環境物理學 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 環境物理學
• 大氣物理
• 環境科學
• 物理學
• 氣象學
• 汙染控製
• 氣候變化
• 地球物理
• 環境監測
• 生態物理

　　為提高全民環境意識，普及環境科學基本知識，本社乃邀集環境科學方麵的專傢學者編輯「環境科學基本知識」，這套包括：環境化學、環境生物學、環境地學、環境工程學、環境醫學等六冊，各冊皆對各該學科的基礎理論、基本附有圖錶以加深對內容的瞭解，力求做到深入淺齣。

　　本叢書可供環境保護單位之技術管理人員和各級主管閱讀，亦可供從事環保工作之科技人員與大專院校環保專業師生之參考。

好的，這是一本關於氣候建模與數據科學的專業著作的詳細簡介，完全不涉及環境物理學的主題。 --- 氣候建模與數據科學：原理、實踐與前沿應用 作者： [虛構的專傢姓名，例如：艾倫·J·霍夫曼, 瑪麗亞·S·科瓦奇] 齣版社： [虛構的專業齣版社名稱，例如：地球係統科學齣版社] 內容簡介：洞察未來氣候的數字藍圖 本書是麵嚮大氣科學、地球係統科學、計算機科學以及環境政策製定者的權威性專業教材與參考手冊。它係統性地梳理瞭現代氣候建模的理論基礎、計算實現方法，並深入探討瞭如何運用尖端數據科學技術（如機器學習和高維統計分析）來提升氣候預測的準確性、減少模型不確定性，並有效解釋復雜的地球係統反饋機製。 在氣候變化日益緊迫的今天，對未來情景的準確、可靠預測已成為全球治理的關鍵支柱。本書正是為瞭填補理論物理基礎與前沿計算技術之間鴻溝而精心編撰，旨在為讀者提供一套完整、實用的工具箱，用以構建、運行、驗證和解釋下一代地球係統模型（ESMs）。 第一部分：氣候模型的數學基礎與架構（Foundations of Climate Model Construction） 本部分奠定瞭理解現代氣候模型所需的理論和計算基石。 第一章：地球係統的多尺度動力學 深入探討控製大氣、海洋、冰凍圈和生物地球化學循環的核心物理定律。重點分析瞭從微觀湍流到宏觀環流的尺度依賴性問題，以及如何在有限分辨率的計算網格上，對亞網格過程（如雲的形成、對流和海洋混閤）進行參數化（Parameterization）。本章詳細介紹瞭Navier-Stokes方程在球體上的具體應用，以及如何通過正則化和濾波技術適應地球的邊界條件。 第二章：數值方法與計算效率 氣候模型本質上是龐大的偏微分方程組的數值求解器。本章詳盡闡述瞭用於求解流體動力學方程的數值積分方案，包括有限差分法（Finite Difference）、有限體積法（Finite Volume）和譜方法（Spectral Methods）的優缺點及其在不同氣候模塊中的應用。特彆關注瞭時間步進策略（如顯式、隱式和混閤方法）的選擇對模型穩定性和計算成本的影響。此外，還涵蓋瞭利用高性能計算（HPC）架構，如GPU和並行處理（MPI/OpenMP），優化模型運行效率的關鍵技術。 第三章：關鍵模塊的物理閉閤與耦閤 詳細分析瞭全球氣候模型（GCMs）和地球係統模型（ESMs）中各個關鍵子係統（大氣、海洋、陸麵和冰雪）的數學描述。例如，在海洋模塊中，重點剖析瞭垂直混閤方案（如K-Profile Parametrization）和邊界層過程的處理。在輻射傳輸模塊中，則深入探討瞭光譜處理的精度要求以及與氣溶膠和溫室氣體濃度的相互作用的數學框架。本章的重點在於如何實現這些異構模塊之間無縫且守恒的能量和物質交換。 第二部分：數據科學與不確定性量化（Data Science and Uncertainty Quantification） 現代氣候研究已進入大數據時代。本部分聚焦於如何利用先進的數據科學工具來管理、解釋模型輸齣，並量化預測中的固有不確定性。 第四章：高維氣候數據的管理與預處理 氣候模型産生PB級彆的數據集，涉及時間序列、空間網格和多變量耦閤。本章介紹瞭NetCDF、Zarr等專業數據格式的深度應用，並討論瞭高效的數據索引、子集提取和再格點技術。重點介紹瞭用於異常檢測和數據同化的先進時間序列分析方法，如經驗正交函數（EOF）分析和經驗模態分解（EMD）。 第五章：機器學習在氣候預測中的應用 本書係統地介紹瞭深度學習技術在氣候科學中的突破性應用。涵蓋瞭捲積神經網絡（CNN）用於識彆天氣係統特徵（如大氣河流和阻塞高壓）、循環神經網絡（RNN/LSTM）用於長期時間序列預測，以及圖神經網絡（GNN）用於模擬復雜的大尺度環流網絡。特彆強調瞭可解釋性AI（XAI）在揭示模型內部決策機製中的作用，避免“黑箱”問題。 第六章：模型驗證、校準與不確定性量化（UQ） 這是本書的難點與核心之一。我們詳細闡述瞭基於貝葉斯方法的模型校準流程，如何利用觀測數據約束模型參數空間。重點介紹瞭濛特卡洛（Monte Carlo）方法、馬爾可夫鏈濛特卡洛（MCMC）以及更先進的漸近混閤濛特卡洛（AMMC）在評估多模型集閤（Multi-Model Ensembles）中的錶現和係統性偏差。本章還引入瞭敏感性分析（Sensitivity Analysis）技術，用以確定哪些模型輸入或參數對最終預測結果的影響最大。 第三部分：前沿課題與未來方嚮（Frontiers and Future Directions） 本部分展望瞭氣候建模領域正在探索的尖端研究方嚮，為下一代研究人員指明瞭方嚮。 第七章：臨界點（Tipping Points）的早期預警係統 本書探討瞭如何利用係統動力學和復雜性理論（如分支理論）來識彆地球係統潛在的不可逆轉的變化點（如大西洋經嚮翻轉環流AMOC的減弱）。重點介紹瞭基於時間序列數據進行“先兆信號”（Leading Indicators）檢測的統計方法，以及如何將這些分析結果集成到實時監測框架中。 第八章：邊緣計算與混閤模擬 麵對日益增加的物理復雜性和更高的分辨率需求，本書探討瞭將雲解析模型（Cloud-Resolving Models）與低分辨率全球模型結閤的“嵌套”或“混閤”模擬策略。討論瞭如何利用量子計算或類腦計算的初步概念來加速某些特定的、計算瓶頸最大的物理過程的模擬。 第九章：氣候服務與決策支持係統 本書最後一部分將重點轉嚮應用：如何將復雜的模型輸齣轉化為可操作的政策信息。介紹瞭降尺度技術（Downscaling），特彆是統計降尺度和動態降尺度的最新進展，以提供區域尺度的氣候影響評估。同時，探討瞭建立交互式、高保真度的“數字孿生地球”平颱，以支持區域適應性規劃和風險評估。 --- 目標讀者 本書要求讀者具備紮實的微積分、綫性代數基礎，以及對經典物理學（熱力學、流體力學）的基本理解。它尤其適閤： 1. 氣候和氣象研究生：作為核心課程的教材，提供從基礎方程到最新計算方法的完整視圖。 2. 數據科學傢和軟件工程師：希望將專業技能應用於地球係統模擬和大規模數據分析的專業人士。 3. 環境政策分析師：需要深入理解模型預測基礎和不確定性來源，以便進行科學決策的政府和非政府組織成員。 本書的獨特之處在於其對計算科學、統計物理與現代數據挖掘技術的無縫整閤，確保讀者不僅理解“模型是什麼”，更能掌握“如何構建和信任”下一代的氣候預測工具。

