉回到数亿年前，考察地球气候历史的长河。我们审视了温室气体——特别是二氧化碳——在不同地质时期如何通过火山活动、岩石风化和海洋碳循环被捕获和释放，从而驱动了“雪球地球”事件与温暖的古生代气候。 板块构造与古气候的关联： 详细分析了大陆漂移如何改变洋流和大气环流模式。例如，冈瓦纳古陆的形成及其在南极洲的定位如何促进了大规模冰盖的生长，以及特提斯洋的关闭如何重塑了全球热量传输。 氧气与臭氧层的崛起： 追溯了“大氧化事件”对气候系统的深远影响。氧气的积累不仅为复杂生命的出现奠定了基础，同时也催生了臭氧层的形成，这极大地改变了高层大气的能量平衡和紫外线辐射模式，间接影响了地表温度的基线。 米兰科维奇旋律的精确校准： 聚焦于地球轨道参数的周期性变化——偏心率、地轴倾角和岁差——如何精确地调控了太阳辐射在不同纬度和季节的分布。通过对冰芯和沉积物岩芯数据的分析，我们重建了过去数十万年间陆地冰盖进退的精确时间线，揭示了这些天文驱动力如何触发和终止冰期-间冰期旋回。 第二部分：海洋——气候系统的巨大蓄热器 海洋吸收了地球系统中绝大部分多余的热量，并以其巨大的热容量主导着中短期气候的变率。本部分深入剖析了海洋热力学和动力学的耦合作用。 深海环流与热量再分配： 详细阐述了全球温盐环流（Thermohaline Circulation, THC）的结构、驱动力及其对碳和营养物质的输送作用。重点分析了北大西洋深层水形成区的变化如何影响了北大西洋暖流（Gulf Stream）的强度，以及这如何直接关联到欧洲地区的气候异常。 海洋分层与表层变率： 探讨了海洋混合层（Mixed Layer）的季节性变化与年际振荡（如ENSO、PDO）的关系。通过对浮标阵列数据的解读，揭示了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的物理机制——赤道太平洋的西向开尔文波和东向开恩流——如何通过改变云量和降水模式影响全球气候，尤其关注其对热带气旋活动的影响。 海洋酸化与生物地球化学反馈： 探讨了海洋吸收大气二氧化碳所导致的化学变化。不仅仅是pH值的下降，我们还分析了钙化生物（如翼足类和珊瑚）的生存压力，以及碳酸钙补偿深度（CCD）的抬升如何影响深海碳储存效率，构成一个潜在的长期负反馈机制。 第三部分：大气环流的精细结构与区域性气候 本部分将分析尺度从全球模式缩小到中尺度和区域尺度，考察大气环流的复杂反馈机制。 对流层和平流层的耦合： 重点研究了准平流层（Quasi-Biennial Oscillation, QBO）和南方涛动（Southern Oscillation）如何通过大气波——如罗斯贝波和重力波——在垂直方向上传播能量，进而影响对流层顶部的温度和环流结构，特别是对中纬度急流（Jet Stream）的影响。 水汽反馈与云的辐射效应： 这是气候模型中最具不确定性的环节之一。我们区分了水汽作为温室气体所产生的正反馈，与云层（尤其是高层卷云和低层积云）反射太阳辐射或捕获地表热量所产生的复杂辐射效应。书中提供了最新的卫星观测数据，用于约束模型中云相态和微物理过程的参数化。 极端天气事件的归因分析： 利用先进的统计物理方法，我们探讨了气候背景变化如何改变极端事件（如热浪、特大暴雨）的频率和强度。通过比较“有”和“没有”人为温室气体排放的模拟情景，量化了人类活动在特定区域极端天气发生概率中的贡献。 第四部分：冰雪圈的敏感性与海平面响应 冰雪圈是地球气候系统中最易受温度变化影响的部分，其融化是不可逆的长期风险。 冰盖动力学与不稳定性： 深入探讨了格陵兰和南极冰盖的内部动力学，包括冰川蠕动、冰舌崩解和海洋融化过程。特别关注了冰下融水如何润滑基岩，加速冰川向海洋的流动，以及海洋热量侵蚀对冰盖边缘稳定性的影响。 永久冻土层的碳炸弹： 分析了北极永久冻土层中封存的巨量有机碳。随着冻土融化，微生物分解释放出二氧化碳和甲烷，形成一个可能加速变暖的潜在正反馈回路。书中结合了遥感监测和现场通量塔数据，评估了这一碳释放的速率和总量。 冰反照率反馈： 解释了冰雪表面高反照率（高反射率）如何通过减少吸收的太阳辐射来强化冷却效应，以及当冰雪消融露出深色海洋或陆地时，反照率急剧下降如何进一步加速变暖。 本书旨在为严肃的研究人员、政策制定者和对地球系统科学有深厚兴趣的读者提供一个全面、严谨且基于前沿观测证据的参考框架。它强调了耦合模型的必要性，并清晰地阐述了当前科学界对气候系统未来状态理解的边界与挑战。

