vangtrang_sedoi2001
New Member
Download miễn phí Ebook Nhập môn hoàn lưu khí quyển
Mục lục
Lời dẫn 7
Ký hiệu 13
Chương 1 Các định luật vật lý cơ bản 17
1.1 Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học 17
1.2 Bảo toàn vật chất 20
1.3 Định luật thứ hai về chuyển động của Newton 21
1.4 Các hệ tọa độ 23
1.5 Cân bằng thuỷ tĩnh 24
1.6 Xoáy 27
1.7 Gần đúng tựa địa chuyển 29
1.8 Xoáy thế vàphương trình omega 33
1.9 Xoáy thế Ertel 35
1.10 Bài tập 37
Chương 2 Quan trắc vàmô hình hoá hoàn lưu khí quyển toàn cầu 38
2.1 Việc tính trung bình trong nghiên cứu khí quyển 38
2.2 Mạng quan trắc toàn cầu 41
2.3 Các mô hình dự báo thời tiết số 46
2.4 Quy trình phân tích ư dự báo 51
2.5 Mô hình hoàn lưu toàn cầu 54
2.6 Bài tập 63
Chương 3 Cơ chế nhiệt của khí quyển 65
3.1 Cân bằng năng lượng toàn cầu 65
3.2 Cân bằng bưc xạ địa phương 69
3.3 Nhiệt động lực của chuyển động chất khí 71
3.4 Kết quả quan trắc đốt nóng khí quyển 74
3.5 Bài tập 78
Chương 4 Hoàn lưu kinh hướng trung bình theo vĩ hướng 80
4.1 Quan trắc cơ bản 80
4.2 Mô hình HeldưHou của hoàn lưu Hadley 84
4.3 Mô hình hoàn lưu Hadley thực tế hơn 90
4.4 Hoàn lưu trung bình vĩ hướng ở vĩ độ trung bình 95
4.5 Quan điểm Lagrangian về hoàn lưu kinh hướng 101
4.6 Bài tập 104
Chương 5 Những nhiễu động tức thời miền ôn đới 106
5.1 Quy mô thời gian của chuyển động khí quyển 106
5.2 Cấu trúc của các xoáy tức thời 110
5.3 Các nguồn năng lượng của khí quyển 118
5.4 Lý thuyết bất ổn định tàáp 127
5.5 Những chu trình tàáp vàcác quá trình tần số cao 139
5.6 Bài tập 145
Chương 6 Sự lan truyền sóng vàcác xoáy dừng 147
6.1 Kết quả quan trắc các xoáy dừng 147
6.2 Mô hình chính áp 152
6.3 áp dụng cho các xoáy dừng thám sát được 163
6.4 Sự lan truyền của sóng Rossby theo chiều thẳng đứng 167
6.5 Dòng EliassenưPalm 172
6.6 Các dòng Eliassen vàcác chu trình tàáp 177
6.7 Bài tập 181
Chương 7 Đặc tính ba chiều của hoàn lưu khí quyển toàn cầu 182
7.1 Sự biến đổi vĩ hướng ở miền nhiệt đới 182
7.2 Hoàn lưu gió mùa 189
7.3 Đới xoáy vàdòng xiết miền ôn đới 192
7.4 Tương tác giữa xoáy tức thời vàxoáy dừng 198
7.5 Sự vận chuyển hơi nước trên toàn cầu 207
7.6 Bài tập 214
Chương 8 Sự biến đổi tần số thấp của hoàn lưu 216
8.1 Các quá trình tức thời tần số thấp 216
8.2 Những hình thế quan hệ xa 217
8.3 Những dao động tầng bình lưu 227
8.4 Dao động nội mùa 232
8.5 Dao động nam 235
8.6 Cơ chế ngăn chặn dòng miền ôn đới 239
8.7 Sự hỗn loạn vàbiến đổi tần số cực thấp 243
8.8 Bài tập 249
Chương 9 Tầng bình lưu 250
9.1 Chu kỳ mùa của các hoàn lưu trong tầng bình lưu 250
9.2 Sự lan truyền sóng vàtương tác của dòng trung bình 259
9.3 Sự hình thành vàvận chuyển ôzon 265
9.4 Sự trao đổi vật chất qua đỉnh tầng đối lưu 273
9.5 Bài tập 280
Chương 10 Khí quyển của các hành tinh vàcác hệ thống chất lỏng vàchất khí khác 282
10.1 Các ảnh hưởng chủ yếu đối với các hoàn lưu hành tinh 282
10.2 Các hoàn lưu kiểu Trái Đất 288
10.3 Những khí quyển quay chậm 296
10.4 Hoàn lưu khí quyển của các hành tinh lớn 301
10.5 Hoàn lưu đại dương quy mô lớn 307
10.6 Các hệ thống phòng thí nghiệm 309
10.7 Bài tập 315
Lời giải bài tập 317
Danh mục sách 334
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
