大氣電過程與日地關(guān)系

前言

2009年7月作者撰寫出版了《雷暴電學(xué)》一書，該書從電磁學(xué)角度討論了強(qiáng)風(fēng)暴內(nèi)的電荷結(jié)構(gòu)、起電和放電過程及其與動(dòng)力過程、微物理轉(zhuǎn)化過程之間的關(guān)系。首先介紹了大量觀測結(jié)果，然后采用數(shù)值模擬方法作系統(tǒng)分析。在撰寫過程中，作者感覺雷暴中的電活動(dòng)過程除了與其本身的動(dòng)力、微觀過程有關(guān)之外，還與外界環(huán)境有關(guān)，尤其是與維持地球“生命”的太陽及其各類爆發(fā)活動(dòng)密切相關(guān)。因此，作者試圖從這方面做個(gè)總結(jié)，并結(jié)合多年來在該領(lǐng)域的研究工作，從大氣電活動(dòng)過程的角度來討論太陽活動(dòng)與地球上天氣氣候變化之間的可能耦合關(guān)系。在日地關(guān)系研究中，有很多不同物理、化學(xué)過程之間的耦合，本書是從太陽和大氣電磁過程耦合角度來討論日地關(guān)系。書中還涉及閃電產(chǎn)生氮氧化物（LNOx）的化學(xué)過程及其與天氣氣候之間的可能聯(lián)系。最后還簡單討論了銀河系、太陽和地球（外層大氣和內(nèi)部地核環(huán)流）之間的一種可能磁耦合機(jī)制，即“變壓器效應(yīng)”。試圖研究地球磁場超長期變化尤其是極性反轉(zhuǎn)的天文原因。全書共分6章，第1章引論，簡述有關(guān)研究中的基本問題，以及大氣電活動(dòng)的可能作用。第2章介紹太陽活動(dòng)基本屬性和可能響應(yīng)的地球物理效應(yīng)，尋找優(yōu)勢耦合地球物理參數(shù)。第3章引出全球電路概念，討論雷暴發(fā)電機(jī)效應(yīng)，及其與太陽活動(dòng)、高層大氣活動(dòng)之間的耦合關(guān)系。第4章討論太陽活動(dòng)如何通過對全球和局地大氣電過程的調(diào)制來影響天氣、氣候過程。基于大量基本的觀測事實(shí)，提出了一些日地電耦合的可能機(jī)制。第5章總結(jié)介紹了閃電產(chǎn)生氮氧化物（LNOx）的過程和機(jī)制，以及區(qū)域和全球性分布，并討論了對全球氣候的可能影響。第6章是銀河系、太陽和地球之間可能的磁耦合機(jī)制介紹。本書所涉及內(nèi)容較大部分是探索性的，提出的一些耦合機(jī)制，雖然盡可能做到立論有據(jù)，但由于缺乏大量觀測事實(shí)的驗(yàn)證，其可靠性還有待商榷。尤其是第6章介紹的日地磁耦合機(jī)制，即“變壓器效應(yīng)”，只是一個(gè)初步設(shè)想，作了一些簡單計(jì)算。由于其涉及領(lǐng)域面太廣，地層觀測數(shù)據(jù)又很缺乏，理論上又是一個(gè)超難度的數(shù)學(xué)問題，所以其可靠性尚需作更深入的研究。因此，本書只是在該領(lǐng)域的研究中為讀者提供一個(gè)平臺，更深入研究尚需依靠讀者自己的判斷和創(chuàng)新。本書內(nèi)容主要是介紹作者自己的研究工作，但為了論述的完整性和系統(tǒng)性，書中還大量介紹了相關(guān)研究動(dòng)態(tài)。隨著全球變暖，氣候變化的發(fā)展，除了考慮人類活動(dòng)影響之外，日地關(guān)系研究也逐漸被推向一個(gè)新高峰，成果卓著。全書由言穆弘統(tǒng)稿，張翠華工程師編輯，參加本書研究工作的還有杜健、安學(xué)敏、申巧南等。本書介紹的只是一個(gè)初步的研究結(jié)果，加之作者水平有限，錯(cuò)誤、遺漏之處在所難免，望讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《大氣電過程與日地關(guān)系》從大氣電磁過程及其與太陽活動(dòng)參數(shù)的耦合角度來研究日地關(guān)系，首先介紹相關(guān)統(tǒng)計(jì)事實(shí)，然后從全球電路概念討論耦合機(jī)制，即太陽活動(dòng)是如何通過對全球大氣電參數(shù)的調(diào)制來影響天氣氣候。書中還討論了閃電產(chǎn)生氮氧化物（LNOx）的化學(xué)過程及其與天氣氣候之間的可能聯(lián)系。最后還討論了銀河系、太陽和地球（外層大氣和內(nèi)部地核環(huán)流）之間的一種磁耦合機(jī)制。　　《大氣電過程與日地關(guān)系》在“日地關(guān)系”研究領(lǐng)域中為讀者提供一個(gè)平臺，適合該領(lǐng)域研究者閱讀，也可作為高等院校大氣科學(xué)研究生的參考書。

