正版 气象学与生活 [美]Frederick K.Lutgens,[美]Edward J.Tarbu

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 3

1．2 大气灾害：来自自然的袭击 6

1．3 科学探索的本质 7

1．3．1 假设 9

1．3．2 理论 9

1．3．3 科学方法 9

1．4 地球的圈层 10

1．4．1 地圈 12

1．4．2 大气圈 12

1．4．3 水圈 12

1．4．4 生物圈 13

1．5 地球系统 14

1．5．1 地球系统科学 14

1．5．2 地球系统 15

1．6 大气的组成 17

1．6．1 大气的主要成分 17

1．6．2 二氧化碳 18

1．6．3 变化的大气成分 19

1．7 臭氧耗竭――一个全球性问题 20

1．7．1 南极臭氧洞 21

1．7．2 臭氧耗竭效应 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 27

1．9．1 电离层 27

1．9．2 极光 27

术语表 28

思考题 28

习题 28

第2章 地球表面和大气加热过程 30

2．1 地日关系 31

2．1．1 地球的运动 31

2．1．2 季节的成因是什么？ 32

2．1．3 地球的朝向 33

2．1．4 两至点和两分点 34

2．2 能量、温度和热量 38

2．2．1 能量的形式 38

2．2．2 温度 38

2．2．3 热量 39

2．3 热传递机制 39

2．3．1 传导 39

2．3．2 对流 39

2．3．3 辐射 40

2．3．4 辐射定律 42

2．4 入射太阳辐射 44

2．4．1 反射与散射 45

2．4．2 太阳辐射的吸收 47

2．5 大气层中各种气体的作用 48

2．5．1 加热大气 48

2．5．2 温室效应 49

2．6 地球的热量收支 50

2．6．1 年能量平衡 50

2．6．2 热量平衡的纬度分布 52

思考题 53

术语表 54

习题 54

第3章 温度 56

3．1 气温记录资料 57

3．1．1 基本计算方法 57

3．1．2 等温线 57

3．2 影响气温的因素 58

3．2．1 海陆分布 59

3．2．2 洋流 62

3．2．3 海拔高度 64

3．2．4 地理位置 65

3．2．5 云量和反照率 66

3．3 温度的全球分布 68

3．4 气温变化的周期 71

3．4．1 气温日变化 72

3．4．2 温度日变化的幅度 74

3．4．3 温度的年变化 75

3．5 气温的测量 75

3．5．1 机械式温度计 75

3．5．2 电子温度计 77

3．5．3 百叶箱 77

3．6 温标 78

3．7 炎热和风寒：人体不舒适指数 80

3．7．1 炎热――高温高湿 80

3．7．2 风寒――大风降温作用 81

思考题 81

术语表 82

习题 82

第4章 水汽和大气稳定度 84

4．1 大气中水的运动 85

4．2 水：独特的物质 86

4．3 水的相变 88

4．3．1 冰、液态水和水汽 88

4．3．2 潜热 88

4．3．3 蒸发和凝结 89

4．4 湿度：空气中的水汽 90

4．5 水汽压与饱和 91

4．6 相对湿度 93

4．6．1 相对湿度如何变化？ 94

4．6．2 相对湿度的自然变化 96

4．7 露点温度 97

4．8 如何测量湿度？ 98

4．9 绝热温度变化 99

4．9．1 绝热冷却和凝结 99

4．10 空气抬升过程 101

4．10．1 地形抬升 101

4．10．2 锋面楔入 103

4．10．3 辐合 104

4．10．4 局地对流抬升 104

4．11 恶劣天气的起因：大气稳定度 106

4．11．1 稳定度类型 106

4．11．2 稳定空气和每日天气 108

4．11．3 稳定空气如何变化？ 109

4．11．4 温度变化和空气稳定性 110

4．11．5 垂直空气运动和空气稳定性 110

思考题 111

术语表 112

习题 112

第5章 凝结和降水类型 114

5．1 云的形成 115

5．1．1 高空凝结 115

5．1．2 云滴的增长 115

5．2 云的分类 116

