雨的科學:從雨滴的形成、積雨雲的組織到降雨量與氣候環境的解析 (電子書)

雨的科學:從雨滴的形成、積雨雲的組織到降雨量與氣候環境的解析 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

武田喬男
圖書標籤:
  • 氣象學
  • 降水
  • 雲物理
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圖書描述

-從雨的科學,瞭解地球氣候變遷!-

  雨,是地球上經常可見的自然現象,人類的生活、農作物的生長、動物的棲息,均深受其恩澤。隻是,近年因地球暖化,氣候變遷的影響,不時傳來森林大火或洪水、土石流等無法預測的災害。雨的形成與地球氣候環境有何關連性?為何如此多變?

  ◆雨滴如何形成
  ◆集中豪雨發生的條件
  ◆宛如生物般的積雨雲生態
  ◆依人類活動而異的降雨方式
  ◆各類型氣候地帶與降雨量的關係
  ◆因地形效應引起的降雨增強和集中

  從微觀等級的地球降雨物理現象觀測、掌握地球暖化關鍵的雲組織分析到人造衛星下的地球氣候觀測分析等,舉凡關於雨的科學疑問,均能在此找到答案。

本書特色

  ★本書從微觀地球科學的角度,全方位解析雲、雪、雨的相生相成關係。
  ★從逐步拆解雨的生成過程,進而解讀地球暖化與氣候變遷的密切關係。
  ★從氣候、地形、緯度解析各式各樣的降雨方式以及降雨量的多寡。
天空之舞:大氣、天氣與氣候的奧秘 (電子書) 書籍簡介 本書帶領讀者深入探索地球大氣層的復雜運作機製,揭示從微小氣流到全球氣候模式的種種自然現象。我們聚焦於驅動地球天氣變化的核心力量——能量傳輸、流體動力學以及水汽循環,並以此為基礎,構建一個全麵理解現代氣象學與氣候學的知識框架。 第一部分:大氣結構與能量引擎 本書的開篇,我們將詳細剖析地球大氣的垂直結構。從與地錶緊密相關的對流層,到充滿臭氧層的平流層,再到高層大氣,每一層都有其獨特的物理化學特性和能量平衡機製。我們不滿足於簡單的分層描述,而是深入探討氣體的組分、氣壓的垂直分布規律,以及這些結構如何影響我們日常生活中的天氣現象。 核心內容將圍繞太陽輻射的接收與分配展開。我們將量化地分析地錶吸收的太陽能與地球反射、散射的能量之間的關係,這構成瞭驅動大氣運動的根本“引擎”。深入探討地球自身的反照率(Albedo)概念及其在全球不同地錶類型中的變化,以及溫室效應的物理基礎。通過對能量收支的精確計算,讀者將理解為什麼地球的大氣溫度能夠維持在生命所需的範圍內,以及局部地區日夜溫差巨大的成因。 第二部分:流體動力學的魅力——風的成因與模式 大氣本質上是一個巨大的流體係統,本書的第二部分將集中講解驅動空氣運動的動力學原理。我們將從牛頓運動定律齣發,係統介紹影響空氣運動的四大基本力: 1. 壓力梯度力(PGF): 解釋空氣如何從高壓區流嚮低壓區,並引入等壓綫概念,分析其疏密程度與風速的關係。 2. 地轉風(Geostrophic Wind): 當PGF與科裏奧利力(Coriolis Force)達到平衡時形成的概念。詳細解析科裏奧利力如何使運動物體(空氣)發生偏轉,這是理解中尺度以上天氣係統的關鍵。 3. 摩擦力: 討論地錶粗糙度對近地麵風速和風嚮的影響,以及邊界層內風的垂直結構。 4. 嚮心力: 解釋在氣鏇和反氣鏇等非直綫運動中,氣壓梯度力、科裏奧利力和嚮心力三者之間的復雜平衡關係。 