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第1章 概论1

1.1大气科学的重要性1

1.1.1大气科学在人类生存与发展中的重要性1

1.1.2大气科学在自然科学中的重要性3

1.2大气科学的研究对象、内容和学科体系3

1.2.1大气科学的研究对象和内容3

1.2.2大气科学的学科体系6

1.2.3大气科学与其他学科的关系6

1.3大气科学的发展历史及展望7

1.3.1大气科学的建立7

1.3.2大气科学主要分支的形成8

1.3.3大气科学的迅速发展及发展趋势9

1.4气象业务与气象服务10

1.4.1气象业务11

1.4.2气象服务14

第2章 大气成分与结构16

2.1大气质量与大气成分19

2.1.1大气质量19

2.1.2大气成分20

2.2大气的垂直结构28

2.2.1按温度垂直结构分层28

2.2.2按化学成分分层33

2.2.3按电离特性分层34

2.2.4按压力结构分层34

2.3表征大气的基本要素34

2.3.1温度35

2.3.2气压37

2.3.3湿度39

2.3.4风41

第3章 大气现象47

3.1云与降水47

3.1.1云的形成与分类47

3.1.2降水的形成与分类51

3.2雾、霾、露和霜52

3.2.1雾52

3.2.2霾54

3.2.3霜55

3.2.4露56

3.3雷暴、闪电与龙卷56

3.3.1雷暴与闪电56

3.3.2龙卷风57

3.4大气光学现象57

3.4.1海市唇楼58

3.4.2虹58

3.4.3晕59

3.4.4华60

3.4.5其他大气光学现象61

3.5其他大气现象61

3.5.1光化学烟雾61

3.5.2臭氧洞62

3.5.3酸雨64

第4章 大气系统的能量收支与平衡67

4.1大气热量传输67

4.1.1潜热68

4.1.2传导68

4.1.3对流70

4.1.4辐射71

4.2大气的吸收、发射与温室效应74

4.2.1大气的选择性吸收与温室效应74

4.2.2温室效应的增强76

4.2.3地面加热空气77

4.3太阳辐射与地球能量平衡78

4.3.1散射与反射78

4.3.2地球能量平衡79

第5章 大气运动的规律与特征83

5.1描述大气运动的基本物理定律83

5.1.1基本作用力84

5.1.2控制大气运动的基本定律91

5.1.3热力学能量方程92

5.2参照系93

5.2.1地球的基本特征93

5.2.2旋转坐标系93

5.3大气运动的多尺度性96

5.3.1中纬度地区天气系统的特征尺度96

5.3.2大气运动时间、空间的多尺度性97

5.4决定大气运动的主要因子99

5.5风场和气压场的关系100

5.5.1地转风101

5.5.2梯度风101

5.5.3地转风随高度的变化——热成风102

5.5.4地转偏差104

5.6天气与气候104

第6章 常规气象观测107

6.1地面气象观测107

6.1.1云的观测108

6.1.2能见度的观测110

6.1.3天气现象的观测111

6.1.4气温的观测114

6.1.5气压的观测119

6.1.6空气湿度的观测124

6.1.7风的观测129

6.1.8降水的观测137

6.1.9辐射的观测141

6.1.10日照的观测147

6.1.11积雪的观测149

6.1.12蒸发的观测151

6.2自动气象站154

6.2.1概述154

6.2.2体系结构154

6.2.3工作原理155

6.2.4主要功能155

6.2.5主要硬件156

6.2.6软件系统158

6.2.7采样和算法158

6.3高空气象探测159

6.3.1高空风的探测159

6.3.2高空温度、气压、湿度探测162

第7章 天气雷达166

7.1天气雷达的组成和工作原理167

7.1.1触发信号产生器167

7.1.2发射机168

7.1.3天线转换开关168

7.1.4天线169

7.1.5接收机170

7.1.6天线传动装置170

7.1.7显示器171

7.2天气雷达探测原理172

7.2.1气象目标对雷达电磁波的散射172

7.2.2气象目标对雷达波的表减178

7.2.3雷达气象方程180

7.2.4超短波在大气中的折射181

7.2.5雷达定量测量降水量184

7.3多普勒雷达探测184

7.3.1多普勒频率和目标径向速度的关系185

7.3.2最大不模糊速度与最大不模糊距离186

7.3.3多普勒径向速度分析186

7.4回波识别与分析188

7.4.1非降水回波识别188

7.4.2降水回波强度分析189

7.4.3多普勒速度图像分析192

第8章 气象卫星原理及其应用195

8.1气象卫星原理196

8.1.1卫星遥感的基本概念196

8.1.2卫星图像196

8.1.3气象卫星的种类198

8.1.4全球卫星观测体系200

8.2卫星资料的应用201

8.2.1增加和丰富了气象观测及其他领域资料的内容和范围201

