气象学与生活 原书第12版PDF电子书下载

第1章 大气概述 1

1.1 大气——天气和气候 2

1.1.1 美国的天气 2

1.1.2 气象学、天气和气候 2

1.2 大气灾害：来自自然的袭击 5

1.3 科学探索的本质 7

知识窗1.1 从外空看地球 7

1.3.1 假设 8

1.3.2 理论 8

1.3.3 科学方法 8

1.4 地球圈 9

1.4.1 地质圈 10

1.4.2 大气圈 11

1.4.3 水圈 11

1.4.4 生物圈 12

1.5 地球是一个复杂系统 13

1.5.1 地球系统科学 13

1.5.2 地球系统 14

知识窗1.2 地球的子系统之一的碳循环 14

1.6 大气的组成 16

1.6.1 大气的主要成分 16

知识窗1.3 地球大气的形成与演变 17

1.6.2 二氧化碳 18

1.6.3 变化的大气成分 19

1.7 臭氧减少——一个全球性问题 20

1.7.1 南极臭氧洞 20

1.7.2 臭氧减少的效应 21

1.7.3 蒙特利尔议定书 22

1.8 大气层的垂直结构 22

1.8.1 气压变化 22

1.8.2 温度变化 23

1.9 大气成分的垂直变化 25

1.9.1 电离层 26

1.9.2 极光 26

第2章 地球表面和大气加热过程 27

2.1 日地关系 28

2.1.1 地球的运动 28

2.1.2 季节是怎样形成的 28

2.1.3 地球的朝向 30

2.1.4 两至点和两分点 31

知识窗2.1 季节变化 31

2.2 能量、温度和热量 34

2.2.1 能量的形式 34

2.2.2 温度 35

2.2.3 热量 35

2.3 热量传输机制 35

2.3.1 传导 35

2.3.2 对流 36

2.3.3 辐射 37

2.3.4 辐射定律 38

知识窗2.2 辐射定律 38

极端灾害性天气2.1 紫外线指数 39

2.4 太阳入射辐射 41

2.4.1 反射与散射 41

2.4.2 太阳辐射的吸收 43

2.5 大气圈中各种气体的作用 44

2.5.1 加热大气 44

2.5.2 温室效应 45

2.6 地球的热量收支 46

2.6.1 年能量平衡 46

知识窗2.3 太阳能 47

2.6.2 热量平衡的纬度分布 48

第3章 温度 49

3.1 气温记录资料 50

3.1.1 基本计算方法 50

3.1.2 等温线 50

3.2 影响气温的因素 51

3.2.1 海陆分布 52

知识窗3.1 北美最热和最冷的地方 54

3.2.2 洋流 55

3.2.3 海拔高度 56

3.2.4 地理位置 57

3.2.5 云量和反照率 58

极端灾害性天气3.1 热浪 59

3.3 温度的全球分布 61

知识窗3.2 纬度与温度较差 63

3.4 气温变化的周期 64

3.4.1 气温日变化 65

知识窗3.3 城市热岛效应：城市是如何影响温度的？ 66

3.4.2 温度日变化幅度 68

3.4.3 温度的年变化 68

3.5 气温的测量 68

3.5.1 机械式温度计 69

3.5.2 电子温度计 70

3.5.3 百叶箱 70

3.6 温标 71

知识窗3.4 气温资料的用途 72

3.7 炎热和风寒：人体不舒适指数 74

3.7.1 炎热——高温高湿 74

3.7.2 风寒——大风降温作用 75

第4章 水分和大气稳定度 76

4.1 大气中水的运动 77

4.2 水：独特的物质 78

4.3 水的相变 79

4.3.1 冰、液态水和水汽 79

4.3.2 潜热 80

4.3.3 蒸发和凝结 80

4.4 湿度：空气中的水汽 82

4.5 水汽压与饱和 83

4.6 相对湿度 85

知识窗4.1 干空气的相对湿度是100％吗？ 85

4.6.1 相对湿度如何变化？ 85

知识窗4.2 增湿器和除湿器 87

4.6.2 相对湿度的自然变化 87

4.7 露点温度 88

4.8 如何测量湿度？ 89

4.9 绝热温度变化 90

4.9.1 绝热冷却和凝结 90

4.10 空气抬升过程 91

4.10.1 地形抬升 92

知识窗4.3 降水记录和山地地形 92

知识窗4.4 山地效应：迎风坡降水和背风坡无雨带 93

4.10.2 锋面楔入 94

4.10.3 辐合 95

4.10.4 局地对流抬升 96

