大氣科學若干前沿研究

前言

大學最重要的功能是向社會輸送人才。大學對于一個國家、民族乃至世界的重要性和貢獻度，很大程度上是通過畢業(yè)生在社會各領域所取得的成就來體現(xiàn)的。中國科學技術大學建校只有短短的50年，之所以迅速成為享有較高國際聲譽的著名大學之一，主要就是因為她培養(yǎng)出了一大批德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀畢業(yè)生。他們志向高遠、基礎扎實、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強，在國內(nèi)外科技、經(jīng)濟、教育等領域做出了杰出的貢獻，為中國科大贏得了“科技英才的搖籃”的美譽。2008年9月，胡錦濤總書記為中國科大建校五十周年發(fā)來賀信，信中稱贊說：半個世紀以來，中國科學技術大學依托中國科學院，按照全院辦校、所系結合的方針，弘揚紅專并進、理實交融的校風，努力推進教學和科研工作的改革創(chuàng)新，為黨和國家培養(yǎng)了一大批科技人才，取得了一系列具有世界先進水平的原創(chuàng)性科技成果，為推動我國科教事業(yè)發(fā)展和社會主義現(xiàn)代化建設做出了重要貢獻。據(jù)統(tǒng)計，中國科大迄今已畢業(yè)的5萬人中，已有42人當選中國科學院和中國工程院院士，是同期（自1963年以來）畢業(yè)生中當選院士數(shù)最多的高校之一。其中，本科畢業(yè)生中平均每1000人就產(chǎn)生1名院士和七百多名碩士、博士，比例位居全國高校之首。還有眾多的中青年才俊成為我國科技、企業(yè)、教育等領域的領軍人物和骨干。在歷年評選的“中國青年五四獎章”獲得者中，作為科技界、科技創(chuàng)新型企業(yè)界青年才俊代表，科大畢業(yè)生已連續(xù)多年榜上有名，獲獎總?cè)藬?shù)位居全國高校前列。鮮為人知的是，有數(shù)千名優(yōu)秀畢業(yè)生踏上國防戰(zhàn)線，為科技強軍做出了重要貢獻，涌現(xiàn)出二十多名科技將軍和一大批國防科技中堅。

內(nèi)容概要

人類社會對大氣科學的需求越來越高，而高影響的極端天氣氣候事件的持續(xù)發(fā)生和空氣污染的加劇更是給大氣科學提出了嚴峻挑戰(zhàn)，需求的牽引使大氣科學正在得以更加廣泛、更加深入地發(fā)展，新的學科前沿在不斷涌現(xiàn)?！洞髿饪茖W若干前沿研究》以作者們的研究工作和成果為基礎，參考國內(nèi)外最新的科研成就和發(fā)展趨勢，介紹和論述了近期大氣科學發(fā)展和研究的若干前沿問題，包括人們普遍關注的氣候及其變化問題、對亞太地區(qū)及全球大氣都有重要影響的青藏高原氣象學問題、大氣科學中極其活躍的熱帶氣象及其動力學、近些年極受關注的平流層及其對氣候的影響、帶有高新技術特征的氣象衛(wèi)星遙感及衛(wèi)星氣象學、代表天氣分析預報方向的數(shù)值天氣預報、關系人類生存環(huán)境的空氣污染數(shù)值預報模式系統(tǒng)研究等領域。雖然《大氣科學若干前沿研究》沒有能夠涵蓋大氣科學的所有方面，但對廣大從事大氣科學領域的科研人員、教師和氣象業(yè)務領域的預報人員有很好的參考價值；也可作為高等院校本科生和研究生的學習參考書。

