大氣動力學(第二版‧上下)（簡體書）

劉式適、劉式達編著的《大氣動力學(第二版)(上、下)》包含大氣動力學的主要內容，是作者多年從事該課程教學的結晶。全書共分十三章，分上、下兩冊。上冊包括前七章，後六章為下冊。第一章到第五章主要介紹大氣動力學的基本方程和最基本的運動規律；第六章應用攝動法建立了描寫大氣尺度運動的準地轉運動方程組；第七章和第八章較全面地介紹大氣波動及其傳播理論；第九章介紹近十多年發展的非線性波動理論；第十章介紹大氣能量學；第十一章介紹穩定度理論；第十二章介紹地轉適應理論；第十三章介紹近幾年發展較快的低緯大氣動力學。 《大氣動力學(第二版)(上、下)》闡述由淺入深、嚴謹系統；編排精細新穎，應用新的方法敘述大氣動力學中的一些概念，如準地轉、有效位能等；并介紹大氣動力學的最新發展，如非線性波、波的傳播理論等。為了便于教學，每章末并附有復習思考題和習題。考慮近十多年研究進展，本書第二版中第九章、第十章、第十二章和第十三章增加了一些相對成熟的內容。 《大氣動力學(第二版)(上、下)》可供天氣動力學、大氣物理學、海洋動力學等專業作為教材或教學參考書，也可供廣大從事海洋、氣象等科技人員閱讀參考。

劉式適 1938年生，1956年至1962午在北京大學物理系、地球物理系學習，畢業後留校任教至今。主講“大氣動力學”、“特殊函數”、“非線性波”等課程。現任北京大學教授、博士生導師。在國內外主要學術刊物上發表了100多篇論文，主要著作有《特殊函數》、《地球流體力學中的數學問題》、《大氣動力學》、《非線性大氣動力學》等，其中《大氣動力學》獲1995年國家教委優秀教材一等獎。獲國家自然科學獎兩次(1991，1997)，光華科技基金獎一次(1995)，國家教委科技進步獎三次(1990，1996，1997)。劉式達 1938年生，1956年至1962年在北京大學物理系、地球物理系學習，畢業後留校任教至今。主講“大氣湍流”、“自然界中的復雜現象和混沌”、“分形和分維”等課程。曾任地球物理系系主任，現任北京大學教授、博士生導師。在國內外主要學術刊物上發表了100多篇論文，主要著作有《分形和分維引論》、《地球流體力學中的數學問題》、《孤波和湍流》、《非線性大氣動力學》等。“非線性大氣動力學若干問題的研究”獲國家自然科學三等獎(1991)，獲光華科技基金獎一次(1997)，國家教委科技進步獎三次(1990，1996，1997)。

劉式適、劉式達編著的《大氣動力學(第二版)(上、下)》共分十三章，第一章到第五章主要介紹大氣動力學的基本方程和最基本的運動規律；第六章應用攝動法建立了描寫大氣大尺度運動的準地轉運動方程組；第七章和第八章較全面地介紹大氣波動及其傳播理論；第七章介紹近十多年發展的非線性波動理論；第十章介紹大氣能量學；第十一章介紹穩定度理論；第十二章介紹地轉適應理論；第十三章介紹近幾年發展較快的低緯大氣動力學。 本書的主要目的還是在于使大學生通過學習掌握大氣動力學的基礎理論，且學會應用近代數學、物理的方法去解決大氣動力學的基本問題，并從中了解本學科需要進一步探索和發展之處，從而在今後的學習和工作中去攻克它，為祖國的氣象事業和四個現代化服務。