4.11 恶劣天气的起因：大气稳定度 96

4.11.1 稳定度类型 97

4.11.2 稳定度和每日天气 99

4.11.3 稳定度如何变化？ 100

4.11.4 温度变化和稳定度 100

4.11.5 空气垂直运动和稳定度 101

第5章 凝结和降水类型 102

5.1 云的形成 103

5.1.1 高空凝结 103

5.1.2 云滴的增长 103

5.2 云的分类 104

5.2.1 高云 105

5.2.2 中云 105

5.2.3 低云 107

5.2.4 垂直发展型云（直展云） 107

5.2.5 云的形态变化 107

知识窗5.1 飞机航迹和云量 108

5.3 雾的类型 109

5.3.1 冷却雾 109

5.3.2 蒸发雾 111

5.4 降水的形成 112

知识窗5.2 科学与意外发现 113

5.4.1 冷云降水：伯杰龙过程 114

5.4.2 暖云降水：碰并过程 115

5.5 降水的类型 116

5.5.1 雨 116

5.5.2 雪 118

5.5.3 雨夹雪和冻雨 118

5.5.4 冰雹 119

5.5.5 雾凇 120

极端灾害性天气5.1 最糟糕的冬天 120

5.6 降水的观测 122

5.6.1 标准雨量计 122

5.6.2 降雪测量 122

5.6.3 天气雷达测量降水 123

5.7 人工影响天气 124

5.7.1 人工增雨（雪） 124

5.7.2 人工驱云消雾 125

5.7.3 人工消雹 126

5.7.4 预防霜冻 127

第6章 气压和风 129

6.1 风和气压 130

6.2 气压的测量 131

6.3 气压随海拔高度变化 133

6.4 气压变化的原因 133

6.4.1 温度对气压的影响 133

知识窗6.1 气压与航空 134

6.4.2 水汽对气压的影响 135

6.4.3 气流和压力 135

6.5 影响风的因素 135

6.5.1 气压梯度力 136

6.5.2 科里奥利力（地球自转偏向力、科氏力） 137

6.5.3 摩擦力 139

6.6 高空风 140

6.6.1 地转流 140

6.6.2 曲线流和梯度风 142

知识窗6.2 棒球在丹佛的库尔斯球场真的会飞得更远吗？ 142

6.7 地面风 143

6.8 风与空气的垂直运动 144

6.8.1 气旋和反气旋的垂直气流 145

6.8.2 影响垂直气流的因子 146

6.9 风的观测 147

知识窗6.3 风能：一种潜在的替代能源 148

第7章 大气环流 151

7.1 大气运动的尺度 152

7.1.1 小尺度环流和大尺度环流 152

知识窗7.1 尘卷风 153

7.1.2 风场结构 154

7.2 局地风 155

7.2.1 海陆风 155

7.2.2 山谷风 155

7.2.3 钦诺克风（焚风） 156

7.2.4 下坡风（下降风） 157

7.2.5 乡村风 157

7.3 全球环流 157

7.3.1 单圈环流模型 157

极端灾害性天气7.1 圣安娜风（干热风）与山火 158

7.3.2 三圈环流模型 159

7.4 气压带与风 160

7.4.1 理想的纬向气压带 160

7.4.2 半永久性气压系统：真实大气 161

7.5 季风 162

7.5.1 亚洲季风 163

7.5.2 北美季风 163

7.6 西风带 164

7.6.1 为什么存在西风带？ 165

7.6.2 西风带的波动 165

7.7 急流 166

7.7.1 极地急流 166

7.7.2 副热带急流 168

7.7.3 急流和地球热量收支 168

7.8 全球风场和洋流 169

7.8.1 洋流的重要性 169

7.8.2 洋流和涌升流 170

7.9 厄尔尼诺、拉尼娜和南方涛动 170

7.9.1 厄尔尼诺的影响 171

7.9.2 拉尼娜的影响 173

7.9.3 南方涛动 173

7.10 全球降水分布 174

7.10.1 降水的纬向分布 175

7.10.2 陆地上的降水分布 176

知识窗7.2 假想大陆上的降水季节特征 176

第8章 气团 178

8.1 什么是气团 179

8.1.1 气团的源地 180

8.1.2 气团的分类 181

8.1.3 气团的变性 181

8.2 北美气团的特征 182

8.2.1 极地大陆（cP）气团和北极大陆（cA）气团 182

