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前言1

第一章 动力系统的数学描述1

1.1 系统与外界的关系1

1.2 系统内的变量描述3

1.3 系统微观动力学的描述6

1.4 一维非线性系统的长期行为8

1.5 天气系统的动力学行为和可预报性9

1.6 系统内部动力学的分解分析14

1.7 大气动力系统的相空间描述16

1.8 系统宏观变量的数学描述22

1.9 大气中宏观变量的数学描述27

1.10 天气预报的两种方法30

2.1 三个基本实验33

第二章 大气环流和系统33

2.2 实验模拟与实际大气42

2.3 旋转地球上的经圈环流48

2.4 海洋和大气中的异常结构57

2.5 地球系统中的异常和各部分的作用关系65

2.6 中高纬度环流形势75

2.7 青藏高原的背风环流77

第三章 对流理论和中尺度气象过程模拟82

3.1 局地热对流的Lorenz系统82

3.2 准地转平衡下的水平对流87

3.3 中尺度气象过程的控制方程91

3.4 三维中尺度气象过程的模拟99

3.5 二维非定常中尺度气象过程的模拟109

3.6 二维定常模式的实际应用119

4.1 低空急流附近的垂直运动与降水126

第四章 低层大气流型与对流天气126

4.2 西南涡与江淮气旋及雷暴天气133

4.3 台风倒槽内的区域大暴雨140

4.4 地形摩擦对台风环流及移动的影响147

4.5 台风前部龙卷风的特征和萌发条件155

4.6 500hPa西北气流下冰雹发生的条件162

第五章 非平衡热力学的基本原理165

5.1 大气热力学中的基本概念165

5.2 邻近平衡的线性区和远离平衡的非线性区168

5.3 唯象关系和唯象系数169

5.4 守恒定律和平衡方程173

5.5 唯象关系在熵产生结构上的效应180

5.6 最小熵产生原理181

5.7 非线性热力学的特征184

5.8 耗散结构189

第六章 非平衡线性热力学在天气预报中的应用195

6.1 大气系统中的熵平衡方程195

6.2 能量平流和水汽通量散度对熵平衡的贡献及其天气学意义201

6.3 定容等熵温度对熵平衡的贡献及其应用206

6.4 熵平衡方程在天气预报中的完整形式211

6.5 熵平衡方程在短时降水预报中的应用212

6.6 一次间断暴雪过程的熵诊断分析218

6.7 用熵平衡方程反算垂直速度和雨量223

第七章 非线性热力学理论的应用226

7.1 干空气下的超熵产生与江淮气旋的生成和发展226

7.2 湿大气下的超熵产生233

7.3 超熵产生在海上大风预报中的应用237