oμn l−u kinh h−ớng trung bình theo vĩ h−ớng 804.1 Quan trắc cơ bản 80
4.2 Mô hình Held-Hou của hoμn l−u Hadley 84
4.3 Mô hình hoμn l−u Hadley thực tế hơn 90
4.4 Hoμn l−u trung bình vĩ h−ớng ở vĩ độ trung bình 95
4.5 Quan điểm Lagrangian về hoμn l−u kinh h−ớng 101
4.6 Bμi tập 104
Ch−ơng 5 Những nhiễu động tức thời miền ôn đới 106
5.1 Quy mô thời gian của chuyển động khí quyển 106
5.2 Cấu trúc của các xoáy tức thời 110
5.3 Các nguồn năng l−ợng của khí quyển 118
5.4 Lý thuyết bất ổn định tμ áp 127
- 5 -
5.5 Những chu trình tμ áp vμ các quá trình tần số cao 139
5.6 Bμi tập 145
Ch−ơng 6 Sự lan truyền sóng vμ các xoáy dừng 147
6.1 Kết quả quan trắc các xoáy dừng 147
6.2 Mô hình chính áp 152
6.3 áp dụng cho các xoáy dừng thám sát đ−ợc 163
6.4 Sự lan truyền của sóng Rossby theo chiều thẳng đứng 167
6.5 Dòng Eliassen-Palm 172
6.6 Các dòng Eliassen vμ các chu trình tμ áp 177
6.7 Bμi tập 181
Ch−ơng 7 Đặc tính ba chiều của hoμn l−u khí quyển toμn cầu 182
7.1 Sự biến đổi vĩ h−ớng ở miền nhiệt đới 182
7.2 Hoμn l−u gió mùa 189
7.3 Đới xoáy vμ dòng xiết miền ôn đới 192
7.4 T−ơng tác giữa xoáy tức thời vμ xoáy dừng 198
7.5 Sự vận chuyển hơi n−ớc trên toμn cầu 207
7.6 Bμi tập 214
Ch−ơng 8 Sự biến đổi tần số thấp của hoμn l−u 216
8.1 Các quá trình tức thời tần số thấp 216
8.2 Những hình thế quan hệ xa 217
8.3 Những dao động tầng bình l−u 227
8.4 Dao động nội mùa 232
8.5 Dao động nam 235
8.6 Cơ chế ngăn chặn dòng miền ôn đới 239
8.7 Sự hỗn loạn vμ biến đổi tần số cực thấp 243
8.8 Bμi tập 249
Ch−ơng 9 Tầng bình l−u 250
9.1 Chu kỳ mùa của các hoμn l−u trong tầng bình l−u 250
9.2 Sự lan truyền sóng vμ t−ơng tác của dòng trung bình 259
9.3 Sự hình thμnh vμ vận chuyển ôzon 265
9.4 Sự trao đổi vật chất qua đỉnh tầng đối l−u 273
9.5 Bμi tập 280
Ch−ơng 10 Khí quyển của các hμnh tinh vμ các hệ thống chất
lỏng vμ chất khí khác
282
10.1 Các ảnh h−ởng chủ yếu đối với các hoμn l−u hμnh tinh 282
10.2 Các hoμn l−u kiểu Trái Đất 288
10.3 Những khí quyển quay chậm 296
10.4 Hoμn l−u khí quyển của các hμnh tinh lớn 301
10.5 Hoμn l−u đại d−ơng quy mô lớn 307
10.6 Các hệ thống phòng thí nghiệm 309
10.7 Bμi tập 315
Lời giải bμi tập 317
Danh mục sách 334
- 6 -
Tμi liệu tham khảo 338
- 7 -
Chuyên khảo nμy trình bầy quan điểm hiện đại về hoμn l−u khí quyển toμn cầu.
Trong chuyên khảo có sự phối hợp giữa các số liệu quan trắc thực tế đối với hoμn l−u
chung khí quyển bằng những mô hình lý thuyết đơn giản của cơ chế điều khiển hoμn
l−u. Những ch−ơng đầu đề cập tới quan điểm truyền thống về hoμn l−u toμn cầu đối
với những quá trình khởi tạo chuyển động khí quyển vμ các nguyên nhân động lực lμm
biến dạng chúng. Các ch−ơng tiếp theo phát triển những vấn đề gần đây nhất bao gồm
cả sự biến động tần suất thấp vμ các quá trình hoμn l−u khí quyển toμn cầu khác.
Chuyên khảo lμ tμi liệu nghiên cứu lý thú đối với các sinh viên cao học vμ các cán
bộ nghiên cứu cần những kiến thức mở đầu đối với vấn đề hoμn l−u khí quyển tr−ớc
khi đọc các tμi liệu nguyên bản. Cuốn sách có nhiều hình minh hoạ những kết quả
nghiên cứu chẩn đoán vμ mô hình hoá. Mỗi ch−ơng đều có phần trình bầy các vấn đề
vμ phần dẫn các tμi liệu tham khảo.
