大氣-海洋學(xué)概論

前言

2008年是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校五十周年。為了反映五十年來辦學(xué)理念和特色，集中展示教材建設(shè)的成果，學(xué)校決定組織編寫出版代表中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教學(xué)水平的精品教材系列。在各方的共同努力下，共組織選題281種，經(jīng)過多輪、嚴(yán)格的評審，最后確定50種入選精品教材系列。1958年學(xué)校成立之時(shí)，教員大部分都來自中國科學(xué)院的各個(gè)研究所。作為各個(gè)研究所的科研人員，他們到學(xué)校后保持了教學(xué)的同時(shí)又作研究的傳統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)“全院辦校，所系結(jié)合”的原則，科學(xué)院各個(gè)研究所在科研第一線工作的杰出科學(xué)家也參與學(xué)校的教學(xué)，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學(xué)中。五十年來，外界環(huán)境和內(nèi)在條件都發(fā)生了很大變化，但學(xué)校以教學(xué)為主、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針沒有變。正因?yàn)閳?jiān)持了科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合的方針，并形成了優(yōu)良的傳統(tǒng)，才培養(yǎng)出了一批又一批高質(zhì)量的人才。學(xué)校非常重視基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的傳統(tǒng)，也是她特別成功的原因之一。當(dāng)今社會(huì)，科技發(fā)展突飛猛進(jìn)、科技成果日新月異，沒有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，很難在科學(xué)技術(shù)研究中作出重大貢獻(xiàn)。建校之初，華羅庚、吳有訓(xùn)、嚴(yán)濟(jì)慈等老一輩科學(xué)家、教育家就身體力行，親自為本科生講授基礎(chǔ)課。他們以淵博的學(xué)識、精湛的講課藝術(shù)、高尚的師德，帶出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學(xué)生。這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的教材，其作者大多直接或間接受到過這些老一輩科學(xué)家、教育家的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學(xué)理念與科學(xué)探索精神。

內(nèi)容概要

本書是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院所設(shè)的“大氣一海洋學(xué)”課程的專用教材。這本教材突出了大氣圈和水圈的共同特點(diǎn)和相互關(guān)系，把大氣和海洋結(jié)合在一起來講述。內(nèi)容比較廣泛，但并不很深。它包括了大氣科學(xué)和海洋學(xué)中的一些基本概念、大氣和海洋中發(fā)生的物理和化學(xué)現(xiàn)象及過程、大氣和海水運(yùn)動(dòng)的特征以及目前普遍關(guān)心的海一氣相互作用、氣候異常和全球性的環(huán)境問題(酸雨、全球變暖和臭氧層破壞)等內(nèi)容。它既包含了大氣和海洋學(xué)的一些基礎(chǔ)知識，同時(shí)也介紹了一些目前大氣科學(xué)和海洋學(xué)中的重要科研成果。    本書可供高等院校地球科學(xué)類的師生和從事相關(guān)方面的科技工作者閱讀參考。

