顶部
收藏

中尺度大气动力学(第二版)


作者:
寿绍文 励申申 寿亦萱 姚秀萍 编著
定价:
47.80 元
版面字数:
540千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
2
最新版次
印刷时间:
1899年
ISBN:
978-7-04-061932-4
物料号:
61932-00
出版时间:
2024-04-22
读者对象:
高等教育
一级分类:
大气科学/海洋科学与地球物理学类
二级分类:
大气科学类核心课
三级分类:
气象学

中尺度大气动力学是研究中尺度天气系统和与其相联系的严重灾害性天气(如雷暴、暴雨、冰雹、龙卷、下击暴流等)发生、发展的动力学机制和预报理论及方法的学科。本书是对这一领域知识的概要介绍。全书共十一章,从第一章至第十一章依次讨论的内容为:中尺度运动的特征及控制方程组;中尺度地形性机械和热力强迫环流;自由大气中的重力波;锋和急流;中尺度对流系统;中尺度对流涡旋;中尺度大气运动的不稳定性;中尺度对流风暴动力学;中尺度天气的诊断分析;中尺度数值模拟;中尺度天气过程实例的模拟和分析。内容广泛涉及当今中尺度大气动力学研究中的主要问题和研究领域。每章后都附有参考文献,以便于查阅和进一步地探究。

本书可作为高等学校大气科学本科生和研究生教材,以及相关学科的研究人员的参考材料。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 中尺度运动的特征及控制方程组
        • 第1节 大气运动系统的尺度划分
          • 第2节 中尺度大气运动的基本特征
            • 第3节 布西内斯克(Boussinesq)近似方程组
              • 第4节 滞弹性近似方程组
                • 主要参考文献
                • 第2章 中尺度地形性机械和热力强迫环流
                  • 第1节 地形波
                    • 一、地形波的基本类型
                      • 二、背风波的特征及大气条件
                        • 三、背风波的理论分析
                          • 四、背风波对降水影响的数值实验
                            • 五、下坡风
                            • 第2节 尾流中的环流
                              • 第3节 城市热岛环流
                                • 第4节 海陆风
                                  • 一、海陆风及其风向旋转率
                                    • 二、海陆风的数值实验
                                    • 第5节 山谷风
                                      • 一、斜坡风的机制和特征
                                        • 二、山谷风的数值实验
                                        • 第6节 复杂地形影响的数值模拟
                                          • 主要参考文献
                                          • 第3章 自由大气中的重力波
                                            • 第1节 重力波的观测特征及天气背景
                                              • 第2节 重力波的动力学性质
                                                • 第3节 重力波的结构及其对天气的影响
                                                  • 第4节 重力波的产生和发展
                                                    • 一、风垂直切变与重力波产生和发展的关系
                                                      • 二、热成风调整与重力波的产生、发展
                                                        • 三、非均匀层结大气中重力波的发展
                                                          • 四、高空急流附近的重力波的产生、发展
                                                            • 五、波导效应对重力波保持的作用
                                                            • 主要参考文献
                                                            • 第4章 锋和急流
                                                              • 第1节 锋的结构
                                                                • 第2节 运动学和热力学锋生
                                                                  • 第3节 动力学锋生
                                                                    • 第4节 制约锋生的因子
                                                                      • 第5节 锋面横向次级环流
                                                                        • 一、锋面横向次级环流方程
                                                                          • 二、锋面次级环流的强迫因子
                                                                          • 第6节 急流
                                                                            • 第7节 边界层中尺度锋
                                                                              • 主要参考文献
                                                                              • 第5章 中尺度对流系统
                                                                                • 第1节 孤立对流系统
                                                                                  • 第2节 带状对流系统
                                                                                    • 一、飑线
                                                                                      • 二、锋面气旋附近的中尺度雨带
                                                                                        • 三、锋面附近中尺度雨带的成因
                                                                                          • 四、地形对锋面降水的影响
                                                                                            • 五、台风中的中尺度雨带
                                                                                            • 第3节 中尺度对流复合体
                                                                                              • 一、MCC的特征和结构
                                                                                                • 二、MCC的天气尺度环境
                                                                                                • 第4节 准静止对流系统
                                                                                                  • 一、对流系统的移动和传播
                                                                                                    • 二、准静止对流复合体的特征
                                                                                                      • 三、准静止对流系统的发展
                                                                                                        • 四、准静止对流系统的类型
                                                                                                        • 主要参考文献
                                                                                                        • 第6章 中尺度对流涡旋
                                                                                                          • 第1节 中尺度对流涡旋的卫星和雷达观测
                                                                                                            • 第2节 MCV的结构和特征
                                                                                                              • 一、MCV的垂直结构
                                                                                                                • 二、MCV的动力学特征
                                                                                                                • 第3节 MCV产生和发展的条件
                                                                                                                  • 第4节 风垂直切变与MCV的关系
                                                                                                                    • 第5节 MCV概念模型
                                                                                                                      • 主要参考文献
                                                                                                                      • 第7章 中尺度大气运动的不稳定性
                                                                                                                        • 第1节 位势不稳定
                                                                                                                          • 第2节 第二类条件性不稳定
                                                                                                                            • 第3节 波动型第二类条件性不稳定
                                                                                                                              • 第4节 惯性不稳定
                                                                                                                                • 一、惯性不稳定的概念和判据
                                                                                                                                  • 二、惯性不稳定的性质
                                                                                                                                  • 第5节 对称不稳定
                                                                                                                                    • 一、对称不稳定的概念
                                                                                                                                      • 二、对称不稳定的尺度
                                                                                                                                        • 三、对称不稳定的判据
                                                                                                                                        • 第6节 条件性对称不稳定
                                                                                                                                          • 一、条件性对称不稳定的概念
                                                                                                                                            • 二、条件性对称不稳定的判据
                                                                                                                                              • 三、导致条件性对称不稳定的有利形势
                                                                                                                                                • 四、条件性对称不稳定的应用及实例
                                                                                                                                                • 第7节 开尔文-赫姆霍茨不稳定
                                                                                                                                                  • 主要参考文献
                                                                                                                                                  • 第8章 中尺度对流风暴动力学
                                                                                                                                                    • 第1节 描述大气对流的理论模式
