圖書信息
作 者：劉式達，劉式適著
出 版 社：氣象出版社
頁 數：278
開 本：16開
包 裝：平裝
出版時間：2011-3-1
內容簡介
大氣中有很多渦旋（氣旋、反氣旋、副熱帶高壓、切斷低壓、龍捲風、颱風等），它們都和天氣息息相關。《大氣渦旋動力學》力圖從這些渦旋速度場的奇點（即渦旋中無風點）的性質來定性判斷這些渦旋的二維、三維結構。書中並不是去解大氣運動方程組，而是從力的平衡的角度，求出這些渦旋的速度表達式，利用微分方程定性理論來分析這些渦旋的奇點性質。
由此在套用方面，能利用氣象上常用的控制參數（水平輻合輻散、渦旋強度等）來判斷大氣渦旋的結構，從幾何和拓撲上將渦旋加以分類。本書在學術上是將渦旋的物理機理和奇點（無風點）的性質相結合。
書中研究結果表明，利用可測的水平輻合、輻散、渦度等物理量，能了解天氣分析中的渦旋的三維整體結構及其性質，可對天氣預報提供足夠的信息和科學依據，有利於提高對大氣渦旋在天氣預報中的作用及形成機理的認識。
《大氣渦旋動力學》是國內第一本論述大氣渦旋的專著，也是第一本用定性分析的方法論述大氣渦旋的著作，可供從事大氣、海洋、天氣預報的科技工作者和有關院校師生參考。本書由劉式達、劉式適著。
目錄
專家評說《大氣渦旋動力學》——代序
前 言
第1章 大氣流體渦旋斑圖
1.1 什麼是渦旋？
1.2 氣旋、反氣旋的二維（2D）流場
1.3 龍捲風、颱風的三維（3D）流場
1.4 多種螺旋渦旋的流場
1.5 散度、旋度和環流
1.6 無旋場、有勢場、無散場
1.7 速度場的坐標變換
本章小結
思考題
第2章 大氣動力-熱力學方程組
2.1 流體力學的N-S方程
2.2 大氣運動方程組
2.3 大氣分層的顯示
2.4 大氣動力-熱力學方程組的無因次形式
2.5 柱坐標、球坐標系的N-S方程
2.6 科里奧利力、浮力、曲率項力、黏性力對形成渦旋的作用
2.7 大氣中無風的點及速度場的分解
2.8 渦度方程和位渦方程
本章小結
思考題
第3章 動力系統
3.1 什麼是動力系統
3.2 非線性動力系統
3.3 動力系統的平衡態
3.4 極限環
3.5 保守系統和耗散系統
3.6 耗散系統的吸引子
3.7 同異宿軌道
3.8 分岔和突變
本章小結
思考題
第4章 平衡態和極限環的定性分析
4.1 相平面、相空間及相軌跡
4.2 平衡態（奇點）
4.3 二維系統的定性分析
4.4 三維流場的拓撲結構
4.5 同（異）宿軌道的定性分析
4.6 同（異）宿軌道所代表的渦旋
4.7 分岔的定性分析
4.8 奇點指標
4.9 地球大氣球面上的所有奇點指標之和為2
本章小結
思考題
第5章 孤立波和渦旋
5.1 波和渦旋
5.2 正（余）弦波、橢圓餘弦波和孤立波
5.3 孤立波和同宿軌道
5.4 波前和異宿軌道
5.5 多個峰和多個槽的孤立波
5.6 子波是孤立波
5.7 Silnikov同宿軌道
5.8 藍色天空突變
5.9 二維和三維同（異）宿環
本章小結
思考題
第6章 混沌和渦旋
6.1 伸長、摺疊和扭轉
6.2 從上升運動到對流再到湍流
6.3 Lorenz方程的定性分析
6.4 3D混沌動力系統分析
6.5 Jerk系統
6.6 三維對流速度勢
6.7 貝爾特拉米（Beltrami）流
本章小結
思考題
第7章 空間渦旋的曲率
7.1 渦旋是空間曲線和曲面
7.2 什麼是曲率和撓度
7.3 高斯曲率
7.4 多種渦旋螺旋曲線曲率
7.5 卡門渦旋等複雜渦旋
7.6 從曲率的觀點看孤立波
7.7 Gauss-Bonnet（高斯-邦尼特）定理
本章小結
思考題
第8章 空間曲面上的渦旋運動
8.1 渦絲（Vortex filamat）和柱螺旋
8.2 錐（conic）螺旋
8.3 圓錐面（circular conic）上的螺旋
8.4 迴轉拋物面（paraboloid of revolation）上的螺旋
8.5 迴轉雙曲面（hyperbolid of revolution）上的螺旋
8.6 二維環面上的螺旋
8.7 三葉紐結上的螺旋
8.8 球面上的螺旋
8.9 螺旋面上的螺旋
8.10 懸鏈面（catenoid）上的螺旋
本章小結
思考題
第9章 流體力學中的渦旋模型
9.1 點渦、復位勢和復速度
9.2 離心力和黏性力相平衡的渦旋
9.3 慣性力和黏性力相平衡的渦旋
9.4 軸對稱的伯格斯-羅特（Burgers-Rott）渦旋
9.5 沙利文（Sullivan）渦旋
9.6 僅有徑向速度的渦旋
9.7 螺旋度和纏繞數
本章小結
思考題
第10章 氣旋、反氣旋的二維渦旋動力學
10.1 閉合氣旋和反氣旋渦旋
10.2 副熱帶高壓橢圓渦旋
10.3 氣旋、反氣旋螺旋斑圖
10.4 阻塞高壓和切斷低壓
10.5 正壓準地轉方程中的渦旋
10.6 偶極子解
10.7 洛倫茲（Lorenz）方程所表現的水平渦旋
本章小結
思考題
第11章 颱風、龍捲風的三維渦旋
11.1 大氣三維運動結構的定性分析
11.2 氣旋、反氣旋的三維螺旋結構
11.3 颱風、副熱帶高壓的三維結構
11.4 大氣三維軸對稱渦旋的精確解
11.5 龍捲風的三維螺旋結構
11.6 洛倫茲方程中的三維渦旋
11.7 平均流場和湍流的相互作用模型
11.8 三維不可壓縮散度方程和渦旋
本章小結
思考題
第12章 全球球面上的大氣渦旋
12.1 全球風場的典型型式
12.2 向量場的分區
12.3 全球流場的初步分析
12.4 全球流場的拓撲結構
12.5 橢圓函式和球面上的基本渦旋形式
12.6 球面上的渦旋理論
12.7 球面上的波和渦
12.8 大氣環流基本流場的描述
本章小結
思考題
參考文獻
索引
