內容簡介
本書從科學探索的角度和物理學原理出發，詳細介紹了氣象學的基本概念和原理，包括：地球主要組成圈層、大氣組成、物理性質、空間結構、要素變化；大氣運動各種過程的物理原因；地球上各種天氣和氣候現象、形形色色的雲和降水的形成原因；氣壓和風、氣團、氣旋和鋒面天氣的形成；強對流、雷暴、龍捲風和颶風（颱風）等災害性天氣；人工影響天氣的各種途徑、天氣分析和預報的方法、衛星在天氣預報中的套用；空氣污染及其原因；氣候變化與氣候系統、人類對全球氣候的影響、全球變暖的可能後果、世界氣候和氣候分類及大氣中各種奇特的光學現象和形成的原理等。本書內容豐富、概念清楚、深入淺出、圖文並茂。可以作為對氣象學感興趣的人們學習了解大氣變化奧秘的入門讀物，也可作為高等院校非大氣科學專業學生的通識課程參考教材，並可供氣象學相關專業人員作為參考書和工具書。
目錄信息
第1章 大氣概述 1
1.1 大氣——天氣和氣候 2
1.1.1 美國的天氣 2
1.1.2 氣象學、天氣和氣候 2
1.2 大氣災害：來自自然的襲擊 5
1.3 科學探索的本質 7
知識窗1.1 從外空看地球 7
1.3.1 假設 8
1.3.2 理論 8
1.3.3 科學方法 8
1.4 地球圈 9
1.4.1 地質圈 10
1.4.2 大氣圈 11
1.4.3 水圈 11
1.4.4 生物圈 12
1.5 地球是一個複雜系統 13
1.5.1 地球系統科學 13
1.5.2 地球系統 14
知識窗1.2 地球的子系統之一的碳循環 14
1.6 大氣的組成 16
1.6.1 大氣的主要成分 16
知識窗1.3 地球大氣的形成與演變 17
1.6.2 二氧化碳 18
1.6.3 變化的大氣成分 19
1.7 臭氧減少——一個全球性問題 20
1.7.1 南極臭氧洞 20
1.7.2 臭氧減少的效應 21
1.7.3 蒙特婁議定書 22
1.8 大氣層的垂直結構 22
1.8.1 氣壓變化 22
1.8.2 溫度變化 23
1.9 大氣成分的垂直變化 25
1.9.1 電離層 26
1.9.2 極光 26
第2章 地球表面和大氣加熱過程 27
2.1 日地關係 28
2.1.1 地球的運動 28
2.1.2 季節是怎樣形成的 28
2.1.3 地球的朝向 30
2.1.4 兩至點和兩分點 31
知識窗2.1 季節變化 31
2.2 能量、溫度和熱量 34
2.2.1 能量的形式 34
2.2.2 溫度 35
2.2.3 熱量 35
2.3 熱量傳輸機制 35
2.3.1 傳導 35
2.3.2 對流 36
2.3.3 輻射 37
2.3.4 輻射定律 38
知識窗2.2 輻射定律 38
極端災害性天氣2.1 紫外線指數 39
2.4 太陽入射輻射 41
2.4.1 反射與散射 41
2.4.2 太陽輻射的吸收 43
2.5 大氣圈中各種氣體的作用 44
2.5.1 加熱大氣 44
2.5.2 溫室效應 45
2.6 地球的熱量收支 46
2.6.1 年能量平衡 46
知識窗2.3 太陽能 47
2.6.2 熱量平衡的緯度分布 48
第3章 溫度 49
3.1 氣溫記錄資料 50
3.1.1 基本計算方法 50
3.1.2 等溫線 50
3.2 影響氣溫的因素 51
3.2.1 海陸分布 52
知識窗3.1 北美最熱和最冷的地方 54
3.2.2 洋流 55
3.2.3 海拔高度 56
3.2.4 地理位置 57
3.2.5 雲量和反照率 58
極端災害性天氣3.1 熱浪 59
3.3 溫度的全球分布 61
知識窗3.2 緯度與溫度較差 63
3.4 氣溫變化的周期 64
3.4.1 氣溫日變化 65
知識窗3.3 城市熱島效應：城市是如何影響溫度的？ 66
3.4.2 溫度日變化幅度 68
3.4.3 溫度的年變化 68
3.5 氣溫的測量 68
3.5.1 機械式溫度計 69
3.5.2 電子溫度計 70
3.5.3 百葉箱 70
3.6 溫標 71
知識窗3.4 氣溫資料的用途 72
3.7 炎熱和風寒：人體不舒適指數 74
3.7.1 炎熱——高溫高濕 74
3.7.2 風寒——大風降溫作用 75
第4章 水分和大氣穩定度 76
4.1 大氣中水的運動 77
4.2 水：獨特的物質 78
4.3 水的相變 79
4.3.1 冰、液態水和水汽 79
4.3.2 潛熱 80
4.3.3 蒸發和凝結 80
4.4 濕度：空氣中的水汽 82
4.5 水汽壓與飽和 83
4.6 相對濕度 85
知識窗4.1 乾空氣的相對濕度是100%嗎？ 85
