氣象學報第55捲第1期-2020.10 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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鄭明典

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氣候變遷下的地球係統動力學研究：麵嚮新世紀的氣象學前沿探索 本書簡介 本書匯集瞭當代氣象科學領域最前沿、最具突破性的研究成果，聚焦於氣候係統復雜性、極端天氣事件的機製解析、以及全球氣候模型（GCMs）的精進與應用。它並非對既有理論的簡單復述，而是深入探討瞭在人類活動日益深刻影響地球環境的背景下，氣象學如何應對新的挑戰，並為可持續發展提供堅實的科學支撐。 全書內容圍繞以下核心主題展開深入論述： 第一部分：高分辨率大氣環流的精細刻畫與模擬 1. 對流層頂（Tropopause）區域的動力學與化學耦閤 本部分詳細分析瞭對流層頂的結構、變率及其對平流層物質傳輸的關鍵作用。重點關注瞭與臭氧層恢復、水汽輸送相關的動力學過程。研究采用先進的觀測手段（如車載激光雷達和高空探空儀網絡）揭示瞭強對流天氣事件（如超級單體和中尺度對流復閤體）如何通過強烈的垂直運動，將對流層底部的汙染物和水汽高效輸送至平流層。此外，還探討瞭西風急流帶的季節性及年際振蕩，特彆是其與平流層極地渦鏇（PVV）的相互作用機製，這對於理解中緯度天氣係統的長期變化至關重要。 2. 次季節到季節尺度的氣候變率驅動機製 本書深入剖析瞭ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）、PDO（太平洋年代際振蕩）以及MJO（孟休剋爾-奧斯本低頻振蕩）等重要氣候模態的最新研究進展。重點在於，如何利用高保真度的再分析資料和集閤模擬，區分不同氣候模態對區域氣候的獨立貢獻和疊加效應。特彆關注瞭MJO在熱帶外傳播過程中的能量破碎和反饋機製，這些機製是預測未來數周至數月天氣的重要依據。通過引入更精細的海洋-大氣邊界層參數化方案，模擬結果在預測印度洋季風和南亞氣候異常方麵取得瞭顯著的改進。 3. 雲與輻射過程的參數化挑戰與突破 雲的微物理過程和輻射傳輸是當前全球氣候模型（GCMs）中最大的不確定性來源之一。本書專題論述瞭針對積雲對流和層狀雲係統的改進方案。在積雲方麵，引入瞭基於“能量守恒”和“質量守恒”的顯式/半隱式方案，以更準確地模擬降水效率和雲頂高度。在輻射方麵，重點討論瞭氣溶膠-雲相互作用（ACI）的量化方法，特彆是對於生物源氣溶膠（如揮發性有機物，VOCs）如何影響低雲蓋的形成與生命周期，這些發現對評估氣候敏感度至關重要。 第二部分：極端天氣事件的歸因、預測與風險評估 4. 極端降水與洪澇災害的精細化預測 針對全球範圍內極端降水事件頻率和強度的增加趨勢，本部分提齣瞭多尺度集閤預測框架。研究整閤瞭區域氣候模型（RCMs）嵌套在GCMs之上的技術，實現瞭對流域尺度極端降水的提前預警。核心工作在於識彆導緻極端降水的“天氣前兆”——如大氣河流（Atmospheric Rivers）的路徑和強度、中層水汽的異常聚集。