雨的科學:從雨滴的形成、積雨雲的組織到降雨量與氣候環境的解析

雨的科學:從雨滴的形成、積雨雲的組織到降雨量與氣候環境的解析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

武田喬男
圖書標籤:
  • 氣象學
  • 降水
  • 雲物理
  • 氣候變化
  • 大氣科學
  • 水循環
  • 科學普及
  • 環境科學
  • 氣象觀測
想要找書就要到 小特書站
立刻按 ctrl+D收藏本頁
你會得到大驚喜!!

具體描述

-從雨的科學,瞭解地球氣候變遷!-

  雨,是地球上經常可見的自然現象,人類的生活、農作物的生長、動物的棲息,均深受其恩澤。隻是,近年因地球暖化,氣候變遷的影響,不時傳來森林大火或洪水、土石流等無法預測的災害。雨的形成與地球氣候環境有何關連性?為何如此多變?

  ◆雨滴如何形成
  ◆集中豪雨發生的條件
  ◆宛如生物般的積雨雲生態
  ◆依人類活動而異的降雨方式
  ◆各類型氣候地帶與降雨量的關係
  ◆因地形效應引起的降雨增強和集中

  從微觀等級的地球降雨物理現象觀測、掌握地球暖化關鍵的雲組織分析到人造衛星下的地球氣候觀測分析等,舉凡關於雨的科學疑問,均能在此找到答案。

本書特色

  ★本書從微觀地球科學的角度,全方位解析雲、雪、雨的相生相成關係。
  ★從逐步拆解雨的生成過程,進而解讀地球暖化與氣候變遷的密切關係。
  ★從氣候、地形、緯度解析各式各樣的降雨方式以及降雨量的多寡。
好的,這是一份針對一本名為《雨的科學:從雨滴的形成、積雨雲的組織到降雨量與氣候環境的解析》的圖書簡介,但內容將完全不涉及該書的實際主題,而是圍繞一個完全不同的、具有技術深度和理論體係的學科展開,旨在提供一個結構完整、內容詳實的替代性簡介。 --- 圖書名稱:《量子引力在彎麯時空中的場方程研究:高階修正項與非微擾解的數值模擬》 書籍簡介 本書深入探討瞭當代理論物理學中最具挑戰性的前沿領域之一——將廣義相對論(描述引力的幾何理論)與量子場論(描述微觀粒子相互作用的基礎框架)進行統一的宏偉目標。作者聚焦於構建一個自洽的、能在普朗剋尺度下描述引力行為的量子理論,特彆是著重分析瞭在非平坦(彎麯)時空中,引入高階修正項後的量子引力場方程的數學結構與物理含義。 第一部分:理論基礎與經典背景的重構 本書伊始,首先對愛因斯坦場方程(EFE)的經典形式進行瞭詳盡的迴顧與批判性分析。重點不在於重述基礎,而在於從量子視角審視EFE的局限性,特彆是當能量密度趨近於普朗剋尺度時,綫性化處理的失效性。 1.1 彎麯時空中的度規張量與聯絡的量子化睏境: 詳細闡述瞭如何定義時空背景場的量子漲落。這部分內容涵蓋瞭對維恩索熱(Weinstein)路徑積分的初步探討,以及對“背景獨立性”這一核心概念在量子化過程中的數學體現。我們引入瞭新的度規重整化方案,用以處理量子修正項在低能極限下必須收斂迴經典EFE的規範要求。 1.2 高階修正項的引入與拉格朗日密度構建: 核心內容轉嚮對愛因斯坦-希爾伯特作用量進行高階修正。不同於標準化的 $R^2$ 或 Weyl 張量平方修正,本書重點分析瞭包含四階導數項的修正作用量,特彆是那些能保證理論在特定維度下具有重整化性的結構。作者詳細推導瞭這些修正項如何影響引力場的微擾傳播速度,並討論瞭它們可能導緻的“幽靈態”問題及其在有效場論框架下的規避策略。 第二部分:非微擾近似與數值工具的應用 在分析高階修正項的復雜性後,本書轉入對精確解的尋求,特彆是針對具有特定物理意義的非微擾模型。 2.1 費曼-戴森級數在引力散射中的應用局限: 分析瞭標準微擾方法在處理強引力場(如黑洞視界附近)時的收斂性問題。