在此基礎上,我們將構建齣中尺度天氣係統的模型。讀者將清晰地理解高壓係統(反氣鏇)通常帶來的晴朗天氣與低壓係統(氣鏇)如何醞釀風暴。我們將剖析溫帶氣鏇的生命周期,從鋒麵的生成、螺鏇結構的形成到最終的消亡過程,用流體力學原理描繪齣天空中的“風暴之舞”。 第三部分:水循環的宏觀與微觀 本書的第三部分是關於大氣中“水”的科學。我們不再僅僅討論降水,而是從分子層麵開始,深入理解水的三態變化及其能量交換。 首先,詳細闡述飽和水汽壓、露點、相對濕度的精確定義與相互關係。重點分析大氣中水汽的凝結過程,包括成核作用(Nucleation)和凝結核(Condensation Nuclei)的重要性,這些微小顆粒如何為水汽的液化提供“立足點”。 接著,我們將考察水汽在垂直運動中的行為。通過分析濕絕熱遞減率(Moist Adiabatic Lapse Rate)與乾絕熱遞減率,讀者將掌握大氣穩定度判定的基本方法,理解為什麼某些天氣係統能夠獲得持續的垂直上升動力(對流),而另一些則被壓製在平流層底部。 我們會詳細分析雲的分類及其形成機製。從捲雲、層雲到積雲、高積雲,每一種雲的形態都對應著特定的溫度、濕度和氣流條件。重點解析影響強對流天氣和災害性天氣的垂直運動結構,如颮綫(Squall Line)和下擊暴流(Downburst)的動力學特徵。 第四部分:全球氣候係統與長期演變 最後一部分將視野從日常天氣提升至地球氣候係統。我們將探討行星尺度的環流模式,例如哈德裏環流圈(Hadley Cell)、費雷爾環流圈(Ferrel Cell)和極地環流圈(Polar Cell)如何有效地重新分配全球的熱量。深入解析季風現象的成因,即海陸比熱容差異驅動下的季節性氣壓場反轉。 本書將詳盡討論氣候變化的驅動因素。我們不僅關注自然界的變率,如米蘭科維奇循環(Milankovitch Cycles)如何影響冰期與間冰期的交替,更重要的是,對人類活動影響下的氣候反饋機製進行量化分析。我們將解析碳循環在大氣-海洋-生物圈中的關鍵角色,以及氣溶膠(Aerosols)對太陽輻射的直接和間接影響。 結尾部分,我們將概述氣候模型的構建原理,包括如何將流體力學、熱力學、輻射傳輸等復雜方程組進行數值求解,以預測未來數十年乃至數百年的氣候趨勢。本書旨在為讀者提供一個堅實的、基於物理學原理的氣候科學基礎,理解當前全球變暖的科學論證。 本書特點: 強調物理基礎: 所有現象均建立在流體力學、熱力學和輻射傳輸的基本定律之上。 圖錶輔助解析: 包含大量概念圖、垂直剖麵圖和全球模式圖,以清晰化抽象的動力學概念。 概念嚴謹: 對氣象專業術語的定義力求精確,適閤有誌於深入學習氣象學或地球科學的讀者。 通過閱讀《天空之舞》,讀者將能夠從全新的角度審視每一次微風拂麵和每一片烏雲的聚集,理解我們賴以生存的大氣層是如何精確而又充滿力量地運作著的。

著者信息

作者簡介

武田喬男


  1936年東京齣生,2004年過世。東京大學理學部物理學科畢業。曾任名古屋大學大氣科學研究所教授等,名古屋大學名譽教授。同時也是日本氣象學會理事、學術會議氣象學研究聯絡委員會委員等。得過日本氣象學會獎(1973年)、日本氣象學會藤原獎(2001年)。著有「水循環的科學」,閤著有「水的氣象學」等。本書「雨的科學」是作者的遺作,在2005年齣版,並於2019年加入解說文後再版。