通過概率預報和不確定性量化，為防洪減災部門提供瞭更具決策參考價值的風險圖譜。 5. 熱浪與乾旱的復閤型極端事件分析 本書著重探討瞭熱浪和乾旱如何相互作用，形成危害性更大的復閤型極端事件。通過分析土壤濕度-地錶溫度反饋機製，揭示瞭土壤水分虧缺如何通過增強地錶感熱通量，進一步加劇熱浪的強度和持續時間。研究還引入瞭大氣遙相關（Teleconnections）對區域熱浪頻率的影響分析，例如北大西洋濤動（NAO）與歐亞大陸熱浪之間的聯係。對極端熱浪的“歸因研究”（Attribution Science）采用瞭最新的統計物理方法，量化瞭人為氣候變化在特定曆史事件中所占的貢獻比例。 6. 中緯度氣鏇的強度演變與極地渦鏇斷裂 針對北半球中緯度地區鼕季風暴的強度和路徑變化，研究聚焦於極地渦鏇（PV）的結構穩定性。通過分析行星波的能量傳播、尤其是準定常波（SSW，突然的平流層變暖事件）對地麵氣鏇活動的影響。研究發現，平流層與對流層之間的能量交換在塑造區域性寒潮爆發中扮演瞭關鍵角色。同時，對海洋颱風/颶風的強度閾值進行瞭重新評估，考慮瞭海洋熱含量（OHC）和垂直風切變對快速增強事件（Rapid Intensification, RI）的耦閤作用。 第三部分：氣候模型發展與地球係統集成 7. 基於機器學習的氣象數據同化與預報加速 為瞭應對海量高頻觀測數據（如衛星遙感、地基雷達網絡）的處理需求，本書詳細介紹瞭將深度學習（Deep Learning）技術應用於氣象學的前沿實踐。重點介紹瞭利用捲積神經網絡（CNN）進行雲圖識彆、利用循環神經網絡（RNN）對時間序列進行短期外推。在數據同化方麵，探討瞭如何利用機器學習方法替代傳統四維變分同化（4D-Var）中的綫性化步驟，以提高數值天氣預報的計算效率和初始場精度。 8. 地球係統模型（ESM）中的生物地球化學循環反饋 本書超越瞭純粹的大氣物理研究，將重點擴展到地球係統的耦閤。詳細討論瞭碳循環、水循環和能量循環在氣候模型中的集成。特彆是對於森林冠層呼吸作用（GPP/NPP）如何受極端高溫和水分脅迫影響，以及這些變化如何反饋到大氣碳預算的最新參數化方案進行瞭深入探討。此外，還分析瞭海洋中浮遊植物的生産力變化對海洋吸收大氣CO2能力的長期影響，強調瞭將陸麵過程模型（LSM）與海洋模型（OM）高保真耦閤的重要性。 9. 未來氣候情景下的不確定性分析與情景設計 最後，本部分聚焦於後CMIP時代的氣候預測工作。介紹瞭“高分辨率模擬”（Convection-Permitting Models, CPMs）在區域尺度上對未來氣候變化響應的獨特貢獻。通過構建更加精細的共享社會經濟路徑（SSPs）情景，特彆是考察社會適應和減排行動對區域氣候變化的影響。書中強調瞭“影響研究”（Impact Studies）與基礎氣候預測的有效銜接，旨在為製定具有韌性的氣候適應策略提供科學基礎。 --- 本書特點： 本書綜閤瞭理論物理、應用數學與高性能計算的最新成果，是該領域研究人員、高級學生及政策製定者深入理解當代氣象學復雜性和未來發展方嚮的權威參考資料。其內容深度和廣度，代錶瞭對地球氣候係統動力學理解的最新高度。

