边界层气象学是气象学的一门分支学科，主要关注与地球表面直接接触的大气层的状态及其中发生的各种过程。本书以动量守恒方程、干空气、水汽和痕量气体的质量守恒方程、运动气块和地表的能量守恒方程以及理想气体状态方程这些基本方程组为核心来组织素材。针对不同情形，通过方程推导，解释大气边界层中的各种现象和结果。在第一版基础上，第二版更新了有关海洋边界层的内容，并增加了三章新内容：城市边界层、污染边界层和有云边界层。
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致谢(第2版)
致谢(第1版)
第1章 概论1
1.1 边界层气象学的基本概念1
1.2 专业术语4
1.3 边界层气象学的应用范例5
1.3.1 地表通量的参数化5
1.3.2 生态系统的新陈代谢5
1.3.3 生物颗粒的传播路径6
1.3.4 空气污染物扩散6
1.3.5 预测蒸散7
1.3.6 城市热岛效应7
1.3.7 与大尺度大气运动的联系8
1.3.8 输送现象8
1.4 本书框架8
1.5 如何使用本书9
第2章 基本方程11
2.1 坐标系11
2.2 动量守恒原理12
2.3 质量守恒原理14
2.4 能量守恒原理17
2.5 地表能量平衡19
2.6 理想气体定律22
习题24
参考文献27
第3章 平均量的控制方程28
3.1 雷诺分解28
3.2 流体的不可压缩性32
3.3 速度、混合比和位温的平均方程33
3.4 简化的一维方程37
3.5 闭合问题40
3.6 量化湍流通量的方法44
3.6.1 实验研究45
3.6.2 模型研究47
习题49
参考文献54
第4章 大气湍流的产生与维持56
4.1 能量库与能量传输56
4.2 平均流的动能收支59
4.3 湍流的动能收支62
4.4 大气稳定度67
习题73
参考文献77
第5章 植被冠层内的流场79
5.1 冠层形态79
5.2 冠层体积平均79
5.3 平均动量方程83
5.4 冠层内风廓线的解析解85
5.5 平均流和湍流的动能收支88
5.6 剪切不稳定和湍流的产生89
习题95
参考文献97
第6章 大气边界层中的受力平衡99
6.1 引言99
6.2 陆地边界层的垂直结构99
6.2.1 对流边界层99
6.2.2 稳定边界层102
6.2.3 大气边界层的昼夜演变102
6.3 海洋边界层的垂直结构104
6.4 中性和对流边界层内的受力平衡106
6.5 稳定边界层内的受力平衡112
习题117
参考文献120
第7章 近地边界层痕量物质扩散123
7.1 基本约束条件123
7.2 均匀湍流中的点源扩散125
7.2.1 瞬时点源125
7.2.2 连续点源129
7.3 高架源的Gauss烟流模式130
7.4 地面源的扩散过程132
7.4.1 地面线源132
7.4.2 地面点源136
7.5 植被冠层中的扩散136
7.6 通量贡献区理论140
7.6.1 通量贡献区的概念140
7.6.2 确定通量贡献区函数的方法142
7.6.3 通量贡献区模型144
习题146
参考文献149
第8章 涡度相关原理151
8.1 引言151
8.2 冠层源项151
8.3 生态系统净交换的概念155
8.4 箱式法155
8.5 涡度相关法的控制体积157
8.6 无平流条件下的涡度相关法161
8.7 垂直平流162
8.8 水平平流166
8.9 实际应用中需关注的问题170
习题171
参考文献175
第9章 通量观测中的密度效应176
9.1 密度效应176
9.2 涡度相关观测中的密度效应177
9.3 通量梯度关系中的密度效应181
9.4 箱式法测定通量的密度效应186
习题188
参考文献190
第10章 能量平衡、蒸发和表面温度192
10.1 叶片尺度通量的阻力表达式192
10.2 冠层能量平衡和大叶模型195
10.3 应用于遥感的单源模型198
10.4 表面温度的单源模型200
10.5 双源蒸发模型206
10.6 地气交换模型的改进209
习题210
参考文献212
第11章 大气边界层的热量、水汽和痕量气体收支215
11.1 引言215
11.2 对流边界层的平板近似理论216
11.3 边界层增厚和夹卷过程219
11.3.1 边界层增厚219
11.3.2 夹卷过程221
11.4 对流边界层的热量收支222
11.5 对流边界层的CO2收支225
11.6 对流边界层的水汽收支227
11.7 夜间稳定边界层中的痕量气体230
习题232
参考文献236
第12章 城市边界层239
12.1 城市表面能量平衡239
12.2 城市陆地表面过程模型242
12.3 城市热岛245
12.4 湿球热岛248
12.5CO2 收支253
习题255
参考文献258
第13章 污染边界层262
13.1 大气辐射传输基础262
13.2 气溶胶对地表能量、CO2和H2O通量的影响266
13.3 平板近似271
13.4 边界层模型的改进272
13.4.1 被污染的覆盖逆温层272
13.4.2 被污染的自由大气273
13.4.3 气溶胶吸湿增长274
13.5 气溶胶对边界层特征的影响278
习题280
参考文献282
第14章 有云边界层286
14.1 边界层中的云286
14.2 控制方程中的热力学变量286
14.3 被云覆盖的边界层291
14.3.1 基本特征291
14.3.2 云的辐射特性292
14.3.3 平板近似295
14.3.4 平衡边界层298
14.4 含浅积云的边界层302
14.5 夹卷速率的观测与参数化306
14.5.1 观测306
14.5.2 参数化308
习题311
参考文献313
缩写、符号与常数318
索引327
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