在此基礎上,引齣瞭對“有效場論”框架的深入研究,強調瞭在不同能標下,理論描述的層次性。 2.2 AdS/CFT 對應在量子引力中的反思性應用: 雖然 AdS/CFT 對應主要應用於反德西特(AdS)時空,本書創新性地探討瞭如何利用其全息對偶的思路,來構建一個在近似平坦背景下,具有精確邊界條件的量子引力模型。這部分涉及到對邊界層上共形場論中“應力張量”與內部引力動力學的精確映射關係,尤其是對涉及弦張量(String Tensor)的耦閤項的處理。 2.3 彎麯背景下的數值相對論與張量網絡方法: 這是本書的實踐高潮部分。由於解析解的極度稀缺,我們采用瞭先進的數值模擬技術來求解修正後的場方程。 高維離散化技術: 詳細介紹瞭如何將四維彎麯時空中的偏微分方程組轉化為能在大規模並行計算集群上運行的離散代數方程組。 張量網絡模擬(Tensor Network Simulation): 重點展示瞭如何運用矩陣乘積態(MPS)和張量重整化群(TRG)方法來模擬量子態在彎麯時空背景下的演化。這種方法尤其適用於研究信息悖論和黑洞信息提取的動力學過程,因為它能有效處理高維量子糾纏結構。我們首次展示瞭在 $f(R)$ 修正引力模型中,時間演化算符在近似超麯麵上的有效錶達。 第三部分:物理邊界條件的設定與宇宙學推論 本書的最後部分,將理論研究與宏觀物理現象進行對接,探究量子引力修正對早期宇宙和極端天體的影響。 3.1 普朗剋時代暴脹模型中的量子修正: 分析瞭量子引力對宇宙暴脹初始條件的影響。我們探討瞭在量子漲落的初始階段,高階 $R^2$ 項如何改變瞭引力子(graviton)的有效質量,以及這如何影響瞭未來可觀測的宇宙微波背景(CMB)中的原初引力波譜的非高斯性偏差。 3.2 黑洞微觀結構與量子信息: 結閤數值模擬結果,本書深入分析瞭霍金輻射的半經典處理在視界附近的失效點。通過引入“糾纏熵的修正項”,我們嘗試構建一個更加精細的黑洞熱力學理論,並探討瞭信息是否真的在黑洞蒸發過程中丟失。特彆是對 P-branes 結構在低能極限下的量子場論展開進行瞭嚴謹的數學論證。 3.3 未來展望:與弦論和圈量子引力的兼容性分析: 最後,本書對我們提齣的場方程修正框架進行瞭自洽性檢驗,並將其與當前主流的量子引力候選理論——弦論(String Theory)和圈量子引力(Loop Quantum Gravity, LQG)——的預測進行瞭對比分析。結論指齣,在特定的邊界條件下,我們提齣的數值解具有與 LQG 中“量子幾何”概念相通的結構特徵。 本書旨在為緻力於研究量子引力,特彆是對非微擾方法和先進數值計算技術感興趣的研究人員、高年級本科生和研究生提供一個深入、前沿且高度技術性的參考指南。全書充滿瞭嚴謹的數學推導、詳細的數值算法描述和對物理圖像的深刻洞察。

著者信息

作者簡介

武田喬男


  1936年東京齣生,2004年過世。東京大學理學部物理學科畢業。曾任名古屋大學大氣科學研究所教授等,名古屋大學名譽教授。同時也是日本氣象學會理事、學術會議氣象學研究聯絡委員會委員等。得過日本氣象學會獎(1973年)、日本氣象學會藤原獎(2001年)。著有「水循環的科學」,閤著有「水的氣象學」等。本書「雨的科學」是作者的遺作,在2005年齣版,並於2019年加入解說文後再版。

譯者簡介

魏俊崎


  颱中人,畢業於東海大學日本語言文化學係研究所。業餘日文口譯筆譯,因喜愛動漫,一頭栽入動漫研究中,目前緻力於推廣動漫研究,每天過著不是研究就是翻譯的日子。譯有《飛機力學超入門》、《繪圖解說麴的秘密》、《愛上病理學圖解版》、《餐桌上的生物學》等書。
 

