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生物地球化学循环——计算机交互式研究地球系统科学与全球变化


作者:
William Chameides等著 张晶译
定价:
39.00元
ISBN:
978-7-04-034340-3
版面字数:
260.000千字
开本:
16开
全书页数:
203页
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2012-03-28
物料号:
34340-00
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
地球科学
三级分类:
大气科学

本书不仅对地球系统的各个组分(固体地球、大气、海洋及生物圈)进行了介绍,还从化学基本原理出发,介绍了主要化学元素(碳、氮、磷、硫和氧)在这些组分间的全球生物地球化学循环,并利用模型对其进行了数值模拟。本书的第1章、第2章和第3章依次给出生物地球化学循环的介绍和基本原理的回顾(即基本的化学概念、地球系统的相关特点以及系统的关键物理、生物和化学过程)。第4章介绍了代表生物地球化学循环的数学形式,由一系列微分方程和解方程技巧表示。第5章、第6章、第7章和第8章分别讨论并模拟了全球磷、碳、硫和氮的循环。第9章综合了磷、碳、硫和氮的循环,并讨论了大气中氧气的稳定性。总的来说,这是一本较综合全面的生物地球化学循环参考书,其中的模型程序使学生可以与教师进行交互式工作,也可使个人和小组课题在教室外进行。

