動力氣象學（賀海晏版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《動力氣象學（賀海晏版）》主要介紹大氣動力學的基礎理論、方法及有關新進展，是在數十年教學與科學研究的基礎上總結、編寫而成的。本書特彆注重氣象與數學、物理學和流體力學的有機結閤，力求深入淺齣，簡明扼要，通俗易懂。
　　本書可作為高等院校大氣科學專業及相關學科本科生教材或教學參考書，亦可供研究生、有關青年科研工作者和業務人員閱讀、參考。

目錄

序
緒論
第1章 大氣運動的基本方程組
1．1 運動學基礎
1．2 鏇轉坐標係中的大氣運動方程
1．3 運動方程的分量形式
1．4 大氣運動的閉閤方程組與初始、邊界條件
1．5 大氣湍流和平均運動方程
習題
第2章 運動方程組的簡化
2．1 尺度分析方法與大氣運動的分類
2．2 運動方程的尺度分析和簡化
2．3 連續方程和熱力學方程的簡化
2．4 無量綱動力學參數與大氣運動的動力學分類
習題
第3章 P坐標係和廣義垂直坐標係
3．1 P坐標係
3．2 廣義垂直坐標係
3．3 曰坐標係
3．4 地形(口)坐標係
習題
第4章 自由大氣中的平衡運動
4．1 自然坐標係中的運動方程
4．2 地轉風
4．3 熱成風
4．4 梯度風
4．5 鏇衡風和慣性風
習題
第5章 環流定理、渦度方程與散度方程
5．1 環流定理
5．2 渦度方程
5．3 位勢渦度
5．4 散度方程
習題
第6章 大氣中的準地轉運動
6．1 地轉偏差
6．2 地轉適應理論概要
6．3 中緯度天氣尺度運動的診斷分析
習題
第7章 大氣波動
7．1 波動的基本概念
7．2 小振幅波及其支配方程組的綫性化
7．3 大氣聲波
7．4 重力波
7．5 大氣長波(Rossby波)
7．6 大氣混閤波與濾波
習題
第8章 大氣運動穩定性
8．1 運動穩定性的基本概念
8．2 慣性穩定度與對稱穩定度
8．3 大氣長波的正壓穩定性
8．4 大氣長波的斜壓穩定性
習題
第9章 大氣邊界層
9．1 大氣邊界層概論
9．2 動量、熱量和水汽的湍流輸送
9．3 近地層中平均風速、溫度及水汽的垂直分布
9．4 定常條件下邊界層風速、溫度和濕度的垂直分布
習題
第10章 大氣能量學
10．1 大氣中的能量及能量平衡方程
10．2 鉛直氣柱中的能量
10．3 有效位能
10．4 大尺度大氣運動的能量轉換與能量循環
10．5 大氣運動穩定度與能量變化的關係
習題
第11章 熱帶大氣動力學
11．1 熱帶大氣環流係統
11．2 熱帶大尺度運動的尺度分析
11．3 凝結潛熱加熱
11．4 赤道波動
11．5 熱帶擾動發生發展的物理機製
習題
參考文獻
附錄一 常用物理量常數
附錄二 基本量度單位和常用物理量換算
附錄三 常用矢量運算公式

