氣象大解密:觀天象、談天氣,解惑常見的101個氣象問題

氣象大解密:觀天象、談天氣,解惑常見的101個氣象問題 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

西濛.金
圖書標籤:
  • 氣象學
  • 天氣
  • 科普
  • 氣象知識
  • 觀象
  • 自然科學
  • 氣象問答
  • 颱灣氣象
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  • 生活氣象
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具體描述

人們仰望天空,心中總有一百萬個為什麼。

  「天空為什麼是藍色的?」
  「雲朵怎能漂浮在天上?」
  「為什麼有些人能分辨暴雨前夕的天空?」

  氣象學傢解答天氣如何改變我們的生活

  宏觀的氣象乃至於天氣,是自然科學中與人們生活密切相關的一環。

  我們都會在齣門前查看一下天氣預報再決定今天的交通方式,抑或是否攜帶雨具齣門;農夫能從雲的形狀分辨暴雨晴旱,為農作物提前作好防範措施。

  豔陽高照、烏雲密布、雷聲轟隆、狂風暴雨、午後彩虹……你我耳熟能詳的天氣元素日復一日在世界各地的每個角落、甚至宇宙上演,看似彼此獨立卻又互相牽引。

  顯而易見的是近年來話題高漲的聖嬰現象,因太平洋的海洋與大氣環流異常,為太平洋沿岸地區帶來極端氣候的震盪現象,全球性的降雨與氣溫也齣現顯著變化。颱灣位於太平洋西岸的亞太地區,近年來每隔幾年齣現前所未見的寒鼕與暖鼕、異常的旱季都與聖嬰現象的震盪有關。聖嬰現象是如何形成?反聖嬰又是什麼?我們要如何看待與應對氣候異常的生活?都能在本書找到解答。

  每個人都能是一名氣象預報員,觀察且瞭解生活氣象也是人類的生存本能。

  天氣能夠滋養生命,也能夠危害生命,人類的生存常取決於其中微妙的平衡,因此我們觀察天空中種種的線索來幫助我們預測未來的天氣。漂移雲朵的顏色、陰影與捲麯的形狀等都能提供我們這些線索。更進一步地說,我們都曾見識過美不勝收的雪結晶,也不曾懷疑水的形狀是下垂的滴狀;然而,當它們形成我們腦海中的既定印象前,已經歷一段漫長又神奇麯摺的生命歷程,且彷彿輪迴一般無限循環,讓「天氣」變得有跡可循。

  本書作者西濛‧金(Simon King)與剋萊爾‧納西爾(Clare Nasir)樂於探索天氣韆變萬化的「原因」,並將氣象研究視為一生的誌業,為對天氣現象感到好奇的讀者撰寫本書,期待能解答讀者們對氣象萬韆的疑惑。

  讓我們一起來一趟精彩的氣候之旅吧!深入探究錯綜複雜卻美麗地令人崇敬的天氣世界。

本書特色

  1、與氣象觀測員來一場極富深度的氣象知識問答:從遠在太空的太陽到吹過你傢樓下的那陣強風,你的心中一定有許多疑惑,本書以問答的方式,為讀者們解說生活中韆奇百怪的氣象問題。

  2、不用害怕氣象專有名詞:東非噴流?紫外線等級?反聖嬰現象?對於單看字麵意義似懂非懂的氣象專有名詞,作者們逐一列齣並深入淺齣地解說其意義,讓讀者們在日常生活中能正確理解你我周遭的氣候名詞。

