大气波谱分析及其不稳定性

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页数:166
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出版时间:2008-10
价格:35.00元
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isbn号码:9787502946005
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  • 气象
  • 大气科学
  • 波谱分析
  • 大气不稳定
  • 大气动力学
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  • 大气物理
  • 边界层大气
  • 湍流
  • 大气辐射
  • 气象学
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具体描述

《大气波谱分析及其不稳定性:球面大气上的扰动和亚洲夏季风(第2卷)》对球面大气小扰动的特征波动进行了理论分析和波谱计算,并用以探讨亚洲夏季风爆发的动力机制。发现球面正压大气中存在三支波动,一支涡旋波和一对重力惯性波;在实际地球大气中,重力惯性波仅有离散谱,而涡旋波则可出现连续谱;无论是在波包结构、演变还是传播速度方面,连续谱的波包和离散谱的波包都有很大的差异;球面正压不稳定是南海、南亚夏季风爆发的一种动力学机制,并建立了南海、南亚夏季风爆发的概念模型;最后还用球坐标下原始方程组的两层正压模型探讨了南海、南亚夏季风的爆发。

大气波谱分析及其不稳定性 本书深入剖析了大气波谱分析的理论基础、关键技术及其在大气不稳定性研究中的重要应用。我们将从大气波动的基本概念出发,系统梳理不同尺度、不同类型的大气波(如重力波、声波、行星波、罗斯贝波等)的生成机制、传播特征及其在大气动力学过程中的作用。 第一部分:大气波谱分析基础 本部分将构建理解大气波动的理论框架。我们将首先回顾流体力学的基本原理,重点关注在非均匀、非旋转大气中的波动方程推导。在此基础上,我们将详细介绍各种大气波动的谱分析方法,包括: 时间-频率分析: 通过傅里叶变换、小波变换等技术,揭示大气变量(如温度、风速、气压)随时间的变化规律,识别周期性振荡,并从中提取不同频率的大气波信号。 空间-波数分析: 利用二维傅里叶变换等方法,分析大气变量在空间上的分布特征,识别不同空间尺度的波动,并确定其波数。 时空谱分析: 结合时间和空间信息,对大气场的扰动进行二维谱分析,从而获得大气波动的能量谱密度、传播方向和相速度等关键参数。 EOF(经验正交函数)分析: 介绍EOF分析在识别大气主要波动模态和统计特性方面的应用,帮助我们理解大尺度大气环流中的主要变化。 交叉谱分析: 探讨不同大气变量之间的协方差和相干性,揭示大气波动的耦合机制,例如,分析温度扰动和风速扰动之间的联系。 我们将详细阐述这些分析方法的数学原理、计算步骤以及在实际大气数据分析中的应用案例,包括如何处理观测数据(如卫星遥感、地面站点观测、探空气球数据)和数值模式输出数据。 第二部分:大气波动的生成与传播 本部分将聚焦于大气波动的动力学机制。我们将深入探讨: 地形激发: 地形对大气流的影响,如何通过山脊、山脉等地形激发重力波,以及地形波的传播特性。 对流激发: 对流层中的非均匀加热、不稳定对流以及雷暴等天气系统如何产生和传播各种尺度的大气波。 斜压性激发: 大气中的斜压性(温度和气压的水平梯度)如何产生和维持行星波(如罗斯贝波),以及它们在大尺度环流中的作用。 非线性相互作用: 不同尺度大气波之间的非线性相互作用,如何导致能量的级串(如从大尺度向小尺度传递),以及这些相互作用如何影响大气能量收支和波动谱。 波的传播介质: 大气介质的非均匀性(如温度、密度、风场的垂直变化)如何影响波的传播速度、方向以及是否会发生反射、折射或破碎。我们将重点分析波导效应和不稳定性对波传播的影响。 第三部分:大气不稳定性及其与波动的关联 本部分是本书的核心,将深入探讨大气不稳定性及其与各种大气波动的密切关系。