5．2．1 高云 117

5．2．2 中云 118

5．2．3 低云 119

5．2．4 垂直发展型云（直展云） 119

5．2．5 云的形态变化 120

5．3 雾的类型 122

5．3．1 冷却雾 122

5．3．2 蒸发雾 123

5．4 降水的形成 125

5．4．1 冷云降水：伯杰龙过程 126

5．4．2 暖云降水：碰并过程 128

5．5 降水的类型 129

5．5．1 雨 130

5．5．2 雪 131

5．5．3 雨夹雪和冻雨 131

5．5．4 冰雹 132

5．5．5 雾凇 133

5．6 降水的观测 135

5．6．1 标准雨量计 135

5．6．2 观测降雪 135

5．6．3 天气雷达测量降水 136

5．7 人工影响天气 137

5．7．1 人工增雨（雪） 138

5．7．2 人工驱云消雾 138

5．7．3 人工消雹 139

5．7．4 预防霜冻 140

思考题 142

术语表 143

习题 143

第6章 气压和风 144

6．1 风和气压 145

6．2 气压的测量 146

6．3 气压随海拔高度变化 148

6．4 气压变化的原因 149

6．4．1 温度对气压的影响 150

6．4．2 水汽对气压的影响 151

6．4．3 气流和压力 151

6．5 影响风的因素 151

6．5．1 气压梯度力 151

6．5．2 科里奥利力 153

6．5．3 摩擦力 155

6．6 高空风 156

6．6．1 地转流 156

6．6．2 曲线流和梯度风 158

6．7 地面风 160

6．8 风与空气的垂直运动 161

6．8．1 气旋和反气旋的垂直气流 162

6．8．2 影响垂直气流的因子 163

6．9 风的观测 165

思考题 168

术语表 169

习题 170

第7章 大气环流 171

7．1 大气运动的尺度 172

7．1．1 小尺度环流和大尺度环流 173

7．1．2 风场结构 174

7．2 局地风 175

7．2．1 海陆风 175

7．2．2 山谷风 176

7．2．3 钦诺克风（焚风） 177

7．2．4 下坡风（下降风） 177

7．2．5 乡村风 177

7．3 全球环流 178

7．3．1 单圈环流模型 178

7．3．2 三圈环流模型 179

7．4 气压带与风 180

7．4．1 理想的纬向气压带 180

7．4．2 半永久性气压系统：真实大气 181

7．5 季风 183

7．5．1 亚洲季风 183

7．5．2 北美季风 185

7．6 西风带 185

7．6．1 为什么存在西风带？ 186

7．6．2 西风带的波动 186

7．7 急流 187

7．7．1 极地急流 188

7．7．2 副热带急流 188

7．7．3 急流和地球热量收支 189

7．8 全球风场和洋流 190

7．8．1 洋流的重要性 191

7．8．2 洋流和涌升流 191

7．9 厄尔尼诺、拉尼娜和南方涛动 192

7．9．1 厄尔尼诺的影响 192

7．9．2 拉尼娜的影响 194

7．9．3 南方涛动 194

7．10 全球降水分布 195

7．10．1 降水的纬向分布 196

7．10．2 陆地上的降水分布 197

思考题 199

术语表 200

第8章 气团 202

8．1 什么是气团 203

8．1．1 气团的源区 204

8．1．2 气团的分类 205

8．1．3 气团变性 205

8．2 北美气团的特征 207

8．2．1 大陆极地（cP）气团和

大陆北极（cA）气团 207

8．2．2 湖泊效应降雪：暖水上的冷空气 208

8．2．3 海洋极地（mP）气团 211

8．2．4 海洋热带（mT）气团 211

8．2．5 大陆热带（cT）气团 217

思考题 218

术语表 218

习题 218

第9章 中纬度气旋 220

9．1 锋面天气 222

9．1．1 暖锋 223

9．1．2 冷锋 224

9．1．3 静止锋 227

9．1．4 锢囚锋 227

9．1．5 干线 228

9．2 中纬度气旋与极锋理论 229

9．3 中纬度气旋的生命周期 230

9．3．1 形成：两个气团的碰撞 230

9．3．2 气旋流的发展 231

