中尺度大氣動力學

前言

　　中尺度大氣動力學是研究中尺度天氣系統(tǒng)和與其相聯(lián)系的嚴重災害性天氣（如雷暴、暴雨、冰雹、龍卷、下?lián)舯┝鞯鹊龋┌l(fā)生、發(fā)展的動力學機制和預報理論及方法的學科。它是當代大氣科學中最受人們關注的研究領域之一，在大氣科學中占有重要的地位。本書是對這一領域的知識的概要介紹。全書共十章，從第一章至第十章依次討論的內容為：中尺度運動的特征及控制方程組；中尺度地形性機械和熱力強迫環(huán)流；自由大氣中的重力波；中尺度大氣運動的不穩(wěn)定性；中尺度對流風暴動力學；中尺度對流渦旋；鋒和急流；中尺度天氣的診斷分析；中尺度數(shù)值模擬；中尺度天氣過程實例的模擬和分析。內容廣泛涉及當今中尺度大氣動力學研究中的主要問題和領域。每章后都附有大量參考文獻，以便于查閱和進一步的探究。　　本書是在《中尺度天氣動力學》（壽紹文編著，氣象出版社，1993年出版）一書的基礎上編寫而成的，該書十多年來一直在很多高校和科研及業(yè)務單位廣泛使用。本書于2006年被教育部學位管理與研究生教育司推薦為“研究生教學用書”。值此出版的機會，我們將原書內容作了大量的調整、修改、更新和充實，編寫成研究生教學用書使其更適應研究生教學以及科研及業(yè)務工作的需要。限于水平，書中難免有錯誤和不足之處，熱忱希望大家指教，以便今后改正和改進。

內容概要

　　中尺度大氣動力學是研究中尺度天氣系統(tǒng)和與其相聯(lián)系的嚴重災害性天氣（如雷暴、暴雨、泳雹、龍卷、下?lián)舯┝鞯龋┌l(fā)生、發(fā)展的動力學機制和預報理論及方法的學科。它是當代大氣科學中最受人們關注的研究領域之一，在大氣科學中占有重要的地位?！堆芯可虒W用書：中尺度大氣動力學》是對這一領域知識的概要介紹。全書共十章，從第一章至第十章依次討論的內容為：中尺度運動的特征及控制方程組；中尺度地形性機械和熱力強迫環(huán)流；自由大氣中的重力波；中尺度大氣運動的不穩(wěn)定性；中尺度對流風暴動力學；中尺度對流渦旋；鋒和急流；中尺度天氣的診斷分析；中尺度數(shù)值模擬；中尺度天氣過程實例的模擬和分析。內容廣泛涉圾當今中尺度研究中的主要問題和研究領域。每章后都附有參考文獻，以便于查閱和進一步的探究?！　　堆芯可虒W用書：中尺度大氣動力學》內容充實，簡明扼要，說理清楚，討論深入，可作為高等學校大氣科學本科生及研究生教材或氣象及相關學科的研究人員及業(yè)務人員研究、學習和工作的參考材料。

