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总序 1

前言 3

第1章 绪论 1

1.1 地球的圈层，大气圈和水圈 1

1.1.1 大气圈和水圈的概况 1

1.1.2 大气和海洋的边界 2

1.1.3 大气圈和水圈的形成和演化，海底扩张和板块构造理论 4

1.1.4 大气圈和水圈与人类生活的关系 5

1.2 大气科学和海洋学的研究内容和方法 6

1.3 大气科学和海洋学的发展和新技术的应用 7

1.3.1 大气科学和海洋学的发展 7

1.3.2 新技术在大气科学和海洋学中的应用 8

第2章 大气和海水的成分及结构 13

2.1 大气和海水的组成 13

2.1.1 大气的基本成分 13

2.1.2 海水的化学组成 14

2.2 海水的盐度和氯度 14

2.2.1 海水的盐度 14

2.2.2 海水组成的恒定性 15

2.2.3 海水的氯度 15

2.2.4 海水盐度与氯度的关系 15

2.2.5 海洋盐度的分布 15

2.3 大气和海水的垂直结构 17

2.3.1 大气的垂直结构 17

2.3.2 海洋的垂直结构 20

2.4 大气和海洋的温度、密度、压强及盐度之间的关系 20

2.4.1 大气温度、密度和压强的关系，气体状态方程 20

2.4.2 大气压强随高度的分布 21

2.4.3 海水密度与温度、盐度和压强的关系 22

2.5 高层大气简介 23

2.5.1 臭氧层 23

2.5.2 电离层 25

2.5.3 磁层 26

第3章 大气和海水运动的能源和热量收支 28

3.1 大气和海洋对太阳辐射的吸收 28

3.1.1 太阳和太阳辐射 28

3.1.2 大气对太阳辐射的吸收 29

3.1.3 海水对太阳辐射的吸收 31

3.2 海-地-气系统的长波辐射 32

3.2.1 海面和陆地面向上的红外热辐射 32

3.2.2 大气放射的红外热辐射 33

3.3 感热交换和潜热交换 33

3.3.1 大气与海洋或大气与陆地的感热交换 33

3.3.2 海洋与大气的潜热交换 33

3.4 海-地-气系统的能量收支 35

3.4.1 海-地-气系统的辐射收支 35

3.4.2 地球表面的热量平衡 36

3.4.3 温室效应和全球变暖的概念 36

3.5 大气和海水温度的分布 37

3.5.1 近地面大气温度的分布 37

3.5.2 大气温度的高度-纬度分布 38

3.5.3 海表水温（SST）的分布 39

3.5.4 海温的垂直分布 40

3.5.5 海温异常和厄尔尼诺现象 41

第4章 云和云系 42

4.1 云的分类及其宏观特性 42

4.2 云生成的原因及条件 45

第5章 大气和海洋中的声、光、电现象 47

5.1 声波在大气和海洋中的传播 47

5.1.1 声波在大气和海洋中的传播速度 47

5.1.2 声速在大气和海洋中的垂直分布 48

5.1.3 声波在大气和海洋中的传播路径 49

5.1.4 声波在大气和海洋中传播时的衰减 53

5.2 大气和海洋中的光学现象 54

5.2.1 光波在大气中的折射 54

5.2.2 光波在大气和海水中的散射 58

5.2.3 云、雾和降水中的光象 61

5.3 大气中的电现象 63

5.3.1 大气中的离子 64

5.3.2 晴天大气电场和大气电流 64

5.3.3 雷暴电场 66

第6章 大气和海水的热力学特性和静力稳定度 68

6.1 热力学第一定律的应用 68

6.2 绝热过程、位温和绝热递减率 69

6.2.1 大气的干绝热过程 69

6.2.2 大气的干绝热温度递减率 70

6.2.3 大气的位温 70

6.2.4 大气的湿绝热过程和假绝热过程 70

6.2.5 海水温度的绝热变化和位温 71

6.3 静力稳定度及其判据 72

6.3.1 大气的静力稳定度 72

6.3.2 海水的静力稳定度 73

第7章 大气和海水运动的基本形态 74

7.1 大气环流和大洋环流 74

7.1.1 全球性平均大气环流 74

7.1.2 局地性的热力环流 78

7.1.3 大洋环流 80

7.2 涡旋运动 86

7.2.1 大气中的涡旋运动 86

7.2.2 海洋中的涡旋运动 89

7.3 波动 89

7.3.1 重力波 90

7.3.2 罗斯贝波 92

7.4 垂直运动和对流 94

7.4.1 大气中的垂直运动 94

7.4.2 海洋中的垂直运动 94

7.5 湍流 95

7.6 潮汐运动 96

第8章 大气和海洋动力学简介 97

8.1 大气和海水所受的力和运动方程 97

8.1.1 球坐标系和局地坐标系 98

8.1.2 大气和海水运动所受的力及其在局地坐标系中的表达形式 99

8.1.3 旋转地球上大气和海水的运动方程 103

8.2 大气和海洋中的平衡运动 104

8.2.1 地转风和地转流 104

8.2.2 梯度风、旋衡风和摩擦风 105

8.2.3 风生海流 107

8.3 大气和海洋动力方程组 110

8.3.1 连续方程和散度 110

8.3.2 大气和海洋动力方程组 111

第9章 天气预报的原理和方法 112

9.1 天气学方法 113

9.1.1 天气图 113

9.1.2 天气系统 115

9.1.3 诊断分析 119

9.1.4 天气形势预报和气象要素预报 120

9.2 数值预报方法 122

9.3 统计预报方法 126

9.4 动力-统计预报 126

9.5 卫星、雷达探测资料的应用 127

9.5.1 气象卫星探测资料的应用 127

9.5.2 雷达探测资料的应用 128

9.6 天气预报业务现代化系统简介 128

第10章 海-气相互作用和气候异常 130

10.1 海-气的相互作用 130

10.1.1 热带海洋与低纬大气环流的相互作用 131

10.1.2 热带海温异常对中纬度环流的影响 133

10.2 厄尔尼诺与南方涛动 134

10.2.1 厄尔尼诺的确定 136

10.2.2 厄尔尼诺发生的频率、持续时间和强度 137

10.2.3 ENSO事件的发展过程 139

10.2.4 ENSO事件的成因 140

10.2.5 ENSO与中纬度大气环流 141

10.3 海-气相互作用过程的数值模拟和气候预测模式 143

第11章 全球环境的三大问题 145

11.1 “空中死神”—酸雨 146

11.1.1 全球酸雨的状况 147

11.1.2 污染物的输送和扩散规律的研究 148

11.1.3 控制酸雨的根本措施 148

11.2 臭氧层的破坏和臭氧洞 149

11.2.1 臭氧层的破坏，臭氧洞和臭氧低值中心 149

11.2.2 臭氧洞的形成原因 152

11.2.3 臭氧层被破坏对气候的影响 154

11.2.4 关于蒙特利尔条约 156

11.3 温室效应和全球变暖 156

11.3.1 全球变暖的发展趋势 157

11.3.2 关于《京都议定书 159

主要参考文献 160