書籍目錄

前言第1章 引論第2章 太陽活動(dòng)屬性和相應(yīng)地球物理效應(yīng)2.1 太陽活動(dòng)屬性2.2 地球物理效應(yīng)第3章 全球電路和雷暴發(fā)電機(jī)效應(yīng)3.1 全球電路3.2 雷暴發(fā)電機(jī)效應(yīng)3.3 大氣電效應(yīng)第4章 關(guān)于太陽一天氣反應(yīng)4.1 近代觀測結(jié)果回顧4.2 相關(guān)分析4.3 日地電耦合機(jī)制第5章 閃電化學(xué)過程(LNOx)5.1 概述5.2 主要觀測計(jì)算結(jié)果5.3 LNOx產(chǎn)生和傳輸機(jī)理及計(jì)算方法5.4 全球和區(qū)域LNOx時(shí)空分布5.5 LNOx模式研究第6章 日地磁耦合機(jī)制初探6.1 地球磁場及其變化6.2 日地耦合機(jī)制一變壓器效應(yīng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：前幾章我們討論了太陽一天氣關(guān)系中雷暴的作用。太陽活動(dòng)通過對全球雷暴頻數(shù)和強(qiáng)度的調(diào)制來影響天氣、氣候。近年來發(fā)現(xiàn)，全球溫度有增高趨勢，由于對流風(fēng)暴和大氣環(huán)流之問存在動(dòng)量、熱量和水汽的輸送和交換，所以全球增暖有可能影響全球雷暴的頻數(shù)和強(qiáng)度，而后者的變化又有可能影響大氣環(huán)流。例如，中低緯度的哈特雷環(huán)流實(shí)際上是受該地區(qū)熱雷暴所驅(qū)動(dòng)，大量的雷暴發(fā)展增強(qiáng)了該地區(qū)的渦度強(qiáng)度。來自于雷暴頂部的下沉冰晶與過冷水滴碰凍而釋放潛熱，加強(qiáng)了颮線鋒前的對流，從而使哈特雷環(huán)流增強(qiáng)。發(fā)展的熱帶哈特雷環(huán)流又使中緯度低層輻合增強(qiáng)，導(dǎo)致中緯度雷暴發(fā)展，渦度增加，進(jìn)而形成循環(huán)，增強(qiáng)了大氣環(huán)流強(qiáng)度。此外，洋面雷暴活動(dòng)增強(qiáng)將使洋面有更多的熱量釋放進(jìn)入大氣，使渦度增強(qiáng)。所以雷暴頻數(shù)和強(qiáng)度變化將引起大氣環(huán)流、天氣和氣候的相應(yīng)變化。Sladkovic（1996）曾觀測發(fā)現(xiàn)東大西洋區(qū)域在強(qiáng)烈的太陽活動(dòng)事件之后，低層對流層的大氣結(jié)構(gòu)例如羅斯貝波會(huì)發(fā)生相應(yīng)的激烈變化。Price（1993）發(fā)現(xiàn)，全球雷暴活動(dòng)變化與全球地面氣溫的日、季及年變化之間存在著很好的非線性相關(guān)?？梢娫谘芯坷妆┑臍夂蛱卣鲿r(shí)，除了注意全球雷暴活動(dòng)外，更需要注意地球上某些敏感區(qū)，例如南大西洋磁異常區(qū)。該區(qū)域地磁場很弱，銀河和太陽微粒流更易深入到大氣低層，從而增強(qiáng)了大氣電離度。因此，該地區(qū)可觀測到很強(qiáng)的雷暴和閃電活動(dòng)。綜上所述，全球和局地雷暴活動(dòng)變化是影響全球氣候變化的一個(gè)重要因子。本章將討論另一種雷暴影響過程，即雷暴內(nèi)部物理化學(xué)過程，例如閃電放電過程，水汽輸送過程對全球氣候變化的可能影響。

編輯推薦

《大氣電過程與日地關(guān)系》由氣象出版社出版。

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