真实世界 宇宙和地球大气中的结构与扰动

近年来，频发的极端天气事件严重影响到我国的自然生态和经济社会发展，引起了中央的高度重视，习近平总书记明确提出：“应对气候变化，这不是别人要我们做，而是我们自己要做，是中国国内可持续发展的客观需要和内在要求，事关国家安全”。本书的创作基于作者对极端天气预报的多年研究，既能为气象从业者开阔思路、提供指导，又能向广大群众和政府决策者普及极端天气的成因、预测和多学科知识，是一本内容新颖稀缺的高端科普作品。 1.传播中国原创重大科技成果，提升原创高端科普水平 科普不能停留在最古老的知识和浅层认识，对于中国最新的重大原创成果进行科普宣传，有利于提升民众的科技自豪感，帮助青少年树立科学理想。但创作这类高精尖成果的科普也难度极大，作者立足天文、地质的多学科研究背景和深厚的人文积淀，从预测极端天气的“扰动法”出发，展开宏大叙事，付出了极大心血。 2.指导全国极端天气预报工作，启发预报方法创新 极端天气预报用现行的观念方法已经难以解决，而钱维宏教授“扰动法”的重大创新，得到了国际国内气象学界、各地气象台的广泛认可。该成果的提出得益于其跳出对大气的局部研究、从宏观宇宙角度看待天气系统的独特思维。这种科学思维能帮助气象从业者打破固有局限，开阔研究视野，推进天气预报方法的创新。 3.增强普通民众和政府决策者应对极端天气、应对巨大挑战的信心 极端天气是政府部门和普通民众都需要面对的重大灾害事件，而本书从宏观角度帮助非气象专业人员建立起对极端天气的客观认知，同时普及了天文、地质、地理、生物、科学史等多学科的知识。读者在深入认识高温、暴雨、台风等极端天气事件并了解如何应对后，有助于打破某些迷信，更有助于战胜对未知的恐慌。

真实世界是一个由物质和能量构成的多层次有机物理世界，具有内在变量之间的物理联系和外界作用下的演化规律。对客观世界的分层次物理分解能让其结构更清楚，扰动更突显。人对客观世界的认识依赖于世界观和方法论。本书作者以天文、大气和地球物理的多学科知识为背景，分别描述了天文上的“真实宇宙”，地理上的“真实地球”，大气中的“真实气候”和“真实天气”四个部分。“真实宇宙”中解答了太阳系行星与卫星的自然分布和自转方向性问题；“真实地球”中解读了大陆多次往来漂移和造山运动遗留的自然痕迹；“真实气候”中介绍了地球大气中客观存在的八圈环流并剖析了多种气候异常；“真实天气”中用扰动天气图显示出了热浪、低温和暴雨等诸多极端天气发生的扰动变量时空结构。

 

第一篇真实宇宙
1.1东方早期的天文学思想002
1.2西方天文学的思想体系007
1.3望远镜拓展了宇宙空间011
1.4无穷时空层次下的宇宙015
1.5宇宙的局部膨胀与局部收缩019
1.6宇宙“藤原效应”产生引力波024
1.7宇宙势的空间不均匀分布028
1.8百亿年前的太阳系演化032
1.9确定宇宙势下的太阳诞生037
1.10太阳系与遥远的黑洞040
1.11星云速度切变形成行星分布044
1.12地球与月球的兄弟关系049
1.13月球伴随地球的生命过程053
1.14地球与“堂弟”火星一家058
1.15类地行星家族062
1.16两颗最大行星的共存067
1.17天涯和海角的行星家族071
1.18行星表面波和涡的痕迹075
1.19行星和宇宙中的龟裂现象079
1.20柯伊伯带上的太阳系天体084
第二篇真实地球
2.1地球的地质演化092
2.2大陆漂移的方向性096
2.3大陆板块漂移的痕迹100
2.4两半球的大陆面积相等103
2.5大西洋洋中脊的形成108
2.6地磁场倒转的成因112
2.7通向地幔的火山喷发117
2.8西太平洋的六条洋中脊122
2.9大陆漂移遗留的岛链127
2.10青藏高原的隆升谜题131
2.11名副其实的地中海136
2.12大陆漂移后的两极地貌140
2.13板块边缘的地震火山带144
2.14地质力学与大陆漂移模拟148
2.15全球大陆的东边缘岛屿153
2.16恐龙时代结束的原因156
2.17长期南移的长江入海口161
2.18苏北冲积平原的形成环境165
2.19美国大陆的东西海岸带169
2.20顺应自然环境的资源利用173
第三篇真实气候
3.1古代气候钟与现代气候钟180
3.2认识瞬变气候的物理含义184
3.3瞬变气候中的四圈环流188
3.4海陆分布下的沃克环流193
3.5海洋与大气的耦合关系197
3.6大气和海洋中的最大扰动202
3.7全球季风形成的根本原因206
3.8季风降水的时空不对称212
3.9季风槽与地形气候槽216
3.10热带季风的边缘活动带219
3.11两极海冰的反对称变化223
3.12探寻北极海冰年际事件228
3.13北极内外冬季暖冷趋势231
3.14欧亚与格陵兰的冬温异常235
3.15俄罗斯大火与巴基斯坦大水238
3.16南亚高压的异常活动242
3.17西北太平洋的高压扰动246
3.18赤道大气中的季节内振荡250
3.19季度气候预测的难题255
3.20扰动方程组模式258
第四篇真实天气
4.1扰动天气图上的涡268
4.2扰动系统定位暴雨273
4.3北京特大暴雨扰动278
4.4相对扰动与绝对扰动281
4.5美国龙卷扰动系统285
4.6中国龙卷扰动系统290
4.7影响航空的雷暴天气293
4.8南海台风的异常右转299
4.9东海台风的异常左转303
4.10桑迪飓风的扰动遭遇308
4.11双台风复杂运动312
4.12扰动方程组模式模拟台风路径316
4.13扰动方程组模式模拟飓风路径320
4.14台风的真实引导气流325
4.15地面热浪的扰动信号329
4.16地面低温的扰动信号333
4.17南方冻雨与大气扰动337
4.18边界层扰动逆温下的霾342
4.19边界层扰动逆温下的雾345
4.20加州山火大气扰动349
后记355