8.2.2 湖泊效应降雪：暖水上的冷空气 183

极端灾害性天气8.1 西伯利亚寒流 185

8.2.3 极地海洋（mP）气团 186

8.2.4 热带海洋（mT）气团 187

极端灾害性天气8.2 湖泊效应产生的暴风雪 190

极端灾害性天气8.3 2011年1月12日，一次典型的东北风暴 191

8.2.5 热带大陆（cT）气团 192

第9章 中纬度气旋 193

9.1 锋面天气 194

9.1.1 暖锋 195

9.1.2 冷锋 197

9.1.3 静止锋 199

9.1.4 锢囚锋 199

9.1.5 干线 201

9.2 中纬度气旋与极锋理论 201

9.3 中纬度气旋的生命周期 202

9.3.1 形成：两个气团的碰撞 202

9.3.2 气旋流的发展 203

9.3.3 中纬度气旋的成熟阶段 203

9.3.4 锢囚：消亡的开始（消亡阶段） 203

9.4 理想的中纬度气旋天气 204

知识窗9.1 预报的工具——风 205

9.5 高空气流与气旋形成 207

9.5.1 气旋性和反气旋性环流 207

9.5.2 高空辐散与辐合 207

9.6 中纬度气旋的形成区域 209

9.6.1 气旋移动类型 209

9.6.2 高空气流与气旋移动 210

9.7 反气旋天气与大气阻塞 211

9.8 中纬度气旋个例研究 212

极端灾害性天气9.1 2008年和1993年美国中西部大洪涝 215

9.9 现代观点：传送带模型 217

第10章 雷暴与龙卷风 219

10.1 名称的含意 220

10.2 雷暴 221

10.3 气团雷暴 222

10.3.1 发展阶段 222

10.3.2 发生区域 224

10.4 强雷暴 224

10.5 超级单体雷暴 225

10.5.1 飑线 226

10.5.2 中尺度对流复合体 227

极端灾害性天气10.1 突发洪水——雷暴雨的头号杀手 228

10.6 闪电和雷声 229

极端灾害性天气10.2 下击暴流 230

10.6.1 闪电发生的原因 232

10.6.2 雷击 232

10.6.3 雷声 233

10.7 龙卷风 234

10.7.1 龙卷风的发生与形成 236

10.7.2 龙卷风气候学 237

极端灾害性天气10.3 强龙卷风后的幸存 238

10.7.3 龙卷风的特征 239

10.8 龙卷风的破坏性 240

10.8.1 龙卷风强度 241

10.8.2 死亡率 242

10.9 龙卷风预报 243

10.9.1 龙卷风监视和警报 243

10.9.2 多普勒雷达 244

第11章 飓风 246

11.1 飓风概况 247

知识窗11.1 角动量守恒 250

11.2 飓风的形成与消亡 250

11.2.1 飓风的形成 251

11.2.2 飓风消亡 252

11.3 飓风的破坏性 252

11.3.1 萨菲尔-辛普森分级 253

11.3.2 风暴潮 253

11.3.3 大风灾害 254

11.3.4 强降雨和内陆洪水 255

极端灾害性天气11.1 气旋纳吉斯 256

11.3.5 飓风强度评估 257

11.4 飓风的探测、跟踪和监控 258

11.4.1 卫星监测 259

11.4.2 飞机勘测 259

11.4.3 雷达和数据浮标 263

11.4.4 飓风监视和警报 264

11.4.5 飓风预报 264

第12章 天气分析和预报 266

12.1 气象业务概述 267

12.2 天气分析 268

12.2.1 获取数据 269

12.2.2 绘制天气图 270

知识窗12.1 制作天气图 272

12.3 计算机在天气预报中的应用 273

12.3.1 数值天气预报 273

知识窗12.2 数值天气预报 273

12.3.2 集成预报 275

12.3.3 预报员的作用 276

12.4 其他预报方法 277

12.4.1 持续性预报 277

12.4.2 气候学预报 277

12.4.3 类比法 277

12.4.4 趋势预报 278

12.5 高空环流和天气预报 278

12.5.1 高空图 278

12.5.2 高空气流与地面天气预报 280

12.6 长期天气预报 283

12.7 预报准确率 284

12.8 卫星在天气预报中的应用 285

12.8.1 气象卫星图像 286

