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第1章 绪论 1

第2章 沙漠大气动力学 5

2.1大气结构和动力学的一些基本概念 5

2.1.1大气运动的尺度 6

2.1.2大气的垂直结构 7

2.1.3全球天气的风和气压系统 9

2.1.4雾、云和降水的形成 11

2.2沙漠的定义 14

2.3干旱的气候成因 19

2.3.1行星尺度环流 19

2.3.2地形作用 23

2.3.3水汽源的远近对干旱的影响 31

2.3.4海岸作用 33

2.4形成和维持沙漠的动力反馈机制 36

2.4.1植被—反照率／蒸腾反馈 38

2.4.2沙尘—辐射反馈 38

2.4.3土壤—水分反馈 39

2.4.4上涌流—海岸沙漠反馈 40

2.4.5植被—土壤反馈 40

2.4.6灰尘—生物地球化学反馈 40

2.5沙漠热低压的动力机制 40

第3章 世界沙漠气候 44

3.1沙漠的一般气象特征 48

3.2沙漠的一般地形特征 53

3.3沙漠植被的一般特征 55

3.4非洲沙漠 56

3.4.1撒哈拉沙漠 56

3.4.2卡拉哈里沙漠、纳米布沙漠和卡鲁沙漠 66

3.4.3索马里-查尔比沙漠 72

3.4.4马达加斯加干旱区 76

3.5北美沙漠 76

3.5.1奇瓦瓦沙漠 82

3.5.2大盆地沙漠 82

3.5.3索诺兰沙漠 83

3.5.4莫哈韦沙漠 84

3.6南美沙漠 85

3.6.1阿塔卡马沙漠和秘鲁沙漠 86

3.6.2巴塔哥尼亚沙漠 91

3.6.3蒙特沙漠 92

3.6.4南美洲的其他干旱区 93

3.7澳大利亚沙漠 94

3.8亚洲沙漠 97

3.8.1东亚：戈壁沙漠和塔克拉玛干沙漠 97

3.8.2突厥斯坦（曾称土耳其斯坦）沙漠 101

3.8.3塔尔沙漠 103

3.8.4伊朗沙漠和阿富汗沙漠 105

3.8.5阿拉伯沙漠及其周边地区 106

3.9欧洲干旱区 111

3.10海洋沙漠 113

第4章 沙漠中大气和地表能量收支 120

4.1大气和地表能量收支的各种成分 120

4.1.1太阳和地面辐射的一些基本概念 120

4.1.2地球—太阳的天文学关系，大气的日和年周期 122

4.1.3大气对太阳辐射的衰减 125

4.1.4地球表面的辐射收支 126

4.1.5地表能量收支 128

4.1.6全球大气和地表能量收支 130

4.2沙漠大气和地表能量收支 132

4.2.1沙漠能量收支的一些特性概述 132

4.2.2沙漠和非沙漠能量收支实例 133

4.2.3能量收支中的“绿洲效应” 136

4.2.4沙漠辐射收支中的矿物气溶胶效应 137

第5章 无植被沙质荒漠景观的地表物理学 141

5.1地表物理学概念介绍 141

5.1.1地表以下热能的垂直传输 143

5.1.2地表以下水分的垂直传输 147

5.1.3植被中液态水的迁移和蒸腾 149

5.1.4地表和大气间的水汽和热量交换 150

5.2无植被沙质荒漠的陆面物理学 151

5.2.1雨水渗入和地表以下液态水的运动 151

5.2.2地表以下及地表的水汽通量 153

5.2.3地表以下及地表的热量过程 157

第6章 植被对沙漠表层物理特性的影响 162

6.1植被对沙漠地表能量收支的影响 167

6.2植被对沙漠地表水收支的影响 171

6.3植被对沙漠近地层风的影响 176

第7章 土壤对沙漠表层物理特性的影响 181

7.1沙漠土壤类型 182

7.1.1盐坪、干盐湖、盐湖、盐滩、盐田等 182

7.1.2沙质地表 183

7.1.3砾石表层、结皮和岩漆 184

7.1.4岩石地表 186

7.1.5干河床 186

7.1.6黄土 187

7.1.7土壤类型的空间分布示例 187

7.2沙漠土壤类型对地表能量收支的影响 188

