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第一章 引论1

1.1 当代气候问题1

1.2 当代气候学研究的特点和主要课题2

1.2.1 当代气候学概念和特点2

1.2.2 月和季节气候距平的监测和预报3

1.2.3 半年以上至年际气候变化和气候异常的监视和预测4

1.2.4 十年至百年时间尺度气候变化趋势问题6

1.3 我国的气候学研究7

1.3.1 历史的回顾7

1.3.2 我国当代气候学研究的课题8

1.3.3 中国科学院大气物理研究所近年来的一些最主要的研究成果9

参考文献10

第二章 大气环流动力学及其统计特征11

2.1 大气的纬向平均状态13

2.2 大气的输送特征19

2.2.1 大气中动量的输送20

2.2.2 大气中感热的输送25

2.2.3 大气中水汽的输送28

2.3 大气的收支特征33

2.3.1 大气系统的能量学33

2.3.2 大气角动量的收支34

2.3.3 大气热量的收支36

2.3.4 大气水汽的收支43

2.4 平均经圈环流动力学47

2.4.1 平均经圈环流在大气运动中的作用47

2.4.2 平均经圈环流的年变化49

2.4.3 平均经圈环流动力学51

2.4.4 Stokes漂移和拉格朗日平均经圈环流54

2.5 纬向平均场的维持——EP理论和无加速定理59

2.5.1 干模型中的EP-剖面60

2.5.2 湿模型中的EP-剖面65

2.5.3 原始方程系中的波流相互作用66

2.6.1 波包理论73

2.6 三维瞬变波动力学73

2.6.2 风暴轴和西风急流76

2.6.3 纬向动量和动能的局地收支79

2.6.4 瞬变涡动的局地涡度输送80

2.6.5 局地热量收支80

参考文献84

第三章 短期气候变化问题88

3.1 短期气候变化的物理基础88

3.1.1 短期气候变化的全球性88

3.1.2 大气的内动力过程92

3.1.3 外源的强迫作用105

3.2 大气环流的遥相关113

3.2.1 大气环流遥相关的事实114

3.2.2 大气环流遥相关的物理机制120

3.2.3 大气下垫面热状况异常及其大气环流遥相关的数值模拟133

3.3 大气低频振荡137

3.3.1 热带大气中30—50天振荡的基本特征137

3.3.2 中高纬度大气中的30—50天振荡140

3.3.3 30—50天大气振荡和ENSO的关系142

3.3.4 热带和中高纬度地区30—50天大气低频振荡的传播143

3.3.5 大气中的准两周振荡146

3.3.6 大气低频振荡产生的机制150

3.4 青藏高原的性质及其对气候的影响152

3.4.1 青藏高原的性质152

3.4.2 高原的机械性强迫作用155

3.4.3 高原的热力作用157

3.4.4 次网格地形参数化的作用161

3.5 短期气候变化的预测方法164

3.5.1 各国业务预报或试验概况164

3.5.2 经验方法165

3.5.3 统计学方法166

3.5.4 动力学方法和动力统计学方法172

3.5.5 中国科学院大气物理研究所的季度和年际预报试验177

参考文献180

第四章 长期气候变化问题186

4.1 仪器观测时期以来的气候变化186

4.1.1 近百年平均气候变化的趋势186

4.1.2 气候变化的空间分布与遥相关192

4.1.3 近百年的气候变率201

4.1.4 大气环流、极冰的变化与气候变化的关系202

4.1.5 我国的灾害性气候207

4.1.6 用于分析气候变化的气候资料存在的问题209

4.2 海洋过程和气候变化211

4.2.1 海洋在气候变化中的重要性212

4.2.2 热带海洋在年际气候变化中的突出贡献213

4.2.3 厄尔尼诺／南方涛动现象——海气相互作用的强信号215

4.2.4 热带海洋异常与全球气候变化的关系220

4.2.5 海气相互作用的数值模拟225

4.2.6 海洋大气相互作用的观测试验研究233

4.3 陆气相互作用与气候236

4.3.1 观测研究237

4.3.2 诊断分析238

4.3.3 理论分析和数值试验247

参考文献256

5.2 观测到的大气化学组成的变化及其原因262