我们将从以下几个方面展开: 不稳定的定义与类型: 详细阐述大气中各种不稳定性(如静力不稳定性、条件性不稳定性、动力不稳定性、斜压不稳定性、对流不稳定性等)的物理机制和判断标准。 静力不稳定性(干/湿): 分析大气垂直温度递减率与绝热递减率的关系,以及水汽的凝结潜热释放如何改变大气稳定性,并与向上运动的暖湿空气形成正反馈。 动力不稳定性: 探讨风场切变、涡度梯度等动力学因素导致的大气不稳定,以及这些不稳定如何产生和维持各种尺度的大气波。例如,切变不稳定性如何产生准二日波。 斜压不稳定性: 深入分析行星尺度波动(如罗斯贝波)在大气斜压性环境中的增长机制,以及导致大尺度天气系统(如锋面、气旋)发展的不稳定波。 对流不稳定性: 重点关注对流层中强烈的垂直运动和能量集中释放导致的不稳定性,以及如何通过波谱分析来识别和预测强对流天气(如雷暴、龙卷风)的发生。 大气波动的能量传输与不稳定性: 分析大气波如何从一个区域或尺度向另一个区域或尺度输送能量和动量,以及这些能量输送过程如何与大气不稳定性相互作用,从而驱动大气环流和天气系统的演变。例如,重力波对高层大气能量和动量的输送,以及其与平流层极涡破裂的关联。 波破碎与混合: 探讨大气波在传播过程中,当遇到强烈的背景场或发生非线性相互作用时,会发生“破碎”现象,并将能量和动量传递给背景场,导致大尺度混合。这将是理解平流层动力学和气候变迁的重要环节。 第四部分:应用与展望 最后,我们将展示大气波谱分析及其不稳定性研究在实际应用中的价值,并对未来研究方向进行展望: 天气预报与气候预测: 利用波谱分析技术诊断和预测天气系统(如暴雨、台风)的发生与发展,以及分析大尺度波动对气候变化的影响。 大气遥感与数据同化: 将波谱分析方法应用于卫星遥感数据的反演,以及将其纳入数值天气预报模型的数据同化过程中,提高预报精度。 空气污染扩散模拟: 分析大气波动对污染物扩散的影响,建立更准确的空气质量预报模型。 航空气象: 研究航空器在不同大气波动环境下的飞行安全,特别是在颠簸和湍流的预测方面。 未来研究方向: 探讨更高分辨率的观测手段、更先进的计算技术、以及耦合模式(如大气-海洋耦合、大气-陆地耦合)在理解更复杂的大气波和不稳定性现象中的潜力。 本书旨在为大气科学、气象学、地球物理学以及相关交叉学科的研究者和学生提供一个全面而深入的理论指导和实践参考。通过掌握大气波谱分析的技术,并深刻理解其与大气不稳定性之间的内在联系,我们能够更有效地揭示大气运行的奥秘,提升对天气和气候现象的认识和预测能力。

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《大气波谱分析及其不稳定性》这本书的书名,让我立刻联想到那些在天地之间无形流转的气流,以及它们是如何在某种“临界点”上发生剧烈变化的。我一直对天气现象背后的动力学过程感到着迷,特别是那些能够引发极端天气的“不稳定”因素。我特别好奇,这本书会在“波谱分析”这个部分,提供哪些具体的工具和方法来揭示大气中不同尺度的波动?是否会深入讲解如罗斯贝波、重力波等波动类型,以及它们是如何携带能量和动量的?我希望作者能够详细阐述,这些波的产生机制是什么?它们在大气中的传播特性又是怎样的?更让我期待的是“不稳定性”的讨论,究竟是什么样的条件会打破大气的平衡,导致能量的快速释放和系统的演变?书中是否会区分静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及它们在大气中的具体表现?我非常希望能看到,作者如何通过数学模型和观测数据,来量化和分析大气的不稳定性。例如,书中是否会介绍一些经典的诊断参数,用来识别大气的不稳定区域,以及预测不稳定发展的可能性?我期待能够通过阅读这本书,理解那些看似随机的天气变化背后,其实隐藏着深刻的物理规律。特别是对于一些突发性的强对流天气,如雷暴、冰雹,甚至是龙卷风,它们是否与大气中的某种特定的不稳定性密切相关?本书能否提供一个清晰的脉络,将波谱分析的理论与这些极端天气的形成机制联系起来?我希望它能给我一个更宏观的视角,去理解地球大气作为一个复杂动力学系统的运作方式,以及那些看似微小的波动是如何累积起来,最终引发震撼人心的天气事件。