8.2.2卫星资料是天气分析预报的重要依据202

8.2.3监视暴雨、强雷暴等灾害性天气系统202

8.2.4监视热带洋面上的低压、台风等天气系统202

8.2.5改进短期天气预报203

8.2.6为数值天气预报提供资料203

8.2.7在气候研究方面的应用203

8.2.8为农业提供气象资料204

8.2.9监视森林火灾、地表热异常204

8.2.10卫星资料在水文方面的应用204

8.2.11为海洋活动提供气象资料204

8.2.12为航空提供飞行保障205

8.2.13为军事提供气象服务205

8.2.14收集和转发各种气象资料206

8.2.15空间环境监视206

8.3星载仪器介绍206

8.3.1星载辐射计及其观测206

8.3.2星载雷达及其观测209

8.3.3 EOS主要观测仪器210

第9章 大气探测新技术215

9.1风廓线仪215

9.1.1风廓线仪概述215

9.1.2风廓线仪硬件组成及工作流程217

9.1.3风廓线仪测量水平风的原理218

9.1.4风廓线仪基本产品及初步应用220

9.2微波辐射计221

9.2.1微波辐射计概述221

9.2.2微波辐射计的工作原理222

9.2.3微波辐射计的组成223

9.2.4微波辐射计的应用226

9.3激光雷达227

9.3.1激光雷达分类228

9.3.2气溶胶光学特性参数的测量230

9.4 GPS气象探测技术232

9.4.1概述232

9.4.2地基GPS探测水汽原理233

第10章 气旋和反气旋238

10.1气旋和反气旋的基本概念238

10.2气旋和反气旋的天气学特征及其分类239

10.2.1气旋239

10.2.2反气旋243

10.3涡度246

10.4台风248

10.4.1台风活动的地区和季节248

10.4.2台风的命名249

10.4.3台风的结构和天气251

10.4.4台风的生命史253

10.4.5台风生成的必要条件253

10.4.6台风的路径253

10.4.7台风灾害254

第11章 气团和锋257

11.1气团257

11.1.1气团的概念257

11.1.2气团的形成和源地257

11.1.3气团变性258

11.1.4气团的分类及其标记258

11.1.5气团的特征259

11.2锋面260

11.2.1锋的概念及其分类260

11.2.2锋的分类及其表示261

11.2.3锋的移动以及锋生和锋消264

11.2.4锋与天气的联系（暖锋天气、冷锋天气、准静止锋天气、锢囚锋天气）264

第12章 天气预报的基本方法和技术269

12.1天气预报的基本概念277

12.1.1天气、天气系统、天气过程的含义278

12.1.2天气预报分类278

12.1.3天气预报步骤278

12.2短期天气预报方法与技术279

12.2.1天气图预报方法280

12.2.2数值模式预报方法282

12.2.3天气预报业务自动化290

12.3短期天气预报思路292

12.3.1了解检查上一班的预报效果292

12.3.2熟悉上级指导预报意见293

12.3.3分析大型环流背景，判别主导系统293

12.3.4分析判断影响系统294

12.3.5分析中小尺度系统295

12.3.6分析局地气象条件295

12.3.7考虑地形影响297

12.3.8应用客观定量预报方法298

12.4气象要素预报298

12.4.1降水预报298

12.4.2云雾的预报300

12.4.3温度及相关气象预报300

12.4.4风的预报301

12.5其他天气预报简介301

12.5.1短时临近天气预报简介301

12.5.2中期天气预报简介303

12.5.3长期天气预报简介304

第13章 季风与中国雨带308

13.1季风的概念308

13.1.1季风的定义308

13.1.2季风形成的基本因子309

13.1.3世界季风区310

13.1.4我国夏季风和冬季风的特点311

13.2亚洲季风系统312

13.2.1南亚（印度）季风环流系统312

13.2.2东亚季风环流系统313

13.2.3东亚夏季风的经圈环流315

13.3亚洲季风的变率316

13.3.1亚洲季风的季节内振荡316

13.3.2亚洲季风的年际变率317

13.3.3亚洲季风的年代际变率318

13.3.4亚洲夏季风变率与中国旱涝的关系318

13.4东亚季风与中国雨季的几个阶段320

13.4.1中国降水的气候概况320

13.4.2东亚夏季风的建立和推进与雨带活动320

13.4.3江淮梅雨323

13.4.4东亚夏季风的撤退与冬季风的建立324

第14章 厄尔尼诺与南方涛动327

14.1海水温度分布及洋流327

14.1.1海表面温度水平分布特征327

14.1.2海温的垂直分布特征328

14.1.3信风对赤道太平洋海水结构的维持作用328

14.2厄尔尼诺概述330

14.2.1厄尔尼诺现象330

14.2.2恩索（ENSO）系统331