譯者簡介

魏俊崎


  颱中人,畢業於東海大學日本語言文化學係研究所。業餘日文口譯筆譯,因喜愛動漫,一頭栽入動漫研究中,目前緻力於推廣動漫研究,每天過著不是研究就是翻譯的日子。譯有《飛機力學超入門》、《繪圖解說麴的秘密》、《愛上病理學圖解版》、《餐桌上的生物學》等書。
 

圖書目錄

作者序

I. 地球降雨的微觀等級特徵
第一章 雨滴的形狀與大小
第二章 雨的強度與雨滴的大小分佈
第三章 會下雨的雲和不會下雨的雲
第四章 大部分的雨都是融化後的雪
第五章 降雨方式會因為人類活動而改變

II. 雲的組織化
第六章 積雨雲的生涯
第七章 宛如生物般的積雨雲
第八章 集中在一起的豪雨
第九章 透過人造衛星觀察到的雲群(雲簇 Cloud Cluster)
第十章 因地形效應所引起的降雨強度變化以及集中現象

III. 雨的氣候學
第十一章 氣候與雨量
第十二章 副熱帶地區的降雨
第十三章 雨的遙相關
第十四章 雨的年際變化
第十五章 海洋惑星的水問題

解說「抓住雲的研究」的研究者第一人 藤吉康誌
參考文獻 & 索引

圖書序言

  • ISBN:9789864439928
  • EISBN:9789865582722
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:30.8MB

圖書試讀

作者序

  看著雲在空中蓬鬆輕柔地飄著,不斷地變化形狀的景象,日本人會將它用來比喻過於模糊不清,摸不著邊際,不知要從何開始進行的事情。用文字來形容的話,「就像是要用手去抓雲一樣」。另外還有一句諺語:「形成瞭雲,變成瞭雨」(譯註:為杜甫《貧交行》中「翻手作雲覆手雨」的日文翻譯),是指原本晴空萬裏的天空齣現瞭黑雲,轉眼間覆蓋住整片天空,有時候也會下起大雨,這種激烈的天氣變化。

  下雨是日常生活中司空見慣的現象。雖然會有太陽雨,每個人也都知道雨是從雲裡麵降下來的,但是當被孩子們一臉認真地問:「為什麼雨會從天空降下來呢?」、「為什麼雨不會像瀑布一樣接二連三地降下來,而是變成水滴一滴一滴地降下來呢? 」、「為什麼在炎熱的夏天,會發生下冰雹而不是下雨的情況呢?」或是「如果說雲是由水滴所匯聚而成的,那為什麼雲就不會掉下來呢?」等問題的時候,是否會疑惑該如何迴答是好呢?

  雲和雨是一種非常有趣的大自然現象,也為地球這顆水行星帶來獨特的景觀,隻是對於生活在地球上的人而言,這種常見的現象不足為奇,多數人也不會對它產生疑問。反倒是從前的人會認為下雨這個現象有著各式各樣不可思議的事,即使他們沒有現代高科技的觀測儀器,也會仔細地觀察各種降雨現象。比如說,數十年前就已經齣版的優秀書籍,像是《雨》(岡田武鬆著)、《降水的物理學》(高橋喜彥著)、《雨的科學》(礒野謙治)等等。這些書中,除瞭提到當時的雨的科學之外,還生動有趣地刻劃齣從前的人對於降雨這種現象說不定也有這種想法的內容。

  從書寫 這些書籍的年代至今,已經有不少科學技術問世,可以進一步幫助雨的科學研究,連降雨方式也都能被準確地預報。想要理解雨這個大自然的現象,當然就必須先瞭解雨降下來前存在的地方——雲。近年來的研究中,最大的變化應該就是前麵所提到的「就像是要用手去抓雲一樣」的雲,現在已經可以調查齣,從微觀等級到地球規模等級的現象有著密切的關聯性。尤其是,隨著感測器以及電腦的發展,現在可以像是「抓著雲」一樣,直接用雲原本的規模進行調查雲和雨瞭。

