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第一章 引论 1

1.1 当代气候问题 1

1.2 当代气候学研究的特点和主要课题 2

1.2.1 当代气候学概念和特点 2

1.2.2 月和季节气候距平的监测和预报 3

1.2.3 半年以上至年际气候变化和气候异常的监视和预测 4

1.2.4 十年至百年时间尺度气候变化趋势问题 6

1.3 我国的气候学研究 7

1.3.1 历史的回顾 7

1.3.2 我国当代气候学研究的课题 8

1.3.3 中国科学院大气物理研究所近年来的一些最主要的研究成果 9

参考文献 10

第二章 大气环流动力学及其统计特征 11

2.1 大气的纬向平均状态 13

2.2 大气的输送特征 19

2.2.1 大气中动量的输送 20

2.2.2 大气中感热的输送 25

2.2.3 大气中水汽的输送 28

2.3 大气的收支特征 33

2.3.1 大气系统的能量学 33

2.3.2 大气角动量的收支 34

2.3.3 大气热量的收支 36

2.3.4 大气水汽的收支 43

2.4 平均经圈环流动力学 47

2.4.1 平均经圈环流在大气运动中的作用 47

2.4.2 平均经圈环流的年变化 49

2.4.3 平均经圈环流动力学 51

2.4.4 Stokes漂移和拉格朗日平均经圈环流 54

2.5 纬向平均场的维持——EP理论和无加速定理 59

2.5.1 干模型中的EP-剖面 60

2.5.2 湿模型中的EP-剖面 65

2.5.3 原始方程系中的波流相互作用 66

2.6.1 波包理论 73

2.6 三维瞬变波动力学 73

2.6.2 风暴轴和西风急流 76

2.6.3 纬向动量和动能的局地收支 79

2.6.4 瞬变涡动的局地涡度输送 80

2.6.5 局地热量收支 80

参考文献 84

第三章 短期气候变化问题 88

3.1 短期气候变化的物理基础 88

3.1.1 短期气候变化的全球性 88

3.1.2 大气的内动力过程 92

3.1.3 外源的强迫作用 105

3.2 大气环流的遥相关 113

3.2.1 大气环流遥相关的事实 114

3.2.2 大气环流遥相关的物理机制 120

3.2.3 大气下垫面热状况异常及其大气环流遥相关的数值模拟 133

3.3 大气低频振荡 137

3.3.1 热带大气中30—50天振荡的基本特征 137

3.3.2 中高纬度大气中的30—50天振荡 140

3.3.3 30—50天大气振荡和ENSO的关系 142

3.3.4 热带和中高纬度地区30—50天大气低频振荡的传播 143

3.3.5 大气中的准两周振荡 146

3.3.6 大气低频振荡产生的机制 150

3.4 青藏高原的性质及其对气候的影响 152

3.4.1 青藏高原的性质 152

3.4.2 高原的机械性强迫作用 155

3.4.3 高原的热力作用 157

3.4.4 次网格地形参数化的作用 161

3.5 短期气候变化的预测方法 164

3.5.1 各国业务预报或试验概况 164

3.5.2 经验方法 165

3.5.3 统计学方法 166

3.5.4 动力学方法和动力统计学方法 172

3.5.5 中国科学院大气物理研究所的季度和年际预报试验 177

参考文献 180

第四章 长期气候变化问题 186

4.1 仪器观测时期以来的气候变化 186

4.1.1 近百年平均气候变化的趋势 186

4.1.2 气候变化的空间分布与遥相关 192

4.1.3 近百年的气候变率 201

4.1.4 大气环流、极冰的变化与气候变化的关系 202

4.1.5 我国的灾害性气候 207

4.1.6 用于分析气候变化的气候资料存在的问题 209

4.2 海洋过程和气候变化 211

4.2.1 海洋在气候变化中的重要性 212

4.2.2 热带海洋在年际气候变化中的突出贡献 213

4.2.3 厄尔尼诺／南方涛动现象——海气相互作用的强信号 215

4.2.4 热带海洋异常与全球气候变化的关系 220

4.2.5 海气相互作用的数值模拟 225

4.2.6 海洋大气相互作用的观测试验研究 233

4.3 陆气相互作用与气候 236

4.3.1 观测研究 237

4.3.2 诊断分析 238

4.3.3 理论分析和数值试验 247

参考文献 256

5.2 观测到的大气化学组成的变化及其原因 262

5.2.1 大气二氧化碳浓度的变化 262