- 8 -
Lời dẫn
Gió thổi tới nơi nó sẽ tới, bạn có thể nghe tiếng gió nh−ng bạn không biết gió thổi
từ đầu tới vμ sẽ thổi tới đâu (John, 3, 8).
Thời trung cổ câu hỏi gió thổi từ đâu tới vμ sẽ thổi tới đâu đối với mỗi ng−ời lμ câu
hỏi khó trả lời. Hơn nữa gió không thể hiểu đ−ợc nên gió đ−ợc các bậc tiền bối dùng nó
nh− lμ di chúc không nhìn thấy đ−ợc của Chúa thánh thần (theo tiếng Hy Lạp từ gió
cũng có nghĩa lμ “tinh thần”). Khí t−ợng thuộc ngμnh khoa học đ−ợc nghiên cứu nhiều
nhất. Nếu bạn lμ nhμ nông, thuỷ thủ hay lính đồn trú cho rằng gió hay thời tiết xấu lμ
do Chúa đ−a tới cho con ng−ời điều đau khổ vμ tai hoạ, để giới hạn quyền lực của con
ng−ời.
Còn có rất nhiều câu hỏi cho đến tr−ớc cuộc cách mạng Newtơn vμo thế kỷ 19, khi
nhiều định luật về nhiều khía cạnh khác nhau của thế giới tự nhiên đ−ợc phát hiện.
Kepler đã chỉ ra rằng chuyển động của hμnh tinh tuân theo những nguyên tắc chặt
chẽ, mặc dù ông không thể giải thích thoả đáng tại sao định luật của ông về chuyển
động của các hμnh tinh lại có dạng nh− vậy. Galileo đã chỉ ra chuyển động của vật thể
đơn giản nh− chuyển động của quả cầu kim loại nặng trên mặt nghiêng. Newtơn với
ba định luật của ông về chuyển động vμ định luật vạn vật hấp dẫn đã tổng hợp tất cả
những kết quả nghiên cứu đã nói ở trên vμ chỉ ra khả năng dự báo những điều quan
sát đ−ợc của các nhμ khoa học tr−ớc đó bằng tập hợp bốn định luật của ông.
Điều đó xảy ra ngay tr−ớc khi vấn đề hoμn l−u khí quyển h−ớng tới việc sử dụng
cơ học Newtơn mới. Năm 1687 Halley hoμn thiện lý thuyết về tín phong, ông cho rằng
tín phong gây nên bởi chuyển động thăng của không khí nóng ở xích đạo vμ đ−a không
khí tới đây từ những vĩ độ cao hơn. Hadley, năm 1720, hoμn thiện thêm lý thuyết nμy.
Theo ông nh− vậy phải có dòng khí thổi về phía cực, nằm trên tín phong mặt đất. Vμ
nh− vậy những cố gắng đầu tiên nghiên cứu về gió vμ hoμn l−u quy mô lớn của khí
quyển đã đ−ợc bắt đầu. Nửa sau thế kỷ 18, chuyển động của chất lỏng trên Trái Đất
đã đ−ợc mô tả trên cơ sở toán học vμ cùng với việc thiết lập lực Coriolis, vai trò to lớn
của chuyển động quay của Trái Đất đ−ợc xác định. Tuy nhiên, những cố gắng nμy đã
không đ−ợc phát triển do thiếu cả về mặt lý thuyết vμ đặc biệt lμ thiếu số liệu quan
trắc. Giấc mơ của các học trò của Newtơn mô tả hoμn l−u khí quyển nh− một cơ chế có
thể dự báo có thể đạt đ−ợc bằng cách áp dụng hệ thống các định luật của Newtơn về
chuyển động đối với không khí. Giấc mơ của Newtơn đã trở nên gần hiện thực hơn
nhất lμ sau Chiến tranh Thế giới Thứ hai khi cơ học l−ợng tử vμ lý thuyết t−ơng đối
khẳng định khả năng sử dụng khái niệm đơn giản của Newtơn để giải thích động lực
học của các hệ thống trong các nhánh của vật lý học. Do ngμnh hμng không phát triển,
nhu cầu thông tin chi tiết về điều kiện khí t−ợng trên phạm vi lớn, khả năng thu thập
thông tin đ−ợc nâng cao trên mạng l−ới quan trắc đ−ợc mở rộng. Cùng với sự phát
triển của mô hình front của tr−ờng phái Bergen ở Nauy vμ việc biểu diễn định l−ợng
mô hình với các thμnh phần của cơ học chất lỏng của Newtơn, nền tảng cho những vụ
- 9 -
bội thu của khoa học khí t−ợng Những kết quả phân tích kiên trì của Charney vμ
Eady đã giải thích sự phát triển của xoáy thuận bằng các lý thuyết bất ổn định của
chất lỏng. Sự phát triển của máy tính lμm cho dự báo thời tiết bằng ph−ơng pháp số
trị trở thμnh hiện thực, ph−ơng pháp nμy dựa trên việc tích phân hệ các ph−ơng trình
phi tuyến đ