  • 第1章 生物地球化学循环及其在地球系统中的作用
    • 1.1 引言
    • 1.2 开放循环与封闭循环
    • 1.3 我们为什么关心生物地球化学循环?
    • 1.4 我们应该研究哪些元素?
    • 建议阅读
  • 第2章 化学热力学原理
    • 2.1 引言
    • 2.2 基本要点
    • 2.3 酸碱平衡
    • 2.4 相变
    • 2.5 平衡在CO2 H2 O Ca系统中的应用
      • 2.5.1 纯碳酸系统
      • 2.5.2 碳酸钙系统
    • 2.6 氧化还原性质
      • 2.6.1 价态
      • 2.6.2 氧化还原半反应
      • 2.6.3 氧化还原平衡
    • 2.7 pe pH稳定性图
      • 2.7.1 水的pe pH稳定性图
      • 2.7.2 简单硫系统的pe pH稳定性图
      • 2.7.3 pe pH稳定性图中的亚稳态边界
    • 2.8 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第3章 地球系统
    • 3.1 引言
    • 3.2 水圈
      • 3.2.1 海洋底部
      • 3.2.2 海洋的物理性质
      • 3.2.3 海洋化学
      • 3.2.4 海洋年龄———一个悖论?
    • 3.3 岩石圈
      • 3.3.1 地壳中的岩石和矿物质
      • 3.3.2 板块构造学说
    • 3.4 大气圈
      • 3.4.1 大气的组成
      • 3.4.2 大气的物理性质
      • 3.4.3 大气风与湍流混合
    • 3.5 生物圈
      • 3.5.1 新陈代谢过程
      • 3.5.2 生物圈的组成
      • 3.5.3 初级生产
    • 3.6 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第4章 生物地球化学循环的数学模拟
    • 4.1 引言
    • 4.2 线性箱式模型
    • 4.3 简单的例子:生物地球化学大学世界循环
      • 4.3.1 C1,世界的人数
      • 4.3.2 C2,大学的人数
      • 4.3.3 k2→1,从大学到世界的转移系数
      • 4.3.4 k1→2,从世界到大学的转移系数
    • 4.4 运用微分方程模拟大学世界循环
      • 4.4.1 第一组解
      • 4.4.2 第二组解
      • 4.4.3 完全一般解
      • 4.4.4 例1:稳态解
      • 4.4.5 例2:大学创立时期的初始状态
      • 4.4.6 例3:扰动试验
      • 4.4.7 小结
    • 4.5 生物地球化学循环中的特征值和特征向量解法
      • 4.5.1 含N个储库的一般问题
      • 4.5.2 用向量矩阵形式设立问题
      • 4.5.4 应用初始条件获得特定解
      • 4.5.5 特征值和特征向量方法小结
    • 4.6 运用BOXES模拟生物地球化学循环的方法
    • 4.7 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第5章 全球磷循环
    • 5.1 引言
    • 5.2 磷的氧化还原性质
    • 5.3 磷循环的生物地球化学反应
      • 5.3.1磷循环与生物圈的耦合———光合与呼吸
      • 5.3.2磷循环与岩石圈的耦合———沉积与风化
    • 5.4 磷的循环
      • 5.4.1 C1:沉积物储库
      • 5.4.2 C2:陆地土壤储库
      • 5.4.3 C3:陆地生物储库
      • 5.4.4 C4:海洋生物储库
      • 5.4.5 C5:表层海洋储库
      • 5.4.6 C6:深层海洋储库
      • 5.4.7 F2→1:陆地土壤储库到沉积物储库流量
      • 5.4.8 F2→3:陆地土壤储库到陆地生物储库流量
      • 5.4.9 F3→2:陆地生物储库到陆地土壤储库流量
      • 5.4.10 F2→5:陆地土壤储库到表层海洋储库流量
      • 5.4.11 F5→4:表层海洋储库到海洋生物储库流量
      • 5.4.12 F4→5:海洋生物储库到表层海洋储库流量
      • 5.4.13 F4→6:海洋生物储库到深层海洋储库流量
      • 5.4.14 F5→6:表层海洋储库到深层海洋储库流量
      • 5.4.15 F6→5:深层海洋储库到表层海洋储库流量
      • 5.4.16 F6→1:深层海洋储库到沉积物储库流量
      • 5.4.17 F1→2:沉积物储库到陆地土壤储库流量
      • 5.4.18 建立矩阵K
    • 5.5 运用BOXES研究磷循环
      • 5.5.1 试验1:验证稳态模型
      • 5.5.2 试验2:人为活动的影响
      • 5.5.3 试验3:光合作用加倍
    • 5.6 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第6章 全球碳循环
    • 6.1 引言
    • 6.2 碳的氧化还原性质
    • 6.3 工业化前碳的全球生物地球化学循环
    • 6.4 人为排放的影响及其“留存大气比例”
      • 6.4.1 运用BOXES模型进行简单模拟
      • 6.4.2 BOXES模型的“准非线性”模拟
    • 6.5 人为干扰的持续性
    • 6.6 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第7章 全球硫循环
    • 7.1 引言
    • 7.2 硫的氧化还原性质
    • 7.3 硫循环中的重要生物地球化学反应
      • 7.3.1 黄铁矿(FeS2)的形成与风化
      • 7.3.2 石膏(CaSO4·2H2 O)的形成与风化
    • 7.4 工业化前的全球硫循环
    • 7.5 数值试验1:二叠纪时期石膏沉积物增加的模拟
    • 7.6 数值试验2:人为干扰的影响和持续性
    • 7.7 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第8章 全球氮循环
    • 8.1 引言
    • 8.2 氮的氧化还原性质
    • 8.3 氮循环的关键生物地球化学反应
      • 8.3.1 氮的固定———生物固氮与非生物固氮
      • 8.3.2 氨的同化或光合作用
      • 8.3.3 同化硝酸盐的还原
      • 8.3.4 氨化或矿化
      • 8.3.5 硝化
      • 8.3.6 氨的挥发
      • 8.3.7 大气化学
      • 8.3.8 反硝化
    • 8.4 工业革命以前的稳态氮循环
    • 8.5 数值试验:人类扰动的影响及持续时间
    • 8.6 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 第9章 综合循环:大气氧的稳定度
    • 9.1 引言
    • 9.2 短时间尺度内的氧循环:生物圈的连接
    • 9.3 长时间尺度上的氧循环:岩石圈的连接
    • 9.4 构建氧循环的数学模型
      • 9.4.1 微分方程
      • 9.4.2 流量数学表达式的推导
      • 9.4.3 方程求解
    • 9.5 数值试验1:再论二叠纪时期石膏沉积的加强
      • 9.5.1 试验设置
      • 9.5.2 试验结果
    • 9.6 数值试验2:世界末日情景
    • 9.7 数值试验3:利用氧循环来寻找“失踪的碳”
      • 9.7.1 试验设置
      • 9.7.2 试验结果
    • 9.8 结论
    • 建议阅读
    • 习题
  • 附录 平衡常数(25℃)
  • 专业术语
  • 索引
  • 译后记