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物理海洋学


作者:
主编:吴立新、林霄沛 副主编:吴辉、刘志宇、周磊、张志伟
定价:
76.00元
ISBN:
978-7-04-065102-7
版面字数:
600.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-10-27
物料号:
65102-00
读者对象:
高等教育

本书是海洋科学领域“101计划”核心教材之一。

全书共有十三章:第一至三章为基础章节,涵盖物理海洋学的研究范畴、方法论框架及核心物理量(温度、盐度、密度)的时空分布与收支规律。第四至六章聚焦地球旋转效应主导的大尺度动力过程,从地转平衡、埃克曼输运到风生环流与热盐环流理论,系统解析大洋环流的动力机制。第七至十二章系统介绍海洋波动、涡旋与湍流混合等重要海洋动力过程,从惯性重力波、罗斯贝波到潮汐与海浪,揭示不同时空尺度波动现象的基本特征与传播机制。第十三章则从地球系统的视角探讨物理海洋学过程与大气运动、海洋生物地球化学循环的耦合机制。书中部分章节有“延伸阅读”,表示难度较高或拓展内容,教师可根据学时灵活选讲。

本书是为海洋科学类专业本科生编写的教材,也可作为大气科学、环境科学等相关专业的教学参考用书,亦可作为研究生与科研人员的参考书目。

  • 前辅文
  • 第一章 绪论
    • 第一节 概述
      • 一、课程目的
      • 二、研究对象
      • 三、物理海洋学研究意义
    • 第二节 物理海洋学主要的研究范式
      • 一、研究发展历史与研究范式演变
      • 二、主流研究方法
    • 第三节 物理海洋学现象
      • 一、海洋多尺度动力过程
      • 二、具体现象简介
      • 延伸阅读:人工智能海洋学研究介绍
    • 思考题
  • 第二章 海水的温盐及其收支
    • 第一节 海水的温度、盐度与密度
      • 一、海水温度的定义与测量
      • 二、海水盐度的定义与测量
      • 三、海水密度的定义与状态方程
      • 延伸阅读:保守温度、绝对盐度、中性密度面与TEOS-2010
    • 第二节 世界大洋温度、盐度与密度的分布
      • 一、水平分布
      • 二、垂向分布
    • 第三节 海洋热量收支
      • 一、海洋热收支主要贡献因子
      • 二、海洋热通量的空间分布
    • 第四节 海洋淡水收支
      • 一、海洋淡水收支主要贡献因子
      • 二、浮力通量
    • 思考题
  • 第三章 海水运动基本方程组
    • 第一节 描述海水运动的两种观点
      • 一、连续介质假定
      • 二、拉格朗日观点和欧拉观点
      • 三、随体导数
    • 第二节 质量连续性方程
      • 一、从欧拉观点导出质量连续性方程
      • 二、从拉格朗日观点导出质量连续性方程
    • 第三节 惯性参考系下的动量方程
      • 一、惯性参考系和非惯性参考系
      • 二、动量方程的一般形式
      • 三、压强梯度力
      • 四、摩擦力
      • 五、重力
    • 第四节 旋转参考系下的动量方程
      • 一、旋转参考系的物理效应
      • 二、旋转参考系下矢量随时间的变化
      • 三、旋转参考系下的速度和加速度
      • 四、惯性离心力
      • 五、科氏力
    • 第五节 热盐输运方程
      • 一、盐度输运方程
      • 二、热量输运方程
    • 第六节 雷诺平均方程
      • 一、雷诺分解
      • 二、海水运动方程的雷诺平均
    • 第七节 边界条件
      • 一、运动学边界
      • 二、动力学边界
      • 三、热盐边界条件
    • 第八节 方程的无量纲化与尺度分析
      • 一、运动尺度和方程无量纲化
      • 二、无量纲数的物理含义
    • 第九节 常用近似
      • 一、布西内斯克近似
      • 二、静力近似
      • 三、f-平面近似和β-平面近似
    • 思考题
  • 第四章 地转效应
    • 第一节 惯性振荡
    • 第二节 地转平衡与地转流
      • 一、大尺度海流的运动特征
      • 二、地转近似与地转平衡
    • 第三节 位涡守恒
      • 一、浅水近似和浅水方程
      • 二、涡度方程与位涡守恒
    • 第四节 泰勒-普鲁德曼定理
    • 第五节 热成风关系
    • 第六节 地转流的诊断和计算
    • 思考题
  • 第五章 海水的埃克曼运动
    • 第一节 埃克曼漂流现象
    • 第二节 无限水深风生埃克曼漂流理论
    • 第三节 埃克曼输运及其应用
      • 一、埃克曼质量输运
      • 二、埃克曼抽吸
    • 第四节 海底埃克曼层理论
    • 第五节 有限水深风生埃克曼漂流理论
    • 第六节 非定常埃克曼运动
    • 第七节 近岸升降流
    • 思考题
  • 第六章 大洋环流理论
    • 第一节 全球风生大洋环流概况
      • 一、大洋环流各流系
      • 二、大洋环流西向强化现象
      • 三、大洋东边界流
    • 第二节 大洋内区风生环流
      • 一、斯维尔德鲁普方程的推导及物理意义
      • 二、斯维尔德鲁普输运及推论
      • 三、斯维尔德鲁普理论的应用及缺陷
    • 第三节 大洋环流的西向强化理论
      • 一、施托梅尔西向强化理论
      • 二、蒙克西向强化理论
      • 三、西向强化的惯性理论
    • 第四节 位涡均一化与通风温跃层理论
    • 第五节 水团形成与销蚀
      • 一、世界大洋的中、深层水源地
