大气科学概论PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1大气科学的重要性 1

1.1.1大气科学在人类生存与发展中的重要性 1

1.1.2大气科学在自然科学中的重要性 3

1.2大气科学的研究对象、内容和学科体系 3

1.2.1大气科学的研究对象和内容 3

1.2.2大气科学的学科体系 6

1.2.3大气科学与其他学科的关系 6

1.3大气科学的发展历史及展望 7

1.3.1大气科学的建立 7

1.3.2大气科学主要分支的形成 8

1.3.3大气科学的迅速发展及发展趋势 9

1.4气象业务与气象服务 10

1.4.1气象业务 11

1.4.2气象服务 14

第2章 大气成分与结构 16

2.1大气质量与大气成分 19

2.1.1大气质量 19

2.1.2大气成分 20

2.2大气的垂直结构 28

2.2.1按温度垂直结构分层 28

2.2.2按化学成分分层 33

2.2.3按电离特性分层 34

2.2.4按压力结构分层 34

2.3表征大气的基本要素 34

2.3.1温度 35

2.3.2气压 37

2.3.3湿度 39

2.3.4风 41

第3章 大气现象 47

3.1云与降水 47

3.1.1云的形成与分类 47

3.1.2降水的形成与分类 51

3.2雾、霾、露和霜 52

3.2.1雾 52

3.2.2霾 54

3.2.3霜 55

3.2.4露 56

3.3雷暴、闪电与龙卷 56

3.3.1雷暴与闪电 56

3.3.2龙卷风 57

3.4大气光学现象 57

3.4.1海市唇楼 58

3.4.2虹 58

3.4.3晕 59

3.4.4华 60

3.4.5其他大气光学现象 61

3.5其他大气现象 61

3.5.1光化学烟雾 61

3.5.2臭氧洞 62

3.5.3酸雨 64

第4章 大气系统的能量收支与平衡 67

4.1大气热量传输 67

4.1.1潜热 68

4.1.2传导 68

4.1.3对流 70

4.1.4辐射 71

4.2大气的吸收、发射与温室效应 74

4.2.1大气的选择性吸收与温室效应 74

4.2.2温室效应的增强 76

4.2.3地面加热空气 77

4.3太阳辐射与地球能量平衡 78

4.3.1散射与反射 78

4.3.2地球能量平衡 79

第5章 大气运动的规律与特征 83

5.1描述大气运动的基本物理定律 83

5.1.1基本作用力 84

5.1.2控制大气运动的基本定律 91

5.1.3热力学能量方程 92

5.2参照系 93

5.2.1地球的基本特征 93

5.2.2旋转坐标系 93

5.3大气运动的多尺度性 96

5.3.1中纬度地区天气系统的特征尺度 96

5.3.2大气运动时间、空间的多尺度性 97

5.4决定大气运动的主要因子 99

5.5风场和气压场的关系 100

5.5.1地转风 101

5.5.2梯度风 101

5.5.3地转风随高度的变化——热成风 102

5.5.4地转偏差 104

5.6天气与气候 104

第6章 常规气象观测 107

6.1地面气象观测 107

6.1.1云的观测 108

6.1.2能见度的观测 110

6.1.3天气现象的观测 111

6.1.4气温的观测 114

6.1.5气压的观测 119

6.1.6空气湿度的观测 124

6.1.7风的观测 129

6.1.8降水的观测 137

6.1.9辐射的观测 141

6.1.10日照的观测 147

6.1.11积雪的观测 149

6.1.12蒸发的观测 151

6.2自动气象站 154

6.2.1概述 154

6.2.2体系结构 154

6.2.3工作原理 155

6.2.4主要功能 155

6.2.5主要硬件 156

6.2.6软件系统 158

6.2.7采样和算法 158

6.3高空气象探测 159

6.3.1高空风的探测 159

6.3.2高空温度、气压、湿度探测 162

第7章 天气雷达 166

7.1天气雷达的组成和工作原理 167

7.1.1触发信号产生器 167

7.1.2发射机 168

7.1.3天线转换开关 168

7.1.4天线 169

7.1.5接收机 170

7.1.6天线传动装置 170

7.1.7显示器 171

7.2天气雷达探测原理 172

7.2.1气象目标对雷达电磁波的散射 172

7.2.2气象目标对雷达波的表减 178

7.2.3雷达气象方程 180

7.2.4超短波在大气中的折射 181

7.2.5雷达定量测量降水量 184

7.3多普勒雷达探测 184

7.3.1多普勒频率和目标径向速度的关系 185

7.3.2最大不模糊速度与最大不模糊距离 186

7.3.3多普勒径向速度分析 186

7.4回波识别与分析 188

7.4.1非降水回波识别 188

7.4.2降水回波强度分析 189

7.4.3多普勒速度图像分析 192

第8章 气象卫星原理及其应用 195

8.1气象卫星原理 196

8.1.1卫星遥感的基本概念 196

8.1.2卫星图像 196

8.1.3气象卫星的种类 198

8.1.4全球卫星观测体系 200

8.2卫星资料的应用 201