書籍目錄

第一章 中尺度運動的特征及控制方程組§1.1 大氣運動系統(tǒng)的尺度劃分§1.2 中尺度大氣運動的基本特征§1.3 包辛尼斯克（Boussinesq）近似方程組§1.4 滯彈性近似方程組參考文獻第二章 中尺度地形性機械和熱力強迫環(huán)流§2.1 地形波§2.2 尾流中的環(huán)流§2.3 城市熱島環(huán)流§2.4 海陸風§2.5 山谷風§2.6 復雜地形影響的數(shù)值模擬參考文獻第三章 自由大氣中的重力波§3.1 重力波的觀測特征及天氣背景§3.2 重力波的動力學性質§3.3 重力波的結構及其對天氣的影響§3.4 重力波的發(fā)生發(fā)展參考文獻第四章 中尺度大氣運動的不穩(wěn)定性§4.1 位勢不穩(wěn)定§4.2 第二類條件性不穩(wěn)定§4.3 波動型第二類條件性不穩(wěn)定§4.4 慣性不穩(wěn)定§4.5 對稱不穩(wěn)定§4.6 條件性對稱不穩(wěn)定§4.7 開爾文－赫姆霍茨不穩(wěn)定參考文獻第五章 中尺度對流風暴動力學§5.1 描述大氣對流的理論模式§5.2 風垂直切變對對流風暴傳播和發(fā)展的作用§5.3 環(huán)境熱力和動力條件對對流風暴的綜合影響§5.4 風垂直切變對雷暴的組織和分裂作用§5.5 龍卷風暴的結構和生成§5.6 颮線的結構及理論模型§5.7 雷暴對大尺度環(huán)境的反饋作用參考文獻第六章 中尺度對流渦旋§6.1 中尺度對流渦旋的衛(wèi)星和雷達觀測§6.2 MCV的結構和特征§6.3 MCV發(fā)生發(fā)展的條件§6.4 垂直切變與MCV的關系§6.5 MCV的概念模型參考文獻第七章 鋒和急流§7.1 鋒的結構§7.2 運動學和熱力學鋒生§7.3 動力學鋒生§7.4 制約鋒生的因子§7.5 鋒面橫向次級環(huán)流§7.6 急流§7.7 邊界層中尺度鋒參考文獻第八章 中尺度天氣的診斷分析§8.1 中尺度診斷分析基礎§8.2 中尺度診斷和預報方程§8.3 矢量分析§8.4 位渦分析§8.5 螺旋度分析§8.6 大氣穩(wěn)定度分析參考文獻第九章 中尺度數(shù)值模擬§9.1 中尺度數(shù)值模擬概述§9.2 中尺度數(shù)值模式MM5簡介§9.3 WRF模式簡介§9.4 ARPS模式簡介參考文獻第十章 中尺度天氣過程實例的模擬和分析§10.1 2003年7月5日江淮暴雨過程的模擬和分析§10.2 2002年8月16日啟東局地暴雨過程的模擬和分析§10.3 2004年7月12日南通強對流天氣過程的模擬和分析§10.4 臺風“麥莎”北上變性及降水過程的模擬和分析§10.5 2005年12月山東半島強降雪過程的模擬和分析§10.6 2006年4月9－11日北方沙塵暴天氣的模擬和分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章　中尺度運動的特征及控制方程組　　不同尺度的大氣運動具有不同的特征，并遵循不同的規(guī)律。本章將討論中尺度大氣運動系統(tǒng)的定義、中尺度運動的基本特征以及中尺度運動的控制方程組。　　§1.1　大氣運動系統(tǒng)的尺度劃分　　大氣環(huán)流是極為復雜的，它包含著從湍流微團到超長波等各種尺度的運動系統(tǒng)。不同尺度的系統(tǒng)具有不同的物理性質，因此為了便于研究須將它們進行分類。尺度分類通常有經驗、理論和實用（或幾何）三種分類方法?！　∪藗冊谠缙谥饕唇涷灧诸?，并得出了經典的三段分類，即把天氣系統(tǒng)劃分為大尺度、中尺度和小尺度三類（其空間尺度分別為106m、105m和104m，時間尺度分別為105s、104s和103s）。對于小尺度系統(tǒng)（如雷暴、龍卷等）和大尺度系統(tǒng)（如氣旋、反氣旋、鋒等）人們根據長期的單站觀測和常規(guī)天氣圖分析的經驗，很早就有了明確的概念。而關于中尺度系統(tǒng)（如颮線、中氣旋等）的概念則是在進行了很多比較細致的天氣圖分析，特別是在有了雷達等探測工具之后才建立起來的。Ligda（1951）最早提出“中尺度”這一概念。他根據對降水系統(tǒng)進行雷達探測所積累的經驗指出，有些降水系統(tǒng)太大以致不能由單站觀測全，有些又太小以致即使在區(qū)域天氣圖上也不能顯現(xiàn)。他建議把具有這種尺度的系統(tǒng)稱為“中尺度”系統(tǒng)。自此以后，“中尺度”這一介于大尺度和小尺度之間的特殊尺度的名稱和概念便逐漸得到公認。目前，“中尺度”一般被描述性地定義為時間尺度和水平空間尺度比常規(guī)探空網的時空密度小，但比積云單體的生命期及空間尺度大得多的一種尺度。也就是說，其水平尺度約為幾十千米至幾百千米，時間尺度約為幾小時至十幾小時?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《中尺度大氣動力學》是在《中尺度天氣動力學》（壽紹文編著，氣象出版社，1993年出版）一書的基礎上編寫而成的，該書十多年來一直在很多高校和科研及業(yè)務單位廣泛使用?！吨谐叨却髿鈩恿W》于2006年被教育部學位管理與研究生教育司推薦為“研究生教學用書”。全書共十章，內容包括：中尺度運動的特征及控制方程組；中尺度地形性機械和熱力強迫環(huán)流；自由大氣中的重力波等。每章后都附有大量參考文獻，以便于查閱和進一步的探究。





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