5.1 大气化学与气候 262

第五章 大气化学组成的变化及其引起的气候和生态环境的变化 262

5.2.2 大气甲烷浓度的变化 263

5.2.3 大气臭氧和其它微量气体浓度的变化 266

5.3 大气化学组成的未来变化趋势 271

5.3.1 大气二氧化碳浓度变化趋势预测 271

5.3.2 甲烷等大气微量成分未来浓度变化趋势的预测 279

5.4 大气成分在地球气候系统中的作用 280

5.5 大气成分浓度变化引起的气候变化 284

5.5.1 简单气候模式预测的CO2加倍引起的气候变化 284

5.5.2 三维大气环流模式预测CO2加倍引起的气候变化 285

5.5.3 海-气耦合模式预测的CO2增加引起的气候变化 286

5.5.4 其它微量气体引起的气候变化 288

5.5.5 气溶胶对气候的影响 288

5.6 大气成分浓度变化引起的其它环境问题 291

参考文献 293

第六章 气候数值模拟的概念、方法和现状 295

6.1 气候数值模式 295

6.1.1 大气环流模式 295

6.1.2 数值方法 296

6.1.3 计算机 297

6.1.5 海洋和海冰 298

6.1.4 参数化 298

6.1.6 大洋环流模式 299

6.1.7 气候模式系列 299

6.2 国外气候模式简介 300

6.2.1 模式框架 300

6.2.2 水平格网 301

6.2.3 谱模式 301

6.2.4 整体性质 301

6.2.5 截断误差 301

6.2.6 时间积分方法 301

6.2.7 太阳辐射和长波辐射 301

6.2.9 下垫面和边界层 303

6.2.8 凝结和对流 303

6.2.10 水平扩散 304

6.2.11 海洋模式和海-气耦合模式 304

6.3 IAP大气环流模式和大洋环流模式 305

6.3.1 模式特点 305

6.3.2 两层大气模式 305

6.3.3 九层大气模式 306

6.3.4 四层大洋模式 306

6.3.5 计算精度 306

6.3.6 初值误差传播的增长 307

6.3.7 地形波 307

6.3.10 大气环流模拟的初步结果 308

6.3.9 土壤温度和湿度异常 308

6.3.8 太阳辐射日变化 308

6.3.11 大洋环流模拟的初步结果 312

6.4 CO2增加引起的气候变化的数值模拟 313

6.4.1 GFDL的系统性研究 314

6.4.2 不同模式模拟结果的比较 316

6.4.3 海洋的响应和反馈 318

6.5 短期气候预测 320

6.5.1 中期数值天气预告 320

6.5.2 月预告试验 321

6.5.4 月预告与初始场处理 322

6.5.3 模式的参数化，分辨率与月预告 322

6.5.5 季度预测 323

6.5.6 初始场的滤波 324

6.5.7 IAP模式的月平均以及跨季度预报试验 324

第七章 气候资料的获取、解释、整编及信息系统 331

7.1 气候研究对资料的要求 331

7.1.1 气候研究的观测资料获取 331

7.1.2 资料的解释和过程分析 333

7.1.3 概念模式和数值模式研究对资料的要求 334

7.1.4 验证／预报和资料样本 334

7.2.2 客观分析和四维同化 335

7.2.1 气候资料的时空分辨率 335

7.2 气候资料的若干问题和基本信息 335

7.1.5 研究气候变化的其它资料来源 335

参考文献 336

7.2.3 气候系统的多时间尺度运动 336

7.3 气候资料库的类别及其项目和入库标准 337

7.3.1 大气大尺度运动资料库 338

7.3.2 辐射和云的资料库 338

7.3.3 海洋物理资料库 339

7.3.4 陆地表面和生态系资料库 339

7.3.5 冰雪圈资料库 340

7.3.6 大气化学资料库 341

7.3.8 过去的气候资料库 342

7.3.7 气溶胶与火山？料库 342

7.4 世界气候资料计划和有关的资料系统 343

7.4.1 综合观测系统和计算机的发展对气候资料的影响 343

7.4.2 世界气候资料计划 345

7.4.3 世界资料中心系统 346

7.5 信息系统 347

7.5.1 信息系统的误差分析 347

7.5.2 信息分配体制 348

7.5.3 信息系统功能层次结构 348

7.6 气候资料产品和信息技术的发展趋势 350

参考文献 351

本书部份缩写词 352