大气探测实验实习教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787311029739

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• 大气科学
• 气象学
• 探测技术
• 实验教学
• 实习教程
• 环境科学
• 大气探测
• 气象仪器
• 教学参考书
• 大学教材

蔚蓝之上的探索：现代气象观测技术与应用 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于当代气象科学与大气环境监测领域的前沿技术、实践操作与数据分析方法。我们脱离了传统教科书中对基本理论的冗余阐述，转而侧重于“动手能力”与“实际应用”的培养，力求构建一座连接课堂知识与野外/实验室操作的坚实桥梁。 本书内容主要围绕气象观测设备的精确操作、高级数据处理流程、特定环境下的探测策略，以及新兴观测技术的集成应用展开，旨在培养新一代大气科学工作者具备独立规划、实施高水平科学观测任务的能力。 --- 第一部分：精密传感与实时数据获取 本部分是全书的基石，重点解析了现代气象观测体系中各类核心传感器的物理原理、安装校准流程及误差源分析。我们着重介绍了超声波风速风向仪、精密温湿度传感器（如高精度铂电阻和光纤传感器）的现场调试步骤，强调了如何确保传感器在极端环境（如强风、高湿、低温）下的长期稳定性和数据可靠性。 重点关注内容包括： 1. 辐射测量系统的优化配置： 详细阐述了净辐射仪、太阳光谱辐射计的布设要求，如何通过精确的水平对中和白平衡校准，减少天空视场角的系统误差。对比了不同类型太阳跟踪器的优劣及其在长期观测中的维护策略。 2. 大气压力与高度测量： 超高精度气压计（如基于石英谐振原理）的基线标定流程，以及如何利用气压测量数据结合气温廓线，进行实时的站点高程修正，以保证气压数据的绝对准确性。 3. 微脉冲激光雷达（Micro-Pulse LiDAR, MPL）基础操作与初级数据预处理： 讲解了MPL系统的基本光路结构，从原始信号的背景扣除、时间校准到初步的后向散射系数计算，为后续的云高和气溶胶光学厚度反演奠定基础。 第二部分：高空大气探测的进阶实践 对流层顶以上的大气结构探测是理解天气系统发展和气候变化的关键。本部分将视角投向了复杂的高空探测平台与技术。 探空气球系统的全周期管理： 本书详细记录了从探空气球（Radiosonde）的选型、携带电池的预处理、探空仪的集成与气球放飞全过程的规范操作。特别强调了在不同风场条件下，如何根据探空仪的飞行模型，精确计算安全释放点，以避免设备在起飞阶段的撞击或过早坠落。数据处理方面，深入探讨了GPS定位漂移误差的修正技术，以及如何识别并去除探空仪在冰相区可能出现的温度传感器漂移数据。 无人机（UAS）在边界层科学中的应用： 针对固定翼和多旋翼无人机搭载气象载荷的场景，本书提供了详细的操作指南。内容涵盖了载荷集成（如小型霍尔效应风速计和微型红外辐射计）的电源管理、电磁兼容性（EMC）测试。重点在于飞行路径规划与垂直剖面采样策略：如何设计“之”字形或螺旋上升轨迹，以最大化获取垂直梯度信息，并讨论了无人机桨叶涡流对低层风场测量的干扰及其在数据后处理中的抑制方法。 第三部分：环境监测网络的数据质量控制与管理 现代气象观测产生海量、多源异构数据，数据质量控制（QC）是确保科学成果有效性的核心环节。 自动气象站（AWS）的质量保障流程： 详细介绍了基于时间序列分析和空间一致性检验的自动化质量控制算法。例如，如何设置基于物理约束的阈值（如日最高温变化率的上限），以及如何应用多站点空间插值校验特定站点的异常读数。书中提供了针对常见传感器故障（如雨量筒堵塞、风杯卡死）的远程诊断流程图。 气象数据的时间序列分析与可视化： 本书引入了先进的时间序列处理工具集（如Python生态中的`xarray`和`pandas`），指导读者进行跨时间尺度的去趋势、季节分解和周期分析。重点讲解了傅里叶变换在识别大气振荡周期（如准双日振荡、Madden-Julian振荡）中的应用，并提供了绘制复杂多变量耦合时间序列图表的实践代码示例。 第四部分：专业化环境参数的先进探测方法 除了常规气象要素，大气科学还关注特定痕量气体和颗粒物的监测。 温室气体与痕量气体监测： 聚焦于傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）在连续监测大气中CO2、CH4和O3等痕量气体中的应用。内容涉及仪器的定期校准、背景谱的采集与归一化处理，以及如何利用分子吸收谱线数据反演特定路径上的气体柱浓度。同时，简要介绍了利用激光吸收光谱技术（TDLAS）进行高精度水汽测量的原理和野外部署注意事项。 气溶胶光学特性的现场反演： 深入讲解了地基多通道辐射计在获取气溶胶光学厚度（AOD）和单次散射反照率（SSA）中的应用。读者将学习如何根据观测到的天空亮度数据，结合辐射传输模型，反演出气溶胶的粒径分布和化学成分对光学特性的贡献。 --- 总结与展望 本书的构建核心理念是“知其所用，方能精于其术”。它不是一本理论汇编，而是一本面向实际工作的操作手册和问题解决指南。通过对这些前沿观测技术和数据处理方法的深入剖析与实践指导，读者将能够熟练驾驭现代大气科学研究中的关键工具，为推动气象预报、环境健康与气候研究的精准化发展提供坚实的技术支撑。

