平流層與對(duì)流層相互作用引論

第1章 低層大氣和中層大氣的結(jié)構(gòu)和成分\t1
1．1 地球大氣的進(jìn)化\t1
1．1．1 生機(jī)勃勃的地球\t2
1．2 地球大氣的成分\t3
1．2．1 均質(zhì)層和非均質(zhì)層的形成\t4
1．3 大氣壓強(qiáng)\t5
1．3．1 大氣壓強(qiáng)和密度的垂直結(jié)構(gòu)\t5
1．4 大氣的熱力結(jié)構(gòu)\t6
1．4．1 對(duì)流層\t6
1．4．2 平流層\t7
1．4．3 中間層\t8
1．4．4 熱層\t9
1．4．4 外逸層\t9
1．5 高層大氣的結(jié)構(gòu)\t9
1．5．1 電離層\t9
1．5．2 等離子層\t10
1．5．3 磁層\t10
1．6 對(duì)流層頂\t11
1．6．1 熱帶對(duì)流層頂\t13
1．6．2 對(duì)流層頂縮寫(xiě)\t13
1．6．3 動(dòng)力對(duì)流層頂\t14
1．6．4 臭氧對(duì)流層頂\t14
1．6．5 對(duì)流層頂折疊\t15
1．6．6 對(duì)流層頂對(duì)對(duì)流層天氣事件的重要性\t16
1．7 低層大氣和中層大氣的氣候狀態(tài)\t16
1．7．1 溫度\t16
1．7．2 風(fēng)\t17
1．7．3 日循環(huán)\t19
1．7．4 全年振蕩\t19
1．7．5 半年振蕩\t19
1．7．6 年際與季節(jié)內(nèi)振蕩\t21
1．7．7 急流\t21
1．7．8 準(zhǔn)兩年振蕩\t22
1．7．9 平均經(jīng)向風(fēng)\t22
1．7．10 緯向平均的質(zhì)量環(huán)流\t24
1．7．11 極地渦旋\t25
1．8 主要的平對(duì)流層相互作用事件\t26
1．8．1 極地平流層云\t26
1．8．2 爆發(fā)性增溫\t27
1．8．3 北極濤動(dòng)\t29
1．8．4 北大西洋濤動(dòng)\t29
1．9 大氣潮汐\t30
1．10 對(duì)流層和平流層中主要的溫室氣體\t30
1．10．1 平流層臭氧\t30
1．10．2 二氧化碳\t32
1．10．3 水汽\t32
1．10．4 平流層水汽\t33
1．11 上對(duì)流層和下平流層\t34
1．12 氣溶膠\t36
1．12．1 水溶性氣溶膠\t37
1．12．2 氣溶膠的滯留時(shí)間\t37
1．12．3 對(duì)流層氣溶膠\t37
1．12．4 平流層氣溶膠\t37
問(wèn)題\t38
文獻(xiàn)\t39
第2章 低層大氣和中層大氣中的輻射過(guò)程\t42
2．1 引言\t42
2．2 輻射的基本原理\t42
2．2．1 電磁能\t43
2．2．2 輻射能\t43
2．2．3 光度測(cè)定和輻射測(cè)定\t45
2．2．4 黑體輻射\t45
2．2．5 大氣散射\t48
2．2．6 吸收和發(fā)射\t49
2．2．7 反射和透射\t50
2．2．8 亮溫\t51
2．2．9 太陽(yáng)常數(shù)\t51
2．2．10 反照率\t51
2．2．11 溫室效應(yīng)\t52
2．3 輻射傳輸\t53
2．3．1 比爾定律\t54
2．3．2 史瓦西定律\t55
2．3．3 太陽(yáng)輻射吸收和大氣加熱\t55
2．3．4 輻射盈余與大氣加熱率\t57
2．3．5 紅外輻射加熱與冷卻\t58
2．3．6 輻射吸收導(dǎo)致的加熱\t59
2．3．7 輻射加熱的垂直廓線(xiàn)\t59
2．4 太陽(yáng)輻射和地球大氣\t60
2．4．1 太陽(yáng)輻射的吸收\(chéng)t60
2．4．2 大氣窗\t63
2．4．3 平流層和對(duì)流層中太陽(yáng)輻射的衰減\t64
2．5 大氣和其輻射過(guò)程\t65
2．5．1 對(duì)流層中的輻射過(guò)程\t66
2．5．2 平流層中的輻射過(guò)程\t66
2．6 平流層冷卻\t67
2．6．1 平流層冷卻的原因\t67
2．6．2 平流層冷卻率\t69
2．6．3 其他影響\t69
2．7 太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)平流層和對(duì)流層大氣的作用\t70
問(wèn)題\t73
文獻(xiàn)\t74
第3章 對(duì)流層和平流層的動(dòng)力過(guò)程\t77
3．1 引言\t77
3．2 大氣動(dòng)力過(guò)程的基本量\t77
3．2．1 狀態(tài)方程\t78
3．2．2 流體靜力學(xué)方程\t78
3．2．3 位勢(shì)高度\t79
