内容简介
《大气物理学》是一本系统介绍大气物理学基础理论和应用的教材。全书共分为十二章,内容涵盖了大气的组成与结构、辐射传输、大气热力学、云物理学、大气动力学等方面。
本书注重理论与实践的结合,每章均配有习题和思考题,便于读者巩固所学知识。适合大气科学、气象学、环境科学等相关专业的本科生和研究生使用。
目录
第一篇 大气概论
第一章 行星大气和地球大气的演化
1.1 行星大气
1.2 地球大气的演化
第二章 地球大气的成分及分布
2.1 干洁大气
2.1.1 干空气状态方程
2.1.2 碳的化合物
2.1.3 臭氧
2.1.4 硫的化合物
2.1.5 氮的化合物
2.1.6 氢、氦和气体的逃逸
2.2 大气中的水汽
2.2.1 大气湿度的表示方法
2.2.2 湿空气的状态方程
2.2.3 水汽的分布
2.3 大气气溶胶
2.3.1 气溶胶粒子的谱分布
2.3.2 气溶胶粒子的来源
2.3.3 气溶胶粒子在大气过程中的作用
习题
第三章 大气压力
3.1 大气静力学方程和气压-高度公式
3.1.1 大气静力学方程
3.1.2 气压-高度公式
3.1.3 大气标高
3.2 大气模式
3.2.1 等温大气
3.2.2 多元大气
3.2.3 均质大气
3.3 气压-位势高度公式
3.4 标准大气
3.5 气压的时空分布
3.5.1 气压系统及其随高度的变化
3.5.2 全球海平面气压分布特征
3.5.3 高空等压面图
3.5.4 气压随时间的变化
习题
第四章 大气的分层和结构
4.1 大气分层
4.1.1 按热力结构分层
4.1.2 按化学成分分层
4.1.3 外大气层
4.1.4 按电磁特性分层
4.2 大气质量及其垂直分布
4.3 大气的主要下边界面——海洋
4.3.1 海洋的物理特性
4.3.2 海流
习题
参考文献
第二篇 大气物理基础
第五章 地面和大气中的辐射过程
5.1 辐射的基本概念
5.1.1 电磁辐射
5.1.2 描述辐射场的物理量
5.2 辐射的物理规律
5.2.1 吸收率、反射率和透射率
5.2.2 平衡辐射的基本规律
5.2.3 太阳辐射和地球辐射的差别
5.3 地球大气与辐射的相互作用
5.3.1 大气对辐射吸收的物理过程
5.3.2 大气吸收光谱
5.3.3 大气对辐射的散射
5.3.4 辐射能在介质中的传输
5.4 太阳辐射在地球大气中的传输
5.4.1 太阳和太阳辐射
5.4.2 大气上界的太阳辐射能
5.4.3 太阳的直接辐射
5.4.4 天空的散射辐射
5.4.5 地面对太阳辐射的反射和吸收
5.5 地球-大气系统的长波辐射
5.5.1 地面的长波辐射特性
5.5.2 长波辐射在大气中的传输
5.5.3 大气顶部射出的长波辐射
5.6 地面、大气及地气系统的辐射平衡
5.6.1 地气系统的辐射平衡
5.6.2 地球大气的温室效应
5.6.3 辐射差额沿纬度的变化
5.6.4 地面、大气和地气系统的辐射差额
5.6.5 观测到的辐射平衡
思考题
习题
第六章 大气热力学基础
6.1 应用于大气的热力学基本规律
6.1.1 预备知识
6.1.2 热力学第一定律
6.1.3 热力学第二定律和态函数
6.1.4 含液态水的饱和湿空气系统
6.1.5 大气中的能量
6.2 大气中的干绝热过程
6.2.1 干绝热减温率
6.2.2 位温
6.2.3 干绝热上升时的露点变化和抬升凝结高度
6.3 可逆的饱和绝热过程和假绝热过程
6.3.1 湿绝热减温率
6.3.2 假相当位温
6.3.3 焚风
6.4 大气热力学图解
6.4.1 温度对数压力图解的构造
6.4.2 温度对数压力图解的应用
6.4.3 温熵图解简介
6.4.4 能量图解的一般原理
6.5 绝热混合过程
6.5.1 绝热等压混合(水平混合)
6.5.2 不同高度空气的绝热混合(垂直混合)
6.5.3 湍流混合层
6.6 等压冷却过程
6.7 温湿参量
6.7.1 相当温度和湿球温度
6.7.2 假湿球温度和假湿球位温
6.7.3 假相当位温和假相当温度