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我花了相当长的时间仔细研究了这本书的理论基础部分，不得不说，作者在知识体系的构建上展现了极高的专业素养。它并没有直接跳入繁琐的操作步骤，而是先用一种非常直观且逻辑严密的方式，梳理了大气探测背后的物理学原理和数学模型。例如，在讲解大气廓线获取的原理时，作者没有仅仅停留在公式的罗列，而是通过大量的类比和背景知识的铺垫，将那些抽象的辐射传输方程变得易于理解。我尤其欣赏它对误差分析的深度探讨，不仅仅是告诉我们“要测量”，更重要的是解释了“为什么会产生误差”以及“如何量化这些误差”。这种深入浅出的讲解方式，极大地帮助我建立了扎实的理论根基，使得接下来的动手操作不再是机械地模仿，而是基于对原理的透彻理解。这种兼顾深度与广度的处理，使得本书的价值远远超越了一本纯粹的实验手册。

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与其他同类教材相比，这本书在案例的丰富性和多样性上展现出了明显的优势。它涵盖了从基础的气象要素观测到较为前沿的大气遥感技术应用，形成了一个梯度合理的学习路径。我发现书中不仅仅是展示成功的实验案例，更有不少“失败的教训”分析。这些反思性的内容非常宝贵，它们揭示了在特定气象条件下，某些标准流程可能会失效的原因，以及如何通过调整实验设计来应对复杂多变的实际环境。例如，在讲解探空气球释放流程时，它细致地对比了不同风速和气压梯度下对轨迹预测的影响，并提供了修正模型的思路。这种对“变数”的充分讨论，培养了读者一种批判性思维和灵活应变的能力，这比死记硬背标准操作流程重要得多。这种前瞻性和包容性，让这本书在应对未来可能出现的新技术挑战时，也显得游刃有余。

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这本书的实用性可以说是教科书级别的典范。我迫不及待地想在实际操作中检验书中的指导，而书中的每一个步骤都写得细致入微，几乎是手把手地教导。从仪器的日常维护、开机自检的每一个参数设置，到数据采集过程中的环境影响因素考量，都给出了明确的规范和建议。最让我感到惊喜的是，它还附带了一些“野外应急处理指南”。在实际的外场实验中，设备的小故障是常有的事，这本书提前预设了多种常见问题及其对应的解决策略，这对于独立开展实验的人来说，简直是雪中送炭。我特别留意了其中关于数据预处理和初步可视化的章节，它推荐了一些业界常用的软件工具，并且给出了相应的操作脚本思路，这极大地缩短了我从原始数据到初步成果的时间跨度。这种紧密贴合一线工作需求的编排，让人感觉作者就是身边经验丰富的前辈在悉心指导。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里，感觉纸张的质感也相当不错，厚实而有韧性，翻阅起来非常顺滑，不像有些教材，翻几次就感觉要散架了。而且，这本书的开本适中，无论是放在书包里还是在实验室台面上，都非常方便携带和查阅。内页的排版布局也做得十分用心，图文并茂的版式让人在学习复杂概念时能够一目了然。特别是那些实验流程图和设备结构示意图，线条清晰，标注精准，即便是初次接触这些仪器的读者也能迅速把握要点。这种对细节的关注，体现了编者在实际教学和使用场景上的深刻理解，绝对不是那种应付了事的出版物。初读之下，光是翻阅的过程就让人对后续内容的学习充满了期待，感觉这是一本真正为学生和初级研究人员着想的实用工具书，而不是一本枯燥的理论堆砌。

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从整体阅读体验来看，这本书的语言风格是一种非常沉稳且具有引导性的学术叙事。它很少使用过于口语化的表达，但用词精准到位，避免了晦涩难懂的专业术语堆砌。作者似乎非常注重培养读者的科学严谨性，每一个概念的引入都伴随着清晰的逻辑链条。我特别喜欢书中穿插的一些历史背景介绍，它们简要说明了某些实验方法是如何一步步发展和完善起来的，这让枯燥的实验技术学习有了一种宏大的历史感和使命感。阅读这本书，就像是与一位耐心且学识渊博的导师进行一对一的交流，他既有深厚的理论功底，又不失对实践细节的关怀。总而言之，这是一本兼具理论深度、实践指导性和前瞻视野的高质量专业教材，对于想要系统掌握大气探测技术的人来说，是不可多得的良师益友。

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