                                                                                                                                                      • 一、气块模式
                                                                                                                                                        • 二、气泡模式
                                                                                                                                                          • 三、柱状对流模式
                                                                                                                                                            • 四、薄层法理论
                                                                                                                                                            • 第2节 风垂直切变对对流风暴传播和发展的作用
                                                                                                                                                              • 一、风垂直切变对雷暴传播的影响
                                                                                                                                                                • 二、风垂直切变对局地强风暴发展的影响
                                                                                                                                                                • 第3节 环境热力和动力条件对对流风暴的综合影响
                                                                                                                                                                  • 第4节 风垂直切变对雷暴的组织和分裂作用
                                                                                                                                                                    • 一、风垂直切变对雷暴的组织作用
                                                                                                                                                                      • 二、对流单体的分裂
                                                                                                                                                                        • 三、风垂直切变影响的数值实验
                                                                                                                                                                        • 第5节 龙卷风暴的结构和生成
                                                                                                                                                                          • 一、龙卷风暴的结构
                                                                                                                                                                            • 二、龙卷的产生
                                                                                                                                                                            • 第6节 飑线的结构及理论模型
                                                                                                                                                                              • 一、飑线的结构
                                                                                                                                                                                • 二、飑线的理论模型
                                                                                                                                                                                • 第7节 雷暴对大尺度环境的反馈作用
                                                                                                                                                                                  • 一、平均方程的推导
                                                                                                                                                                                    • 二、雷暴对大尺度环境影响的定量估计
                                                                                                                                                                                      • 三、对流风暴对环境风场的反馈作用
                                                                                                                                                                                      • 主要参考文献
                                                                                                                                                                                      • 第9章 中尺度天气的诊断分析
                                                                                                                                                                                        • 第1节 中尺度诊断分析基础
                                                                                                                                                                                          • 一、资料处理
                                                                                                                                                                                            • 二、客观分析及尺度分离
                                                                                                                                                                                            • 第2节 中尺度诊断和预报方程
                                                                                                                                                                                              • 一、中尺度散度方程
                                                                                                                                                                                                • 二、中尺度涡度方程
                                                                                                                                                                                                  • 三、准地转ω方程
                                                                                                                                                                                                    • 四、非地转ω方程
                                                                                                                                                                                                      • 五、动能平衡方程
                                                                                                                                                                                                        • 六、湿位涡诊断方程
                                                                                                                                                                                                          • 七、位势散度方程
                                                                                                                                                                                                          • 第3节 Q矢量分析
                                                                                                                                                                                                            • 一、准地转Q矢量的定义及物理意义
                                                                                                                                                                                                              • 二、准地转Q矢量与垂直运动和锋生锋消的关系
                                                                                                                                                                                                                • 三、准地转Q矢量与次级环流的关系
                                                                                                                                                                                                                  • 四、在天气图上定性地判断Q矢量的方法
                                                                                                                                                                                                                    • 五、半地转Q矢量(Q^)、非地转Q矢量(Q#)和湿Q矢量(Q*)
                                                                                                                                                                                                                      • 六、Q矢量分解及其应用
                                                                                                                                                                                                                        • 七、C矢量
                                                                                                                                                                                                                          • 八、Q矢量分析的应用
                                                                                                                                                                                                                          • 第4节 位涡分析
                                                                                                                                                                                                                            • 一、位涡的概念