6.8 大气的静力稳定度
6.8.1 静力稳定度判据
6.8.2 条件性不稳定
6.8.3 关于薄层法和夹卷作用的讨论
6.9 整层气层升降时稳定度的变化
6.9.1 未饱和情况及下沉逆温
6.9.2 对流性不稳定(位势不稳定)
6.10 逆温层
思考题
习题
第七章 大气动力学
7.1 大气动力学基本方程组
7.1.1 旋转坐标系中的牛顿定律
7.1.2 标准坐标系中的运动方程
7.1.3 运动方程的张量形式
7.1.4 连续方程
7.1.5 热力学方程
7.1.6 大气动力-热力学方程组
7.2 大气运动的尺度分析及近似
7.2.1 大气运动的尺度分析
7.2.2 连续方程的简化
7.2.3 水平运动方程的简化及准地转近似
7.2.4 垂直运动方程的简化和准静力近似
7.2.5 空气的热力学方程和状态方程
7.2.6 包辛涅斯克方程组
7.2.7 大气动力学方程组的另外形式
7.3 大气中的准地转运动
7.3.1 气压坐标系
7.3.2 自由大气中的风场和高度场
7.4 风随高度的变化和热成风
7.5 大气中的圆周运动和梯度平衡
7.6 涡度、环流与环流定理
7.6.1 涡度与环流
7.6.2 涡旋流
7.6.3 开尔文环流定理和皮叶克尼斯环流定理
7.7 涡度方程
7.7.1 垂直涡度的标量方程
7.7.2 涡度方程的尺度分析
7.8 大气中的重力波、声波及罗斯贝波
7.8.1 波动方程与波动参数
7.8.2 表面重力波
7.8.3 不同密度的流体界面上的波动
7.8.4 重力内波
7.8.5 运动大气的重力内波
7.8.6 旋转地球上的惯性重力内波
7.8.7 大气中的声波
7.8.8 罗斯贝波
思考题
习题
参考文献
第三篇 大气边界层物理
第八章 大气湍流基础
8.1 大气湍流
8.1.1 湍流的基本特征
8.1.2 泰勒假设
8.2 湍流的定量描述
8.2.1 雷诺平均
8.2.2 湍流统计参数
8.2.3 湍流能谱
8.3 大气湍流控制方程
8.3.1 基本方程
8.3.2 雷诺平均方程
8.3.3 湍流通量和雷诺应力
8.3.4 湍流闭合及混合长理论
8.4 湍流运动能量方程和稳定性
8.4.1 湍流动能方程
8.4.2 湍流的稳定性判据
8.4.3 平均运动能量(MKE)方程
8.5 科尔莫戈罗夫的局地均匀各向同性湍流理论
第九章 大气边界层
9.1 大气边界层特征
9.1.1 大气边界层的基本特征
9.1.2 边界层中的风和气流
9.1.3 大气边界层的昼夜演变
9.1.4 大气边界层的结构
9.2 近地面层及其廓线规律
9.2.1 中性近地面层的风速廓线
9.2.2 近地面层的厚度
9.2.3 非中性层结的廓线规律和莫宁-奥布霍夫相似性理论
9.2.4 近地面层大气湍流统计量和谱的相似规律
9.2.5 下垫表面的热量平衡
9.3 中性大气边界层
9.3.1 埃克曼螺线
9.3.2 埃克曼抽吸
9.3.3 中性大气边界层的厚度
9.4 对流边界层(混合层)
9.4.1 对流边界层的基本结构
9.4.2 对流边界层发展的预测模式
9.5 稳定边界层
9.5.1 一般特征
9.5.2 稳定大气边界层的预测模式
9.5.3 低空急流
习题
第十章 非均—下垫面对边界层的影响
10.1 内边界层
10.1.1 动力内边界层
10.1.2 热内边界层
10.1.3 内边界层对扩散的影响
10.2 山谷风和海陆风
10.2.1 山谷风
10.2.2 海陆风
10.3 过山气流
10.3.1 中性层结条件下的过山气流
10.3.2 稳定层结条件下的过山气流
10.4 城市热岛
参考文献
第四篇 云和降水物理学基础与大气电学
第十一章 云雾形成的宏观条件及一般特征
11.1 云和降水的分类和生成条件
11.1.1 云和降水的分类
11.1.2 云雾生成的宏观条件
11.2 云雾降水的宏观特征
11.2.1 对流云宏观特征
11.2.2 局地强风暴天气系统
11.2.3 层状云宏观特性
11.2.4 卷云的宏观特征