書籍目錄

總序前言第1章 氣候變化及氣候動力學　1.1 氣候系統(tǒng)　1.2 近代氣候變化的主要特征　1.3 ENSO及其影響　1.4 年代際氣候變化　1.5 關于全球變化　參考文獻第2章 青藏高原氣象學　2.1 青藏高原的特殊天氣氣候　2.2 青藏高原的動力和熱力作用　2.3 青藏高原熱狀況對我國天氣氣候的影響　2.4 山地、大氣與自然環(huán)境問的相互作用　參考文獻第3章 熱帶氣象及動力學　3.1 亞洲季風系統(tǒng)　3.2 熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩　3.3 臺風　3.4 熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的數(shù)值模擬　3.5 對流加熱廓線對模擬大氣ISO的重要作用　參考文獻第4章 平流層及其對氣候的影響　4.1 平流層的熱力學、動力學和化學特性　4.2 平流層微量成分的分布及變化趨勢　4.3 平流層緯向風QBO和微量成分的QBO現(xiàn)象　4.4 平流層爆發(fā)性增溫及其對微量氣體分布的影響　4.5 平流層變化對氣候的影響　參考文獻第5章 氣象衛(wèi)星遙感及衛(wèi)星氣象學　5.1 中國的氣象衛(wèi)星　5.2 空間導航定位技術在地球大氣探測中的應用　5.3 氣象衛(wèi)星資料在天氣分析中的應用　5.4 氣象衛(wèi)星遙感資料在數(shù)值預報中的應用　參考文獻第6章 數(shù)值天氣預報　6.1 大氣運動控制方程組　6.2 計算方法——差分方法　6.3 譜方法　6.4 半隱式半拉格朗日計算格式　6.5 JFNK方法概述及其在大氣全隱式非靜力模式中的應用方案　6.6 模式的物理過程　6.7 數(shù)值預報的初值形成　參考文獻第7章 空氣污染數(shù)值預報模式系統(tǒng)研究　7.1 空氣污染預報　7.2 城市空氣污染預報問題的特點　7.3 數(shù)值模式系統(tǒng)　7.4 中-B尺度動力學模式　7.5 高分辨對流層化學模式　參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（4）對溫度效應的緩解作用。海洋，尤其是海洋環(huán)流，不僅減小了低緯大氣的增熱、使高緯大氣也得以加熱，降水量亦發(fā)生相應的改變；而且由于海洋環(huán)流對熱量的向極輸送所引起的大氣環(huán)流的變化，還使得大氣對某些因素變化的敏感性降低。例如大氣中C02含量增加的氣候（溫室）效應就因為有海洋的存在而被減弱。1.1.2 陸面和冰雪陸面和冰雪對大氣運動和氣候的影響最早人們是從反照率的改變開始的，不同的地表狀況，其反照率有很大的差異，例如，雪面的反照率為60％——80％，而有植被地面的反照率為10％-20％。反照率的不同使得地球表面獲得的太陽輻射能量也就不同，地面輻射平衡受到影響，氣候也就會出現(xiàn)變化。（1975）早就提出了所謂“生物一地球物理反饋”理論，用以解釋撒哈拉地區(qū)沙漠化的機理。他認為在Hadley環(huán)流下沉氣流的背景下，那里本來就少雨，而過度的放牧使地面反照率增大，在那里反射掉了比四周更多的太陽輻射；天空少云和地面溫度高又造成更多的紅外放射。這樣一來，與四周相比那里就是一個輻射熱匯，凈輻射量?。粸榱司S持熱力平衡，該地區(qū)的空氣必然被壓縮下沉，進而加強了環(huán)流的下沉支。更強的下沉氣流又會加劇當?shù)馗珊?，植被進一步造成土地沙漠化。這是一種地面自己通過輻射過程而加劇其干旱化的自感反饋，也就是“生物一地球物理反饋”。一系列的數(shù)值模擬試驗證實了這種生物一地球物理反饋的存在，地面反照率的改變對氣候有明顯的影響，尤其是在沙漠地區(qū)更顯著，在沙漠地區(qū)將地面反照率由14％增大到35％之后，那里的平均降水量減少了54％。冰雪異常的氣候效應，除了反照率的作用外，它所引起的土壤溫度和濕度的改變，將影響地面和大氣間的感熱和潛熱交換，進而引起大氣環(huán)流，以及氣候的變化。圖1.1.2給出的是1967-1975年間北半球地面氣溫的下降與北半球冰雪覆蓋面積的關系，它不僅表明了所謂冰雪一反照率反饋機制，實際上也包含地一氣交換過程的作用。近年來人們都十分關注大面積森林減少對氣候的影響，因為植被的變化不僅會改變地表的物理特性，反照率的改變將使得地球表面獲得的太陽輻射能量發(fā)生變化，從而引起氣候變化；同時，通過植物根系可以把深層土壤中的水分抽吸到葉莖上，用以維持植物冠層的蒸騰，從而植被對大氣邊界層的潛熱和感熱狀況有明顯影響；另外，植被通過地表粗糙度，改變地一氣間的交換過程，以及通過對水分的滯留，改變地表徑流和水文過程，都會對氣候變化產(chǎn)生影響。

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《大氣科學若干前沿研究》：當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書·中國科學技術大學校友文庫，“十一五”國家重點圖書。

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