4.6.1 相對濕度如何變化？ 85
知識窗4.2 增濕器和除濕器 87
4.6.2 相對濕度的自然變化 87
4.7 露點溫度 88
4.8 如何測量濕度？ 89
4.9 絕熱溫度變化 90
4.9.1 絕熱冷卻和凝結 90
4.10 空氣抬升過程 91
4.10.1 地形抬升 92
知識窗4.3 降水記錄和山地地形 92
知識窗4.4 山地效應：迎風坡降水和背風坡無雨帶 93
4.10.2 鋒面楔入 94
4.10.3 輻合 95
4.10.4 局地對流抬升 96
4.11 惡劣天氣的起因：大氣穩定度 96
4.11.1 穩定度類型 97
4.11.2 穩定度和每日天氣 99
4.11.3 穩定度如何變化？ 100
4.11.4 溫度變化和穩定度 100
4.11.5 空氣垂直運動和穩定度 101
第5章 凝結和降水類型 102
5.1 雲的形成 103
5.1.1 高空凝結 103
5.1.2 雲滴的增長 103
5.2 雲的分類 104
5.2.1 高雲 105
5.2.2 中雲 105
5.2.3 低雲 107
5.2.4 垂直發展型雲（直展雲） 107
5.2.5 雲的形態變化 107
知識窗5.1 飛機航跡和雲量 108
5.3 霧的類型 109
5.3.1 冷卻霧 109
5.3.2 蒸發霧 111
5.4 降水的形成 112
知識窗5.2 科學與意外發現 113
5.4.1 冷雲降水：伯傑龍過程 114
5.4.2 暖雲降水：碰並過程 115
5.5 降水的類型 116
5.5.1 雨 116
5.5.2 雪 118
5.5.3 雨夾雪和凍雨 118
5.5.4 冰雹 119
5.5.5 霧凇 120
極端災害性天氣5.1 最糟糕的冬天 120
5.6 降水的觀測 122
5.6.1 標準雨量計 122
5.6.2 降雪測量 122
5.6.3 天氣雷達測量降水 123
5.7 人工影響天氣 124
5.7.1 人工增雨（雪） 124
5.7.2 人工驅雲消霧 125
5.7.3 人工消雹 126
5.7.4 預防霜凍 127
第6章 氣壓和風 129
6.1 風和氣壓 130
6.2 氣壓的測量 131
6.3 氣壓隨海拔高度變化 133
6.4 氣壓變化的原因 133
6.4.1 溫度對氣壓的影響 133
知識窗6.1 氣壓與航空 134
6.4.2 水汽對氣壓的影響 135
6.4.3 氣流和壓力 135
6.5 影響風的因素 135
6.5.1 氣壓梯度力 136
6.5.2 科里奧利力（地球自轉偏向力、科氏力） 137
6.5.3 摩擦力 139
6.6 高空風 140
6.6.1 地轉流 140
6.6.2 曲線流和梯度風 142
知識窗6.2 棒球在丹佛的庫爾斯球場真的會飛得更遠嗎？ 142
6.7 地面風 143
6.8 風與空氣的垂直運動 144
6.8.1 氣旋和反氣旋的垂直氣流 145
6.8.2 影響垂直氣流的因子 146
6.9 風的觀測 147
知識窗6.3 風能：一種潛在的替代能源 148
第7章 大氣環流 151
7.1 大氣運動的尺度 152
7.1.1 小尺度環流和大尺度環流 152
知識窗7.1 塵捲風 153
7.1.2 風場結構 154
7.2 局地風 155
7.2.1 海陸風 155
7.2.2 山谷風 155
7.2.3 欽諾克風（焚風） 156
7.2.4 下坡風（下降風） 157
7.2.5 鄉村風 157
7.3 全球環流 157
7.3.1 單圈環流模型 157
極端災害性天氣7.1 聖安娜風（乾熱風）與山火 158
7.3.2 三圈環流模型 159
7.4 氣壓帶與風 160
7.4.1 理想的緯向氣壓帶 160
7.4.2 半永久性氣壓系統：真實大氣 161
7.5 季風 162
7.5.1 亞洲季風 163
7.5.2 北美季風 163
7.6 西風帶 164
7.6.1 為什麼存在西風帶？ 165
7.6.2 西風帶的波動 165
7.7 急流 166
7.7.1 極地急流 166
7.7.2 副熱帶急流 168
7.7.3 急流和地球熱量收支 168
7.8 全球風場和洋流 169
7.8.1 洋流的重要性 169
7.8.2 洋流和涌升流 170
7.9 厄爾尼諾、拉尼娜和南方濤動 170
7.9.1 厄爾尼諾的影響 171
7.9.2 拉尼娜的影響 173
7.9.3 南方濤動 173
7.10 全球降水分布 174
7.10.1 降水的緯向分布 175