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初次翻阅《大气波谱分析及其不稳定性》,我的脑海中立刻涌现出一系列的问题,关于那些驱动着地球气候系统运转的看不见的“力量”。我非常好奇,这本书在“波谱分析”这一块,究竟能为我们揭示大气中哪些类型的“谱”?是能量谱、频率谱,还是成分谱?它是否会从最基本的物理原理出发,比如流体力学和热力学,来构建起理解大气波动的基础?我期待书中能够详细阐述,为何我们的大气并非是静止的,而是充满了各种尺度的波动。这些波动,比如长波、短波,它们是如何被测量和识别的?是通过何种数学工具,如傅里叶变换、小波变换等?我尤其关注“不稳定性”这一概念,它在大气科学中究竟扮演着怎样的角色?书中是否会区分不同类型的不稳定性,例如条件性不稳定性、绝对不稳定性,以及它们各自在大气过程中的具体表现?我非常期待能够理解,当大气系统处于不稳定状态时,能量是如何被释放或传递的,从而导致天气系统的快速发展或演变。这本书会不会通过分析具体的观测数据,例如不同时间、不同地点的大气参数(如温度、湿度、风场)的变化,来展示波谱分析如何揭示大气中的潜在规律?例如,通过分析一个区域的温度垂直廓线,能否判断出该区域是否处于不稳定状态,并预测可能发生的天气现象?我对书中可能包含的案例研究部分尤为感兴趣,如果能够看到真实的观测数据如何被应用于波谱分析,并最终解释了某个具体的天气现象,那将是极具启发性的。此外,我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面,而是能够与实际的天气预报和气候研究联系起来,展示波谱分析的实际应用价值,例如如何帮助预报员更好地判断对流天气的发生概率,或者如何帮助气候学家研究气候变化背景下的极端天气事件频发性。

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《大气波谱分析及其不稳定性》这本书的书名,让我立刻对大气中那些看不见的动力学过程产生了浓厚的兴趣。我尤其希望能够在这本书中深入理解“波谱分析”这一概念,它究竟是如何帮助我们揭示大气中隐藏的各种波动现象的?书中是否会详细讲解不同尺度的波动,比如行星波、开尔文波、重力波等,以及它们是如何在大气中传播、发展和相互作用的?我非常期待能够了解到这些波的生成机制,以及它们所携带的能量和动量是如何影响着大气环流和天气系统的。更令我着迷的是“不稳定性”这个部分。究竟是什么样的条件会导致大气系统打破原有的平衡,进而引发剧烈的天气变化?书中是否会区分不同类型的不稳定性,例如静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及它们在大气中的具体表现?我希望能够通过这本书,理解大气能量是如何在不稳定状态下释放和传递的,从而解释为什么有些时候大气会突然变得异常活跃,导致极端天气的发生。我对书中是否会提供一些实际的观测数据分析案例非常感兴趣,比如如何利用雷达、卫星等观测资料,通过波谱分析来诊断和预测大气的不稳定性,并最终解释某些特定的天气事件。例如,书中是否会探讨如何利用这一分析方法来理解和预测强对流天气的发生,或者台风的生成与发展过程?我期待这本书能够为我打开一扇通往大气科学深层奥秘的大门,让我能够更深刻地理解我们所处的天气系统是如何运作的,以及那些看似微小的波动是如何累积成震撼人心的天气现象。