9．3．3 中纬度气旋的成熟阶段 231

9．3．4 锢囚：消亡阶段 231

9．4 理想的中纬度气旋天气 232

9．5 高空气流与气旋形成 235

9．5．1 气旋和反气旋环流 236

9．5．2 高空辐散与辐合 236

9．6 中纬度气旋的形成区域 237

9．6．1 气旋移动类型 237

9．6．2 高空气流与气旋移动 238

9．7 反气旋天气与大气阻塞 240

9．8 中纬度气旋个例研究 241

9．9 现代观点：传送带模型 247

思考题 248

术语表 249

习题 249

第10章 雷暴与龙卷风 251

10．1 名称的含意 252

10．2 雷暴 253

10．3 气团雷暴 254

10．3．1 发展阶段 254

10．3．2 发生区域 256

10．4 强雷暴 256

10．5 超级单体雷暴 258

10．5．1 飑线 259

10．5．2 中尺度对流复合体 260

10．6 闪电和雷声 262

10．6．1 闪电发生的原因 264

10．6．2 雷击 266

10．6．3 雷声 266

10．7 龙卷风 267

10．7．1 龙卷风的发生与形成 269

10．7．2 龙卷风气候学 271

10．7．3 龙卷风的特征 272

10．8 龙卷风的破坏性 274

10．8．1 龙卷风的强度 275

10．8．2 死亡率 276

10．9 龙卷风预报 277

10．9．1 龙卷风监视和警报 277

10．9．2 多普勒雷达 278

思考题 280

术语表 280

习题 281

第11章 飓风 282

11．1 飓风概况 283

11．2 飓风的形成与消亡 286

11．2．1 飓风的形成 286

11．2．2 飓风消亡 287

11．3 飓风的破坏性 288

11．3．1 萨菲尔-辛普森分级 289

11．3．2 风暴潮 289

11．3．3 风灾 290

11．3．4 内陆洪涝 291

11．3．5 飓风强度评估 293

11．4 飓风的探测、跟踪和监控 294

11．4．1 卫星监测 295

11．4．2 空中侦察 295

11．4．3 雷达和数据浮标 298

11．4．4 飓风监视和警报 299

11．4．5 飓风预报 299

思考题 300

术语表 301

习题 301

第12章 天气分析和预报 302

12．1 气象业务概述 303

12．2 天气分析 305

12．2．1 获取数据 305

12．2．2 绘制天气图 306

12．3 计算机在天气预报中的应用 309

12．3．1 数值天气预报 309

12．3．2 集合预报 311

12．3．3 预报员的作用 311

12．4 其他预报方法 313

12．4．1 持续性预报 313

12．4．2 气候学预报 313

12．4．3 类比法 313

12．4．4 趋势预报 314

12．5 高空环流和天气预报 314

12．5．1 高空图 314

12．5．2 高空气流与地面天气预报 317

12．6 长期天气预报 319

12．7 预报准确率 320

12．8 卫星在天气预报中的作用 321

12．8．1 气象卫星图像 322

12．8．2 卫星探测的其他内容 324

思考题 325

术语表 326

习题 327

第13章 空气污染 328

13．1 空气污染的危害 329

13．2 空气污染源和类型 331

13．2．1 主要污染物 331

13．2．2 次要污染物 336

13．3 空气质量的变化趋势 337

13．3．1 质量标准的建立 337

13．3．2 空气质量指数 339

13．4 影响空气污染的气象因素 339

13．4．1 风 339

13．4．2 大气稳定度 341

13．5 酸雨 342

13．5．1 酸雨的范围和强度 343

13．5．2 酸雨的危害 344

思考题 346

术语表 346

第14章 变化的气候 347

14．1 气候系统 348

14．2 气候变化的检测 349

14．2．1 海底沉积物――气候资料的

仓库 350

14．2．2 氧同位素分析 350

14．2．3 冰川中的气候变化记录 351

14．2．4 树轮――环境历史档案 352

14．2．5 其他类型的代用资料 352