書籍目錄

總序前言第1章  緒論  1.1  地球的圈層，大氣圈和水圈    1.1.1  大氣圈和水圈的概況    1.1.2  大氣和海洋的邊界    1.1.3  大氣圈和水圈的形成和演化，海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造理論    1.1.4  大氣圈和水圈與人類生活的關(guān)系  1.2  大氣科學(xué)和海洋學(xué)的研究內(nèi)容和方法  1.3  大氣科學(xué)和海洋學(xué)的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用    1.3.1  大氣科學(xué)和海洋學(xué)的發(fā)展    1.3.2  新技術(shù)在大氣科學(xué)和海洋學(xué)中的應(yīng)用第2章  大氣和海水的成分及結(jié)構(gòu)  2.1  大氣和海水的組成    2.1.1  大氣的基本成分    2.1.2  海水的化學(xué)組成  2.2  海水的鹽度和氯度    2.2.1  海水的鹽度    2.2.2  海水組成的恒定性    2.2.3  海水的氯度    2.2.4  海水鹽度與氯度的關(guān)系    2.2.5  海洋鹽度的分布  2.3  大氣和海水的垂直結(jié)構(gòu)    2.3.1  大氣的垂直結(jié)構(gòu)    2.3.2  海洋的垂直結(jié)構(gòu)  2.4  大氣和海洋的溫度、密度、壓強(qiáng)及鹽度之間的關(guān)系    2.4.1  大氣溫度、密度和壓強(qiáng)的關(guān)系，氣體狀態(tài)方程    2.4.2  大氣壓強(qiáng)隨高度的分布    2.4.3  海水密度與溫度、鹽度和壓強(qiáng)的關(guān)系  2.5  高層大氣簡介    2.5.1  臭氧層    2.5.2  電離層    2.5.3  磁層第3章  大氣和海水運(yùn)動(dòng)的能源和熱量收支  3.1  大氣和海洋對太陽輻射的吸收    3.1.1  太陽和太陽輻射    3.1.2  大氣對太陽輻射的吸收    3.1.3  海水對太陽輻射的吸收  3.2  海-地-氣系統(tǒng)的長波輻射    3.2.1  海面和陸地面向上的紅外熱輻射    3.2.2  大氣放射的紅外熱輻射  3.3  感熱交換和潛熱交換    3.3.1  大氣與海洋或大氣與陸地的感熱交換    3.3.2  海洋與大氣的潛熱交換  3.4  海-地-氣系統(tǒng)的能量收支    3.4.1  海-地-氣系統(tǒng)的輻射收支    3.4.2  地球表面的熱量平衡    3.4.3  溫室效應(yīng)和全球變暖的概念  3.5  大氣和海水溫度的分布    3.5.1  近地面大氣溫度的分布    3.5.2  大氣溫度的高度一緯度分布    3.5.3  海表水溫（SST）的分布    3.5.4  海溫的垂直分布    3.5.5  海溫異常和厄爾尼諾現(xiàn)象第4章  云和云系  4.1  云的分類及其宏觀特性  4.2  云生成的原因及條件第5章  大氣和海洋中的聲、光、電現(xiàn)象  5.1  聲波在大氣和海洋中的傳播    5.1.1  聲波在大氣和海洋中的傳播速度    5.1.2  聲速在大氣和海洋中的垂直分布    5.1.3  聲波在大氣和海洋中的傳播路徑    5.1.4  聲波在大氣和海洋中傳播時(shí)的衰減  5.2  大氣和海洋中的光學(xué)現(xiàn)象    5.2.1  光波在大氣中的折射    5.2.2  光波在大氣和海水中的散射    5.2.3  云、霧和降水中的光象  5.3  大氣中的電現(xiàn)象    5.3.1  大氣中的離子    5.3.2  晴天大氣電場和大氣電流    5.3.3  雷暴電場第6章  大氣和海水的熱力學(xué)特性和靜力穩(wěn)定度  6.1  熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用  6.2  絕熱過程、位溫和絕熱遞減率    6.2.1  大氣的干絕熱過程    6.2.2  大氣的干絕熱溫度遞減率    6.2.3  大氣的位溫    6.2.4  大氣的濕絕熱過程和假絕熱過程    6.2.5  海水溫度的絕熱變化和位溫  6.3  靜力穩(wěn)定度及其判據(jù)    6.3.1  大氣的靜力穩(wěn)定度    6.3.2  海水的靜力穩(wěn)定度第7章  大氣和海水運(yùn)動(dòng)的基本形態(tài)  7.1  大氣環(huán)流和大洋環(huán)流    7.1.1  全球性平均大氣環(huán)流    7.1.2  局地性的熱力環(huán)流    7.1.3  大洋環(huán)流  7.2  渦旋運(yùn)動(dòng)    7.2.1  大氣中的渦旋運(yùn)動(dòng)    7.2.2  海洋中的渦旋運(yùn)動(dòng)  7.3  波動(dòng)    7.3.1  重力波    7.3.2  羅斯貝波  7.4  垂直運(yùn)動(dòng)和對流    7.4.1  大氣中的垂直運(yùn)動(dòng)    7.4.2  海洋中的垂直運(yùn)動(dòng)  7.5  湍流  7.6  潮汐運(yùn)動(dòng)第8章  大氣和海洋動(dòng)力學(xué)簡介  8.1  大氣和海水所受的力和運(yùn)動(dòng)方程    8.1.1  球坐標(biāo)系和局地坐標(biāo)系    8.1.2  大氣和海水運(yùn)動(dòng)所受的力及其在局地坐標(biāo)系中的表達(dá)形式    8.1.3  旋轉(zhuǎn)地球上大氣和海水的運(yùn)動(dòng)方程  