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这部《大气波谱分析及其不稳定性》的书名,光是听起来就觉得沉甸甸的,仿佛能触及到那些我们平时难以察觉、却又时刻影响着我们的大气深处的奥秘。我对这个领域一直有着浓厚的兴趣,虽然我并非科班出身,但总觉得理解大气中的波动和不稳定性,对于认识我们赖以生存的环境有着至关重要的意义。我希望这本书能为我打开一扇新的窗户,让我能够更深入地理解那些看似无形却力量无穷的能量在空气中是如何传播、如何相互作用,最终又如何孕育出我们所熟知的各种天气现象。例如,书中是否会详细讲解不同尺度的波(如开尔文波、重力波、行星波等)是如何在大气中存在的?它们各自的传播机制和能量传递方式是怎样的?更重要的是,这些波动与大气的不稳定性之间究竟有着怎样的联动关系?我特别关注的是“不稳定性”这个概念,它究竟是指哪种类型的不稳定性?是业主不稳定性,还是其他形式的能量聚集或释放过程?这本书会不会通过大量的实例和生动的图示来帮助我们这些非专业读者理解这些复杂的概念?我期待的是一种既有深度又不失趣味性的解读,能够让我不仅掌握理论知识,更能体会到大气科学的魅力所在,仿佛置身于一个宏大的大气动力学舞台,亲眼目睹波动的此起彼伏,不稳定的暗流涌动,以及它们最终如何塑造出我们所经历的复杂天气。我希望书中能包含对现代观测技术,如雷达、卫星遥感等在大气波谱分析中的应用的介绍,这些技术是如何帮助我们捕捉和解析这些微妙的大气信号的?是否会提及一些经典的波谱分析方法,例如傅里叶变换在识别不同频率波成分中的作用?我希望作者能够用一种通俗易懂的语言,将那些高深的数学公式和物理原理娓娓道来,避免过于枯燥的理论堆砌,而是能够通过类比、比喻等方式,让这些复杂的概念变得更容易理解和消化。这本书能否引领我从微观的空气分子运动,逐步过渡到宏观的天气系统形成,理解波谱分析是如何在不同尺度上揭示大气动力学过程的?我特别期待书中能够对“不稳定性”在极端天气事件(如台风、强对流天气)形成中的作用进行深入探讨,这对我来说是非常实用和具有吸引力的部分,可以帮助我更好地理解和预测这些灾害性天气。

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《大气波谱分析及其不稳定性》这本书的书名,瞬间点燃了我对大气科学深层奥秘的好奇心。我一直对那些驱动着天气变化的看不见的“力量”感到着迷,特别是那些能够导致大气系统从平静变得“失控”的不稳定性。我非常希望能在这本书中找到对“波谱分析”的深入讲解。它是否会介绍如何利用数学工具,比如傅里叶变换,来分解大气中复杂多样的波动?书中是否会涵盖从行星尺度到中小尺度的各种大气波动,比如罗斯贝波、重力波、以及它们在大气中的传播和相互作用?我尤其关注这些波动是如何携带能量和动量的,以及它们对我们日常天气的影响。更让我期待的是“不稳定性”这个概念的探讨。究竟是什么样的条件会打破大气的平衡,导致能量的快速释放和系统的演变?书中是否会区分不同的不稳定性类型,例如静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及它们在实际大气过程中的具体体现?我希望能够通过这本书,理解大气能量是如何在不稳定状态下被激活和传递的,从而解释为什么某些区域的天气会突然变得异常剧烈。我非常期待书中能够包含一些实际的案例分析,通过分析真实的观测数据,来展示波谱分析如何识别大气中的不稳定性,并进而解释一些重要的天气现象。比如,书中是否会探讨如何利用这一分析方法来预测强对流天气的发生,或者理解台风生成的动力学机制?我希望这本书能够为我提供一个坚实的理论基础,让我能够更深刻地理解大气作为一个复杂而动态的系统是如何运作的,以及那些看似微小的扰动是如何累积成震撼人心的天气事件。