8.2.1增加和丰富了气象观测及其他领域资料的内容和范围 201

8.2.2卫星资料是天气分析预报的重要依据 202

8.2.3监视暴雨、强雷暴等灾害性天气系统 202

8.2.4监视热带洋面上的低压、台风等天气系统 202

8.2.5改进短期天气预报 203

8.2.6为数值天气预报提供资料 203

8.2.7在气候研究方面的应用 203

8.2.8为农业提供气象资料 204

8.2.9监视森林火灾、地表热异常 204

8.2.10卫星资料在水文方面的应用 204

8.2.11为海洋活动提供气象资料 204

8.2.12为航空提供飞行保障 205

8.2.13为军事提供气象服务 205

8.2.14收集和转发各种气象资料 206

8.2.15空间环境监视 206

8.3星载仪器介绍 206

8.3.1星载辐射计及其观测 206

8.3.2星载雷达及其观测 209

8.3.3 EOS主要观测仪器 210

第9章 大气探测新技术 215

9.1风廓线仪 215

9.1.1风廓线仪概述 215

9.1.2风廓线仪硬件组成及工作流程 217

9.1.3风廓线仪测量水平风的原理 218

9.1.4风廓线仪基本产品及初步应用 220

9.2微波辐射计 221

9.2.1微波辐射计概述 221

9.2.2微波辐射计的工作原理 222

9.2.3微波辐射计的组成 223

9.2.4微波辐射计的应用 226

9.3激光雷达 227

9.3.1激光雷达分类 228

9.3.2气溶胶光学特性参数的测量 230

9.4 GPS气象探测技术 232

9.4.1概述 232

9.4.2地基GPS探测水汽原理 233

第10章 气旋和反气旋 238

10.1气旋和反气旋的基本概念 238

10.2气旋和反气旋的天气学特征及其分类 239

10.2.1气旋 239

10.2.2反气旋 243

10.3涡度 246

10.4台风 248

10.4.1台风活动的地区和季节 248

10.4.2台风的命名 249

10.4.3台风的结构和天气 251

10.4.4台风的生命史 253

10.4.5台风生成的必要条件 253

10.4.6台风的路径 253

10.4.7台风灾害 254

第11章 气团和锋 257

11.1气团 257

11.1.1气团的概念 257

11.1.2气团的形成和源地 257

11.1.3气团变性 258

11.1.4气团的分类及其标记 258

11.1.5气团的特征 259

11.2锋面 260

11.2.1锋的概念及其分类 260

11.2.2锋的分类及其表示 261

11.2.3锋的移动以及锋生和锋消 264

11.2.4锋与天气的联系（暖锋天气、冷锋天气、准静止锋天气、锢囚锋天气） 264

第12章 天气预报的基本方法和技术 269

12.1天气预报的基本概念 277

12.1.1天气、天气系统、天气过程的含义 278

12.1.2天气预报分类 278

12.1.3天气预报步骤 278

12.2短期天气预报方法与技术 279

12.2.1天气图预报方法 280

12.2.2数值模式预报方法 282

12.2.3天气预报业务自动化 290

12.3短期天气预报思路 292

12.3.1了解检查上一班的预报效果 292

12.3.2熟悉上级指导预报意见 293

12.3.3分析大型环流背景，判别主导系统 293

12.3.4分析判断影响系统 294

12.3.5分析中小尺度系统 295

12.3.6分析局地气象条件 295

12.3.7考虑地形影响 297

12.3.8应用客观定量预报方法 298

12.4气象要素预报 298

12.4.1降水预报 298

12.4.2云雾的预报 300

12.4.3温度及相关气象预报 300

12.4.4风的预报 301

12.5其他天气预报简介 301

12.5.1短时临近天气预报简介 301

12.5.2中期天气预报简介 303

12.5.3长期天气预报简介 304

第13章 季风与中国雨带 308

13.1季风的概念 308

13.1.1季风的定义 308

13.1.2季风形成的基本因子 309

13.1.3世界季风区 310

13.1.4我国夏季风和冬季风的特点 311

13.2亚洲季风系统 312

13.2.1南亚（印度）季风环流系统 312

13.2.2东亚季风环流系统 313

13.2.3东亚夏季风的经圈环流 315

13.3亚洲季风的变率 316

13.3.1亚洲季风的季节内振荡 316

13.3.2亚洲季风的年际变率 317

13.3.3亚洲季风的年代际变率 318

13.3.4亚洲夏季风变率与中国旱涝的关系 318

13.4东亚季风与中国雨季的几个阶段 320

13.4.1中国降水的气候概况 320

13.4.2东亚夏季风的建立和推进与雨带活动 320

13.4.3江淮梅雨 323

13.4.4东亚夏季风的撤退与冬季风的建立 324

第14章 厄尔尼诺与南方涛动 327

14.1海水温度分布及洋流 327

14.1.1海表面温度水平分布特征 327

14.1.2海温的垂直分布特征 328

14.1.3信风对赤道太平洋海水结构的维持作用 328

14.2厄尔尼诺概述 330

14.2.1厄尔尼诺现象 330

14.2.2恩索（ENSO）系统 331