14.2.3沃克环流332

14.2.4恩索的监测与指标333

14.3厄尔尼诺发生基本成因及其生命期和基本特征335

14.3.1厄尔尼诺发生基本成因335

14.3.2厄尔尼诺的生命期336

14.3.3厄尔尼诺的基本特征337

14.4厄尔尼诺对气候的影响337

14.4.1厄尔尼诺对全球气候的影响338

14.4.2厄尔尼诺对中国气候的影响339

第15章 气候变化342

15.1气候变化的背景342

15.1.1第四纪大冰期气候342

15.2近百年全球和中国的气候变化345

15.2.1全球地表气温变化345

15.2.2近百年全球降水变化347

15.2.3全球降水变化的区域特性348

15.2.4近百年中国气候变化349

15.2.5极端气候的变化351

15.3气候变化的自然原因353

15.3.1地球轨道参数的变化353

15.3.2板块漂移和地形变化354

15.3.3太阳活动对气候的影响355

15.3.4火山活动与气候356

15.3.5温盐环流与气候357

15.4人类活动与气候变化357

15.4.1人类活动与温室效应358

15.4.2人为气溶胶及其气候效应359

15.4.3土地利用的变化及其气候效应360

15.5气候变化的影响与应对措施361

15.5.1气候变化的影响361

15.5.2应对气候变化的相关措施364

第16章 农业气象368

16.1气象与农业368

16.2影响农业的气象要素369

16.2.1光合作用理论和光周期现象369

16.2.2温度影响与积温学说373

16.2.3水分与农业生产376

16.2.4二氧化碳、风与农业生产381

16.3农业气象预报385

16.3.1农业气象预报方法385

16.3.2农业气象预报类型386

16.4气候变化对农业生产的影响及其对策389

16.4.1气候变化对农业生产的影响390

16.4.2气候变化对作物病虫害的影响392

16.4.3农业应对气候变化393

第17章 气象能源395

17.1气象能源概述395

17.1.1气象能源的概念395

17.1.2气象能源的特点395

17.2太阳能的利用397

17.2.1地面太阳总辐射397

17.2.2太阳能的空间分布398

17.2.3太阳能的时间变化399

17.2.4太阳能的综合利用401

17.3风能的利用405

17.3.1风能的计算406

17.3.2风能评估技术408

17.3.3风能资源的时空分布409

17.3.4风能利用和开发414

第18章 交通气象418

18.1交通气象产生的背景418

18.1.1气象条件对交通运输的影响418

18.1.2交通气象灾害419

18.1.3交通气象的主要特点421

18.1.4交通气象服务需求421

18.2影响交通的不利气象条件和气象灾害422

18.2.1视程障碍422

18.2.2下垫面状况425

18.2.3强外力作用427

18.2.4雷电429

18.3交通气象业务430

18.3.1分析了解交通气象灾害的时空分布430

18.3.2实时监测431

18.3.3预警432

18.3.4临近预报433

18.3.5交通气象信息发布434

18.3.6气象信息在交通运营管理中的应用437

18.3.7交通气象灾害的应急与管理438

第19章 健康气象440

19.1气象要素对人体健康的作用440

19.1.1气象要素影响人体的部位及生理作用440

19.1.2气象要素作用于人体的机制442

19.1.3气温对人体体温等生理调节机能的影响443

19.1.4湿度与人体健康的关系447

19.1.5风速与人体健康的关系447

19.1.6光对人体的生物效应448

19.1.7气压变化引起的人体生理反应449

19.2气象与人体疾病449

19.2.1气象与人体疾病的关系449

19.2.2气象疾病的季节性450

19.2.3天气过程对疾病的影响450

19.2.4气象要素直接引起的疾病451

19.2.5气象要素诱发或加重的疾病453

19.2.6气候变化与人体健康457

19.3人类的气候适应458

19.3.1人体体型和外表的气候适应性459

19.3.2人类居住环境的气候适应性459

19.3.3人类饮食习惯的气候适应性460

19.3.4服饰与气候的关系460

19.4健康气象预报462

19.4.1人体环境舒适度的预报462

19.4.2空气污染的预报466

第20章 气象防灾减灾471

20.1气象灾害特点472

20.2主要气象灾害种类473

20.2.1干旱与洪涝473

20.2.2强对流天气478

20.2.3低温与冰雪486

20.2.4大风与沙尘暴490

20.3气象防灾减灾技术497

20.3.1气象灾害的监测、预报和预警技术497

20.3.2气象灾害防御499

20.3.3人工影响天气500

20.3.4气象减灾的综合管理501

20.3.5加强全民防灾意识502