內容大鋼
本書從物理學視角系統闡述地球氣候系統的基本原理及其變化機制。全書以能量和水分在氣候系統中的傳輸與平衡為主線，涵蓋全球能量平衡、大氣輻射傳輸、地表能量收支、水文循環、大氣與海洋環流等基本過程，並進一步討論氣候的自然變率與歷史演變、氣候敏感度與反饋機制、全球氣候模式，以及自然和人為因素引起的氣候變化。全書注重物理機制與觀測事實的結合，系統展現大氣、海洋、陸地和冰凍圈相互作用所形成的全球氣候系統。
本書適合大氣科學、海洋科學、地理科學及環境科學等專業的高年級本科生和研究生使用，是理解地球氣候系統運行規律的經典教材。
作者介紹
(美)丹尼斯·L.哈特曼|責編:李敏|譯者:胡軼佳//哈瑤//戴海霞//朱益民//顧森等
目錄
第1章 氣候系統簡介
1.1 大氣、海洋和陸面
1.2 大氣溫度
1.3 大氣成分
1.4 靜力平衡
1.5 大氣濕度
1.6 大氣熱力學、垂直穩定性和溫度遞減率
1.6.1 熱力學第一定律
1.6.2 位溫
1.6.3 靜力穩定度和絕熱遞減率
1.6.4 濕過程和相當位溫
1.7 世界海洋
1.8 冰凍圈
1.9 陸地表面
習題
第2章 全球能量平衡
2.1 溫度與能量
2.2 太陽系
2.3 地球的能量平衡
2.3.1 熱力學第一定律
2.3.2 能量通量、輻照度和太陽常數
2.3.3 空腔輻射
2.3.4 示例：太陽的發射溫度
2.3.5 發射率
2.4 行星的發射溫度
2.5 溫室效應
2.6 全球輻射通量能量平衡
2.7 入射太陽輻射的分佈
2.8 大氣層頂的能量平衡
2.9 向極的能量通量
習題
第3章 大氣輻射傳輸與氣候
3.1 光子和微量成分
3.2 電磁輻射的性質
3.3 描述輻射能的物理量
3.4 普朗克黑體輻射定律
3.5 大氣的選擇性吸收和發射
3.5.1 平移能量或動能（溫度）
3.5.2 轉動能量
3.5.3 振動能量
3.5.4 光解離
3.5.5 電子激發
3.5.6 光電離
3.5.7 吸收譜線和譜線增寬
3.6 朗伯—布格—比爾定律：通量吸收公式
3.7 紅外輻射傳輸方程：吸收和發射
3.7.1 施瓦茨希爾德方程
3.7.2 輻射傳輸方程解的簡單通量形式
3.8 簡單的輻射平衡模型
3.9 雲和輻射
3.10 輻射對流平衡溫度廓線
3.11 雲在地球能量平衡中的作用
3.12 雲層凈輻射效應的簡單模型
3.13 雲的實際觀測結果
習題
第4章 地表能量平衡
4.1 接觸點
4.2 地表能量收支
4.3 地表能量存儲
4.4 地表輻射加熱
4.4.1 地表對太陽輻射的吸收
4.4.2 地表凈長波加熱
4.5 大氣邊界層
4.5.1 中性邊界層
4.5.2 層結邊界層
4.6 邊界層中的感熱通量和潛熱通量
4.7 地表能量平衡的日變化
4.8 地表能量平衡的季節變化
4.9 地表能量平衡的地理變化
習題
第5章 水文循環
5.1 水對氣候和生命至關重要
5.2 水平衡
5.3 地表儲水和徑流
5.4 降水和凝露
5.5 蒸發和蒸騰
5.5.1 蒸散發的測量
5.5.2 潮濕表面的蒸發
5.5.3 潛在蒸發
5.6 陸地水平衡的年變化
5.7 地表水平衡的建模
5.7.1 陸地水文的水桶模型
5.7.2 更精細的陸面過程模式
習題
第6章 大氣環流與氣候
6.1 大氣環流概述
6.2 大氣能量平衡
6.3 大氣運動和經向能量輸送
6.3.1 地球球面上的風分量
6.3.2 緯向平均環流
6.3.3 渦旋環流和經向輸送
6.3.4 大氣中的經向水汽通量
6.3.5 垂直平均經向能量通量
6.4 角動量平衡