                                                                                                                                                                                                                              • 二、位涡异常的分析
                                                                                                                                                                                                                                • 三、位涡和位温异常区高低空系统的结构特征
                                                                                                                                                                                                                                  • 四、湿位涡异常的分析
                                                                                                                                                                                                                                    • 五、位涡反演
                                                                                                                                                                                                                                      • 六、位涡理论的研究进展
                                                                                                                                                                                                                                      • 第5节 螺旋度分析
                                                                                                                                                                                                                                        • 一、螺旋度的概念
                                                                                                                                                                                                                                          • 二、螺旋度的简化
                                                                                                                                                                                                                                            • 三、风速矢端迹图及其在螺旋度分析中的应用
                                                                                                                                                                                                                                              • 四、螺旋度的计算方法
                                                                                                                                                                                                                                                • 五、螺旋度的应用
                                                                                                                                                                                                                                                • 第6节 大气稳定度分析
                                                                                                                                                                                                                                                  • 一、大气热力稳定度
                                                                                                                                                                                                                                                    • 二、大气不稳定能量和对流的关系
                                                                                                                                                                                                                                                      • 三、对流有效位能(CAPE)
                                                                                                                                                                                                                                                        • 四、对流抑制能量(CIN)
                                                                                                                                                                                                                                                          • 五、下沉对流有效位能(DCAPE)
                                                                                                                                                                                                                                                            • 六、一些常用的热力稳定度指数
                                                                                                                                                                                                                                                              • 七、大气热力-动力稳定度组合参数
                                                                                                                                                                                                                                                                • 八、大气稳定度局地变化的分析
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 九、条件性对称不稳定分析
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 主要参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第10章 中尺度数值模拟
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第1节 中尺度数值模拟概述
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 一、中尺度数值模拟的作用和意义
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 二、中尺度数值模式的类别
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 三、物理过程及其参数化
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 第2节 中尺度数值模式MM5简介
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 一、MM5静力和非静力模式控制方程组
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 二、静力和非静力模式的有限差分方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 三、静力和非静力模式的其他有关技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 四、数值天气预报业务系统及MM5模式的作业流程
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第3节 WRF模式简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 一、模式控制方程组
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 二、模式水平网格
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 三、模式的有限差分方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 四、模式的时间积分方案
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 五、边界条件
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 六、物理参数化方案
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第4节 ARPS模式简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 一、控制方程组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 二、曲线坐标系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 三、模式的有限差分法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 四、时间积分方案和边界条件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 五、ARPS模式中的物理过程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 主要参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第11章 中尺度天气过程实例的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 第1节 2003年7月5日江淮暴雨过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 一、天气实况和形势背景
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 二、数值模拟
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 三、中尺度低涡的诊断分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 四、风暴相对螺旋度的诊断分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 五、结论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第2节 2002年8月16日启东局地暴雨过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 一、引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 二、数值模拟结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 三、结论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 第3节 2004年7月12日南通强对流天气过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 一、天气实况和形势背景
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 二、数值模拟结果
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 三、大气对流能量参数的运用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 四、结论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第4节 台风“麦莎”北上变性及降水过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 一、引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 二、FY-2C卫星云图的演变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 三、干冷空气入侵对“麦莎”结构的影响
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 四、数值实验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 五、台风云系结构的变化及引起特殊降水的分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 六、结论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第5节 2005年12月山东半岛强降雪过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 一、数值方案和模拟结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 二、非平衡流的诊断分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 三、中尺度重力波特征分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 四、结论与讨论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第6节 2006年4月9—11日中国北方沙尘暴天气过程的模拟和分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 一、引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 二、沙尘暴个例天气实况及影响系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 三、数值模拟及动力协调性检验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 四、沙尘水平和垂直输送特征
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 五、小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 主要参考文献