7.10.2 陸地上的降水分布 176
知識窗7.2 假想大陸上的降水季節特徵 176
第8章 氣團 178
8.1 什麼是氣團 179
8.1.1 氣團的源地 180
8.1.2 氣團的分類 181
8.1.3 氣團的變性 181
8.2 北美氣團的特徵 182
8.2.1 極地大陸（cP）氣團和北極大陸（cA）氣團 182
8.2.2 湖泊效應降雪：暖水上的冷空氣 183
極端災害性天氣8.1 西伯利亞寒流 185
8.2.3 極地海洋（mP）氣團 186
8.2.4 熱帶海洋（mT）氣團 187
極端災害性天氣8.2 湖泊效應產生的暴風雪 190
極端災害性天氣8.3 2011年1月12日，一次典型的東北風暴 191
8.2.5 熱帶大陸（cT）氣團 192
第9章 中緯度氣旋 193
9.1 鋒面天氣 194
9.1.1 暖鋒 195
9.1.2 冷鋒 197
9.1.3 靜止鋒 199
9.1.4 錮囚鋒 199
9.1.5 幹線 201
9.2 中緯度氣旋與極鋒理論 201
9.3 中緯度氣旋的生命周期 202
9.3.1 形成：兩個氣團的碰撞 202
9.3.2 氣旋流的發展 203
9.3.3 中緯度氣旋的成熟階段 203
9.3.4 錮囚：消亡的開始（消亡階段） 203
9.4 理想的中緯度氣旋天氣 204
知識窗9.1 預報的工具——風 205
9.5 高空氣流與氣旋形成 207
9.5.1 氣旋性和反氣旋性環流 207
9.5.2 高空輻散與輻合 207
9.6 中緯度氣旋的形成區域 209
9.6.1 氣旋移動類型 209
9.6.2 高空氣流與氣旋移動 210
9.7 反氣旋天氣與大氣阻塞 211
9.8 中緯度氣旋個例研究 212
極端災害性天氣9.1 2008年和1993年美國中西部大洪澇 215
9.9 現代觀點：傳送帶模型 217
第10章 雷暴與龍捲風 219
10.1 名稱的含意 220
10.2 雷暴 221
10.3 氣團雷暴 222
10.3.1 發展階段 222
10.3.2 發生區域 224
10.4 強雷暴 224
10.5 超級單體雷暴 225
10.5.1 颮線 226
10.5.2 中尺度對流複合體 227
極端災害性天氣10.1 突發洪水——雷暴雨的頭號殺手 228
10.6 閃電和雷聲 229
極端災害性天氣10.2 下擊暴流 230
10.6.1 閃電發生的原因 232
10.6.2 雷擊 232
10.6.3 雷聲 233
10.7 龍捲風 234
10.7.1 龍捲風的發生與形成 236
10.7.2 龍捲風氣候學 237
極端災害性天氣10.3 強龍捲風后的倖存 238
10.7.3 龍捲風的特徵 239
10.8 龍捲風的破壞性 240
10.8.1 龍捲風強度 241
10.8.2 死亡率 242
10.9 龍捲風預報 243
10.9.1 龍捲風監視和警報 243
10.9.2 都卜勒雷達 244
第11章 颶風 246
11.1 颶風概況 247
知識窗11.1 角動量守恆 250
11.2 颶風的形成與消亡 250
11.2.1 颶風的形成 251
11.2.2 颶風消亡 252
11.3 颶風的破壞性 252
11.3.1 薩菲爾-辛普森分級 253
11.3.2 風暴潮 253
11.3.3 大風災害 254
11.3.4 強降雨和內陸洪水 255
極端災害性天氣11.1 氣旋納吉斯 256
11.3.5 颶風強度評估 257
11.4 颶風的探測、跟蹤和監控 258
11.4.1 衛星監測 259
11.4.2 飛機勘測 259
11.4.3 雷達和數據浮標 263
11.4.4 颶風監視和警報 264
11.4.5 颶風預報 264
第12章 天氣分析和預報 266
12.1 氣象業務概述 267
12.2 天氣分析 268
12.2.1 獲取數據 269
12.2.2 繪製天氣圖 270
知識窗12.1 製作天氣圖 272
12.3 計算機在天氣預報中的套用 273
12.3.1 數值天氣預報 273
知識窗12.2 數值天氣預報 273
12.3.2 集成預報 275
12.3.3 預報員的作用 276
12.4 其他預報方法 277
12.4.1 持續性預報 277
12.4.2 氣候學預報 277
12.4.3 類比法 277
12.4.4 趨勢預報 278
12.5 高空環流和天氣預報 278
12.5.1 高空圖 278
12.5.2 高空氣流與地面天氣預報 280