8.2  大氣和海洋中的平衡運(yùn)動(dòng)    8.2.1  地轉(zhuǎn)風(fēng)和地轉(zhuǎn)流    8.2.2  梯度風(fēng)、旋衡風(fēng)和摩擦風(fēng)    8.2.3  風(fēng)生海流  8.3  大氣和海洋動(dòng)力方程組    8.3.1  連續(xù)方程和散度    8.3.2  大氣和海洋動(dòng)力方程組第9章  天氣預(yù)報(bào)的原理和方法  9.1  天氣學(xué)方法    9.1.1  天氣圖    9.1.2  天氣系統(tǒng)    9.1.3  診斷分析    9.1.4  天氣形勢預(yù)報(bào)和氣象要素預(yù)報(bào)  9.2  數(shù)值預(yù)報(bào)方法  9.3  統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法  9.4  動(dòng)力-統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)  9.5  衛(wèi)星、雷達(dá)探測資料的應(yīng)用    9.5.1  氣象衛(wèi)星探測資料的應(yīng)用    9.5.2  雷達(dá)探測資料的應(yīng)用  9.6  天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)現(xiàn)代化系統(tǒng)簡介第10章  海-氣相互作用和氣候異常  10.1  海-氣的相互作用    10.1.1  熱帶海洋與低緯大氣環(huán)流的相互作用    10.1.2  熱帶海溫異常對中緯度環(huán)流的影響  10.2  厄爾尼諾與南方濤動(dòng)    10.2.1  厄爾尼諾的確定    10.2.2  厄爾尼諾發(fā)生的頻率、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度    10.2.3  ENSO事件的發(fā)展過程  10.2  ENSO事件的成因    10.2.5  ENSO與中緯度大氣環(huán)流  10.3  海-氣相互作用過程的數(shù)值模擬和氣候預(yù)測模式第11章  全球環(huán)境的三大問題  11.1  “空中死神”——酸雨    11.1.1  全球酸雨的狀況    11.1.2  污染物的輸送和擴(kuò)散規(guī)律的研究    11.1.3  控制酸雨的根本措施  11.2  臭氧層的破壞和臭氧洞    11.2.1  臭氧層的破壞，臭氧洞和臭氧低值中心    11.2.2  臭氧洞的形成原因    11.2.3  臭氧層被破壞對氣候的影響    11.2.4  關(guān)于蒙特利爾條約  11.3  溫室效應(yīng)和全球變暖    11.3.1  全球變暖的發(fā)展趨勢    11.3.2  關(guān)于《京都議定書》主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：氣象要素預(yù)報(bào)的內(nèi)容很多，主要包括溫度、風(fēng)、云、霧和降水的預(yù)報(bào)。對于氣象要素預(yù)報(bào)，除采用天氣圖方法外，還采用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法。也就是根據(jù)天氣形勢預(yù)報(bào)的結(jié)果和各種天氣系統(tǒng)中天氣分布的特點(diǎn)，結(jié)合各地特殊的自然地理?xiàng)l件、氣象要素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來作出未來氣象要素的變化情況的推斷。例如對風(fēng)的預(yù)報(bào)，要考慮風(fēng)的變化與氣壓系統(tǒng)及鋒面的關(guān)系、地形對風(fēng)的影響、熱力環(huán)流的作用（如海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等）。一般將平均風(fēng)速達(dá)到6級（10．8～13．8m／s）以上的風(fēng)稱為大風(fēng)。它對航運(yùn)、漁業(yè)生產(chǎn)和軍事活動(dòng)影響很大，所以大風(fēng)預(yù)報(bào)是風(fēng)的預(yù)報(bào)的重點(diǎn)。氣溫變化對人類的生產(chǎn)和生活有重要影響，特別是災(zāi)害性的氣溫（如霜凍、持續(xù)性的高溫或低溫）常常會(huì)給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來損失。對溫度的預(yù)報(bào)也要考慮多方面的因素，例如溫度平流的作用（在鋒面附近它的作用最大，?？稍跍囟阮A(yù)報(bào)的成敗中起重要作用）、垂直運(yùn)動(dòng)對局地溫度變化的影響、非絕熱加熱或冷卻（因而要考慮天氣狀況和下墊面性質(zhì)對溫度的影響）。云、霧和降水的預(yù)報(bào)更為復(fù)雜，對云霧的預(yù)報(bào)航空和交通部門要求更高。降水的預(yù)報(bào)目前都認(rèn)為難度很大，特別是中小尺度的降水，其強(qiáng)度和落點(diǎn)都較難報(bào)準(zhǔn)，通常要配合統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)報(bào)，給出降水的概率。

編輯推薦

《大氣-海洋學(xué)概論》由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版。

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