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坦白說，這本《氣象學報》的學術性固然毋庸置疑，但作為一個長期關注颱灣地方性氣候變遷的讀者，我對其中關於「高山氣候變遷」的章節最感興趣，也最為揪心。其中一篇研究聚焦於玉山頂峰地區過去二十年雪線高度的變化趨勢，同時交叉比對瞭該區域的夏季積雪日數。數據呈現齣來的結果相當怵目驚心，雖然他們極力避免使用過於情緒化的詞彙，但冰雪融化的速度和鼕季風暴頻率的下降，已經是不可逆轉的客觀事實。論文中對此現象背後的可能機製，包括大氣環流的微小偏移和區域增溫速率的差異，進行瞭非常細膩的剖析。唯一讓我感到有些遺憾的是，對於高山生態係統如何對應這些氣候變化（例如特有種的棲地移動情況）的討論略顯不足，這部分若能納入，則整篇的論述會更加完整和有力。但就純粹的氣象觀測與分析角度來看，這幾張圖錶和數據的嚴謹性，是無懈可擊的。

评分☆☆☆☆☆

這本《氣象學報》第55捲第1期，坦白講，我買來主要是因為對極端天氣事件的興趣。最近幾年颱灣的颱風和梅雨季的變化實在是讓人捏一把冷汗，每次看新聞都覺得氣象預報越來越難抓。翻開這期學報，我立刻被那些關於「中尺度對流係統」的論文吸引住瞭。裡麵詳細分析瞭幾次夏季午後雷陣雨的生成機製，特別是提到高空急流如何影響垂直風切，進而決定瞭對流胞的強度與移動路徑。作者群似乎採用瞭一種結閤數值模擬和地麵觀測資料的混閤方法，這點我很欣賞，因為單純的理論推導有時候會顯得過於理想化。不過，對於像我這樣背景不是專攻大氣物理的讀者來說，某些複雜的數學公式和專業術語（像是邊界層通量參數化方案）的解讀上還是有點吃力，可能需要搭配額外的參考書纔能完全領會其精髓。總體而言，這部分內容對於想深入瞭解颱灣夏季午後雷陣雨成因的氣象愛好者或業界人士，提供瞭紮實的研究基礎，絕對是值得細讀的章節，隻是對普通大眾可能門檻稍高瞭些。

评分☆☆☆☆☆

翻閱此期學報的觀感，與以往幾年看到的感覺很不一樣，這次的編排似乎更著重於「應用麵」的探討，而不是純粹的理論驗證。特別是一篇探討「都市熱島效應與空氣汙染物傳輸」的研究，讓我聯想到瞭我們颱北盆地的夏季。論文中不僅僅是測量瞭不同高度的溫度梯度，還結閤瞭交通流量數據和建築物密度模型，去模擬汙染物（如PM2.5）在微氣候條件下的垂直混閤效率。他們甚至提齣瞭一個基於即時風場資料的預警指標，用來預測特定時段內汙染物可能纍積的潛在區域。這比起過去那種單純報告「今天溫度多少、汙染多少」的模式，進步太多瞭，真正體現瞭氣象學如何與都市規劃和公共衛生緊密結閤。我希望未來能看到更多這樣跨領域的閤作成果，畢竟，氣象研究的目的最終還是要服務於改善民生，這期的幾篇應用性文章的確做到瞭這一點，讓人讀後感覺很「接地氣」。

评分☆☆☆☆☆

這期學報的另一大亮點，個人覺得是關於海洋與大氣交互作用的研究。畢竟，颱灣四麵環海，海溫的變化對季風和颱風路徑的影響是決定性的。其中有一篇專門探討「聖嬰-南方振盪（ENSO）」現象對當年鼕季東北季風強度與降雨分布的長期影響，數據追溯到瞭過去三十年的歷史資料，非常過癮。論文中特別強調瞭颱灣海峽的錶層海水溫度異常，如何透過空氣塊的潛熱釋放，間接增強瞭鼕季冷空氣南下的勢力。這種宏觀尺度的分析，讓我重新思考平時關注的單次降雨事件背後，其實隱藏著更深層的氣候調控機製。雖然報告中對於數值模型如何處理海氣介麵複雜的能量交換過程著墨不多，但光是從統計學角度證實瞭ENSO與颱灣鼕季氣候特徵之間的顯著相關性，就已經非常有價值瞭。這類研究對於水資源調度與農業規劃者來說，無疑是極具參考性的前瞻性資料，比起看報紙上的短期預報，這種長期趨勢的掌握更能讓人安心。

评分☆☆☆☆☆

說實在話，我對學報裡那些關於儀器設備校正與數據處理的技術性文章興趣比較低，但第55捲的這一期似乎特別加強瞭這方麵的內容。有一篇長篇幅的報告，詳細闡述瞭新一代都蔔勒氣象雷達在偵測低空風場時，如何修正由地形引起的遮蔽效應和多路徑傳播誤差。我記得前幾年有幾次颱風登陸時，因為雷達覆蓋死角的問題，造成瞭某些特定山區的風速預報齣現瞭較大的落差。這期學報提供的技術細節，包括他們如何利用三維掃描和先進的濾波演算法來「清理」這些雜訊，讓我對未來天氣監測的精確性抱持瞭更高的期待。雖然讀起來有點像工程技術手冊，缺乏戲劇性的氣象事件描述，但這種基礎性的、確保數據品質的工作，恰恰是所有上層氣象分析能否成立的基石。我認為，對於所有氣象站的維護人員和負責數據整閤的單位來說，這部分是必讀的SOP參考指南，其嚴謹程度令人印象深刻。