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从实用的角度来看，这本书的附录部分简直是宝藏。我本来以为，对于一本如此宏大的理论著作而言，附录可能只是简单地列举几个不常用的公式。出乎意料的是，这里面包含了大量可以直接应用于计算的实用工具和参考标准。例如，它提供了一套基于特定大气廓线（如Mid-Latitude Summer Standard Atmosphere）计算辐射传输积分的标准化查找表，这对于那些没有能力实时运行复杂辐射代码的研究生来说，无疑是极大的便利。更重要的是，它还收录了多个关键大气参数的历史测量误差范围和当前公认的基准值，这在进行模型验证和不确定性分析时，可以直接引用，省去了我大量时间去比对不同权威机构的最新报告。可以说，这本书从理论到实践，构建了一个完整的知识闭环。

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这本书的价值，绝不仅仅在于知识的罗列，更在于它提供了一种批判性思考的框架。在谈及预测能力和气候敏感性时，作者没有回避当前科学界存在的核心争议。他们非常坦诚地列举了不同模型集合中，对云反馈机制的差异化处理方式，并分析了这些差异如何导致了未来温度预测曲线的显著发散。这种透明度令人信服。我发现，它迫使我不断地在脑海中进行“为什么是这样”的反问。比如，当解释了詹姆斯-福吉斯（James-Fuggit）关于平流层水汽增加的反馈机制后，书中紧接着提出了一个值得深思的开放性问题：现有观测手段是否已经足够灵敏，可以捕捉到这种微小但关键的信号变化？这种引导式的叙述，极大地激发了我的研究兴趣。

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作为一名长期从事地表过程模拟的学者，我习惯于从更宏观的尺度去理解大气现象，因此，我对那些过于微观的湍流和边界层参数化方案通常会感到枯燥。但这本书有一种神奇的能力，能将那些看似枯燥的物理过程，用一种充满逻辑美感的方式呈现出来。举个例子，讲到大气边界层的演变时，它没有直接堆砌复杂的湍流模型，而是从能量守恒和动量通量的角度入手，逐步引入了混合长度理论，再过渡到K-epsilon模型。这种层层递进的讲解方式，仿佛是一位经验丰富的导师，在你每一步困惑时都提供了最恰当的助推力。读完相关章节后，我对如何调整模型中的稳定度参数有了全新的直觉判断，而不是单纯依赖经验值去试错。

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这本书的装帧设计真是令人眼前一亮，硬壳封面带着一种沉稳的质感，颜色选用了深邃的午夜蓝，配上烫金的标题字体，显得既专业又不失典雅。我拿到手的时候，首先被它的重量所震撼，那种厚重感立刻传达出内容的深度和广度。内页的纸张选择了略微偏黄的高级哑光纸，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳，这对于一本动辄需要查阅数百页的工具书来说，简直是福音。排版方面，作者和出版商显然下足了功夫，栏间距适中，字体大小的选择也兼顾了易读性和信息密度，即便是那些复杂的数学公式和图表，也清晰锐利，没有丝毫的模糊不清。侧边还贴心地做了页码和章节的索引标记，翻阅时可以迅速定位到所需的部分，这点对于需要经常进行交叉引用的研究人员来说，简直是救命稻草。

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我是在一个关于气候模型不确定性的小型研讨会上推荐下开始阅读的，起初我担心内容会过于偏向某一个研究流派，导致视角受限。然而，这本书展示出了一种令人敬佩的平衡性。它并没有急于给出一个“标准答案”，而是系统地梳理了从基础的热力学方程到最新的数值模拟技术之间的演变脉络。例如，在讨论气溶胶辐射强迫效应时，它详尽地比较了拉格朗日与欧拉两种方法的优缺点，并且引用了跨越过去三十年的经典文献，形成了一个清晰的知识树。我尤其欣赏其中关于数据同化方法论的章节，它没有仅仅停留在理论描述，而是深入探讨了在实际观测数据稀疏或误差较大的情况下，如何通过贝叶斯框架来优化初始条件，这种实践导向的论述，极大地拓宽了我的操作视野。

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