Modelling and Monitoring of Coastal Marine Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Rao, Y. R. 编

出品人:

页数:246

译者:

出版时间:

价格:$ 179.67

装帧:

isbn号码:9781402083266

丛书系列:

图书标签:

• 海洋建模
• 海岸过程
• 海洋监测
• 海洋动力学
• 数值模拟
• 遥感
• 环境科学
• 海洋工程
• 水动力学
• 海岸带管理

海洋科学与工程领域的前沿探索：一本深度聚焦于陆地水文与海洋气候相互作用的专著 书名：陆地水文动力学与海洋气候系统耦合研究：理论、模型与区域应用 内容简介 本书旨在深入探讨陆地水文过程（包括降水、地表径流、地下水流动以及流域尺度的物质输运）与全球海洋气候系统之间复杂的、多尺度的相互作用机制。不同于传统上将水文学与海洋学孤立研究的范式，本书将视角聚焦于两者耦合界面的物理、化学和生物地球化学过程，重点分析地表水文变化如何通过河流入海口、蒸发-降水反馈环路以及海洋环流系统，对区域乃至全球气候变率产生影响，反之，海洋气候模式的演变又如何驱动陆地水文特征的长期变化。 全书结构严谨，内容涵盖理论基础、数值模拟方法、数据同化技术以及具体的区域案例分析，力求为水文学家、海洋学家、气候科学家以及水资源管理者提供一个跨学科的综合性参考框架。 --- 第一部分：理论基础与耦合机制（基础篇） 本部分为全书的理论基石，详细阐述了连接陆地与海洋两大系统的核心物理和化学原理。 第一章：陆地水文循环的能量与物质驱动力 本章从能量平衡的角度重新审视了全球水循环的驱动力，重点分析了太阳辐射、大气环流以及陆地表面的反照率、植被覆盖度（特别是蒸散发过程的参数化）对区域径流生成和汇流时间的影响。随后，引入了流域尺度上的物质（如营养盐、沉积物和溶解性有机碳）传输的质量守恒方程，并讨论了土壤含水量梯度如何影响地表水文响应的非线性特征。特别关注了极端降水事件下，地表水文的快速响应机制及其对近岸水环境的冲击。 第二章：海洋环流与大气水汽输送的相互作用 本章深入剖析了海洋热量再分配在全球气候系统中的核心地位。内容包括中尺度涡旋对海表温度（SST）的局地调控，拉尼娜/厄尔尼诺（ENSO）等关键气候模态如何通过大气遥相关（Teleconnections）影响全球降水格局。关键在于，本章详细阐述了大气水汽通量（Moisture Flux）在跨洋输送中的作用，以及海洋边界层湍流混合对大气可降水量（Precipitable Water Vapor）的反馈机制。此外，对海洋热力结构（如温跃层深度）如何调节区域季风强度，进而影响陆地降水时空分布进行了细致的建模分析。 第三章：河流入海口的动态平衡与界面过程 河流入海口是连接陆地水文和海洋动力学的最关键区域。本章聚焦于盐水楔（Saltwater Wedge）的动力学，分析了在潮汐、径流变化和风场作用下，淡水羽流（Freshwater Plume）的混合、稀释和输运过程。深入讨论了界面处的密度驱动流和剪切应力对沉积物再悬浮与迁移的影响。本章还探讨了河流输送的营养盐（如氮、磷）在河口湾的生物地球化学转化，及其对近岸海洋初级生产力的潜在控制作用。 --- 第二部分：耦合模型与模拟技术（方法篇） 本部分侧重于介绍和评估用于研究陆地水文与海洋气候耦合系统的先进数值工具和数据处理技术。 第四章：水文-气候耦合模型的结构与参数化 本章系统介绍了当前主流的水文模型（如分布式模型）与气候模型（如区域气候模型RCMs）进行耦合的几种主流架构，包括离线耦合、松散耦合和强耦合。重点讨论了在耦合过程中，如何准确地桥接不同模型的时间步长、空间分辨率以及物理参数之间的差异。对蒸散发、土壤水运动以及地表径流的参数化方案进行了比较分析，评估了不同方案在模拟极端水文事件时的表现。 第五章：海洋环流与物质输运的高分辨率模拟 本章详细介绍了用于模拟海洋环流（如混合层动力学、深层水形成与再循环）的数值模型，例如基于非静力方程的海洋模型。重点阐述了高分辨率网格（Nested Grid）技术在捕捉中尺度涡旋和复杂海岸地形影响下的水动力学的重要性。此外，探讨了生物地球化学模块的集成，特别是如何模拟碳、氧、硅等关键元素的海洋循环，并评估了陆源输入对这些循环的扰动效应。 第六章：数据同化技术在耦合系统中的应用 为了提高耦合模型的预测精度，数据同化技术至关重要。本章介绍了集合卡尔曼滤波（EnKF）、变分同化（3D/4D-Var）等技术在水文和海洋模型中的应用。讨论了如何有效地融合卫星遥感数据（如土壤湿度、海表温度、河流流量）与地面观测数据，以校正模型状态变量和参数估计。特别关注了在同化过程中处理观测误差和模型误差不确定性的方法。 --- 第三部分：区域案例与未来挑战（应用篇） 本部分将理论和方法应用于具体的地理区域，并展望该研究领域的前沿挑战与发展方向。 第七章：大型河流入海口的极端水文气候事件响应 本章选取了几个典型的、受人类活动和气候变化影响显著的河流入海口（如孟加拉湾、北美五大湖区出口水系）作为案例。通过耦合模型，模拟了厄尔尼诺事件期间的极端降水和径流异常，分析了河流入海流量的剧烈变化如何影响河口湾的盐度场、缺氧区范围以及底层水团的稳定性。同时，探讨了上游水库调度与气候变化叠加作用下，入海口生态系统韧性的变化。 第八章：陆地冰冻圈融化与海洋热量交换的反馈 本章关注高纬度地区，如格陵兰冰盖和北极海冰的融化。分析了冰雪融水如何通过淡水输入改变海冰形成动力学和区域海洋环流（如大西洋经向翻转环流AMOC）的潜在影响。重点研究了冰盖融水对北冰洋的密度分层效应，以及这种分层如何影响海洋吸收大气热量和二氧化碳的能力，从而形成陆地冰冻圈向海洋气候系统的反馈机制。 第九章：综合性挑战与未来研究方向 本章总结了当前陆地水文与海洋气候耦合研究中尚未解决的关键科学问题，包括：如何精确量化亚尺度过程（Sub-grid scale processes）对耦合系统的贡献；非线性气候变化情景下，水文极端事件的时空预测能力提升；以及如何将生物地球化学反馈（如甲烷排放、海洋酸化）更有效地集成到区域尺度的耦合框架中。最后，对下一代耦合模型的发展趋势，特别是机器学习和人工智能技术在复杂系统模拟中的潜力进行了展望。 --- 本书特色： 本书的独特之处在于其跨学科的整合视角，它不仅仅是水文或海洋学的单一综述，而是专注于界面动力学和反馈回路的深度剖析。通过详尽的理论推导、先进的数值方法介绍以及基于真实世界数据的案例分析，本书为研究生、科研人员及政策制定者提供了一个理解和预测全球水资源变化与海洋气候协同演变的有力工具。书中详细阐述的建模技术和数据处理流程，具有极强的实践指导意义。

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