12.8.2 卫星探测的其他内容 289

第13章 空气污染 290

13.1 空气污染的危害 291

13.2 空气污染源和类型 293

13.2.1 一次污染物 293

极端灾害性天气13.1 1952年伦敦大烟雾 294

知识窗13.1 污染正在改变气候 295

13.2.2 二次污染物 298

13.3 空气质量的变化趋势 299

13.3.1 质量标准的建立 300

13.3.2 空气质量指数 300

13.4 影响空气污染的气象因素 301

13.4.1 风 302

极端灾害性天气13.2 从空中看空气污染过程 302

13.4.2 大气稳定度 303

13.5 酸雨 305

13.5.1 酸雨的范围和强度 305

13.5.2 酸雨的危害 306

第14章 变化的气候 308

14.1 气候系统 309

14.2 气候变化的检测 310

14.2.1 海底沉积物——气候资料的仓库 311

14.2.2 氧同位素分析 312

14.2.3 冰川中的气候变化记录 312

14.2.4 树轮——环境历史档案 313

14.2.5 其他类型的代用资料 314

14.3 气候变化的自然原因 315

14.3.1 板块构造与气候变化 316

14.3.2 火山活动与气候变化 317

知识窗14.1 地质时期的火山活动与气候变化 319

14.3.3 地球轨道变化 319

14.3.4 太阳活动与气候 321

14.4 人类对全球气候的影响 322

14.4.1 二氧化碳、微量气体和气候变化 322

14.4.2 大气二氧化碳含量的增加 323

14.4.3 大气响应 324

14.4.4 微量气体的作用 325

14.5 气候反馈机制 327

14.5.1 气候反馈机制的种类 327

14.5.2 气候模式：重要但尚不完善的工具 328

14.6 气溶胶对气候的影响 328

14.7 全球变暖的可能后果 329

14.7.1 海平面上升 330

14.7.2 变化的北极 331

14.7.3 增大的海水酸性 333

14.7.4 意想不到的后果 333

第15章 世界气候 334

15.1 气候的分类 335

知识窗15.1 气候图 337

15.2 气候控制因素：概述 339

15.2.1 纬度 339

15.2.2 海陆分布 339

15.2.3 地理位置与盛行风向 339

15.2.4 山脉高原 340

15.2.5 洋流 340

15.2.6 气压和风 340

15.3 世界气候综述 340

15.4 潮湿的热带气候（Af，Am） 341

知识窗15.2 热带雨林砍伐对土壤的影响 342

15.4.1 温度特征 344

15.4.2 降水特征 344

15.5 热带干湿季气候（Aw） 345

15.5.1 温度特征 345

15.5.2 降水特征 346

15.5.3 季风 347

15.5.4 气候类型的变型Cw 348

15.6 干旱气候（B） 348

15.6.1 “干旱”意味着什么？ 349

15.6.2 副热带沙漠气候（BWh）和草原气候（BSh） 349

15.6.3 西海岸副热带沙漠气候 352

15.6.4 中纬度沙漠（BWk）和草原气候（BSk） 353

15.7 冬季温和湿润的中纬度气候带（C） 354

15.7.1 副热带湿润气候（Cfa） 354

15.7.2 西海岸海洋性气候（Cfb） 356

15.7.3 副热带夏干（地中海）气候（Csa，Csb） 357

15.8 冬季寒冷的湿润大陆气候（D） 358

15.8.1 湿润的大陆性气候（Dfa） 358

15.8.2 副极地气候（Dfc，Dfd） 360

15.9 极地气候（E） 361

15.9.1 苔原气候（ET） 362

15.9.2 冰原气候（EF） 364

15.10 高原气候 364

极端灾害性天气15.1 干旱——代价巨大的大气灾害 366

第16章 大气的光学现象 368

16.1 光和物质的相互作用 369

16.1.1 反射 369

16.1.2 折射 370

16.2 海市蜃楼 372

知识窗16.1 高速公路海市蜃楼是真的吗？ 372

16.3 彩虹 374

16.4 光晕、幻日和日柱 377

16.5 光环 380

16.6 其他光学现象 381

16.6.1 华 381

16.6.2 彩虹云 381