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目录1

前言1

第一章 引言1

第二章 气候系统的物理描述4

一、大气4

1．大气成分4

2．温度廓线4

3．能量平衡5

4．地面平均温度分布7

5．大尺度环流型——三圈环流7

6．海陆风和季风12

二、海洋13

1．海水成分14

2．海温15

3．海洋环流17

三、海冰20

1．全球海冰分布20

2．海冰的形成和增长21

3．海冰消融24

4．海冰成分和特性24

5．海冰外形25

6．海冰盖率和移速25

四、大气—海洋—海冰的相互联系26

1．大气作用26

2．海洋作用28

3．大气—海洋相互联系的一个例子：EI Ni？o和南方涛动28

4．海冰作用29

第三章 基本模式方程组32

一、基本方程组32

1．动量守恒32

2．质量守恒38

3．热力学第一定律39

4．状态方程39

二、大气基本预报方程组的总结41

三、垂直坐标系41

四、大气和海洋动力学44

1．涡度和散度方程44

2．Rossby波动方程46

3．斜压模式48

五、早期大气环流模式49

六、辐射和云过程50

1．辐射：基本原理51

2．辐射：物理定律53

3．太阳辐射57

4．净加热率或冷却率59

5．云61

6．降水和云过程61

7．对流调整参数化66

8．更加改进的积云对流方案67

七、地面过程68

1．地面边界层通量68

2．地表面温度和水文学计算70

八、海洋模式73

九、准地转海洋环流模式78

十、海冰模式80

1．冰热力学81

2．冰动力学85

第四章 求解方程组的基本方法91

一、有限差分91

二、二维有限差分95

三、谱方法103

1．关于Fourier级数和积分的一般性质105

四、谱表达式108

五、谱变换技术110

六、垂直方向的表达式118

第五章 现代气候模拟的一些例子121

3．平均经向风123

2．平均纬向风123

1．纬向平均温度123

一、大气模拟123

4．纬向平均垂直速度125

5．近地层气温的地理分布125

6．海平面气压的地理分布127

7．300hPa纬向风的地理分布128

8．降水的地理分布128

9．模式之间的比较129

二、海洋模拟130

1．海洋环流130

2．海洋热量输送133

3．海平面高度和温度136

4．准地转结果136

三、海冰模拟138

1．海冰厚度和垂直温度廓线139

2．海冰厚度和密集度的地理分布140

3．海冰移速的地理分布142

4．威德尔冰穴143

5．冰动力学对海冰模拟的影响146

6．海冰模拟的成功与失败147

四、大气、海洋、海冰耦合模拟148

五、模拟小组151

第六章 气候敏感性试验153

一、古气候模拟153

二、EI Ni？o和南方涛动的模拟159

三、二氧化碳的气候模拟163

四、核战争可能引起的气候效应168

五、气候敏感性研究综述171

第七章 展望174

附录A 矢量算法178

附录B Legendre多项式和Gauss求积184

附录C 能量方程的推导188

附录D 有限差分正压预报模式190

附录E 谱变换方法195

附录F 有限差分浅水波方程模式216

附录G 大气环流模式方程222

附录H 单位缩写227

附录I 国际单位制（SI）的物理常数229

附录J 换算表229

附录K 希腊字母表230

附录L 缩写词230

参考文献232