圖書目錄

作者序

I. 地球降雨的微觀等級特徵
第一章 雨滴的形狀與大小
第二章 雨的強度與雨滴的大小分佈
第三章 會下雨的雲和不會下雨的雲
第四章 大部分的雨都是融化後的雪
第五章 降雨方式會因為人類活動而改變

II. 雲的組織化
第六章 積雨雲的生涯
第七章 宛如生物般的積雨雲
第八章 集中在一起的豪雨
第九章 透過人造衛星觀察到的雲群(雲簇 Cloud Cluster)
第十章 因地形效應所引起的降雨強度變化以及集中現象

III. 雨的氣候學
第十一章 氣候與雨量
第十二章 副熱帶地區的降雨
第十三章 雨的遙相關
第十四章 雨的年際變化
第十五章 海洋惑星的水問題

解說「抓住雲的研究」的研究者第一人 藤吉康誌
參考文獻 & 索引

圖書序言

  • ISBN:9789864439928
  • 叢書係列:知的
  • 規格:平裝 / 240頁 / 16 x 22.5 x 1.2 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

作者序

  看著雲在空中蓬鬆輕柔地飄著,不斷地變化形狀的景象,日本人會將它用來比喻過於模糊不清,摸不著邊際,不知要從何開始進行的事情。用文字來形容的話,「就像是要用手去抓雲一樣」。另外還有一句諺語:「形成瞭雲,變成瞭雨」(譯註:為杜甫《貧交行》中「翻手作雲覆手雨」的日文翻譯),是指原本晴空萬裏的天空齣現瞭黑雲,轉眼間覆蓋住整片天空,有時候也會下起大雨,這種激烈的天氣變化。

  下雨是日常生活中司空見慣的現象。雖然會有太陽雨,每個人也都知道雨是從雲裡麵降下來的,但是當被孩子們一臉認真地問:「為什麼雨會從天空降下來呢?」、「為什麼雨不會像瀑布一樣接二連三地降下來,而是變成水滴一滴一滴地降下來呢? 」、「為什麼在炎熱的夏天,會發生下冰雹而不是下雨的情況呢?」或是「如果說雲是由水滴所匯聚而成的,那為什麼雲就不會掉下來呢?」等問題的時候,是否會疑惑該如何迴答是好呢?

  雲和雨是一種非常有趣的大自然現象,也為地球這顆水行星帶來獨特的景觀,隻是對於生活在地球上的人而言,這種常見的現象不足為奇,多數人也不會對它產生疑問。反倒是從前的人會認為下雨這個現象有著各式各樣不可思議的事,即使他們沒有現代高科技的觀測儀器,也會仔細地觀察各種降雨現象。比如說,數十年前就已經齣版的優秀書籍,像是《雨》(岡田武鬆著)、《降水的物理學》(高橋喜彥著)、《雨的科學》(礒野謙治)等等。這些書中,除瞭提到當時的雨的科學之外,還生動有趣地刻劃齣從前的人對於降雨這種現象說不定也有這種想法的內容。

  從書寫 這些書籍的年代至今,已經有不少科學技術問世,可以進一步幫助雨的科學研究,連降雨方式也都能被準確地預報。想要理解雨這個大自然的現象,當然就必須先瞭解雨降下來前存在的地方——雲。近年來的研究中,最大的變化應該就是前麵所提到的「就像是要用手去抓雲一樣」的雲,現在已經可以調查齣,從微觀等級到地球規模等級的現象有著密切的關聯性。尤其是,隨著感測器以及電腦的發展,現在可以像是「抓著雲」一樣,直接用雲原本的規模進行調查雲和雨瞭。

  雲和雨的科學,其中一個特徵是發生在韆分之1毫米左右大小的現象或是過程裡會產生非常大的作用 。人造雨以及人為改變氣象原本隻是氣象學的一個夢想,但是在20世紀過半開始,雲和雨的微觀物理也發展瞭起來,而這也是人工降雨的科學基礎之一 。這部分的研究方式,主要是透過降雨過程相關的室內實驗,以及使用飛機在雲中進行觀測等。另一方麵,各種激烈的天氣現象如大雨、集中豪雨、大雪、打雷、冰雹、龍捲風、陣風、突然齣現的強風以及颱風等等,每年都在地球上各地區帶來相當大的災害。這些氣候現象都與非常發達的雲有關係。一部分雲和雨的科學,就是朝著提供這類型自然災害的預報和防止災害發生的大目標而發展至今。而對這些研究而言,最有助力的觀測手段就是稱為雷達的感測器 。