5.2.1 大气二氧化碳浓度的变化262

5.1 大气化学与气候262

第五章 大气化学组成的变化及其引起的气候和生态环境的变化262

5.2.2 大气甲烷浓度的变化263

5.2.3 大气臭氧和其它微量气体浓度的变化266

5.3 大气化学组成的未来变化趋势271

5.3.1 大气二氧化碳浓度变化趋势预测271

5.3.2 甲烷等大气微量成分未来浓度变化趋势的预测279

5.4 大气成分在地球气候系统中的作用280

5.5 大气成分浓度变化引起的气候变化284

5.5.1 简单气候模式预测的CO2加倍引起的气候变化284

5.5.2 三维大气环流模式预测CO2加倍引起的气候变化285

5.5.3 海-气耦合模式预测的CO2增加引起的气候变化286

5.5.4 其它微量气体引起的气候变化288

5.5.5 气溶胶对气候的影响288

5.6 大气成分浓度变化引起的其它环境问题291

参考文献293

第六章 气候数值模拟的概念、方法和现状295

6.1 气候数值模式295

6.1.1 大气环流模式295

6.1.2 数值方法296

6.1.3 计算机297

6.1.5 海洋和海冰298

6.1.4 参数化298

6.1.6 大洋环流模式299

6.1.7 气候模式系列299

6.2 国外气候模式简介300

6.2.1 模式框架300

6.2.2 水平格网301

6.2.3 谱模式301

6.2.4 整体性质301

6.2.5 截断误差301

6.2.6 时间积分方法301

6.2.7 太阳辐射和长波辐射301

6.2.9 下垫面和边界层303

6.2.8 凝结和对流303

6.2.10 水平扩散304

6.2.11 海洋模式和海-气耦合模式304

6.3 IAP大气环流模式和大洋环流模式305

6.3.1 模式特点305

6.3.2 两层大气模式305

6.3.3 九层大气模式306

6.3.4 四层大洋模式306

6.3.5 计算精度306

6.3.6 初值误差传播的增长307

6.3.7 地形波307

6.3.10 大气环流模拟的初步结果308

6.3.9 土壤温度和湿度异常308

6.3.8 太阳辐射日变化308

6.3.11 大洋环流模拟的初步结果312

6.4 CO2增加引起的气候变化的数值模拟313

6.4.1 GFDL的系统性研究314

6.4.2 不同模式模拟结果的比较316

6.4.3 海洋的响应和反馈318

6.5 短期气候预测320

6.5.1 中期数值天气预告320

6.5.2 月预告试验321

6.5.4 月预告与初始场处理322

6.5.3 模式的参数化，分辨率与月预告322

6.5.5 季度预测323

6.5.6 初始场的滤波324

6.5.7 IAP模式的月平均以及跨季度预报试验324

第七章 气候资料的获取、解释、整编及信息系统331

7.1 气候研究对资料的要求331

7.1.1 气候研究的观测资料获取331

7.1.2 资料的解释和过程分析333

7.1.3 概念模式和数值模式研究对资料的要求334

7.1.4 验证／预报和资料样本334

7.2.2 客观分析和四维同化335

7.2.1 气候资料的时空分辨率335

7.2 气候资料的若干问题和基本信息335

7.1.5 研究气候变化的其它资料来源335

参考文献336

7.2.3 气候系统的多时间尺度运动336

7.3 气候资料库的类别及其项目和入库标准337

7.3.1 大气大尺度运动资料库338

7.3.2 辐射和云的资料库338

7.3.3 海洋物理资料库339

7.3.4 陆地表面和生态系资料库339

7.3.5 冰雪圈资料库340

7.3.6 大气化学资料库341

7.3.8 过去的气候资料库342

7.3.7 气溶胶与火山？料库342

7.4 世界气候资料计划和有关的资料系统343

7.4.1 综合观测系统和计算机的发展对气候资料的影响343

7.4.2 世界气候资料计划345

7.4.3 世界资料中心系统346

7.5 信息系统347

7.5.1 信息系统的误差分析347

7.5.2 信息分配体制348

7.5.3 信息系统功能层次结构348

7.6 气候资料产品和信息技术的发展趋势350

参考文献351

本书部份缩写词352