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　　本书採图解方式，探讨浩瀚无穷的大气科学，使读者迅速理解全球气候异常原因，并掌握先机。

　　第1章描述宇宙诞生及地球大气的形成；第2至第5章叙述地球大气的结构、运动与大气现象，如热带风暴、龙卷风及圣婴现象等。第6章介绍大气观测系统与气象要素之观测。第7章简述如何分析与预报天气，包括数值天气预报，让读者了解近代大气科学作业的整体轮廓。

　　接着第8章从大气化学着手，探讨人为对环境的破坏，包括化学烟雾与臭氧层减弱的伤害；第9至第10章从认识气候学到探讨气候异常情形与发生原因；最后在第11章介绍大气科学应用，如航空运输、太空科学与军事气象之应用等，是大气科学研究和经济建设的重要组成。读者了解大气科学的特性后，即可发现它的多样性，依照兴趣都能在大气科学中找到适合自己才能的研究方向，让自己在这个充满挑战的领域中发光发热。

作者简介

张泉涌

　　学历：
　　日本东京大学理学博士
　　私立中国文化大学气象学硕士

　　经历：
　　民用航空局飞航服务总台气象观测员、预报员、主任气象员
　　交通部民用航空局供应组技正、副组长、组长
　　国立台湾师范大学理学院地球科学系、国立台北教育大学自然科学教育学系及私立中国文化大学地学研究所兼任副教授

　　专长：
　　大气动力学、中尺度气象学、数值模拟、气候学

　　着作：
　　普通气象学（国立编译馆出版）
　　中尺度气象学（国立编译馆主编、鼎文书局总经销）
　　豪雨与豪雪之气象学（国立编译馆与五南图书出版公司合作出版）
　　全球气候变迁－危机与转机（国家教育研究院主编、五南图书出版公司发行）

第1章 蓝色地球与地球大气的诞生
1-1　 宇宙的诞生 
1-2　 太阳星云假说 
1-3　 太阳系的诞生 
1-4　 太阳系行星的诞生 
1-5　 地球的形成与地球结构 
1-6　 地球内部层圈的形成 
1-7　 地球形成旋转椭圆体 
1-8　 地球的运转 
1-9　 地球进动与岁差运动 
1-10　海洋的形成 
1-11　海洋分布与海底地形 
1-12　地球大气的形成 
1-13　原始大气及氧气浓度的增加 
1-14　臭氧层的形成与大气的进化 
1-15　火山活动与次生大气的形成 
1-16　蓝色地球是宇宙中唯一的绿洲 

第2章 地球大气概述
2-1　 地球大气的组成 
2-2　 大气的垂直结构--对流层与平流层 
2-3　 大气的垂直结构--中气层与增温层 
2-4　 高层大气与磁层 
2-5　 臭氧层与紫外线的吸收 
2-6　 地球大气能量来源 
2-7　 大气及地表能量收支 
2-8　 入射太阳辐射纬度分布 
2-9　 大气及地球辐射 
2-10　温室气体与温室效应 
2-11　辐射平衡温度 

第3章 大气运动
3-1　 气压与等压线 
3-2　 等压面 
3-3　 气压场 
3-4　 低压槽 
3-5　 大气运动 
3-6　 气压梯度 
3-7　 科氏力及摩擦力 
3-8　 地转风及近地面风 
3-9　 离心力与向心力 
3-10　大气环流系统 
3-11　三胞环流/三圈热力环流 
3-12　行星风系 
3-13　大气环流的季节变化 
3-14　区域环流 
3-15　焚风 
3-16　综观尺度大气运动 
3-17　东风波/热带波 

