大气动力学 第2版 上PDF电子书下载

上册 1

第一章 大气运动的基本方程 1

1.1地球与大气的基本特征 1

1.2绝对运动与相对运动 2

1.3运动方程 3

1.4连续性方程 8

1.5状态方程 9

1.6热力学方程 10

1.7水汽方程 13

1.8基本方程组 13

1.9球坐标系中的大气运动方程组 13

1.10局地直角坐标系中的大气运动方程组及β平面近似 19

1.11大气运动的湍流性，平均化的大气运动基本方程组 23

1.12湍流半经验理论，封闭方程组 29

1.13初条件与边条件 33

1.14气压倾向方程 38

1.15柱坐标系中的大气运动方程组 39

复习思考题 40

习题 41

第二章 大气运动的变形方程 45

2.1角动量和角动量方程 45

2.2能量与能量方程 49

2.3正压大气与斜压大气 58

2.4环流与环流定理 62

2.5散度与涡度、流场分析 67

2.6涡度方程、位涡度方程 76

2.7散度方程与平衡方程 84

复习思考题 86

习题 87

第三章 大气中的平衡运动 92

3.1大气水平运动的方程组 92

3.2力的垂直分布和大气的动力分层 93

3.3自然坐标系 95

3.4自由大气中的平衡运动 99

3.5惯性振动和惯性稳定度 109

3.6近地面层大气中的平衡运动 112

3.7上部边界层大气中的平衡运动 116

3.8 Ekman抽吸与旋转衰减 122

3.9地转偏差 125

复习思考题 127

习题 129

第四章 层结大气与静力平衡 135

4.1层结大气和层结稳定度 135

4.2 Richardson数 143

4.3近地面层大气湍流的Monin-Obukhov理论 147

4.4有效势能（available potential energy） 150

4.5以静止大气为背景的大气运动基本方程组 154

4.6静力近似、非弹性近似和Boussinesq近似 160

4.7正压模式（旋转浅水模式，rotating shallow water model） 162

4.8准Lagrange坐标系 167

4.9其他层结参数 182

复习思考题 186

习题 187

第五章 尺度分析 194

5.1大气运动的分类和尺度概念 194

5.2尺度分析（scale analysis） 195

5.3无量纲参数 201

5.4方程的无量纲化及某些近似的充分条件 209

复习思考题 212

习题 213

第六章 准地转动力学 215

6.1小参数方法（摄动法） 215

6.2准地转模式与准地转位涡度守恒定律 226

6.3准地转模式的能量守恒定律 229

6.4准地转的位势倾向方程和ω方程 233

6.5准无辐散模式 235

6.6半地转模式 237

复习思考题 238

习题 238

第七章 线性波动 244

7.1波的基本概念 244

7.2小振幅波和小扰动方法（small perturbation method） 249

7.3正交模方法（normal modes method） 256

7.4大气中的基本波动 257

7.5正压模式中的大气波动 268

7.6 Kelvin波 271

7.7一般大气系统中的波动 274

7.8准地转模式中的大气波动 282

7.9包含基本气流的Rossby波 284

7.10 Rossby波的频散，上下游效应 288

7.11超长波的尺度分析与频率分析 292

7.12 Haurwitz波 297

7.13永恒性波解（permanent wave solution） 299

7.14地形Rossby波 301

7.15定常Rossby波的形成 304

复习思考题 305

习题 306

下册 315

第八章 波的传播理论 315

8.1缓变波列（slowly varying wave train） 315

8.2波能密度及其守恒原理 318

8.3波作用量及其守恒原理 322

8.4波的多尺度方法 326

8.5 Rossby波的传播图像 329

8.6 Rossby波的经向和垂直传播 333

8.7 Rossby波的动量和热量输送 335

8.8 Rossby波的演变，波与基本气流的相互作用 338

8.9 E-P通量（Eliassen-Palm flux） 345

8.10东西风带和经圈环流的维持 348

8.11 Rossby波的共振相互作用 351

复习思考题 357

习题 358

第九章 非线性波动 362

9.1波动方程的特征线，Riemann不变量 362

9.2浅水波的Kd V （Korteweg de Vries）方程和Boussinesq方程 369

9.3非线性的作用：波的变形 373

9.4耗散的作用，Burgers方程的求解，冲击波（shock waves） 377

9.5频散的作用，KdV方程的求解，椭圆余弦波（cnoidal waves） 与孤立波（solitary waves） 380

9.6正弦-Gordon方程的周期解、扭结波（kink waves）与反扭结波（anti-kink waves） 390

9.7试探函数法（trial function method），双曲函数展开法（hyperbolic function expansion method） 395

9.8 Jacobi椭圆函数展开法（Jacobi elliptic function expansion method） 401

9.9非线性Schrodinger方程的包络周期波（envelope periodic waves）与包络孤立波（envelope solitary waves） 407

9.10非线性波的波参数 409

9.11奇异摄动法（singular perturbation method） 412

9.12约化摄动法（reductive perturbation method） 414

9.13幂级数展开法（power series expansion method） 424

9.14 Backlund变换 428

9.15散射反演法（inverse scattering method） 436

9.16非线性方程的守恒律 448

9.17准地转位涡度方程的偶极子（modon）解 450

复习思考题 454

习题 454

第十章 大气中的能量平衡 462

10.1基本气流能量与扰动能量 462

10.2能量平衡方程 464

10.3基本气流动能与扰动动能的平衡方程 466

10.4基本气流有效势能与扰动有效势能的平衡方程 467

10.5能量间的相互转换 469

10.6大气能量循环 473

10.7能量转换与Richardson数 474

10.8湍流的串级 与能谱 475

复习思考题 476

习题 477

第十一章 流动的稳定性 478

11.1稳定性的基本概念 478

11.2重力波的稳定度 481

11.3惯性-重力波的稳定度 492

11.4 Rossby波的稳定度 511

11.5临界层问题 529

11.6非线性稳定度 531

11.7常微分方程的稳定性理论 540

11.8气候系统的平衡态 558

11.9大气流场的拓扑 结构 561

复习思考题 568

习题 568

第十二章 地转适应理论 575

12.1适应过程和演变过程的基本概念 575

12.2适应过程和演变过程的可分性 576

12.3适应过程的物理分析 580

12.4正压地转适应过程 583

12.5斜压地转适应过程 590

12.6天气形势变化的分解、演变过程和适应过程的联结 595

复习思考题 600

习题 600

第十三章 低纬大气动力学 604

13.1低纬大气运动的主要特征 604

13.2低纬大尺度运动的尺度分析 605

13.3低纬大气风场与气压场的关系 609

13.4低纬大气的惯性振动 610

13.5低纬大气Kelvin波 612

13.6低纬大气的一般线性波动 615

13.7积云对流加热参数化 624

13.8台风中惯性-重力内波的不稳定 628

13.9第二类条件不稳定（CISK）和台风的发展 630

13.10台风的结构 636

13.11非绝热波动（diabatic waves） 639

复习思考题 644

习题 645