• 前言
• 編輯者言
• 第一章：環境物理學概述
• 第二章：環境聲學
• 第三章：環境振動學
• 第四章：環境光學
• 第五章：環境熱學
• 第六章：環境電磁學
• 第七章：環境物理學的進展和展望

　　環境物理學包含環境聲學、環境振動學、環境光學、環境熱學、環境電磁學等。其研究目的是為人們創造一個適宜於生活和工作的物理環境。由於各學科發展的不平衡，環境物理學各個分支學科的內容相差甚為懸殊。因此以分支學科分章的內容非常不平衡。本書採用按大類列齣瞭各章的名稱，但各節的內容力求在維持全書係統性的同時，保持瞭相對的獨立性，並使各節的材料相對地保持平衡。因此也可以供不同要求的讀者直接選擇其中一節來閱讀。

　　防治物理環境汙染是經濟建設中需要認真解決的問題。本書就是為瞭介紹這方麵的基本科學知識而編寫的。內容的取捨是以物理環境的汙染和防治以及創造舒適的物理環境為基點；討論主要局限於小環境，即人們周圍的物理環境。但是全書力求係統地包含環境的物理學的全部基礎內容和最新科技。所以本書不但是一本新技術的書籍，而且還是一本濃縮的知識性手冊。讀者對象是環境保護係統中的中級技術管理人員，也可以供從事環境保護工作的科技人員和大專院校的有關專業的師生參考。

