全球氣候系統(tǒng)

前言

“全球氣候系統(tǒng)”是經(jīng)典氣候?qū)W在近三十多年發(fā)展的產(chǎn)物。這個(gè)科學(xué)分支已經(jīng)成為當(dāng)前相關(guān)專業(yè)大學(xué)生及研究生必修的內(nèi)容。氣候變化不僅是一個(gè)科研的熱門課題，也經(jīng)常出現(xiàn)在國(guó)際交流、合作和協(xié)議中，成為真正的世界關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，無論從對(duì)氣候系統(tǒng)的觀測(cè)、監(jiān)測(cè)，還是診斷、預(yù)測(cè)或模擬研究，均使人有日新月異的感覺。在這種形勢(shì)下，講述這一類問題的教材每5～10年更新一次，應(yīng)該是意料之中的事。IPCc科學(xué)報(bào)告每4～5年出版一期新的版本，正是這種科學(xué)發(fā)展的反映。所以，我很高興看到這本書的出版，并且也樂意見到其他作者的編著。這樣就會(huì)推動(dòng)我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。在此想利用這個(gè)機(jī)會(huì)談一點(diǎn)自己在這方面的感想。我們可以簡(jiǎn)單地回顧一下，從20世紀(jì)70年代末召開第一次世界氣候大會(huì)，建立1PCC到現(xiàn)在，全球氣候系統(tǒng)研究所取得的重要成果。首先，就是建立了全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)。這不僅包括了幾乎從大氣頂部到大氣底層覆蓋全球的大氣，而且擴(kuò)展到深海、兩極冰蓋及全球植被。盡管個(gè)別成員的觀測(cè)分辨率及精度尚有待進(jìn)一步提高，但是應(yīng)該說這個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)初具規(guī)模，并積累了10、20乃至30年的觀測(cè)資料。因此，現(xiàn)代對(duì)全球氣候系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)與30年前不可同日而語。其次，為了氣候觀測(cè)與氣候模擬研究，已經(jīng)建立了數(shù)以十計(jì)的大氣環(huán)流模式、海一氣耦合模式及氣候系統(tǒng)模式。利用各種耦合模式所作的月一季尺度短期氣候預(yù)測(cè)已經(jīng)成為日常業(yè)務(wù)。ENS0預(yù)測(cè)時(shí)效已接近1年。同時(shí)對(duì)過去百年、千年進(jìn)行了各種各樣的積分，研究過去氣候變化的形成。對(duì)冰期一間冰期旋回中末次冰期冰盛期（LGM，21 kaBP）及全新世幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻（9 kaBP及6 kaBP）的模擬也有了新的結(jié)果。這些工作不僅能使我們認(rèn)識(shí)各種類型氣候變化的形成原因及機(jī)制，也為預(yù)測(cè)及預(yù)估未來氣候變化打下了基礎(chǔ)。再次，古氣候研究有了突飛猛進(jìn)。各種代用資料如冰芯、石筍、海洋及湖泊沉積乃至樹木年輪、珊瑚等提供了從幾十萬年到年代際、年際不同時(shí)間尺度氣候變化的信息。30年前幾乎不可想象今天能有這樣豐富的古氣候資料。這對(duì)研究氣候變化的形成及預(yù)估未來氣候變化有重要意義。

內(nèi)容概要

本書以全球氣候礦統(tǒng)的觀念，從全球觀測(cè)系統(tǒng)入手介紹近工。年來全球氣候變化和極端氣候事件的研究成果，從多時(shí)空尺度的角度分析氣候變化的原因。    全書分十章。第一章介紹全球氣候系統(tǒng)的構(gòu)成；第二章介紹全球氣象、海洋、陸地觀測(cè)系統(tǒng)和地球數(shù)字觀測(cè)等內(nèi)容；第三章介紹地球演變和地質(zhì)時(shí)期氣候，內(nèi)容從地球的形成到百萬年的氣候變化；第四章和第五章分別介紹歷史時(shí)期和現(xiàn)代氣候的變化，極端天氣與極端氣候事件安排在第六章；第七章和第八章先后介紹海洋熱力變化，包括太平洋上的EI Nifio事件、印度洋的Dipole事件和全球季風(fēng)；第九章和第十章分別是氣候變化的趨勢(shì)和氣候可預(yù)報(bào)性問題的論述。    本書可供大氣、海洋、天文、環(huán)境專業(yè)的本科生、研究生和科研人員參考。