3．2．4 壓高方程\t80
3．3 守恒定律\t80
3．3．1 運(yùn)動(dòng)方程（動(dòng)量守恒）\t80
3．3．2 連續(xù)方程（質(zhì)量守恒）\t82
3．3．3 能量守恒\t84
3．4 干潔大氣的熱力過(guò)程\t86
3．4．1 位勢(shì)溫度\t86
3．4．2 大氣穩(wěn)定度\t87
3．4．3 浮力頻率\t87
3．4．4 熱力學(xué)能量方程\t88
3．5 原始方程組\t89
3．5．1 原始方程組的形式\t89
3．5．2 水平運(yùn)動(dòng)方程的近似\t90
3．6 風(fēng)的平衡\t90
3．6．1 地轉(zhuǎn)風(fēng)\t91
3．6．2 地轉(zhuǎn)偏差\t91
3．6．3 梯度風(fēng)\t92
3．6．4 地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的聯(lián)系\t93
3．6．5 熱成風(fēng)\t93
3．6．6 熱成風(fēng)的應(yīng)用\t94
3．6．7 正壓和斜壓大氣\t94
3．7 環(huán)量、渦度和散度\t95
3．7．1 環(huán)量\t95
3．7．2 渦度\t95
3．7．3 相對(duì)渦度\t96
3．7．4 自然坐標(biāo)下的渦度\t96
3．7．5 行星渦度\t96
3．7．6 絕對(duì)渦度\t97
3．7．7 散度\t97
3．8 保守量\t97
3．8．1 位勢(shì)渦度\t98
3．8．2 厄特爾位勢(shì)渦度\t98
3．9 渦度方程\t99
3．9．1 氣壓坐標(biāo)系下的渦度方程\t99
3．9．2 簡(jiǎn)化的渦度方程\t100
3．9．3 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)渦度方程\t100
3．9．4 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位勢(shì)渦度方程\t101
3．10 中層大氣中的平均經(jīng)圈環(huán)流\t101
3．10．1 緯向平均環(huán)流\t102
3．11 平均能量的年循環(huán)\t106
問(wèn)題\t107
文獻(xiàn)\t108
第4章 對(duì)流層和平流層的波動(dòng)\t110
4．1 引言\t110
4．2 波動(dòng)的定義\t110
4．3 波動(dòng)的基本屬性\t111
4．4 波動(dòng)的分類(lèi)\t113
4．5 大氣中的波動(dòng)\t113
4．5．1 聲波\t114
4．5．2 蘭姆波\t115
4．5．3 淺水重力波\t115
4．5．4 羅斯貝波\t121
4．6 大氣重力波\t125
4．6．1 純重力內(nèi)波\t126
4．6．2 慣性重力波\t130
4．6．3 波破碎\t133
4．7 行星波強(qiáng)迫\t135
4．8 赤道波動(dòng)\t136
4．8．1 開(kāi)爾文波\t137
4．8．2 混合羅斯貝重力波\t140
4．9 大氣波動(dòng)的垂直傳播\t143
4．9．1 開(kāi)爾文波的垂直傳播\t144
4．9．2 羅斯貝重力波的垂直傳播\t144
4．10 波動(dòng)垂直傳播的能量學(xué)\t145
4．10．1 EP方法\t145
4．10．2 查卓理論\t148
4．10．3 林森理論\t150
4．11 準(zhǔn)兩年振蕩的機(jī)制\t150
4．11．1 與太陽(yáng)活動(dòng)的聯(lián)系\t151
4．11．2 行星波強(qiáng)迫\t151
4．11．3 行星波理論的局限性\t152
4．12 平流層爆發(fā)性增溫\t152
4．12．1 增溫事件的演變\t153
4．12．2 平流層增溫理論\t153
問(wèn)題\t154
文獻(xiàn)\t154
第5章 對(duì)流層和平流層的化學(xué)過(guò)程\t157
5．1 引言\t157
5．2 吸收截面\t158
5．3 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)\t158
5．3．1 一級(jí)反應(yīng)\t158
5．3．2 二級(jí)反應(yīng)\t159
5．3．3 三體反應(yīng)\t159
5．4 熱解離反應(yīng)\t160
5．5 連續(xù)方程\t160
5．6 臭氧光化學(xué)\t161
5．7 CHAPMAN循環(huán)的局限性\t162
5．8 反應(yīng)物和反應(yīng)速率系數(shù)\t163