第4章 大气现象
4-1　 雾的形成与分类（一） 
4-2　 雾的形成与分类（二） 
4-3　 云的形成与分类 
4-4　 云的种类（一） 
4-5　 云的种类（二） 
4-6　 云的种类（三） 
4-7　 云的种类（四） 
4-8　 云的种类（五） 
4-9　 雨的形成与种类 
4-10　地形雨 
4-11　雷暴 
4-12　多胞型雷暴 
4-13　气旋雨 
4-14　热带风暴结构与强度 
4-15　热带风暴的移动 
4-16　热带风暴命名 
4-17　温带低压与锋面降水 
4-18　冷锋及暖锋 
4-19　囚锢锋 
4-20　龙卷风 
4-21　沙尘暴 

第5章 海洋气象
5-1　 海洋与大气的关系 
5-2　 大气与海洋交互作用 
5-3　 热塔效应 
5-4　 海洋沿岸的风与流 
5-5　 潮汐 
5-6　 暴潮 
5-7　 洋流系统 
5-8　 温盐环流 
5-9　 圣婴及反圣婴现象 
5-10　圣婴现象的效应和影响 
5-11　冰山与航运安全 

第6章 大气现象观测
6-1　 全球对地观测综合系统 
6-2　 气象观测网分类 
6-3　 气象观测系统地面气象观测 
6-4　 气压及风向风速观测 
6-5　 降水量及温湿度观测 
6-6　 云的观测 
6-7　 云量和云高观测 
6-8　 农业气象观测 
6-9　 海洋气象观测 
6-10　航空气象观测 
6-11　航空气象观测设备 
6-12　微爆气流与阵风锋面影响飞安与观测 
6-13　高层气象观测 
6-14　气象雷达观测 
6-15　气象飞机观测 
6-16　下投式探空仪 
6-17　气象卫星观测 
6-18　绕极气象卫星 
6-19　红外线卫星云图 

第7章 天气分析与预测
7-1　 天气学的演进 
7-2　 天气现象的尺度与寿命 
7-3　 天气图分析 
7-4　 高空天气图与厚度图 
7-5　 天气分析辅助图 
7-6　 天气预报 
7-7　 数值天气预报 
7-8　 短期天气预报 
7-9　 降雨机率预报 
7-10　长期预报 
7-11　台风预报 
7-12　影响侵台台风因素 
7-13　藤原效应 
7-14　台风路径预报 
7-15　台风强度预报 
7-16　台风降雨预报 
7-17　数值模拟 

第8章 大气化学
8-1　 大气的化学组成 
8-2　 大气化学研究对象 
8-3　 悬浮微粒或气胶 
8-4　 气胶化学 
8-5　 卫星观测气胶 
8-6　 环境破坏与大气污染 
8-7　 主要空气污染物 
8-8　 化学烟雾 
8-9　 酸雨 
8-10　酸雨的採样与监控 
8-11　平流层化学 
8-12　臭氧层减弱的伤害 
8-13　大气放射性物质化学 
8-14　电离辐射的危害 
8-15　公众年曝露剂量 
8-16　放射性物质的辐射性污染 

第9章 气候学
9-1　 地球的气候系统 
9-2　 气候学研究领域 
9-3　 气候形成因素 
9-4　 气候分类法 
9-5　 地球能量的收支平衡 
9-6　 辐射平衡温度与温室效应 
9-7　 影响气候变化的自然因素 
9-8　 岁差 
9-9　 太阳黑子 
9-10　板块漂移与地形变化 
9-11　火山喷发 
9-12　火山喷出物 
9-13　大气气体成分的变化 
9-14　地表状态的变化 
9-15　海洋与气候 
9-16　圣婴/南方震盪 
9-17　云与气候 
9-18　大气内部动力与气候 

第10章 气候异常与气候灾害
10-1　 我们所居住的地球发出哀嚎 
10-2　 全球暖化迹证－北极冰床逐渐消失 
10-3　 全球暖化迹证－南极大陆异常改变 
10-4　 全球暖化迹证－各地山脉冰河后退 
10-5　 全球暖化迹证－北极永冻土逐渐融化 
10-6　 全球各地热浪益发频繁 
10-7　 侵袭各地风灾增强 
10-8　 喷射气流与极地涡旋异常 
10-9　 气候灾难 
10-10　气候变迁与粮食危机 
10-11　中国沙漠化与沙尘暴更趋恶化 
10-12　低海拔珊瑚环礁国家恐被海面上昇淹没 
10-13　丧失生物多样性物种 
10-14　全球气候异常对人类健康状态造成负面影响 