6.5 大尺度環流型與氣候
6.5.1 季風氣候
6.5.2 沙漠氣候
6.5.3 濕潤氣候
6.5.4 熱帶干、濕氣候
習題
第7章 海洋環流和氣候
7.1 氣候大熔爐
7.2 海水的特性
7.3 混合層
7.4 風生環流
7.4.1 西邊界流
7.4.2 東邊界流
7.5 風生環流理論
7.5.1 埃克曼層、風驅動傳輸和上升流
7.5.2 斯維爾德魯普流和西邊界流
7.6 深層熱鹽環流
7.7 海洋中的能量傳輸
7.8 海洋中的傳輸機制
7.8.1 風生環流
7.8.2 深層熱鹽環流
7.8.3 洋中渦旋
習題
第8章 季節內和年際自然氣候變率
8.1 概述
8.2 大氣內部變率
8.2.1 熱帶外：PNA、NAO和SAM
8.2.2 熱帶：馬登—朱利安濤動
8.3 厄爾尼諾、拉尼娜和南方濤動
8.4 天氣和氣候的年代際變化
習題
第9章 地球氣候的歷史和演變
9.1 往昔皆為序章
9.2 器測記錄
9.3 歷史記錄
9.4 自然記錄系統：古氣候記錄
9.5 地球氣候史簡介
9.5.1 早期地球
9.5.2 過去的十億年
9.5.3 最近的5000萬年
9.5.4 最近的200萬年
9.5.5 最近的15萬年
9.5.6 最近的1萬年
9.6 古氣候數據的用途
習題
第10章 氣候敏感性和反饋機制
10.1 愚者實驗
10.2 氣候敏感性和反饋的客觀度量
10.3 基本輻射反饋過程
10.3.1 普朗克反饋
10.3.2 水汽反饋
10.3.3 溫度遞減率反饋
10.4 冰—反照率反饋
10.5 動力反饋和經向能量輸送
10.6 地表能量平衡中的長波和蒸發反饋
10.7 雲反饋
10.8 生物地球化學反饋
習題
第11章 全球氣候模式
11.1 數值模式
11.2 氣候模式的歷史發展
11.3 大氣模式
11.3.1 守恆方程
11.3.2 輻射參數化
11.3.3 對流和雲參數化
11.3.4 行星邊界層參數化
11.4 陸面模式
11.5 海洋模式
11.6 海冰模式
11.7 氣候模式模擬的驗證
11.8 氣候模式的反饋強度和敏感性估計
11.8.1 水汽反饋
11.8.2 GCMs中的普朗克反饋和水汽反饋
11.8.3 雲反饋和強迫調整
11.8.4 冰—反照率反饋
11.8.5 模式能量反饋
11.8.6 水文循環反饋
11.9 大氣—海洋耦合過程和溫鹽環流
習題
第12章 自然氣候變化
12.1 氣候變化的自然強迫
12.2 太陽光度變化
12.3 自然氣溶膠與氣候
12.4 火山爆發與平流層氣溶膠
12.5 冰期軌道參數理論
12.5.1 歷史溯源
12.5.2 軌道參數及其影響
12.5.3 檢驗米蘭科維奇理論
12.6 冰期氣候的模擬
12.6.1 模擬末次冰盛期
12.6.2 模擬中全新世
習題
第13章 人為氣候變化
13.1 代達羅斯之翼
13.2 人類與溫室效應
13.3 二氧化碳
13.4 甲烷
13.5 鹵化碳
13.6 氧化亞氮
13.7 臭氧
13.8 人為氣溶膠與氣候
13.9 地表條件的變化
13.10 人類活動引起的氣候強迫
13.11 全球變暖潛勢
13.12 平衡氣候變化
13.13 檢測與歸因
13.14 隨時間變化的氣候變化
13.15 未來氣候預估
13.16 未來展望
13.17 氣候干預：地球氣候工程
習題
附錄A 當前條件下計算太陽輻射的方法
A.1 太陽天頂角
A.2 太陽赤緯角
附錄B 符號定義
附錄C 國際�
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