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目录1

绪论1

第一章 大气热力学的物理基础2

§1 描述热力系统平衡态的状态参量，干空气状态方程2

§2 湿度参量，湿空气状态方程4

§3 热力学第一定律6

§4 准静力条件下的膨胀功，比热7

§5 内能和焓9

§6 热力学第二定律，熵11

§7 水汽的相变和潜热， 克拉贝龙-克劳修司方程13

§8 本章总结16

习题17

第二章 大气中的热力过程18

§1 未饱和湿空气的绝热过程，位温18

§2 未饱和湿空气的多元过程19

§3 饱和湿空气的绝热过程20

§4 大气静力学方程23

§5 大气绝热直减率25

§6＊ 凝结高度27

§7 绝热图解28

§8＊ 等焓蒸发和凝结过程，湿球温度和相当温度31

§9 位假湿球温度，位假相当温度33

§10 本章总结36

习题37

第三章 大气层结的稳定度39

§1 判别层结稳定度的气块法39

§2 条件性不稳定和不稳定能量42

§3 整个气层抬升或下沉时温度层结的变化44

§4 判别层结稳定度的薄层法47

§5＊ 挟卷过程对上升气块变温的影响50

§6 本章总结54

习题55

第四章 大气中的辐射热量传递过程56

§1 辐射能的量度56

§2 热辐射的辐射和吸收定律59

§3 太阳辐射，没有大气影响时太阳辐射的地理和季节分布62

§4 大气对太阳辐射的吸收和散射64

§5 太阳辐射通过大气时的削减规律，太阳直接辐射66

§6 地面和大气对长波辐射的吸收69

§7 长波辐射传递方程及其积分70

§8 长波辐射图解72

§9 长波有效辐射75

§10 辐射平衡条件下的大气垂直温度场76

§11 本章总结80

习题80

第五章 大气运动的基本规律82

§1 旋转坐标系的速度和加速度82

§2 作用在空气微团上的外力，运动方程的向量形式84

§3 运动方程在球坐标系的标量形式87

§4 连续（性）方程92

§5 局地坐标系的运动方程和连续方程93

§6 闭合运动方程组，初始条件和边界条件95

§7 大气湍流的概念和平均运动方程组96

§8 本章总结99

习题100

第六章 运动方程组的简化101

§1 大气运动的尺度和运动的分类101

§2 运动方程的尺度分析和简化102

§3 连续方程和热力学方程的尺度分析和简化105

§4 几个动力学参数及其意义106

§5 本章总结107

习题108

§1 等压面图分析，位势高度109

第七章 p坐标系、θ坐标系和σ坐标系的运动方程组109

§2 z坐标系和p坐标系导数的一般转换关系式111

§3 p坐标系的运动方程组114

§4 θ坐标系的运动方程组117

§5 σ坐标系的运动方程组119

§6 本章总结122

习题122

第八章 自由大气中的平衡运动124

§1 地转风124

§2 正压大气和斜压大气，地转风随高度的变化——热成风126

§3 自然坐标系的运动方程，流线和轨迹曲率的关系132

§4 梯度风135

§5 旋衡风，惯性风138

§6 本章总结139

习题140

第九章 地转偏差，大范围垂直运动的计算142

§1 地转偏差的性质和作用142

§2 决定地转偏差的因子144

§3 大范围垂直运动的计算147

§4 本章总结151

习题152

第十章 大气中的地转适应过程154

§1 洋流中简单情形下的地转适应过程154

§2 正压大气中的地转适应过程158

§3＊ 斜压大气中的地转适应过程166

§4 本章总结169

习题170

第十一章 环流和涡度，涡度方程和散度方程172

§1 绝对环流定理，力管172

§2 相对环流定理175

§3 涡度和涡度方程177

§4 位势涡度183

§5 散度方程及其简化185

§6 本章总结187

习题188

第十二章 中纬度天气尺度系统的发生发展机制191

§1 倾向方程191

§2 准地转涡度方程，热力学方程的应用194

§3 准地转重力位势倾向方程201

§4 准无辐散的流函数倾向方程204

§5 ω方程207

§6 发展斜压扰动的理想模式209

§7 中纬度天气尺度扰动的发生发展210

§8 锋和锋生217

§9 本章总结220

习题222

第十三章 大气中的波动224

§1 波的一些基本概念224

§2 微扰方法，方程组与边条件的线性化226

§3 大气声波232

§4 大气重力波234

§5 大气惯性波239

§6 大气长波240

§7 大气超长波244

§8 大气混合波246

§9 “噪音”和滤波251

§10 波群与群速度253

§11 上下游效应257

§12 本章总结262

习题264

第十四章 大气波动的稳定度266

§1 稳定度的基本概念266

§2 惯性稳定度268

§3 密度不连续的分界面上重力波的斜压稳定度270

§4 重力惯性波的稳定度272

§5 风速不连续的分界面上或切变线上大气长波的正压稳定度275

§6 一般大气长波的正压稳定度278

§7 一般大气长波的斜压稳定度283

§8＊ 李雅普洛夫稳定性理论及其应用288

§9＊ 群波对稳定度的影响292

§10 本章总结294

习题295

§1 大气中的主要能量形式296

第十五章 大气运动的能量296

§2 铅直气柱中大气的能量301

§3 能量方程与能量守恒定律304

§4 平均能量平衡方程307

§5 大气能量的平衡及转换函数311

§6 大尺度运动的能量转换及循环318

§7 湍流脉动增强和减弱的判据——理查孙数Ri323

§8 大气能量与稳定度325

§9 本章总结328

习题329

§1 动量、热量和水汽的湍流输送通量密度332

第十六章 大气中动量、热量和水汽的湍流输送过程332

§2 行星边界层中风速随高度的分布342

§3＊ 地球大气平均温度场的形成352

§4 本章总结357

习题358

第十七章 近地面层气温和土壤温度的日变化362

§1 湍流热量输送过程对近地面层气温和土壤温度日变化的作用362

§2＊ 夜间最低温度的预报371

§3 气团的温度变性378

§4 本章总结382

习题383

第十八章 中小尺度运动系统的动力学基础386

§1 中小尺度运动的动力学和热力学方程386

§2＊ 地形扰动394

§3＊ 锋区的垂直结构398

§4＊ 热对流403

§5＊ 积云对流409

§6 本章总结420

参考文献422

附录423

主要物理常数423