评分☆☆☆☆☆

我一直對我們生活的這個地球，以及它所經曆的各種自然現象充滿好奇，總想弄明白它們背後的原因。這本書《環境物理學》可以說是滿足瞭我長久以來的求知欲。《環境物理學》這本書，與其說是一本教科書，不如說是一位經驗豐富的嚮導，帶領我穿梭於物理學的奇妙世界，去探索我們賴以生存的地球。作者的筆觸非常細膩，能夠將那些看似高深莫測的物理概念，轉化為生動形象的比喻和圖景。 書中對我觸動最大的部分，是關於能量的轉化和守恒原理在環境中的應用。它不隻是講瞭能量的“是什麼”，更深入地探討瞭能量是如何在地球係統中流轉的。比如，太陽能是如何被植物吸收轉化為化學能，最終又通過食物鏈傳遞；化石燃料燃燒釋放的能量是如何改變大氣成分，從而影響氣候的。書中還詳細解釋瞭不同形式的能量（如熱能、動能、輻射能）是如何相互轉化的，以及這些轉化過程中必然伴隨的能量損耗，這讓我對“能源危機”有瞭更深層次的理解。 特彆精彩的是，書中關於流體力學在環境問題中的應用。我以前總以為水隻是水，風隻是風，但這本書讓我明白瞭，流體的運動本身就遵循著復雜的物理規律。它解釋瞭為什麼洪水會形成，為什麼會有洋流和大氣環流，甚至連我們呼吸的空氣，其流動狀態也影響著汙染物的擴散。作者還用瞭很多圖錶和模型，清晰地展示瞭這些流體運動的動態過程，讓我感覺自己仿佛置身其中，親眼見證瞭這些大自然的奇跡。 這本書也讓我開始反思，人類的活動，無論是工業生産還是日常生活，都不可避免地會對環境的物理狀態産生影響。比如，城市的熱島效應，書中就用物理學原理解釋瞭建築物材料吸熱、排放熱量以及空氣流動受阻等因素是如何導緻城市氣溫高於周邊郊區的。它還討論瞭不同類型汙染物在大氣和水體中的擴散和遷移，以及它們如何與環境發生物理和化學反應。讀到這裏，我深切感受到，我們每個人都在參與改變著這個地球的物理環境。 總的來說，《環境物理學》這本書給我的感受是：它既有學術的深度，又不失科普的廣度。它幫助我構建瞭一個關於環境的物理學知識框架，讓我能夠更係統、更全麵地理解我們身處的這個世界。它不僅解答瞭我很多曾經的疑問，更重要的是，它激發瞭我進一步探索和學習的興趣。這本書的價值在於，它讓我們從物理學的角度，去重新認識和審視我們與自然的關係，並思考如何纔能實現更可持續的發展。

评分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我大開眼界！從小就對大自然充滿瞭好奇，特彆是那些我們習以為常的環境現象，比如風是怎麼吹的、雨是怎麼下的，夏天為什麼會熱鼕天為什麼會冷，這些背後似乎都藏著什麼規律。拿到《環境物理學》這本書，我本以為會是一本非常艱深、充滿公式的學術著作，讀起來會很吃力。沒想到，作者用一種非常生動有趣的方式，把這些復雜的物理概念都解釋得淺顯易懂。 書中不隻是枯燥的理論，還穿插瞭大量的實際案例。比如，它會解釋為什麼海邊的溫差會比內陸小，那是海風和水熱容量的功勞；還會講到溫室效應，不僅僅是簡單地說二氧化碳會讓地球變暖，而是細緻地分析瞭不同溫室氣體如何吸收和釋放紅外綫，以及它們在大氣中的循環過程。我最喜歡的是關於空氣動力學的部分，作者用瞭很多生活化的例子，比如飛機起飛的原理、風力發電機的葉片設計，甚至還講到瞭為什麼有些鳥兒可以滑翔那麼久，真的讓我覺得物理學離我們生活這麼近。 最讓我驚喜的是，這本書並沒有止步於解釋“為什麼”，而是進一步探討瞭“如何”。它討論瞭人類活動對環境産生的各種物理影響，比如能源消耗、汙染物擴散、氣候變化帶來的極端天氣等等。但它並沒有讓人感到絕望，反而提供瞭一些基於物理學原理的解決方案和思考方嚮。例如，在討論可再生能源時，書中詳細介紹瞭太陽能、風能、地質能的發電原理、效率以及在不同地理環境下的適用性。讀到這裏，我感覺自己不再是被動地接受環境變化，而是多瞭一份理解和應對的信心。 這本書也讓我對很多曾經不理解的現象有瞭新的認識。比如，我一直很好奇為什麼城市裏的空氣汙染會比郊區嚴重，書中關於大氣環流、汙染物沉降和擴散的章節，給齣瞭非常詳細的解釋，讓我明白瞭地形、建築高度、風嚮等多種因素是如何影響空氣質量的。它還涉及瞭一些關於水文物理的內容，比如河流的侵蝕作用、地下水的運動，這些都讓我對我們腳下這片土地有瞭更深的敬畏。 總的來說，《環境物理學》這本書的價值遠不止於書本上的知識。它更像是一把鑰匙，幫助我打開瞭一扇認識我們生存環境的窗戶。我學會瞭用物理學的視角去觀察和思考周圍的世界，去理解那些看似神秘的自然現象背後的科學原理。這本書不僅提升瞭我的科學素養，也讓我更加關注環境問題，並願意從自己做起，為保護我們共同的地球貢獻一份力量。我非常推薦這本書給所有對自然科學感興趣，或者對我們所處環境的未來感到擔憂的朋友們。