      • 二、模态水及其形成机制
    • 第六节 潜流系统
      • 一、赤道潜流系统
      • 二、西太平洋潜流系统
    • 第七节 深层环流观测事实
    • 第八节 深层环流理论
      • 一、经典深层环流理论
      • 二、深层环流新理论
    • 第九节 风生环流与热盐环流的关系
    • 附录
    • 思考题
  • 第七章 海洋中的大尺度波动
    • 第一节 波动的基本要素
      • 一、基本要素
      • 二、平面波的概念
      • 三、群速度
    • 第二节 惯性重力波
    • 第三节 开尔文波
      • 一、沿岸开尔文波
      • 二、赤道开尔文波
    • 第四节 罗斯贝波
      • 一、不考虑地形效应的罗斯贝波
      • 二、地形罗斯贝波
    • 第五节 陆架波
    • 思考题
  • 第八章 中尺度涡与亚中尺度过程
    • 第一节 现象与意义
      • 一、中尺度涡的现象与意义
      • 二、亚中尺度过程的现象与意义
    • 第二节 准地转理论
      • 一、准地转位涡方程
      • 二、准地转不稳定
    • 第三节 中尺度涡动力学问题
      • 一、中尺度涡与罗斯贝波的关系
      • 二、生成与消亡机制
      • 三、中尺度涡的输运作用
      • 四、中尺度过程的能量收支
    • 第四节 亚中尺度过程动力学问题
      • 一、亚中尺度过程的动量平衡
      • 二、亚中尺度过程的生成机制
      • 三、亚中尺度过程的研究前沿
    • 第五节 中尺度涡与亚中尺度过程的大尺度效应
      • 一、湍流斯维尔德鲁普关系
      • 二、残余环流理论
      • 三、能量逆串级的大尺度效应
    • 思考题
  • 第九章 潮汐
    • 第一节 天体引潮力
    • 第二节 平衡潮理论
    • 第三节 动力潮理论
    • 第四节 陆架潮汐的波动性质
      • 一、等深广阔水域中的潮波
      • 二、有界水域的潮波
    • 第五节 潮余流
      • 一、欧拉余流和拉格朗日余流
      • 二、弱非线性下的拉格朗日余流理论
    • 思考题
  • 第十章 海浪
    • 第一节 小振幅波理论
      • 一、海表重力波的基本特征
      • 二、二维周期性重力波的边界值问题
      • 三、小振幅假设与线性波的解
      • 四、海浪的频散关系
      • 五、行进波与驻波
    • 第二节 小振幅波的运动学与能量学
      • 一、水质点的速度与轨迹
      • 二、压强场分布
      • 三、海浪的能量与能流
      • 四、波浪的浅化变形
      • 五、海浪的折射与衍射
    • 第三节 小振幅波的非线性效应
      • 一、质量输运效应
      • 二、辐射应力
      • 三、涡旋力
    • 第四节 海浪
      • 一、海浪的演化
      • 二、海浪的统计学描述
      • 三、波面高度分布
      • 四、海浪谱
    • 附录
      • 一、 分离变量法
      • 二、 边界值问题
    • 思考题
  • 第十一章 海洋内波
    • 第一节 基本知识
      • 一、内波基础
      • 二、内波基本方程
      • 三、线性内波的传播特性:内波垂向模态与内波束
    • 第二节 近惯性内波
      • 一、基本特征
      • 二、平板模式
      • 三、近惯性内波的生成、传播与耗散
    • 第三节 内潮波
      • 一、内潮波基本特征
      • 二、内潮生成的线性理论
      • 三、内潮的传播与耗散
    • 第四节 内背风波
      • 一、内背风波基本特征
      • 二、内背风波基本理论
    • 第五节 内孤立波
      • 一、内孤立波基本特征
      • 延伸阅读
      • 二、弱非线性理论
      • 三、内孤立波生成、传播与耗散
    • 第六节 海洋内波谱
      • 一、内波谱定义及海洋学意义
      • 二、海洋内波谱模型及数学表达
      • 延伸阅读
    • 思考题
  • 第十二章 海洋湍流与混合
    • 第一节 湍流概述
    • 第二节 湍流演化的统计特征
      • 一、湍流的生成、演化与耗散
      • 二、雷诺平均方程
      • 三、湍流闭合模型
    • 第三节 海洋边界层湍流
      • 一、剪切与浮力驱动湍流
      • 二、浪致混合
      • 三、海底边界层湍流与混合
    • 第四节 海洋跃层湍流与内部混合
      • 一、层化流体中的剪切不稳定
      • 二、跨密度面混合
      • 三、双扩散过程
    • 第五节 海洋地转湍流
      • 一、正压二维湍流
      • 二、斜压地转湍流
      • 三、绝热平流与等密扩散
    • 思考题
  • 第十三章 海洋动力过程在地球系统中的作用
    • 第一节 主要海气相互作用过程
      • 一、热带海气耦合
      • 二、季节内振荡
      • 三、季风系统
      • 四、中高纬度海气耦合
    • 第二节 全球变暖背景下的海气相互作用
      • 一、全球变暖背景下海气耦合系统气候平均状态变化
      • 二、全球变暖背景下主要海气耦合模态的变化
    • 第三节 全球变化背景下的海洋生物地球化学过程和生态环境
      • 一、全球变化下的海洋生物地球化学过程
      • 二、全球变化下的海洋生态环境变化
    • 思考题
  • 参考文献

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