前言/序言

好的，這是一份不包含《動力氣象學（賀海晏版）》內容的圖書簡介，力求詳盡、自然，不顯現人工智能痕跡： --- 《地球流體力學基礎與前沿應用》 一部全麵解析大氣與海洋動力過程的深度力作 在浩瀚的地球科學領域，流體力學無疑占據瞭核心地位。本書《地球流體力學基礎與前沿應用》，正是為瞭構建一座連接經典理論與現代觀測、跨越基礎數學模型與實際環境工程應用的橋梁而精心編撰。它並非單純的教科書，而是一部麵嚮進階研究者、資深工程師以及對地球係統運動規律懷有濃厚興趣的讀者的綜閤性參考手冊。 第一部分：理論基石——從理想流體到地球係統的動力學構造 本書的開篇部分，著重於為讀者打下堅實的數學和物理基礎，這是理解所有復雜現象的起點。我們避免瞭過於冗長的曆史迴顧，而是直奔核心概念，確保讀者能夠迅速掌握所需工具。 第一章：連續介質力學迴顧與地球科學的特殊性 本章首先係統迴顧瞭經典流體力學中的基本守恒律——質量守恒（連續性方程）、動量守恒（納維-斯托剋斯方程的完整形式）和能量守恒（熱力學第一定律在流體中的體現）。隨後，重點討論瞭地球流體係統的獨特性質： 鏇轉參考係下的動力學： 詳細闡述瞭科裏奧利力、離心力的引入及其在宏觀尺度上的顯著影響。通過深入分析，讀者將理解為何地球上的運動模式（如氣鏇和反氣鏇的形成）必須在鏇轉坐標係下進行描述。 非靜力平衡與靜力平衡： 區分瞭垂直方嚮上動量平衡狀態的差異，探討瞭靜力平衡假設在邊界層和對流層頂附近的適用性與局限性。 浮力與密度驅動： 引入布伊內斯卡（Boussinesq）近似，討論瞭在溫度和鹽度差異驅動下的流體運動，這是海洋環流和對流混閤過程的基礎。 第二章：微尺度與中尺度現象的數學描述 本章深入探討瞭影響地球流體運動的關鍵參數和無量綱數，這些參數決定瞭流動的特徵是層流、湍流還是慣性主導。 雷諾數（Re）與傅汝德數（Fr）： 分析瞭慣性力與粘性力、慣性力與浮力（或重力）的比值在不同尺度流動中的意義，尤其是在湍流發生閾值判斷上的應用。 普朗特數（Pr）與施密特數（Sc）： 討論瞭動量、熱量和物質輸運之間的相對速率，這對理解大氣邊界層內的能量和水汽交換至關重要。 渦度動力學： 渦度（絕對渦度、相對渦度、勢渦度）被視為描述氣團和水團轉動特性的核心量。本章提供瞭渦度方程的推導，並結閤位渦守恒原理，解釋瞭中尺度渦鏇的生成、維持與耗散機製。 第二部分：大氣與海洋環流的宏觀動力學 在掌握瞭基礎方程後，本書轉嚮地球係統尺度的宏觀運動，即全球大尺度環流的動力學原理。 第三章：大氣環流的尺度分析與地轉平衡 本章集中於中尺度以上的運動，特彆是大尺度天氣係統的動力學框架。 地轉風與梯度風： 詳細推導瞭地轉平衡方程，解釋瞭氣壓梯度力與科裏奧利力的平衡狀態，並闡明瞭其在氣象圖上風場估計中的關鍵作用。隨後，引入瞭對流層中尺度渦鏇中常見的梯度風平衡概念。 摩擦力的作用： 討論瞭行星邊界層內摩擦力對地轉平衡的修正，特彆是 Ekman 螺鏇的形成及其對海氣界麵通量的影響。 大尺度運動的穩定性理論： 引入瞭斜壓不穩定理論（Baroclinic Instability），這是理解溫帶氣鏇和反氣鏇發展與移動的核心機製。通過分析勢能嚮動能轉換的過程，揭示瞭天氣係統的“燃料箱”。 第四章：海洋環流的驅動機製與熱鹽環流 海洋動力學部分，側重於密度驅動和風場驅動的整體運動模式。 Ekman 輸運與風成環流： 闡述瞭風場如何通過摩擦力作用於海麵，産生垂直方嚮上的渦度和水平方嚮上的質量輸運，並最終導緻大規模洋流（如西邊界流）的形成。 Sverdrup 輸運與大洋環流模型： 重點分析瞭 Sverdrup 關係在熱帶和中緯度海盆尺度的應用，解釋瞭大洋環流的閉閤機製。 熱鹽環流（Thermohaline Circulation）： 深入探討瞭溫度和鹽度作為密度場關鍵變量，如何驅動深層大洋環流。討論瞭深水形成區的動力學過程及其對全球氣候係統的長期反饋作用。 第三部分：前沿與交叉應用——復雜係統的建模與挑戰 本書的最後部分將理論知識應用於現代研究熱點和實際工程問題，展示瞭地球流體力學在跨學科領域的前沿應用。 第五章：湍流的統計描述與參數化方法 鑒於直接數值模擬（DNS）在地球係統模型中的計算成本，湍流的有效參數化是現代氣象和海洋預報的關鍵。 湍流的頻譜理論： 介紹 Kolmogorov 理論在次網格尺度（Subgrid Scale, SGS）建模中的啓發，討論瞭能量級串的耗散機製。 混閤長度理論與K-理論： 闡述瞭傳統的一階和二階閉閤法在邊界層過程（如海洋上層混閤層和大氣穩定邊界層）中的應用和局限性。 大渦模擬（LES）的基礎： 介紹 LES 框架，如何通過過濾操作來分離可解析尺度和次網格尺度，並探討其在特定局地天氣現象（如積雲對流）模擬中的優勢。 第六章：地球係統模型中的數值流體力學 本章聚焦於如何將連續介質方程轉化為可計算的數值格式，這是實現現代氣候和天氣預報的基石。 有限差分法與有限體積法： 對比瞭這些主流方法的收斂性、穩定性和守恒性。重點分析瞭在處理斜壓和非綫性項時，如何保證數值解的物理閤理性。 網格選擇與地形處理： 討論瞭全球耦閤模型中不同類型的網格係統（如球麵坐標係下的經緯網格、局部非結構化網格）的選擇原則，以及如何使用地形修正技術來準確捕捉復雜地形對氣流的影響。 同化技術與流體力學約束： 簡要介紹瞭變分法和卡爾曼濾波等數據同化技術，它們如何利用流體力學的先驗知識（如地轉關係）來優化初始場，從而提高預報精度。 --- 本書特點： 深度與廣度兼備： 理論推導嚴謹，同時覆蓋瞭從行星尺度到微尺度湍流的廣闊範圍。 強調物理圖像： 注重通過無量綱分析和平衡態討論，幫助讀者建立清晰的物理直覺，而非僅僅停留在數學公式的求解上。 麵嚮應用： 結閤瞭最新的海洋觀測數據和數值模擬結果，展示瞭流體力學在海氣相互作用、氣候變化預測等領域的前沿應用。 目標讀者： 本書是地球物理學、大氣科學、海洋學、水文學、環境工程等專業高年級本科生、研究生、博士後以及從事相關領域研究與業務工作的專業人士的理想參考讀物。閱讀本書需要具備微積分、綫性代數以及基礎物理學的知識背景。