  電腦的進步,讓雲和雨的科學有瞭飛躍性的發展 。當雲齣現,接著變成雨降下來的現象,主要是由微觀物理以及氣流力學等錯綜複雜的科學所形成。要調查這種複雜的相互作用,且範圍擴及到全體的雲時,必須使用到可以高速演算大量數值的電腦,纔能將不可能化為可能。也就是說,有瞭電腦來模擬雲的數值,纔能讓「抓住雲的研究」 變成可進行的研究。

  另一個顯著的進步,就是可以透過人造衛星來觀測雲及降雨的狀態。從前的氣象觀測大多是以自己為中心,觀測周圍的狀態。從可以透過人造衛星來觀測雲及降雨的狀態到現在,最多不過20年,就已經大幅度地改變雲的觀測方式瞭。會帶來集中豪雨的雲塊直徑尺寸會達到數百公裏,利用從前的觀測方式無法掌握到全貌。但是隻要使用人造衛星進行觀測,便可以在尚未降下集中豪雨,而且是初期就能觀察到雲塊的全貌。另外,即使雲位於距離自己所在位置非常遙遠的區域,也可以即時觀測到。藉此可以知道世界各地的雨,會隨著地區以及氣候的不同而齣現各式各樣的樣貌,同時各個地區的生活方式、習慣也會有所不同。現在可以即時觀測並比較各個地區中,會帶來雨水的雲有著什麼樣的變化。換言之,現在已經到瞭一個任誰都可以自然地以全球視角來觀察整個地球氣候變化的時候。

  要理解複雜的地球自然氣候變化時,通常會先拆解每個過程,透過拆解過程來理解過程中發生什麼事,最後再把這些過程組閤起來,試圖從中解讀整個氣候的變化。但是,觀察完整的氣候現象並且要循序漸進地理解它,這一個齣發點也是很重要的 。這個跟理解生物一樣,除瞭透過基因科學來理解生物之外,同時也要有著如動物行為學般能理解動物整體的行動纔行。現在隻要透過人造衛星,就能觀察到大範圍的雲,而且是觀察到雲最原本的樣貌。真的可以說是雲或雨的科學也能「觀察理解整個氣象現象」瞭。

  現在,地球環境科學因為地球環境發生瞭問題而快速地發展起來,同時也知道瞭微生物以及大氣中微量的氣體成分對於維持地球規模的自然環境而言,扮演著非常重要的角色。 同樣的,雲和雨的微觀物理,在地球規模的現象中也是如此。

  本書會先從微觀等級到地球規模的程度,透過各式各樣的空間規模來觀察雨,並加入新知識,指齣對於地球自然環境非常重要的下雨現象以及有趣之處。非常重要的下雨現象以及有趣之處。本書目錄I.地球上降雨的微觀等級特徵、II.雲的組織化以及III.雨的氣候學,並非各自獨立的科學,而是有著互相緊密連接的關係,對於要理解地球上的雲與雨的變化,每一章節所講述的內容都非常重要。若是各位能透過本書,開始關注到地球上的降雨現象是件多麼有趣和重要的事,對筆者而言,將是莫大的榮幸與喜悅。

用戶評價

评分

這本書的企圖心顯然不小,試圖從微觀的雨滴層級,一路解析到宏觀的氣候係統,橫跨的尺度相當廣泛。我比較好奇的是,作者是如何平衡這種廣度與深度的?畢竟要同時顧及「雨滴的形成」這種微觀物理過程,又要處理到「氣候環境」的複雜變因,很容易變成兩麵都不討好——太淺則流於科普讀物,太深則變成學術專著。如果它能成功找到一個平衡點,我想它就能在眾多科普書籍中脫穎而齣。特別是對於經常需要寫報告或做簡報的人來說,如果書中能提供一些結構化的分析框架,讓我能快速理解不同降雨事件背後的驅動機製,那無疑是極大的助益。例如,當我們在討論都市熱島效應對局部降雨的影響時,能否從這本書中找到紮實的理論基礎來支持論點?總之,我期待這不隻是一本關於「雨」的書,而是一本關於「係統思考」的書,用雨作為載體,讓我們學習如何觀察複雜世界的運作模式。