書籍目錄

第一章 全球氣候系統(tǒng)的構(gòu)成　§1.1 系統(tǒng)　§1.2 天氣系統(tǒng)　§1.3 氣候系統(tǒng)　§1.4 全球氣候系統(tǒng)　§1.5 物理氣候系統(tǒng)　§1.6 模式氣候系統(tǒng)　§1.7 系統(tǒng)宏觀描述　§1.8 氣候變化第二章 全球觀測(cè)系統(tǒng)　§2.1 全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)　§2.2 全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)　§2.3 全球陸地觀測(cè)系統(tǒng)　§2.4 地球觀測(cè)系統(tǒng)與數(shù)字地球　§2.5 衛(wèi)星對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)第三章 地球演化和地質(zhì)時(shí)期氣候　§3.1 對(duì)自然的基本認(rèn)識(shí)　§3.2 太陽系的演化　§3.3 地球的形成與演化　§3.4 大陸漂移和造山運(yùn)動(dòng)　§3.5 百萬年氣候變化第四章 歷史時(shí)期的氣候變化　§4.1 氣候時(shí)期和氣候階段　§4.2 氣候變化的認(rèn)識(shí)　§4.3 全球氣候重建　§4.4 中國(guó)氣候重建　§4.5 中國(guó)歷史氣候變化第五章 現(xiàn)代氣候變化　§5.1 現(xiàn)代溫度變化　§5.2 現(xiàn)代降水變化　§5.3 現(xiàn)代環(huán)境變化　§5.4 大氣環(huán)流世紀(jì)變化　§5.5 現(xiàn)代東亞氣候　§5.6 大氣低頻振蕩第六章 氣候極端事件　§6.1 極端天氣與氣候事件　§6.2 極端氣候事件　§6.3 氣候極端事件的全球趨勢(shì)　§6.4 中國(guó)溫度極端趨勢(shì)　§6.5 中國(guó)降水極端事件　§6.6 中國(guó)沙塵暴事件第七章 海洋熱力變化　§7.1 E1 Nino和南方濤動(dòng)現(xiàn)象　§7.2 ENSO循環(huán)及其理論　§7.3 熱帶太平洋次表層海溫變化　§7.4 ENSO影響　§7.5 ENSO預(yù)測(cè)　§7.6 印度洋海溫變化　§7.7 E1 Nino和Dplole的海氣聯(lián)系　§7.8 熱帶海氣耦合模型　§7.9 多時(shí)空尺度海氣相互作用第八章 全球季風(fēng)　§8.1 季風(fēng)現(xiàn)象與季風(fēng)定義　§8.2 全球季風(fēng)　§8.3 熱帶季風(fēng)　§8.4 副熱帶季風(fēng)　§8.5 夏季風(fēng)北邊緣　§8.6 季風(fēng)模擬　§8.7 亞洲多尺度季風(fēng)系統(tǒng)第九章 氣候變化的趨勢(shì)　§9.1 氣候變化的模擬　§9.2 自然與人類活動(dòng)影響的氣候變化　§9.3 多時(shí)間尺度氣候變化　§9.4 氣候變化的近期展望第十章 預(yù)測(cè)理論——?dú)夂蚩深A(yù)報(bào)性　§10.1 預(yù)測(cè)的意義　§10.2 大氣熱對(duì)流系統(tǒng)　§10.3 確定性與隨機(jī)性　§10.4 古氣候變化的理論　§10.5 可預(yù)報(bào)性　§10.6 確定與不確定參考文獻(xiàn)編后語

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 全球氣候系統(tǒng)的構(gòu)成§1.1 系統(tǒng)在確定的位置上占有一定的空間大小，其中有物質(zhì)的組成和屬性，稱為“系統(tǒng)”。一個(gè)質(zhì)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)相互有直接聯(lián)系或影響的系統(tǒng)，如地一月系統(tǒng)。三個(gè)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的系統(tǒng)，其相互作用則可能是非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。太陽系是由太陽、九大行星、若干小行星等組成的。太陽系中各成員的運(yùn)動(dòng)是滿足確定的天體力學(xué)規(guī)則的。依照這樣的規(guī)則，天文學(xué)家可以計(jì)算并預(yù)報(bào)出何時(shí)出現(xiàn)日食、月食等天文現(xiàn)象。為了研究問題的方便，這些行星通常作為質(zhì)點(diǎn)來處理。冥王星是太陽系中最遠(yuǎn)的行星，那里，甚至更遠(yuǎn)些可以看做太陽系的邊界。太陽系相對(duì)銀河系的位置說明，太陽系是受到銀河系和銀河系中其他星體外強(qiáng)迫影響的。上述這些例子說明，系統(tǒng)是一個(gè)物質(zhì)的集合體。集合體內(nèi)有不同的，甚至復(fù)雜的組成。集合體與外界的分隔面形成了這個(gè)系統(tǒng)的邊界。系統(tǒng)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是無序的，還是有序的；是有規(guī)律的，還是不可預(yù)測(cè)的；運(yùn)動(dòng)和變化的原因是什么，構(gòu)成了人們要研究的問題。系統(tǒng)的定位，除了確認(rèn)系統(tǒng)所在的空間位置外，還要確認(rèn)系統(tǒng)的“內(nèi)部”組成和系統(tǒng)的“邊界”，以便與系統(tǒng)的“外界”分開。

編輯推薦

《全球氣候系統(tǒng)》是由北京大學(xué)出版社出版的一本教材。

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