大氣動力學(xué)（上、下）

內(nèi)容概要

　　《大氣動力學(xué)（第2版）（套裝上下冊）》包含大氣動力學(xué)的主要內(nèi)容，是作者多年從事該課程教學(xué)的結(jié)晶。全書共分十三章，分上、下兩冊。上冊包括前七章，后六章為下冊。第一章到第五章主要介紹大氣動力學(xué)的基本方程和最基本的運(yùn)動規(guī)律；第六章應(yīng)用攝動法建立了描寫大氣尺度運(yùn)動的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動方程組；第七章和第八章較全面地介紹大氣波動及其傳播理論；第九章介紹近十多年發(fā)展的非線性波動理論；第十章介紹大氣能量學(xué)；第十一章介紹穩(wěn)定度理論；第十二章介紹地轉(zhuǎn)適應(yīng)理論；第十三章介紹近幾年發(fā)展較快的低緯大氣動力學(xué)?！洞髿鈩恿W(xué)（第2版）（套裝上下冊）》闡述由淺入深、嚴(yán)謹(jǐn)系統(tǒng)；編排精細(xì)新穎，應(yīng)用新的方法敘述大氣動力學(xué)中的一些概念，如準(zhǔn)地轉(zhuǎn)、有效位能等；并介紹大氣動力學(xué)的最新發(fā)展，如非線性波、波的傳播理論等。為了便于教學(xué)，每章末并附有復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題?？紤]近十多年研究進(jìn)展，本書第二版中第九章、第十章、第十二章和第十三章增加了一些相對成熟的內(nèi)容?！洞髿鈩恿W(xué)（第2版）（套裝上下冊）》可供天氣動力學(xué)、大氣物理學(xué)、海洋動力學(xué)等專業(yè)作為教材或教學(xué)參考書，也可供廣大從事海洋、氣象等科技人員閱讀參考。

作者簡介

劉式適，1938年生，1956年至1962年在北京大學(xué)物理系、地球物理系學(xué)習(xí)，畢業(yè)后留校任教至今．主講“大氣動力學(xué)”、“特殊函數(shù)”、“非線性波”等課程?，F(xiàn)任北京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。在國內(nèi)外主要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了100多篇論文，主要著作有《特殊函數(shù)》、《地球流體力學(xué)中的數(shù)學(xué)問題》、《大氣動力學(xué)》、《非線性大氣動力學(xué)》等，其中《大氣動力學(xué)》獲1995年國家教委優(yōu)秀教材一等獎。獲國家自然科學(xué)獎兩次(1991．1997)，光華科技基金獎一次(1995)，國家教委科技進(jìn)步獎三次(1990，1996，1997)。劉式達(dá)，1938年生，1956年至1962年在北京大學(xué)物理系、地球物理系學(xué)習(xí)，畢業(yè)后留校任教至今。主講“大氣湍流”、“自然界中的復(fù)雜現(xiàn)象和混沌”、“分形和分維”等課程。曾任地球物理系系主任，現(xiàn)任北京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。在國內(nèi)外主要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了100多篇論文，主要著作有《分形和分維引論》、《地球流體力學(xué)中的數(shù)學(xué)問題》、《孤波和湍流》、《非線性大氣動力學(xué)》等?！胺蔷€性大氣動力學(xué)若干問題的研究”獲國家自然科學(xué)三等獎(1991)，獲光華科技基金獎一次(1997)，國家教委科技進(jìn)步獎三次(1990，1996，1997)。