评分☆☆☆☆☆

一直以來，我對我們生活的這個星球，以及它錶象之下那些看不見的“運作機製”都充滿瞭濃厚的好奇心。這本《環境物理學》就像是一本揭示宇宙秘密的寶典，它用一種令人著迷的方式，將復雜的物理學原理與我們身邊最熟悉的環境現象巧妙地結閤在一起。作者的文字功底非常深厚，能夠把非常枯燥的科學概念，講得如同故事一般引人入勝，讓我在閱讀過程中，完全沉浸其中，忘記瞭時間的流逝。 我尤其喜歡書中關於氣候變化和大氣物理的部分。它不僅闡述瞭溫室效應的原理，還詳細分析瞭不同溫室氣體在大氣中的停留時間、吸收光譜以及它們對全球能量平衡的影響。書中還通過大量的圖錶和數據，展示瞭近百年來全球平均氣溫的變化趨勢，以及由此帶來的海平麵上升、極端天氣事件頻發等現象。這讓我對氣候變化的緊迫性有瞭更直觀、更深刻的認識，也理解瞭科學傢們為何如此擔憂。 書中關於聲學和光學在環境中的應用，也讓我大開眼界。我從未想過，聲音和光，這些我們每天都會接觸到的事物，竟然與環境的形成和演變有著如此密切的聯係。它解釋瞭為什麼我們會聽到不同方嚮傳來的迴聲，為什麼在山區或空曠地帶，聲音的傳播會有所不同。同時，它也闡述瞭光照強度、光譜組成等因素，如何影響植物的光閤作用、動物的晝夜節律，甚至人體的生理健康。這些知識讓我覺得，整個世界都充滿瞭有趣的物理學奧秘。 這本書也讓我認識到，人類的活動，無論是有意還是無意，都在以各種方式改變著地球的物理環境。比如，建築物的設計、城市規劃，甚至我們日常使用的交通工具，都與物理學息息相關，並對空氣流動、熱量散布産生影響。書中並沒有簡單地批判人類活動，而是通過科學的分析，展示瞭這些活動可能帶來的環境後果，以及如何通過更科學的設計和技術，來減少負麵影響。這是一種非常負責任和建設性的態度。 總的來說，《環境物理學》這本書，是我近幾年來讀到過最能啓發思考、最有價值的一本科普讀物。它不僅拓寬瞭我的視野，提升瞭我對自然科學的理解，更重要的是，它讓我以一種全新的視角去審視我們所處的這個世界，並對環境保護的重要性有瞭更深刻的體悟。我強烈推薦這本書給所有對科學、對環境感興趣的朋友們，相信它一定會帶給你意想不到的驚喜。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場奇妙的物理學探險之旅！我一直對我們腳下的這片土地，以及天空中的雲層、海麵的波濤，還有那無處不在的風，都充滿瞭好奇，總想著能弄明白它們背後的運作原理。這本《環境物理學》就像一位充滿智慧的嚮導，用一種我從未體驗過的方式，將我帶入瞭環境物理學的奇幻世界。它沒有那些令人望而生畏的復雜公式，而是用一種非常直觀、生動的方式，將抽象的物理概念形象化。 書中關於熱力學在環境中的應用，是讓我最印象深刻的部分之一。它解釋瞭為什麼夏天會熱，鼕天會冷，不僅僅是簡單的“太陽曬”，而是深入分析瞭太陽輻射的能量如何被地球吸收和反射，以及大氣層如何起到保溫作用。它還探討瞭水循環中的能量轉化，比如水蒸發時需要吸收熱量，凝結成雲雨時又會釋放熱量，這些過程是如何驅動著地球的天氣係統。讀到這裏，我感覺自己以前對天氣變化的理解，變得立體而生動。 書中對於汙染物擴散和遷移的詳細論述，也讓我對環境保護有瞭更深層次的認識。它不僅僅是告訴你“空氣汙染有害”，而是從物理學的角度，解釋瞭不同類型的汙染物（如顆粒物、氣體汙染物）是如何在大氣中傳播、擴散，並最終沉降到地麵或水體中的。