5．9 臭氧光解\t164
5．9．1 隨高度的變化\t164
5．9．2 隨緯度的變化\t164
5．9．3 季節(jié)變化\t165
5．9．4 日變化\t165
5．10 非均相反應(yīng)\t165
5．10．1 過(guò)氧化氯的臭氧損耗\t167
5．10．2 氯和氮的活化和失活\t168
5．11 催化損耗\t169
5．11．1 氫的催化損耗\t169
5．11．2 甲烷的光解反應(yīng)\t170
5．11．3 氫自由基的催化循環(huán)\t171
5．11．4 氮自由基的催化循環(huán)\t172
5．11．5 氮自由基催化反應(yīng)隨溫度的變化\t173
5．11．6 氯的源\t175
5．11．7 氯自由基的催化反應(yīng)\t175
5．11．8 南極臭氧洞和氯自由基的催化反應(yīng)\t177
5．11．9 溴的源\t177
5．11．10 溴自由基的催化反應(yīng)\t178
5．12 平流層顆粒物\t179
5．12．1 硫酸鹽氣溶膠\t179
5．12．2 極地平流層云的化學(xué)成分\t179
5．13 對(duì)流層化學(xué)\t180
5．13．1 對(duì)流層化學(xué)成分的源\t180
5．13．2 對(duì)流層臭氧\t181
5．13．3 對(duì)流層甲烷\t181
5．14 大氣化學(xué)和氣候\t182
5．15 大氣化學(xué)領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)\t186
問(wèn)題\t187
文獻(xiàn)\t188
第6章 平流層臭氧損耗和南極臭氧洞\t191
6．1 引言\t191
6．2 影響平流層臭氧變率的因素\t192
6．2．1 化學(xué)過(guò)程\t192
6．2．2 動(dòng)力過(guò)程\t194
6．2．3 平流層溫度\t195
6．2．4 大氣輸運(yùn)\t196
6．2．5 太陽(yáng)周期\t196
6．2．6 火山爆發(fā)\t197
6．2．7 氣溶膠\t198
6．2．8 燃燒對(duì)流\t198
6．2．9 極渦\t198
6．3 臭氧損耗基礎(chǔ)\t199
6．3．1 極地氣象學(xué)的特殊性\t199
6．3．2 化學(xué)過(guò)程導(dǎo)致的極地臭氧損耗\t199
6．3．3 氯自由基的產(chǎn)生\t200
6．4 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)臭氧損耗的作用\t200
6．4．1 氯化物\t202
6．4．2 平流層中的氯氟烴\t202
6．5 南極臭氧洞\t203
6．5．1 南極臭氧洞的發(fā)現(xiàn)\t204
6．5．2 臭氧洞理論\t206
6．5．3 動(dòng)力理論\t207
6．5．4 氮氧化物理論\t207
6．5．5 非均相化學(xué)理論\t207
6．6 南極渦旋\t208
6．6．1 極地渦旋的環(huán)流場(chǎng)\t208
6．6．2 極夜急流和極地渦旋\t209
6．6．3 溫度\t210
6．6．4 南極冬季的低溫\t211
6．6．5 位勢(shì)渦度\t212
6．6．6 加熱\t213
6．6．7 輸運(yùn)\t213
6．6．8 垂直運(yùn)動(dòng)和臭氧輸運(yùn)\t214
6．6．9 極地渦旋中的化學(xué)反應(yīng)\t214
6．7 南極臭氧洞的結(jié)構(gòu)與變化\t215
6．7．1 水平結(jié)構(gòu)\t215
6．7．2 垂直結(jié)構(gòu)\t216
6．7．3 臭氧探空的垂直廓線(xiàn)\t217
6．8 臭氧220 DU線(xiàn)\t217
6．9 臭氧損耗強(qiáng)度\t218
6．9．1 臭氧洞面積\t219
6．9．2 臭氧總量最小值\t219
6．9．3 臭氧質(zhì)量赤字\t219
6．10 南極臭氧的年循環(huán)\t219
6．11 2002年南極臭氧洞異常\t220
6．11．1 南半球的強(qiáng)爆發(fā)性增溫事件\t221
6．12 北極臭氧洞\t222
6．13 蒙特利爾議定書(shū)\t223
6．13．1 修正與調(diào)整\t223
6．13．2 蒙特利爾議定書(shū)的影響\t223
6．14 目前的臭氧損耗\t224
6．15 未來(lái)的臭氧層\t226
6．15．1 全球臭氧恢復(fù)的三個(gè)階段\t226
6．15．2 自然因素\t226
問(wèn)題\t227
文獻(xiàn)\t228
第7章 對(duì)流層和平流層的傳輸過(guò)程\t231