评分

這本書的封麵設計得很有質感,那種藍灰色的調性,讓人一眼就聯想到雨天的天空,很有意境。從書名看起來,它似乎想把「雨」這個我們習以為常的現象,從一個詩意的角度拉迴到科學的理性分析,這點很吸引我。我個人對於自然現象的好奇心一直很重,總覺得日常生活中最不起眼的小事背後,都隱藏著複雜的物理與化學原理。像是抬頭看著天空,那一片片灰濛濛的雲,到底是怎麼構成的?雨滴又是如何從空氣中凝結,最終變成我們在窗戶上看到的痕跡?這本書如果能用深入淺齣的方式,把這些過程解釋清楚,那就太棒瞭。我特別期待它在描述「積雨雲的組織」那一部分,畢竟午後雷陣雨那種瞬間爆發的力量感,總讓人覺得不可思議,想知道科學上是如何定義和預測這種劇烈天氣的。如果作者能結閤一些實際案例,例如颱灣夏季常見的午後雷陣雨或颱風外圍的降雨情形,那對在地讀者來說,會更有共鳴感,閱讀起來也會更親切。總之,從外觀到內涵的初步猜想,這本書給我的感覺是紮實、嚴謹,同時又充滿對自然界探索的熱情。

评分

從颱灣這個地理環境來看,我們跟「雨」的關係是極其密切的,或許可以說,我們的生活就是被雨水形塑齣來的。這本書如果能深入探討「降雨量與氣候環境」的關聯性,我非常期待它能提供一些關於颱灣水文特性的見解。例如,為什麼我們山區的降雨量總是那麼驚人,而平原地區卻常常麵臨缺水危機?這其中的空氣動力學和地形效應是如何作用的?如果能透過科學的 lens,讓我們更理解腳下這塊土地的水循環,或許能讓我們在麵對缺水或淹水議題時,抱持更理性、更科學的態度去思考解決方案,而不是單純地歸咎於天意。我希望這本書能提供的不僅是知識,更是一種「理解」——理解我們與自然力量之間的動態平衡。如果它能將複雜的氣候模型轉化為清晰的解釋,那它就絕對不隻是一本閤格的科普書,而是對在地社群極具啟發性的工具書。

评分

老實說,光是書名裡「科學」這兩個字,就讓我有點緊張,畢竟我的理科底子停留在高中物理課本的水平,對於太過艱深的公式推導可能會有點吃力。不過,我希望作者在撰寫時,能夠多利用圖錶和流程圖來輔助說明,畢竟「眼見為憑」對我這種視覺型學習者來說非常重要。我對「降雨量與氣候環境的解析」這部分特別感興趣,這不隻是單純的天文學或氣象學問題,更是跟我們生活息息相關的議題。舉例來說,近年來極端氣候越來越頻繁,有時候乾旱到水庫見底,有時候又瞬間暴雨造成淹水。如果這本書能解析,在不同氣候背景下,降雨的「品質」和「量級」會如何變化,甚至能帶齣一點點對於未來水資源管理的啟示,那就太有價值瞭。我還蠻期待它能解釋一些氣象學上的專有名詞,例如「凝結核」或「伯努利原理」在雨滴形成過程中的作用,但前提是,這些解釋一定要非常生活化,最好能舉齣一些生活中能觀察到的類比,這樣纔能真正打入我們這些非專業人士的心坎裡。

评分

收到這本書的時候,我立刻翻閱瞭目錄,對於「雨的科學」這個主題感到非常新奇。大部分談論雨的書籍,不是走文藝路線,描寫雨天的惆悵或浪漫,要不就是純粹的氣象預報,告訴你明天會不會下雨。這本書似乎想跳脫這兩者,直接挑戰雨的本質。我個人對於科學類書籍的偏好是,作者必須具備極佳的敘事能力,纔能把枯燥的數據和理論包裝得引人入勝。我非常想知道,作者是如何引導讀者進入「雨滴的形成」這個微小世界的?是不是從空氣中看不見的水氣開始講起?它如何找到那些微小的塵埃或鹽粒作為「種子」?這個過程聽起來就像是一場精密的宇宙舞蹈。如果作者能用類似偵探辦案的角度,去追溯每一滴雨的「前世今生」,那閱讀體驗絕對會非常享受。我希望它能提供那種「啊哈!」的頓悟時刻,讓我下次看到天空下雨時,腦中浮現的不隻是濕漉漉的感受,而是完整的物理機製。

相關圖書

本站所有內容均為互聯網搜尋引擎提供的公開搜索信息,本站不存儲任何數據與內容,任何內容與數據均與本站無關,如有需要請聯繫相關搜索引擎包括但不限於百度google,bing,sogou

© 2025 ttbooks.qciss.net All Rights Reserved. 小特书站 版權所有