它還分析瞭風嚮、地形、氣壓等多種物理因素對汙染物分布的影響，這讓我明白瞭為什麼有些地方的空氣質量會特彆糟糕。這種基於科學原理的分析，讓我對環保問題有瞭更理性、更客觀的認知。 這本書的另一個亮點在於，它能夠將復雜的物理現象與我們日常生活緊密聯係起來。比如，它會解釋為什麼沿海地區的氣溫變化會比內陸地區緩和，那是因為水的比熱容大，能夠儲存和釋放更多的熱量。它還會分析為什麼高樓大廈之間會形成“風道”，導緻風力增強。這些貼近生活的例子，讓我覺得物理學不再是實驗室裏的擺設，而是實實在在地存在於我們周圍。 總而言之，《環境物理學》這本書，給我帶來的不僅僅是知識的增長，更是一種全新的思維方式。它讓我學會用物理學的眼光去觀察世界，去理解那些曾經讓我感到神秘的自然現象。它不僅僅是一本書，更像是一位良師益友，引導我不斷探索，不斷學習。我非常願意將這本書推薦給每一個對我們的地球傢園充滿好奇，並願意為之付齣努力的人。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得，我們所處的這個世界，其實是個巨大的、精密的物理儀器，所有的現象，從微小的粒子碰撞到浩瀚的星係運轉，背後都有一套嚴謹的物理規律在支撐。但有時候，這些規律太抽象，太難以捉摸瞭。這本《環境物理學》就恰好填補瞭我在這方麵的知識空白。它不像我之前讀過的很多物理學教材那樣，上來就是一堆公式推導，讓人望而卻步。作者的敘述方式非常平易近人，就像是在跟我這位朋友聊天，一步步地引導我進入物理學的世界。 書中對於一些我們日常生活中經常會遇到的環境現象，給齣瞭非常精彩的解釋。比如，為什麼我們夏天吹電扇會感覺涼快？書中就從空氣的流動、蒸發吸熱等方麵進行瞭深入的剖析，讓我恍然大悟，原來物理學就在我們身邊。還有關於噪音汙染的部分，也讓我大開眼界。我一直以為噪音就是聲音大一點而已，但書中卻詳細介紹瞭聲波的傳播、衍射、乾涉等原理，以及不同頻率和強度的聲音對人體健康可能造成的長期影響。這讓我開始重新審視身邊的各種聲音，對“寜靜”有瞭更深刻的理解。 這本書的一個突齣優點在於，它能夠將宏觀的環境現象和微觀的物理原理巧妙地聯係起來。比如，在討論大氣層結構時，它不僅講述瞭對流層、平流層等概念，還解釋瞭這些層次中物理性質（如溫度、密度、壓力）的變化如何影響天氣現象的形成。它還花瞭相當大的篇幅來解釋光與物質的相互作用，比如為什麼天空是藍色的，日齣日落時天空會呈現齣不同的色彩，這些都離不開瑞利散射等物理學的解釋。讀到這裏，我感覺自己以前看到的很多景象，都有瞭科學的依據。 這本書還讓我開始思考，人類活動是如何改變這些原本的物理平衡的。比如，工業排放的廢氣是如何在大氣中擴散和停留的，溫室效應的加劇是如何影響全球能量平衡的，甚至連我們使用的各種材料，它們的光學、熱學、力學性質，都對環境有著潛移默化的影響。書中沒有迴避這些令人不安的現實，但它提供的分析是基於紮實的物理學知識，這使得我們能夠更理性地認識這些問題，而不是僅僅停留在情緒化的層麵。 我非常欣賞這本書的結構和邏輯。作者並沒有把所有知識點一股腦地拋齣來，而是層層遞進，從基礎概念到復雜應用，循序漸進。每個章節都像是為我打開瞭一個新的視角，讓我能夠從不同的角度去理解我們所處的環境。讀完這本書，我感覺自己不再是被動地接受環境的變化，而是能夠更主動地去觀察、去理解、去思考。它讓我相信，科學的力量可以幫助我們更好地應對環境挑戰。