第11章 大气科学的应用
11-1　 大气科学与地球系统科学 
11-2　 地球系统能量收支平衡 
11-3　 地球系统的水文循环 
11-4　 水文循环与洪水 
11-5　 航空运输运用－飞航安全与气象因素 
11-6　 航空运输运用－影响飞安之低空风切 
11-7　 航空运输运用－影响飞安之乱流 
11-8　 低云与浓雾 
11-9　 农业气象应用 
11-10　水文气象学应用 
11-11　引发洪水常见原因 
11-12　水灾监测与预警 
11-13　森林气象学 
11-14　太空科学的应用 
11-15　军事气象之应用 
11-16　气象战

1.1 宇宙的诞生

大爆炸宇宙论 (The Big-Bang theory)

在地球及其大气诞生前实际上宇宙就已存在了，宇宙中有地球形成后再历经46亿年的演化，终于才诞生了生命。在浩瀚的宇宙中，目前只知地球为唯一有水及氧气可供人类居住生存的星球，如同宇宙中惟一的绿洲。地球与地球上的大气究竟是怎么形成的？对地球大气科学有兴趣的读者，能够大略了解宇宙起源及宇宙科学的最新进展应是必要的。

1927年，比利时牧师与宇宙论者乔治勒梅特(Georges Henri Joseph Éduard Lemaître)提出「宇宙的膨胀源自于火球的膨胀」，并建议天文观测者可以观察远方星系的红位移现象，来证实宇宙膨胀的论点。

1929年，天文科学家艾云哈柏（Edwin P. Hubble）依据早期星系种类分类的研究工作经验证实乔治勒梅特的宇宙膨胀论点。哈柏指出银河中看似微弱的星云其实是位在距离我们有几百万光年的其它星系中。哈柏发现远方星系远离我们的速度 v 和与我们的距离d成正比(即v = H0d)，式中比例常数H0称为「哈柏常数(Hubble constant)」，H0数值大小可以用来计算宇宙年龄。

1930年乔治伽莫夫 (George Gamow)与同事拉尔夫阿尔菲(Ralph Alpher)阐述宇宙的由来是起源于一次的「大爆炸宇宙论」。1949年，乔治伽莫夫进一步依据理论推导，宇宙会有随膨胀展开，约有绝对温度50K的残余能量，散佈在整个宇宙空间。由于质能互换原理，大爆炸所产生的能量最后乃转爲物质。

大爆炸宇宙论建立在3个主要基础：(1)由数学上证明广义相对论只容许唯一的解，这个数学解是在时间原点时，整个宇宙的大小只是一个点，因大爆炸而炸开一个3度空间。由于空间以固定速率不断向外膨胀，整个空间瞬间的大小可由时间形成指标和定义。(2)美国天文学家哈伯证实宇宙确实是在膨胀中，并且越远的星系膨胀的速度越快，与相对论的数学解大致吻合。(3)1965年阿默彭齐亚斯(Amo Penzias)和罗伯特威尔森(Robert Wilson)发现约2.70K的「宇宙背景辐射(Cosmic Background Radiation)」，这是最具关键性的基础，因而宇宙起源于大爆炸宇宙论得以广被接受。

2014年3月17日美国BICEP(Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization)第2代计画团队(BICEP2)宣布，他们已在南极用太空望远镜首次监测到宇宙约140亿年前大爆炸后，散发于宇宙空间的重力波，因此能够支持大爆炸后在千万亿分之1秒的瞬间，宇宙迅速膨胀的直接证据。

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