12.6 長期天氣預報 283
12.7 預報準確率 284
12.8 衛星在天氣預報中的套用 285
12.8.1 氣象衛星圖像 286
12.8.2 衛星探測的其他內容 289
第13章 空氣污染 290
13.1 空氣污染的危害 291
13.2 空氣污染源和類型 293
13.2.1 一次污染物 293
極端災害性天氣13.1 1952年倫敦大煙霧 294
知識窗13.1 污染正在改變氣候 295
13.2.2 二次污染物 298
13.3 空氣品質的變化趨勢 299
13.3.1 質量標準的建立 300
13.3.2 空氣品質指數 300
13.4 影響空氣污染的氣象因素 301
13.4.1 風 302
極端災害性天氣13.2 從空中看空氣污染過程 302
13.4.2 大氣穩定度 303
13.5 酸雨 305
13.5.1 酸雨的範圍和強度 305
13.5.2 酸雨的危害 306
第14章 變化的氣候 308
14.1 氣候系統 309
14.2 氣候變化的檢測 310
14.2.1 海底沉積物——氣候資料的倉庫 311
14.2.2 氧同位素分析 312
14.2.3 冰川中的氣候變化記錄 312
14.2.4 樹輪——環境歷史檔案 313
14.2.5 其他類型的代用資料 314
14.3 氣候變化的自然原因 315
14.3.1 板塊構造與氣候變化 316
14.3.2 火山活動與氣候變化 317
知識窗14.1 地質時期的火山活動與氣候變化 319
14.3.3 地球軌道變化 319
14.3.4 太陽活動與氣候 321
14.4 人類對全球氣候的影響 322
14.4.1 二氧化碳、微量氣體和氣候變化 322
14.4.2 大氣二氧化碳含量的增加 323
14.4.3 大氣回響 324
14.4.4 微量氣體的作用 325
14.5 氣候反饋機制 327
14.5.1 氣候反饋機制的種類 327
14.5.2 氣候模式：重要但尚不完善的工具 328
14.6 氣溶膠對氣候的影響 328
14.7 全球變暖的可能後果 329
14.7.1 海平面上升 330
14.7.2 變化的北極 331
14.7.3 增大的海水酸性 333
14.7.4 意想不到的後果 333
第15章 世界氣候 334
15.1 氣候的分類 335
知識窗15.1 氣候圖 337
15.2 氣候控制因素：概述 339
15.2.1 緯度 339
15.2.2 海陸分布 339
15.2.3 地理位置與盛行風向 339
15.2.4 山脈高原 340
15.2.5 洋流 340
15.2.6 氣壓和風 340
15.3 世界氣候綜述 340
15.4 潮濕的熱帶氣候（Af，Am） 341
知識窗15.2 熱帶雨林砍伐對土壤的影響 342
15.4.1 溫度特徵 344
15.4.2 降水特徵 344
15.5 熱帶乾濕季氣候（Aw） 345
15.5.1 溫度特徵 345
15.5.2 降水特徵 346
15.5.3 季風 347
15.5.4 氣候類型的變型Cw 348
15.6 乾旱氣候（B） 348
15.6.1 “乾旱”意味著什麼？ 349
15.6.2 副熱帶沙漠氣候（BWh）和草原氣候（BSh） 349
15.6.3 西海岸副熱帶沙漠氣候 352
15.6.4 中緯度沙漠（BWk）和草原氣候（BSk） 353
15.7 冬季溫和濕潤的中緯度氣候帶（C） 354
15.7.1 副熱帶濕潤氣候（Cfa） 354
15.7.2 西海岸海洋性氣候（Cfb） 356
15.7.3 副熱帶夏乾（地中海）氣候（Csa，Csb） 357
15.8 冬季寒冷的濕潤大陸氣候（D） 358
15.8.1 濕潤的大陸性氣候（Dfa） 358
15.8.2 副極地氣候（Dfc，Dfd） 360
15.9 極地氣候（E） 361
15.9.1 苔原氣候（ET） 362
15.9.2 冰原氣候（EF） 364
15.10 高原氣候 364
極端災害性天氣15.1 乾旱——代價巨大的大氣災害 366
第16章 大氣的光學現象 368
16.1 光和物質的相互作用 369
16.1.1 反射 369
16.1.2 折射 370
16.2 海市蜃樓 372
知識窗16.1 高速公路海市蜃樓是真的嗎？ 372
16.3 彩虹 374
16.4 光暈、幻日和日柱 377
16.5 光環 380
16.6 其他光學現象 381
16.6.1 華 381
16.6.2 彩虹雲 381