14.2.3沃克环流 332

14.2.4恩索的监测与指标 333

14.3厄尔尼诺发生基本成因及其生命期和基本特征 335

14.3.1厄尔尼诺发生基本成因 335

14.3.2厄尔尼诺的生命期 336

14.3.3厄尔尼诺的基本特征 337

14.4厄尔尼诺对气候的影响 337

14.4.1厄尔尼诺对全球气候的影响 338

14.4.2厄尔尼诺对中国气候的影响 339

第15章 气候变化 342

15.1气候变化的背景 342

15.1.1第四纪大冰期气候 342

15.2近百年全球和中国的气候变化 345

15.2.1全球地表气温变化 345

15.2.2近百年全球降水变化 347

15.2.3全球降水变化的区域特性 348

15.2.4近百年中国气候变化 349

15.2.5极端气候的变化 351

15.3气候变化的自然原因 353

15.3.1地球轨道参数的变化 353

15.3.2板块漂移和地形变化 354

15.3.3太阳活动对气候的影响 355

15.3.4火山活动与气候 356

15.3.5温盐环流与气候 357

15.4人类活动与气候变化 357

15.4.1人类活动与温室效应 358

15.4.2人为气溶胶及其气候效应 359

15.4.3土地利用的变化及其气候效应 360

15.5气候变化的影响与应对措施 361

15.5.1气候变化的影响 361

15.5.2应对气候变化的相关措施 364

第16章 农业气象 368

16.1气象与农业 368

16.2影响农业的气象要素 369

16.2.1光合作用理论和光周期现象 369

16.2.2温度影响与积温学说 373

16.2.3水分与农业生产 376

16.2.4二氧化碳、风与农业生产 381

16.3农业气象预报 385

16.3.1农业气象预报方法 385

16.3.2农业气象预报类型 386

16.4气候变化对农业生产的影响及其对策 389

16.4.1气候变化对农业生产的影响 390

16.4.2气候变化对作物病虫害的影响 392

16.4.3农业应对气候变化 393

第17章 气象能源 395

17.1气象能源概述 395

17.1.1气象能源的概念 395

17.1.2气象能源的特点 395

17.2太阳能的利用 397

17.2.1地面太阳总辐射 397

17.2.2太阳能的空间分布 398

17.2.3太阳能的时间变化 399

17.2.4太阳能的综合利用 401

17.3风能的利用 405

17.3.1风能的计算 406

17.3.2风能评估技术 408

17.3.3风能资源的时空分布 409

17.3.4风能利用和开发 414

第18章 交通气象 418

18.1交通气象产生的背景 418

18.1.1气象条件对交通运输的影响 418

18.1.2交通气象灾害 419

18.1.3交通气象的主要特点 421

18.1.4交通气象服务需求 421

18.2影响交通的不利气象条件和气象灾害 422

18.2.1视程障碍 422

18.2.2下垫面状况 425

18.2.3强外力作用 427

18.2.4雷电 429

18.3交通气象业务 430

18.3.1分析了解交通气象灾害的时空分布 430

18.3.2实时监测 431

18.3.3预警 432

18.3.4临近预报 433

18.3.5交通气象信息发布 434

18.3.6气象信息在交通运营管理中的应用 437

18.3.7交通气象灾害的应急与管理 438

第19章 健康气象 440

19.1气象要素对人体健康的作用 440

19.1.1气象要素影响人体的部位及生理作用 440

19.1.2气象要素作用于人体的机制 442

19.1.3气温对人体体温等生理调节机能的影响 443

19.1.4湿度与人体健康的关系 447

19.1.5风速与人体健康的关系 447

19.1.6光对人体的生物效应 448

19.1.7气压变化引起的人体生理反应 449

19.2气象与人体疾病 449

19.2.1气象与人体疾病的关系 449

19.2.2气象疾病的季节性 450

19.2.3天气过程对疾病的影响 450

19.2.4气象要素直接引起的疾病 451

19.2.5气象要素诱发或加重的疾病 453

19.2.6气候变化与人体健康 457

19.3人类的气候适应 458

19.3.1人体体型和外表的气候适应性 459

19.3.2人类居住环境的气候适应性 459

19.3.3人类饮食习惯的气候适应性 460

19.3.4服饰与气候的关系 460

19.4健康气象预报 462

19.4.1人体环境舒适度的预报 462

19.4.2空气污染的预报 466

第20章 气象防灾减灾 471

20.1气象灾害特点 472

20.2主要气象灾害种类 473

20.2.1干旱与洪涝 473

20.2.2强对流天气 478

20.2.3低温与冰雪 486

20.2.4大风与沙尘暴 490

20.3气象防灾减灾技术 497

20.3.1气象灾害的监测、预报和预警技术 497

20.3.2气象灾害防御 499

20.3.3人工影响天气 500

20.3.4气象减灾的综合管理 501

20.3.5加强全民防灾意识 502