7．1 引言\t231
7．2 BD環(huán)流\t231
7．2．1 熱帶平流層臭氧低值\t233
7．2．2 熱帶的環(huán)流\t233
7．2．3 臭氧輸送\t234
7．2．4 熱帶外的環(huán)流\t234
7．2．5 氯氟烴的輸送\t235
7．2．6 BD環(huán)流的形成\t235
7．2．7 BD環(huán)流和輻射平衡\t237
7．2．8 BD環(huán)流的半球差異\t237
7．3 大氣波動(dòng)和痕量氣體的輸送\t237
7．3．1 波動(dòng)的傳播\t238
7．3．2 波動(dòng)的發(fā)展和耗散\t239
7．3．3 波動(dòng)導(dǎo)致的輸送\t239
7．3．4 波動(dòng)導(dǎo)致的混合\t240
7．3．5 波動(dòng)對(duì)平均環(huán)流的影響\t240
7．4 其他因素\t240
7．5 準(zhǔn)兩年振蕩和BD環(huán)流\t240
7．5．1 準(zhǔn)兩年振蕩環(huán)流\t241
7．5．2 準(zhǔn)兩年振蕩對(duì)臭氧輸送的影響\t242
7．6 對(duì)流層經(jīng)圈環(huán)流\t243
7．7 平流層和中間層平均經(jīng)圈環(huán)流\t243
7．8 平流層空氣的年齡\t244
問(wèn)題\t245
文獻(xiàn)\t246
第8章 平對(duì)流層的交換過(guò)程\t248
8．1 引言\t248
8．2 穿越對(duì)流層頂?shù)妮斔蚛t250
8．3 BD環(huán)流和平對(duì)流層交換\t252
8．3．1 熱帶上升流\t252
8．3．2 熱帶對(duì)流層頂層的變化\t253
8．3．3 穿越熱帶對(duì)流層頂層的交換\t254
8．3．4 熱帶外對(duì)流層頂層的變化\t255
8．4 中緯度對(duì)流層頂附近的交換過(guò)程\t255
8．4．1 阻塞高壓\t255
8．4．2 切斷低壓\t255
8．4．3 對(duì)流層頂折疊\t256
8．5 熱帶對(duì)流層頂附近的交換過(guò)程\t257
8．5．1 凍干過(guò)程\t258
8．5．2 大氣錄音機(jī)\t258
8．5．3 平流層噴泉\t260
8．5．4 非絕熱環(huán)流\t261
8．5．5 熱帶對(duì)流層頂?shù)臒崞胶鈂t261
8．6 平流層下水道\t261
8．7 交換的全球尺度動(dòng)力特征：熱帶外抽吸\t262
8．8 波驅(qū)動(dòng)環(huán)流的數(shù)學(xué)表達(dá)\t263
問(wèn)題\t265
文獻(xiàn)\t265
第9章 平流層對(duì)對(duì)流層天氣氣候的影響\t268
9．1 引言\t268
9．2 平對(duì)流層相互作用的輻射強(qiáng)迫\t269
9．3 波導(dǎo)致的相互作用\t270
9．3．1 行星波\t271
9．3．2 重力波\t271
9．4 準(zhǔn)兩年振蕩在耦合過(guò)程中的作用\t272
9．4．1 準(zhǔn)兩年振蕩對(duì)平流層和中間層的作用\t273
9．4．2 準(zhǔn)兩年振蕩對(duì)對(duì)流層的作用\t274
9．4．3 平流層準(zhǔn)兩年振蕩和對(duì)流層兩年振蕩\t274
9．5 平流層爆發(fā)性增溫與平對(duì)流層相互作用的聯(lián)系\t275
9．5．1 平流層增溫和下行控制理論\t275
9．6 平流層極渦和對(duì)流層天氣\t276
9．7 平對(duì)流層耦合和向下傳播\t276
9．7．1 北極濤動(dòng)對(duì)氣候的影響\t276
9．7．2 環(huán)狀模\t280
9．8 人類(lèi)活動(dòng)的作用\t281
9．9 臭氧變化對(duì)地表氣候的影響\t282
9．10 平流層對(duì)自身變率的調(diào)制作用\t285
9．11 季風(fēng)對(duì)平對(duì)流層相互作用的影響\t286
9．11．1 平流層準(zhǔn)兩年振蕩和季風(fēng)\t287
9．12 熱帶對(duì)流和水汽強(qiáng)迫\t289
9．13 對(duì)流層大氣成分\t290
9．14 熱帶的擴(kuò)張\t290
9．15 太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)平對(duì)流層耦合的強(qiáng)迫\t292
9．16 平流層火山氣溶膠\t294
9．17 未來(lái)情景\t295
問(wèn)題\t296
文獻(xiàn)\t297
附錄\t303