14．3 气候变化的自然原因 353

14．3．1 板块构造与气候变化 354

14．3．2 火山活动与气候变化 355

14．3．3 地球轨道变化 357

14．3．4 太阳活动与气候 358

14．4 人类对全球气候的影响 361

14．4．1 二氧化碳、微量气体和气候

变化 362

14．4．2 二氧化碳含量增加 362

14．4．3 大气响应 363

14．4．4 微量气体的作用 364

14．5 气候反馈机制 365

14．5．1 气候反馈机制的种类 365

14．5．2 气候的计算机模型：重要但尚

不完善的工具 367

14．6 气溶胶对气候的影响 367

14．7 全球变暖的可能后果 368

14．7．1 海平面上升 369

14．7．2 不断变化的北极 370

14．7．3 增大的海水酸性 372

14．7．4 意想不到的后果 372

思考题 373

术语表 373

第15章 世界气候 374

15．1 气候的分类 375

15．2 气候控制因素 379

15．2．1 纬度 379

15．2．2 海陆分布 379

15．2．3 地理位置与盛行风向 379

15．2．4 山脉与高原 379

15．2．5 洋流 380

15．2．6 气压与风 380

15．3 世界气候综述 380

15．4 潮湿的热带气候（Af，Am） 381

15．4．1 温度特征 383

15．4．2 降水特征 384

15．5 热带干湿季气候（Aw） 384

15．5．1 温度特征 385

15．5．2 降水特征 385

15．5．3 季风 386

15．5．4 气候类型的变型Cw 387

15．6 干旱气候（B） 387

15．6．1 “干旱”意味着什么？ 388

15．6．2 副热带沙漠气候（BWh）和

草原气候（BSh） 388

15．6．3 西海岸副热带沙漠气候 391

15．6．4 中纬度沙漠气候（BWk）和

草原气候（BSk） 392

15．7 冬季温和湿润的中纬度气候带（C） 393

15．7．1 副热带湿润气候（Cfa） 393

15．7．2 西岸海洋性气候（Cfb） 395

15．7．3 副热带夏季干旱（地中海）

气候（Csa，Csb） 396

15．8 冬季寒冷的湿润大陆气候（D） 397

15．8．1 湿润大陆性气候（Dfa） 398

15．8．2 副极地气候（Dfc，Dfd） 399

15．9 极地气候（E） 400

15．9．1 苔原气候（ET） 401

15．9．2 冰原气候（EF） 403

15．10 高原气候 403

思考题 406

术语表 408

习题 408

第16章 大气的光学现象 409

16．1 光和物质的相互作用 410

16．1．1 反射 410

16．1．2 折射 411

16．2 海市蜃楼 413

16．3 彩虹 415

16．4 光晕、幻日和日柱 418

16．5 光环 420

16．6 其他光学现象 421

16．6．1 华 421

16．6．2 彩虹云 421

思考题 422

术语表 423

Frederick K. Lutgens，美国伊利诺伊大学教授，与Edward J. Tarbuck从20世纪70年代起就是好朋友和同事，已经有50多年的教学和编写大学教材的经历，而且他们都是公认的杰出和著名的教授。从1983年起，Dennis Tasa加入了他们的团队，主要从事绘图工作。三人合作，完成了气象学、地球科学、地质学等教材的撰写与更新。

陈星，博士，南京大学大气科学学院教授、博士生导师。毕业于南京大学，主要从事气候学和气候变化相关的研究与教学工作，发表论文多篇。

本书从科学探索的角度和物理学原理出发，详细介绍了气象学的基本概念和原理：地球主要组成圈层、大气组成、物理性质、空间结构、要素变化；大气运动各种过程的物理原因；地球上各种天气和气候现象、形形色色的云和降水的形成原因；气压和风、气团、气旋和锋面天气的形成；强对流、雷暴、龙卷风和飓风（台风）等灾害性天气；人工影响天气的各种途径、天气分析和预报的方法、卫星在天气预报中的应用；空气污染及其原因；气候变化与气候系统、人类对全球气候的影响、全球变暖的可能后果、世界气候和气候分类及大气中各种奇特的光学现象和形成的原理等。全书内容丰富、概念清楚、深入浅出、图文并茂，可读性强。