7.3沙漠土壤类型对地表水收支的影响 191

第8章 沙漠表面的物理属性 196

8.1反照率 197

8.2热属性 198

8.3空气动力学粗糙度 199

8.4发射率 199

8.5水文属性 200

第9章 沙漠大气的数值模拟 201

9.1数值天气预报的一般概念 201

9.2干旱区大气模式应用的几个个例 203

9.2.1阿拉伯联合酋长国的业务天气预报 203

9.2.2美国大盆地沙漠小尺度风场研究 204

9.2.3阿拉伯沙漠边界层环流的研究个例 210

第10章 沙漠边界层 215

10.1边界层结构的基本概念 215

10.1.1大气的湍流交换 215

10.1.2边界层结构 216

10.1.3空气动力粗糙度和垂直风廓线 218

10.2沙漠边界层特性 219

第11章 沙漠小气候 224

11.1沙漠内部小气候形成的原因 224

11.1.1植被 225

11.1.2土壤基质 225

11.1.3海拔、坡度和坡向 225

11.1.4地下水位 226

11.1.5接近海岸线的程度 226

11.2沙漠小气候变化实例 227

11.2.1斯图尔特沙漠（辛普森沙漠的一部分）：干盐湖和周围有稀疏植被的沙地地表温度的对比 227

11.2.2大盆地沙漠：干盐湖与周围植被覆盖的冲积扇和山区的表面温度和通量的差异 229

11.2.3斯图尔特沙漠（辛普森沙漠的一部分）：浅湖、沼泽、裸露的和只有少量植被的沙丘、盐滩的地表温度和边界层通量的差异 231

11.2.4大盆地沙漠：盐滩和其附近覆盖部分植被的地表上空的边界层垂直温度对比 232

11.2.5萨赫勒地区：不同植被覆盖度的地表通量和边界层结构 233

11.2.6阿拉伯沙漠：跟地表特征有关的边界层厚度 235

11.2.7索诺兰沙漠：降水和植被对温度和感热通量的影响 239

11.2.8秘鲁沙漠和纳米布沙漠的沿海小气候 240

第12章 沙漠小气候间的动力交互作用 242

12.1沙漠环境下的热压风环流 242

12.1.1盐盖风／干盐湖风 244

12.1.2与绿洲、湖泊和海洋有关的沙漠环流 246

12.1.3地形强迫环流 251

12.1.4土壤湿度梯度导致的环流 252

12.1.5跟植被分布有关的环流 255

12.2绿洲效应 255

第13章 沙漠降水 257

13.1沙漠降水的统计特征 261

13.1.1年降水量统计特征 262

13.1.2降水的季节变化和日变化 266

13.1.3夏季的降水强度 267

13.1.4降水事件总降水量，或湿时间段总降水量 269

13.1.5降水持续时间 270

13.1.6连续无降水日数 270

13.1.7降水的空间连片或“斑块”分布 271

13.1.8降水的可靠性 272

13.2沙漠降水的成因及其调控 275

13.2.1大尺度降水和对流性降水成因 275

13.2.2地形影响 276

13.2.3地表能量和水汽收支对沙漠降水的影响 278

13.3干旱区人工增雨 280

13.4沙漠降露和降雾 280

第14章 人类活动对沙漠大气的影响 284

14.1灌溉 285

14.2地下水位的下降 287

14.3放牧与过度放牧 288

14.4非原生植物的入侵 289

14.5旱地农业 289

14.6城市化 289

14.7越野交通工具的使用 290

14.8森林砍伐 291

第15章 沙漠气候变化 293

15.1气候和干旱变化的时间尺度 294

15.2近代气候周期的小结 295

15.3干旱区气候变化研究的方法 296

15.3.1历史记录 296

15.3.2考古资料 296

15.3.3树木年轮研究（树轮年代学） 296

15.3.4孤立的动植物群落残遗 296

15.3.5动植物化石 297

15.3.6古湖岸线，沙滩，盐沉积 297

15.3.7干涸的河道 297