書籍目錄

第一章 大氣運(yùn)動的基本方程1.1 地球與大氣的基本特征1.2 絕對運(yùn)動與相對運(yùn)動1.3 運(yùn)動方程1.4 連續(xù)性方程1.5 狀態(tài)方程1.6 熱力學(xué)方程1.7 水汽方程1.8 基本方程組1.9 球坐標(biāo)系中的大氣運(yùn)動方程組1.10 局地直角坐標(biāo)系中的大氣運(yùn)動方程組及口平面近似1.11 大氣運(yùn)動的湍流性，平均化的大氣運(yùn)動基本方程組1.12 湍流半經(jīng)驗(yàn)理論，封閉方程組1.13 初條件與邊條件1.14 氣壓傾向方程1.15 柱坐標(biāo)系中的大氣運(yùn)動方程組復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第二章 大氣運(yùn)動的變形方程2.1 角動量和角動量方程2.2 能量與能量方程2.3 正壓大氣與斜壓大氣2.4 環(huán)流與環(huán)流定理2.5 散度與渦度、流場分析2.6 渦度方程、位渦度方程§2.7散度方程與平衡方程復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第三章 大氣中的平衡運(yùn)動§3.1 大氣水平運(yùn)動的方程組§3.2 力的垂直分布和大氣的動力分層§3.3 自然坐標(biāo)系§3.4 自由大氣中的平衡運(yùn)動§3.5 慣性振動和慣性穩(wěn)定度§3.6 近地面層大氣中的平衡運(yùn)動§3.7 上部邊界層大氣中的平衡運(yùn)動§3.8 Ekman抽吸與旋轉(zhuǎn)衰減§3.9 地轉(zhuǎn)偏差復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第四章 層結(jié)大氣與靜力平衡§4.1 層結(jié)大氣和層結(jié)穩(wěn)定度§4.2 Richardson數(shù)§4.3 近地面層大氣湍流的.Mc）nin-ObukhOV理論§4.4 有效勢能（available potential enei。gy）§4.5 以靜止大氣為背景的大氣運(yùn)動基本方程組§4.6 靜力近似、非彈性近似和.Botlssinesq近似§4.7 正壓模式（旋轉(zhuǎn)淺水模式，rotating shallow Water model）§4.8 準(zhǔn)Lagrange坐標(biāo)系§4.9 其他層結(jié)參數(shù)復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第五章 尺度分析§5.1 大氣運(yùn)動的分類和尺度概念§5.2 尺度分析（SCale analysis）§5.3 無量綱參數(shù)§5.4 方程的無量綱化及某些近似的充分條件復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第六章 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)動力學(xué)§6.1 小參數(shù)方法（攝動法）§6.2 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式與準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位渦度守恒定律§6.3 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式的能量守恒定律§6.4 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的位勢傾向方程和方程§6.5 準(zhǔn)無輻散模式§6.6 半地轉(zhuǎn)模式復(fù)習(xí)思考題習(xí)題下冊第七章 線性波動§7.1 波的基本概念§7.2 小振幅波和小擾動方法（small perturbation method）§7.3 正交模方法（normal modes method）§7.4 大氣中的基本波動§7.5 正壓模式中的大氣波動§7.6  Kelvin波§7.7 一般大氣系統(tǒng)中的波動§7.8 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式中的大氣波動§7.9 包含基本氣流的Rossby波§7.10  Rossby波的頻散，上下游效應(yīng)§7.11 超長波的尺度分析與頻率分析§7.12  Haurwitz波§7.13  永恒性波解（permanent wave solution）§7.14 地形Rossby波§7.15 定常Rossby波的形成復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第八章 波的傳播理論§8.1 緩變波列（slowly varying wave train）§8.2 波能密度及其守恒原理§8.3 波作用量及其守恒原理§8.4 波的多尺度方法§8.5 Rossby波的傳播圖像§8.6 Rossby波的經(jīng)向和垂直傳播§8.7 Rossby波的動量和熱量輸送§8.8 Rossby波的演變，波與基本氣流的相互作用§8.9 E-P通量（Eliassen-Palm flux）§8.10 東西風(fēng)帶和經(jīng)圈環(huán)流的維持§8.11 Rossby波的共振相互作用復(fù)習(xí)思考題習(xí)題第九章 非線性波動§9.1 波動方程的特征線，Riemann不變量§9.2 淺水波的KdV（Korteweg de Vries）方程和Boussinesq方程§9.3 非線性的作用：波的變形§9.4 耗散的作用，Burgers方程的求解，沖擊波（shock waves）§9.5 頻散的作用，KdV方程的求解，橢圓余弦波（enoidal waves）與孤立波（solitary waves）§9.6 正弦一Gordon方程的周期解、扭結(jié)波（kink waves）與反扭結(jié)波（anti-kink waves）  §9.7 試探函數(shù)法（trial function method），雙曲函數(shù)展開法§9.8 Jacobi橢圓函數(shù)展開法（Jacobi elliptic function expansionmethod）§9.9 非線性Schr6dinger方程的包絡(luò)周期波（envelope periodic waves）與包絡(luò)孤立波（envelope solitary waves）§9.10 非線性波的波參數(shù)§9.11 奇異攝動法（singular perturbation method）§9.12 約化攝動法（reductive perturbation method）§9.13 冪級數(shù)展開法（power series expansion method）§9.14 Bficklund變換§9.15 散射反演法（inverse scattering method）§9.16 非線性方程的守恒律……

章節(jié)摘錄

插圖：前面我們討論的幾種波動都是大氣中最簡單的單一波型，其中每一個(gè)波都只在特定條件下存在，故稱為大氣的基本波動，為了對這些波動的成因及其性質(zhì)有比較清楚的了解，分別討論這些基本波型是必要的，但在實(shí)際大氣中，形成基本波型的各種條件，一般都是同時(shí)起作用的，而且波是三維的，因此，大氣中的實(shí)際波動應(yīng)是由形成基本波型的各個(gè)因子共同作用形成的混合波型，下一節(jié)開始我們就分析它。另外，不同類型的波動不僅波傳播的物理機(jī)制不同，而且波的性質(zhì)及其對天氣的影響也有很大的差異，通常講，快速波對天氣的影響較小，慢速波對天氣的影響較大，而且，不同尺度的運(yùn)動，起主要作用的波動也不一樣，大尺度運(yùn)動主要是Rossby波起作用，中尺度運(yùn)動主要是慣性一重力內(nèi)波起作用，小尺度運(yùn)動主要是重力內(nèi)波起作用，我們在討論某一尺度運(yùn)動時(shí)，總希望突出主要波動，而略去次要波動，粗見，好像保留次要波動也可以，但實(shí)際計(jì)算表明：快波的存在會增加計(jì)算次數(shù)和容易造成計(jì)算不穩(wěn)定，基于上述分析，我們把對某種尺度運(yùn)動的天氣意義不大，并在計(jì)算上又十分靈敏的快波稱為該尺度運(yùn)動的“噪音”，例如，對各種尺度運(yùn)動，聲波都是噪音，至于對某種尺度運(yùn)動有重大天氣意義的波動（也可以稱為“諧音”）必須保留，濾除“噪音”保留“諧音”的簡化處理稱為濾波，這是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中一個(gè)十分重要的問題。

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《大氣動力學(xué)(第2版)(套裝上下冊)》是中外物理學(xué)精品書系之一。

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