11.2.5 降水的宏观特征
11.3 云雾降水的微观特征
11.3.1 描述方法与尺度分布特征
11.3.2 云雾滴谱分布
11.3.3 冰雪晶微观特征
11.3.4 降水粒子的谱分布
习题
第十二章 云雾降水形成的微物理过程
12.1 云粒子的均质核化
12.1.1 云滴均质核化和开尔文方程
12.1.2 核化率
12.1.3 冰相均质核化
12.2 云粒子的异质核化
12.2.1 不可溶性粒子的成核作用
12.2.2 可溶性粒子的成核作用
12.2.3 离子诱导核化
12.2.4 冰相的异质核化
12.3 大气凝结核和大气冰核
12.3.1 云凝结核
12.3.2 大气冰核
12.4 云滴的凝结增长
12.4.1 单滴的凝结增长
12.4.2 群滴的凝结增长
12.4.3 云滴的起伏凝结增长
12.5 冰晶的凝华增长
12.5.1 静稳条件下冰晶的凝华增长
12.5.2 混合云中冰晶的凝华增长
12.6 水成物粒子的降落和碰并
12.6.1 雨滴的降落、变形和破碎
12.6.2 水滴的下落末速度
12.6.3 冰雪晶下落末速度
12.6.4 粒子的碰并效率
12.7 云滴和雨滴的碰并增长
12.7.1 重力碰并增长的连续模式
12.7.2 随机碰并增长
12.7.3 起伏重力碰并增长
12.8 冰雪晶的碰并增长
12.9 层状云降水的形成
12.10 积状云降水的形成
12.11 冰雹的形成
12.11.1 冰雹的结构
12.11.2 冰雹生成的微物理过程
12.11.3 冰雹的形成机制
习题
第十三章 积云动力学及云模式简介
13.1 积云动力学方程组
13.1.1 积云动力学基本方程组
13.1.2 积云动力学方程组的另外形式
13.2 云雾数值模式
13.2.1 积云一维模式
13.2.2 多维模式简介
13.3 微物理过程的处理方法
第十四章 人工影响天气简介
14.1 人工影响云雾原理
14.2 人工降水催化剂
14.2.1 冷云催化剂
14.2.2 暖云催化剂
14.3 人工增雨催化作业
14.4 人工增雨效果检验
14.4.1 物理检验
14.4.2 统计检验
14.5 云模式在人工影响天气中的应用
14.5.1 探讨人工影响云雾的原理
14.5.2 指导人工影响云雾作业
14.6 其他人工影响天气试验
14.6.1 人工防雹
14.6.2 人工消雾
14.6.3 人工削弱台风
第十五章 大气电学
15.1 晴天大气电场
15.2 大气离子与电导率
15.2.1 大气离子的产生和复合
15.2.2 大气离子的物理特征
15.2.3 大气离子方程
15.2.4 晴天大气电导率
15.3 晴天大气的电荷与电流
15.3.1 晴天大气体电荷
15.3.2 晴天大气电流
15.4 云中大气电结构
15.4.1 云雾降水粒子的电荷
15.4.2 层状云大气电结构
15.4.3 积状云大气电结构
15.5 雷雨云的起电机制
15.5.1 感应起电机制
15.5.2 温差起电机制
15.5.3 其他起电机制
15.6 大气中的放电现象
15.6.1 尖端放电
15.6.2 闪电
15.6.3 大气静电场变化与云中电荷分布
15.6.4 天电
15.6.5 人工影响闪电
15.7 全球大气电过程
15.7.1 全球大气电学参量
15.7.2 地—气间的电荷输送及电荷平衡
15.7.3 全球大气电过程的球形电容器模型
习题
参考文献
第五篇 大气光学、GPS气象和大气声学
第十六章 散射的基本理论
16.1 散射
16.1.1 散射过程
16.1.2 多粒子散射
16.1.3 散射的几何图像与参数
16.1.4 散射与削弱的基本关系式
16.2 瑞利分子散射
16.3 均匀球状粒子的散射——米散射
16.3.1 球状粒子对电磁波的散射和吸收
16.3.2 米散射的特性
16.4 实际大气中的散射
16.4.1 分子大气的散射
16.4.2 气溶胶的散射
16.4.3 非球形粒子的散射
16.5 散射参量的观测
16.5.1 大气消光系数的测量