15.3.8沙丘的稳定或活化 297

15.3.9土壤剖面 297

15.3.10洪水 298

15.4晚更新世和全新世期间沙漠气候变化的实例 298

15.5沙漠气候变化的形式和原因 300

15.5.1冰期循环 301

15.5.2恩索循环 304

15.5.3地球气候系统的温室效应 305

15.5.4日地几何关系的变化 305

15.5.5太阳辐射的变化 307

15.5.6海洋表面温度的变化 308

第16章 沙漠中的恶劣天气 311

16.1尘暴和沙暴 311

16.1.1沙尘传输的物理过程和特征 314

16.1.2沙粒或尘粒对沙尘暴特征的影响 318

16.1.3沙暴和尘暴中的电效应 318

16.1.4尘卷 318

16.1.5沙尘暴灾害 319

16.1.6易发生沙尘暴的地表、气象和地理条件 319

16.1.7哈布（haboob）——一种对流产生的沙尘暴 323

16.1.8沙尘暴的减退 324

16.2暴雨、暴洪和泥石流 326

第17章 沙漠对全球环境及其他地区环境的影响 331

17.1沙尘的全球和区域传输：背景 331

17.2沙漠沙尘对全球气候的影响 336

17.3沙尘对于区域和全球范围内人类健康的影响 337

17.4沙漠沙尘的远距离生态学效应 337

17.5沙漠对其他地区天气过程的动力学影响 338

第18章 荒漠化 340

18.1什么是荒漠化？ 341

18.2荒漠化的范围 343

18.3人类活动对荒漠化的作用 346

18.3.1耕作和过度放牧造成的土壤裸露和流失 347

18.3.2海岸地区灌溉和过度抽取地下水造成土壤盐渍化 350

18.3.3开采地下水 350

18.3.4采伐森林 351

18.3.5越野的交通工具对土壤结构和植被的破坏 353

18.3.6城镇化和工业开采 353

18.4自然对荒漠化的作用 354

18.5其他荒漠化的研究个例 354

18.5.1印度和巴基斯坦的塔尔沙漠 354

18.5.2印度旁遮普：塔尔沙漠的北部 354

18.5.3北非的萨赫勒 355

18.5.4干旱的美国西部 356

18.5.5中亚平原 357

18.5.6中国东部的黄土区域 358

18.5.7加勒比海岛 358

18.5.8伊拉克的底格里斯河—幼发拉底河流域 358

18.5.9地中海区域 358

18.6影响荒漠化的物理反馈过程 359

18.6.1植被反照率／蒸腾的相互反馈 359

18.6.2沙尘辐射反馈 361

18.6.3地下水位下降—植被—径流反馈 361

18.7卫星技术在荒漠化监测和制图中的应用 361

第19章 沙漠环境中的人类生物气象学 364

19.1人体在沙漠中的热量平衡 364

19.1.1长波辐射 365

19.1.2与大气间的传导和对流交换 365

19.1.3热量的新陈代谢源 366

19.1.4太阳辐射的直射、漫射和反射 368

19.1.5蒸发 369

19.2维持热量和水分平衡的过程 370

19.3对沙漠环境的适应 373

19.4减少需水量和降低热负荷 376

19.5热胁迫和脱水的物理影响 380

19.6沙漠矿物沙尘的物理影响 383

19.7沙漠对于心理的影响 383

19.8应对热胁迫的措施 384

19.9静电效应 384

第20章 沙漠大气的光学特性 386

20.1沙漠蜃景 387

20.2大气浮尘的影响 388

20.2.1日落和日出 388

20.2.2曙暮辉 389

20.2.3能见度的降低 390

20.3闪烁 390

附录A 气象和陆面术语词汇表 393

附录B 缩略语 400

附录C 单位、数值常数和换算因子 401

附录D 变量／符号表 403

附录E 世界地图 406

一些问题和练习的解法提示 411

参考文献 412

中文索引 450