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当我在书架上看到《大气波谱分析及其不稳定性》这本书时,我的脑海中立刻浮现出地球大气层中那些汹涌澎湃、瞬息万变的能量流。我一直对天气现象背后的物理机制充满好奇,特别是那些导致大气变得“不稳定”的因素。我非常希望在这本书中,能够找到关于“波谱分析”的详尽阐释。它是否会介绍如何通过分析大气中的各种信号,比如温度、压力、风速的周期性变化,来识别出其中存在的不同频率的波动?书中是否会讲解如行星波、重力波、开尔文波等不同尺度的波,以及它们在大气中的传播方式和能量传递机制?我对这些波如何相互作用,进而影响大气的整体动力学行为非常感兴趣。更令我期待的是“不稳定性”这一核心概念的深入探讨。究竟是什么样的物理条件,会让相对稳定的空气层变得“失衡”,从而引发剧烈的能量释放和天气系统的迅速发展?书中是否会区分不同类型的大气不稳定性,例如静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及它们在大气中的具体表现?我希望能够通过这本书,理解大气能量是如何在不稳定状态下被激活和传递的,从而解释为什么有些时候,平静的天空会突然乌云密布,雷电交加。我非常期待书中是否会包含一些实际的观测数据分析案例,例如通过分析雷达回波图、卫星云图等,来展示波谱分析如何揭示大气中的不稳定性,并进而解释某些天气现象的发生。我希望这本书能够为我提供一个更加系统和深入的视角,去理解大气作为一个复杂的动力学系统是如何运作的,以及那些看似微小的波动是如何累积起来,最终塑造出我们所经历的丰富多彩的天气。

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对于《大气波谱分析及其不稳定性》这本书,我最先联想到的是,大气中无时无刻不在发生的能量传递和状态变化。我一直对那些肉眼无法直接观察到的动力学过程非常着迷,特别是关于大气如何从相对平静的状态突然变得“不稳定”,进而孕育出我们熟知的各种天气现象。我特别希望在这本书中,能够详细地了解到“波谱分析”究竟是如何工作的。它是否会介绍一些基础的数学工具,如傅里叶分析,来分解复杂的大气波动信号?书中是否会涉及不同类型的“波”,例如声波、重力波、行星波,以及它们在大气中的传播特性和能量携带方式?我对这些波如何相互作用,进而影响大气整体动力学行为的过程非常感兴趣。更令我期待的是“不稳定性”的讨论。究竟是什么样的条件会导致大气系统失去平衡,从而进入一个快速演变的状态?书中是否会区分不同类型的不稳定性,比如条件性不稳定性、绝对不稳定性,或者是更复杂的动力学不稳定性?我希望能够通过这本书,理解大气中的能量是如何聚集和释放的,从而解释为什么某些区域或某些时刻,天气会突然变得异常活跃。我非常想知道,书中是否会包含一些实际的案例分析,通过分析真实的观测数据,来展示波谱分析是如何揭示大气不稳定性,并进而解释一些重要的天气现象,比如季风的建立、台风的生成,或者强对流天气的发生。我期待这本书能够为我提供一个清晰的理论框架,让我能够理解大气作为一个复杂的混沌系统,是如何在其内部的波动和不稳定性驱动下,不断演化出我们所经历的丰富多彩的天气。