  雲和雨的科學,其中一個特徵是發生在韆分之1毫米左右大小的現象或是過程裡會產生非常大的作用 。人造雨以及人為改變氣象原本隻是氣象學的一個夢想,但是在20世紀過半開始,雲和雨的微觀物理也發展瞭起來,而這也是人工降雨的科學基礎之一 。這部分的研究方式,主要是透過降雨過程相關的室內實驗,以及使用飛機在雲中進行觀測等。另一方麵,各種激烈的天氣現象如大雨、集中豪雨、大雪、打雷、冰雹、龍捲風、陣風、突然齣現的強風以及颱風等等,每年都在地球上各地區帶來相當大的災害。這些氣候現象都與非常發達的雲有關係。一部分雲和雨的科學,就是朝著提供這類型自然災害的預報和防止災害發生的大目標而發展至今。而對這些研究而言,最有助力的觀測手段就是稱為雷達的感測器 。

  電腦的進步,讓雲和雨的科學有瞭飛躍性的發展 。當雲齣現,接著變成雨降下來的現象,主要是由微觀物理以及氣流力學等錯綜複雜的科學所形成。要調查這種複雜的相互作用,且範圍擴及到全體的雲時,必須使用到可以高速演算大量數值的電腦,纔能將不可能化為可能。也就是說,有瞭電腦來模擬雲的數值,纔能讓「抓住雲的研究」 變成可進行的研究。

  另一個顯著的進步,就是可以透過人造衛星來觀測雲及降雨的狀態。從前的氣象觀測大多是以自己為中心,觀測周圍的狀態。從可以透過人造衛星來觀測雲及降雨的狀態到現在,最多不過20年,就已經大幅度地改變雲的觀測方式瞭。會帶來集中豪雨的雲塊直徑尺寸會達到數百公裏,利用從前的觀測方式無法掌握到全貌。但是隻要使用人造衛星進行觀測,便可以在尚未降下集中豪雨,而且是初期就能觀察到雲塊的全貌。另外,即使雲位於距離自己所在位置非常遙遠的區域,也可以即時觀測到。藉此可以知道世界各地的雨,會隨著地區以及氣候的不同而齣現各式各樣的樣貌,同時各個地區的生活方式、習慣也會有所不同。現在可以即時觀測並比較各個地區中,會帶來雨水的雲有著什麼樣的變化。換言之,現在已經到瞭一個任誰都可以自然地以全球視角來觀察整個地球氣候變化的時候。

  要理解複雜的地球自然氣候變化時,通常會先拆解每個過程,透過拆解過程來理解過程中發生什麼事,最後再把這些過程組閤起來,試圖從中解讀整個氣候的變化。但是,觀察完整的氣候現象並且要循序漸進地理解它,這一個齣發點也是很重要的 。這個跟理解生物一樣,除瞭透過基因科學來理解生物之外,同時也要有著如動物行為學般能理解動物整體的行動纔行。現在隻要透過人造衛星,就能觀察到大範圍的雲,而且是觀察到雲最原本的樣貌。真的可以說是雲或雨的科學也能「觀察理解整個氣象現象」瞭。

  現在,地球環境科學因為地球環境發生瞭問題而快速地發展起來,同時也知道瞭微生物以及大氣中微量的氣體成分對於維持地球規模的自然環境而言,扮演著非常重要的角色。 同樣的,雲和雨的微觀物理,在地球規模的現象中也是如此。

  本書會先從微觀等級到地球規模的程度,透過各式各樣的空間規模來觀察雨,並加入新知識,指齣對於地球自然環境非常重要的下雨現象以及有趣之處。非常重要的下雨現象以及有趣之處。本書目錄I.地球上降雨的微觀等級特徵、II.雲的組織化以及III.雨的氣候學,並非各自獨立的科學,而是有著互相緊密連接的關係,對於要理解地球上的雲與雨的變化,每一章節所講述的內容都非常重要。若是各位能透過本書,開始關注到地球上的降雨現象是件多麼有趣和重要的事,對筆者而言,將是莫大的榮幸與喜悅。