上冊第一章 大氣運動的基本方程 1.1 地球與大氣的基本特征 1.2 絕對運動與相對運動 1.3 運動方程 1.4 連續性方程 1.5 狀態方程 1.6 熱力學方程 1.7 水汽方程 1.8 基本方程組 1.9 球坐標系中的大氣運動方程組 1.10 局地直角坐標系中的大氣運動方程組及β平面近似 1.11 大氣運動的湍流性，平均化的大氣運動基本方程組 1.12 湍流半經驗理論，封閉方程組 1.13 初條件與邊條件 1.14 氣壓傾向方程 1.15 柱坐標系中的大氣運動方程組 復習思考題 習題第二章 大氣運動的變形方程 2.1 角動量和角動量方程 2.2 能量與能量方程 2.3 正壓大氣與斜壓大氣 2.4 環流與環流定理 2.5 散度與渦度、流場分析 2.6 渦度方程、位渦度方程 2.7 散度方程與平衡方程 復習思考題 習題第三章 大氣中的平衡運動 3.1 大氣水平運動的方程組 3.2 力的垂直分布和大氣的動力分層 3.3 自然坐標系 3.4 自由大氣中的平衡運動 3.5 慣性振動和慣性穩定度 3.6 近地面層大氣中的平衡運動 3.7 上部邊界層大氣中的平衡運動 3.8 Ekman抽吸與旋轉衰減 3.9 地轉偏差 復習思考題 習題第四章 層結大氣與靜力平衡 4.1 層結大氣和層結穩定度 4.2 Richardson數 4.3 近地面層大氣湍流的Monin-Obukhov理論 4.4 有效勢能（available potential energy） 4.5 以靜止大氣為背景的大氣運動基本方程組 4.6 靜力近似、非彈性近似和Boussinesq近似 4.7 正壓模式（旋轉淺水模式，rotating shallow water modal） 4.8 準Lagrange坐標系 4.9 其他層結參數 復習思考題 習題第五章 尺度分析 5.1 大氣運動的分類和尺度概念 5.2 尺度分析（scale analysis） 5.3 無量綱參數 5.4 方程的無量綱化及某些近似的充分條件 復習思考題 習題第六章 準地轉動力學 6.1 小參數方法（攝動法） 6.2 準地轉模式與準地轉位渦度守恒定律 6.3 準地轉模式的能量守恒定律 6.4 準地轉的位勢傾向方程和ω方程 6.5 準無輻散模式 6.6 半地轉模式 復習思考題 習題第七章 線性波動 7.1 波的基本概念 7.2 小振幅波和小擾動方法（small perturbation method） 7.3 正交模方法（normal modes method） 7.4 大氣中的基本波動 7.5 正壓模式中的大氣波動 7.6 Kelvin波 7.7 一般大氣系統中的波動 7.8 準地轉模式中的大氣波動 7.9 包含基本氣流的Rossby波 7.10 Rossby波的頻散，上下游效應 7.11 超長波的尺度分析與頻率分析 7.12 Haurwitz波 7.13 永恒性波解（permanent wave solution） 7.14 地形Rossby波 7.15 定常Rossby波的形成 復習思考題 習題下冊第八章 波的傳播理論 8.1 緩變波列（slowly varying wave train） 8.2 波能密度及其守恒原理 8.3 波作用量 8.3 波作用量及其守恒原理 8.4 波的多尺度方法 8.5 Rossby波的傳播圖像 8.6 Rossby波的經向和垂直傳播 8.7 Rossby波的動量和熱量輸送 8.8 Rossby波的演變，波與基本氣流的相互作用 8.9 E-P通量(Eliassen-Palm flux) 8.10 東西風帶和經圈環流的維持 8.11 Rossby波的共振相互作用 復習思考題 習題第九章 非線性波動 9.1 波動方程的特征線，Riemann不變量 9.2 淺水波的KdV(Korteweg de Vries)方程和Boussinesq方程 9.3 非線性的作用：波的變形 9.4 耗散的作用，Burgers方程的求解，沖擊波(shock waves) 9.5 頻散的作用，KdV方程的求解，橢圓余弦波(cnoidal waves)與孤立波(solitary waves) 9.6 正弦-Gordon方程的周期解、扭結波(kinkwaves)與反扭結波(anti-kink waves) 9.7 試探函數法(trial function method)，雙曲函數展開法(hyperbolic function expansion method) 9.8 Jacobi橢圓函數展開法(Jacobi elliptic function expansion method) 9.9 非線性Schrodinger方程的包絡周期波(envelope periodic waves)與包絡孤立波(envelope solitarywaves) 9.10 非線性波的波參數 9.11 奇異攝動法(singular perturbation method) 9.12 約化攝動法(reductive perturbation method) 9.13 冪級數展開法(power series expansion method) 9.14 Backlund變換 9.15 散射反演法(inverse scattering method) 9.16 非線性方程的守恒律 9.17 準地轉位渦度方程的偶極子(modon)解 復習思考題 習題第十章 大氣中的能量平衡 10.1 基本氣流能量與擾動能量 10.2 能量平衡方程 10.3 基本氣流動能與擾動動能的平衡方程 10.4 基本氣流有效勢能與擾動有效勢能的平衡方程 10.5 能量間的相互轉換 10.6 大氣能量循環 10.7 能量轉換與Richardson數 10.8 湍流的串級(cascade)與能譜(energy spectrum) 復習思考題 習題第十一章 流動的穩定性 11.1 穩定性的基本概念 11.2 重力波的穩定度 11.3 慣性-重力波的穩定度 11.4 Rossby波的穩定度 11.5 臨界層問題 11.6 非線性穩定度 11.7 常微分方程的穩定性理淪 11.8 氣候系統的平衡態(equilibrium states) 11.9 大氣流場的拓撲(topology)結構 復習思考題 習題第十二章 地轉適應理論 12.1 適應過程和演變過程的基本概念 12.2 適應過程和演變過程的可分性 12.3 適應過程的物理分析 12.4 正壓地轉適應過程 12.5 斜壓地轉適應過程 12.6 天氣形勢變化的分解、演變過程和適應過程的聯結 復習思考題 習題第十三章 低緯大氣動力學 13.1 低緯大氣運動的主要特征 13.2 低緯大尺度運動的尺度分析 13.3 低緯大氣風場與氣壓場的關系 13.4 低緯大氣的慣性振動 13.5 低緯大氣Kelvin波 13.6 低緯大氣的一般線性波動 13.7 積云對流加熱參數化 13.8 臺風中慣性—重力內波的不穩定 13.9 第二類條件不穩定(CISK)和臺風的發展 13.10 臺風的結構 13.11 非絕熱波動(diabatic waves) 復習思考題 習題