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我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解大气动力学复杂概念的书籍,《大气波谱分析及其不稳定性》这个书名,正好触动了我对这一领域的好奇心。我特别希望能在这本书中找到对“波谱分析”的详细解读,它究竟是如何帮助我们识别和理解大气中存在的各种波动现象的?比如,书中是否会涵盖不同尺度的大气波动,如行星波、重力波、开尔文波等,以及它们是如何在地球大气中传播和相互作用的?我对它们各自的动力学特征和能量传递机制非常感兴趣。更令我期待的是“不稳定性”的探讨,在大气科学中,什么才算得上是“不稳定性”?它有哪些不同的表现形式?例如,是否包括对流不稳定性、垂直风切变引发的不稳定性,或者是其他更复杂的能量集中或释放过程?我非常希望作者能够通过清晰的讲解和生动的图例,来阐释这些概念,并展示如何通过波谱分析的工具来诊断和预测大气的不稳定性。比如,书中是否会提供一些实际的观测数据案例,例如通过雷达回波、卫星云图等,来展示如何利用波谱分析技术识别出大气中蕴藏的不稳定性,并进而解释某些天气现象的发生。我对于理解“不稳定性”与极端天气事件之间的关联尤为关注,例如,书中是否会探讨如何利用波谱分析来预测强对流天气、台风生成或增强的条件?能否为我提供一个更深入的视角,去理解为什么有些时候大气会表现得如此“乖戾”,从而引发突如其来的剧烈天气变化。我期待这本书能够帮助我构建一个更加系统和深入的大气动力学知识体系,让我能够从更本质的层面理解我们周围不断变化的天气现象。

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《大气波谱分析及其不稳定性》这个书名,立刻唤起了我对地球大气中那些难以捉摸却又至关重要的动力学过程的关注。我一直对天气现象背后的科学原理着迷,特别是关于大气如何从一种相对平衡的状态,突然进入到一种“失序”甚至“剧变”的状态。我非常希望能在这本书中找到对“波谱分析”的深入解读,它究竟是如何帮助我们识别和量化大气中存在的各种波动?书中是否会详细讲解不同尺度的大气波动,例如行星波、重力波、开尔文波等,以及它们在大气中的传播机制、能量携带方式以及它们如何相互作用?我非常希望能够理解这些波动是如何驱动着大气环流和天气系统的演变。更让我期待的是“不稳定性”的讨论。在大气科学中,“不稳定性”究竟是指什么?它有哪些具体的表现形式?例如,书中是否会区分静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及这些不稳定性是如何在大气中被诊断和预测的?我希望能够通过阅读这本书,理解大气能量是如何在不稳定状态下被释放和传递的,从而解释为什么某些区域和某些时候,天气会变得如此剧烈和不可预测。我对书中是否会包含一些实际的观测数据分析案例非常感兴趣,比如如何利用雷达、卫星等观测资料,通过波谱分析来诊断大气的不稳定性,并进而解释强对流天气、台风生成等重要天气现象。我期待这本书能够为我提供一个更加系统和深刻的理解框架,让我能够从更本质的层面去认识我们所处的天气系统是如何运作的,以及那些看似微小的扰动是如何累积成震撼人心的天气事件。

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我一直对大气中那些无形的动力学过程感到着迷,尤其是那些能够导致天气系统发生剧烈变化的“不稳定性”。《大气波谱分析及其不稳定性》这个书名,立刻吸引了我,因为它直接触及了我感兴趣的核心问题。我特别希望能在这本书中深入了解“波谱分析”是如何帮助我们理解大气中存在的各种波动现象的。书中是否会介绍如何利用数学工具,例如傅里叶分析,来识别和分解大气中的周期性变化,从而揭示出不同尺度的波?我对于行星波、重力波、开尔文波等这些大尺度和小尺度的波动如何存在、传播以及它们各自的特征非常感兴趣。更令我期待的是“不稳定性”这一概念的详尽阐述。究竟是什么样的条件会导致大气系统打破原有的平衡,从而进入一个快速演变的状态?书中是否会区分不同类型的大气不稳定性,例如静力学不稳定性、动力学不稳定性,以及它们在大气中的具体表现形式?我希望能够通过这本书,理解大气能量是如何在不稳定状态下被激活和传递的,从而解释为什么某些区域的天气会突然变得异常剧烈,例如强对流天气的发生。我非常期待书中是否会包含一些真实的观测数据分析案例,例如如何利用雷达回波、卫星云图等资料,通过波谱分析来诊断大气中的不稳定性,并进而解释某些关键的天气现象。我希望这本书能够为我提供一个清晰的理论框架,让我能够从更深刻的角度去理解我们所处的天气系统是如何运作的,以及那些看似微小的扰动是如何累积成震撼人心的天气事件。

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