用户评价

评分

光從書名來看,我立刻聯想到小時候在自然課本裡學到的那些關於水循環的知識,但這本書似乎打算把我們拉到更前沿的領域。它提到瞭「積雨雲的組織」,這聽起來就比一般教科書上的描寫要深入得多。積雨雲的形成、結構,乃至於它如何影響到我們的天氣預報,這都是非常實際且重要的議題。尤其在颱灣,颱風季節的暴雨常常造成災情,如果我們能更瞭解這些雲層的運作原理,或許對防災教育也能有很大的助益。我預期這本書會用清晰的圖解和生活化的例子,把這些看似抽象的氣象學概念解釋清楚,讓一般讀者也能輕鬆上手,不再覺得氣象學遙不可攀。

评分

坦白說,現在市麵上講天氣的書很多,但大多流於錶麵,隻是介紹一些基本名詞。然而,這本《雨的科學》光是從「雨滴的形成」這個最基礎的環節開始探討,就顯現齣它企圖心十足的寫作風格。它似乎想把雨這個日常現象,從微觀的分子層麵,一路追蹤到宏觀的氣候係統層麵。這種由小見大的寫作方式,往往最能抓住讀者的好奇心。我希望作者在行文上能夠保持流暢,避免過於生硬的學術術語堆砌,讓讀者在探索雨的奧秘的同時,也能享受到閱讀的樂趣,真正做到寓教於樂。

评分

身為一個熱愛戶外活動的人,天氣對我的影響很大。爬山、露營時,一場突如其來的午後雷陣雨可能讓你掃興,甚至危及安全。所以,這本關於「雨的科學」的書,對我來說,簡直像是一份專業的「天氣預判指南」。我期待它能提供一些關於如何從天空的徵兆判斷即將來臨的雨勢強弱的知識,雖然它不可能取代專業氣象報告,但至少能讓我在野外有更敏銳的直覺判斷。書名裡的「科學」二字,讓我相信它會提供的是基於物理定律的解析,而不是僅僅依賴經驗的說法,這纔是真正有價值的資訊。

评分

「降雨量與氣候環境的解析」這幾個字眼,讓我對這本書的深度更有信心。在氣候變遷日益嚴峻的今天,瞭解降雨模式的變化至關重要。颱灣的旱澇不均問題一直很頭痛,有時候乾旱缺水,有時候又麵臨超大豪雨。如果這本書能解析這些極端降雨事件的成因,並且探討它們與全球氣候變化的關聯,那它就遠遠超越瞭一本單純的氣象科普書,而是一本具有高度時事參考價值的讀物。我希望它在數據呈現上能紮實可靠,同時在論述上又能保持客觀與深入,這樣纔能真正引導讀者思考我們該如何適應這個不斷變化的環境。

评分

這本書的封麵設計很有意思,雖然我還沒細看內容,但光是那個標題——「雨的科學」,就讓人忍不住好奇。在颱灣,我們對雨的感受非常深刻,夏天常有午後雷陣雨,鼕天也偶爾會陰雨綿綿。以前總覺得下雨就是下雨,但現在看到這個書名,不禁開始想,雨滴是怎麼形成的?積雨雲又是怎麼搭起來的?感覺這本書不隻會講科學原理,還會深入探討我們日常生活裡,那些習以為常的自然現象背後的複雜機製。或許讀完之後,下次走在路上遇到傾盆大雨,我會用一種全新的眼光來看待它,不再隻是覺得濕漉漉的,而是能體會到背後那套精密的物理和化學作用。這本書的取嚮似乎偏嚮科普,但用詞又帶點學術感,很適閤那種想在輕鬆閱讀中,同時吸收紮實知識的讀者。

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