16.5.2 大气散射函数的测量
习题
第十七章 大气层的光学现象
17.1 辐射传输方程
17.1.1 方程的建立
17.1.2 辐射传输方程的解
17.1.3 蒙特卡罗(Monte Carlo)方法
17.2 天空亮度和色彩的分布
17.2.1 天空亮度的分布
17.2.2 天空散射光的偏振
17.2.3 天空的色彩
17.3 曙暮光
17.4 能见度问题
17.4.1 对比和对比感阈
17.4.2 对比度传输系数
17.4.3 气象能见距
17.4.4 从空中观测地面的能见度
17.4.5 夜间灯光能见度
17.5 云雾光学问题
17.5.1 云雾的含水量和消光系数的关系
17.5.2 云雾的散射函数和消光系数
17.5.3 华的现象
17.5.4 虹和霓
17.5.5 晕
习题
第十八章 光线在大气中的折射
18.1 大气的折射率
18.1.1 对流层空气的折射率
18.1.2 大气折射率的测量
18.1.3 电离层中的折射率
18.2 射线在大气中的折射
18.2.1 射线的轨迹方程——斯涅耳定律
18.2.2 射线的曲率半径
18.2.3 折射的分类
18.2.4 修正折射率及其模数
18.3 大气折射率对测量的影响
18.3.1 定位测量的误差
18.3.2 大气水平非均一对射线折射率的影响
18.4 天文折射和地文折射
18.4.1 天文折射现象
18.4.2 地文折射现象
习题
第十九章 GPS气象
19.1 GPS系统
19.2 GPS定位原理
19.3 大气对GPS观测的影响
19.4 地基GPS测量大气水汽原理
19.4.1 用双频法消除电离层影响
19.4.2 静力延迟
19.4.3 由湿延迟计算大气积分水汽含量
19.5 低轨卫星星载GPS接收机探测大气的温度廓线
第二十章 大气声学
20.1 一些基本概念和定义
20.2 均匀大气中理想气体小振幅绝热声波的声波方程
20.3 大气中的声速
20.3.1 大气中的声速
20.3.2 声速在大气中的垂直分布
20.4 研究声波传播的几何声学方法
20.4.1 几何声学的基本方程——埃克纳(Eikonal)方程
20.4.2 声线轨迹的斯涅耳定律
20.5 实际大气中的声线
20.5.1 无风时的声线轨迹
20.5.2 有风时的声线轨迹
20.6 声波在大气中的散射
20.6.1 声波在湍流大气中的传播方程
20.6.2 声波在静止湍流大气中的散射
20.6.3 考虑湿度起伏的声波散射
20.7 声波在大气中的衰减
20.7.1 大气分子对声波的吸收衰减
20.7.2 声波的发散衰减
20.7.3 大气对声波的逾量衰减
20.8 源于大自然的声波
20.8.1 天气现象产生的声波和次声波
20.8.2 其他来源的次声波
20.9 大气声遥感
20.9.1 大气边界层主动声遥感的物理和技术依据
20.9.2 声达资料揭示的大气现象
20.9.3 声的被动遥感
习题
参考文献
部分习题答案
附录
您当前的等级为
登录后免费下载登录
小黑屋反思中,不准下载!
评论后刷新页面下载评论
支付¥以后下载
请先登录
您今天的下载次数(次)用完了,请明天再来
支付积分以后下载立即支付
支付以后下载立即支付
您当前的用户组不允许下载升级会员
您已获得下载权限
您可以每天下载资源次,今日剩余次
免责申明:
1. 本站分享的所有书籍均来源于自互联网,我们只进行收集整理,并不对书籍内容进行更改。
2. 部分书籍中可能有书籍压制者放置的广告,这并不是本站所为,请注意甄别。
3. 我们分享这些书籍,纯粹是出于知识分享的热情,以及对互联网分享精神的高度认同和践行,不以盈利为目的。
4. 本站分享的所有书籍,仅供个人学习研究使用,请勿用于任何商业用途,否则产生的一切法律纠纷与本站无关。
5. 如果这些书籍让你有所收获,在条件允许的情况下,请一定购买正版书籍,这是对创作者最好的支持。
6. 如果您是此书籍的版权所有者,且您不希望此作品出现在本站,请联系我们,我们将在收到您的请求后48小时内予以删除。