  3、富含知識深度,讓你成為氣候小專傢:從簡單的提問開始,作者們像剝洋蔥般從簡單地敘述因果,再進一步地剖析,知識廣度涵蓋物理麵、化學麵,以及地球科學,也指齣與氣候相關的科技技術。無論是想輕鬆地理解天氣現象,抑或是想透過氣象問題增加自然科學知識,都能從本書獲得收穫。
氣象前沿探索:從微觀到宏觀的深度解析 本書聚焦於現代氣象學的前沿進展、復雜係統的建模與預測,以及氣候變化背景下的極端天氣事件的深入剖析。它旨在為對氣象科學有深入瞭解,並渴望探究其理論基礎、前沿技術及未來挑戰的讀者提供一個全麵、詳實的參考框架。 --- 第一部分:大氣動力學的深化與重構 本部分將跳脫基礎的科裏奧利力和地轉平衡概念,深入探討行星尺度的動力學機製及其在數值模擬中的體現。 1. 渦鏇動力學與非綫性理論 本章將詳細考察熱帶氣鏇、溫帶氣鏇以及中尺度渦鏇(如龍捲風)的生命周期、能量轉換機製及其結構維持的動力學條件。重點解析: 熵生成與耗散: 探討非絕熱過程(如潛熱釋放、輻射冷卻)如何驅動大規模環流的持續演變,尤其是在暖核過程中的能量有效性評估。 擬位勢浴度(P.V.)理論的現代應用: 深入剖析如何利用PV的斷裂、反轉和守恒特性來識彆和追蹤大氣斜壓性與正壓性的能量交換,特彆是對中緯度鋒麵係統的精細化追蹤。 慣性穩定性與重力波: 分析在垂直風切變環境下,大氣波導的形成及其對動量和熱量在垂直方嚮上傳輸的效率影響,探討重力波在與背景流相互作用中如何破碎並影響地錶邊界層。 2. 大氣邊界層(ABL)的復雜湍流模擬 本書將詳盡闡述大氣邊界層內湍流混閤的微觀物理過程,超越傳統的相似理論(Similarity Theory)。 大渦模擬(LES)與雷諾平均Navier-Stokes(RANS)的比較: 評估不同尺度的次網格尺度(Subgrid-scale, SGS)參數化方案在模擬穩定、中性和對流邊界層中的錶現差異與誤差來源。 地錶通量耦閤: 探討土壤水分、植被冠層(Canopy Layer)與大氣之間的能量、水分、動量雙嚮反饋機製。如何準確刻畫地錶能量平衡閉閤在預測局地天氣事件中的關鍵作用。 城市峽榖效應: 針對城市化對近地層氣流結構和汙染物輸送的改變,分析城市熱島效應驅動下的局地環流模式,以及如何通過計算流體動力學(CFD)方法對其進行高分辨率模擬。 --- 第二部分:雲物理學與微物理過程的精細化建模 本部分著重於大氣中相變過程的復雜性,以及對降水形成效率的精確量化。 3. 冰相過程與混閤相雲的挑戰 雲的微物理過程是數值天氣預報(NWP)中誤差的主要來源之一。本書將重點探討冰晶、霰粒、雪花等不同相態粒子之間的相互轉化。 冰晶生成與生長機製: 詳述冰核(Ice Nuclei, IN)的類型、濃度及其在不同溫度和過冷水含量下的激活閾值。深入分析拜爾-貝吉隆(Bergeron-Findeisen)過程的現代修正模型。 混閤相雲中的凝結與凍結: 考察溫度在$0^circ ext{C}$附近時,雲滴如何同時具備液態和固態特徵,以及這如何影響降水的類型(雨夾雪、濕雪)和強度。 復雜降水粒子的演化: 建立多參數(Two-moment或Three-moment)方案,不僅追蹤水含量,還追蹤粒子譜的演化,以期更準確地模擬冰雹、凍雨等災害性降水。 4. 氣溶膠-雲相互作用(ACI) 本章將分析氣溶膠對雲的形成、演化乃至輻射特性的深刻影響。 氣溶膠的輻射效應與雲核效應: 區分氣溶膠作為雲凝結核(CCN)和冰核(IN)的作用,以及它們如何通過改變雲滴譜(CDP)的譜寬和亮度,間接影響雲的輻射平衡。 雲的“漂白”與“增厚”效應: 探討人為排放的氣溶膠如何通過增加CCN數量,導緻雲滴變小但數量增多(雲的增亮效應),進而減弱降水效率(雲的漂白效應)或延長雲的壽命。 --- 第三部分:數值模擬、數據同化與人工智能的融閤 本部分關注現代氣象預報係統的核心技術,特彆是數據如何有效地融入復雜模型中,以及機器學習如何輔助傳統方法。 5. 高分辨率數值模式的誤差源與後處理 本書將剖析當前公裏級、甚至亞公裏級數值模型的局限性,並探討如何通過高級後處理技術提高預報準確性。 模式分辨率與參數化選擇的權衡: 討論當模式分辨率足夠高,可以顯式解析對流時,對傳統參數化方案(如積雲參數化)的處理邊界與衝突點。 集閤預報係統的優化: 深入探討擾動生成技術(如奇異嚮量、背景誤差協方差估計),以及如何基於預報誤差的動態演化來優化集閤成員的權重分配。 統計後處理與降尺度: 介紹基於機器學習的預報校正方法,例如使用深度學習網絡從模式輸齣中提取非綫性偏差,實現對特定站點的精細化降尺度預報。 6. 氣象數據的同化前沿技術 數據同化是連接觀測與模式的橋梁。本章將聚焦於非綫性和高維數據同化的最新進展。 變分同化(3D-Var/4D-Var)的極限: 討論在非綫性大氣係統下,綫性化假設帶來的誤差纍積,以及如何通過弱約束或混閤同化方法來緩解。 集閤卡爾曼濾波(EnKF)的擴展: 探討局部化技術(Localization)和混閤先驗(Hybrid EnKF-Var)方法,以應對高維狀態空間中背景誤差協方差矩陣的準確估計難題。 觀測誤差與係統性偏差處理: 詳細分析衛星遙感産品、雷達探測數據在同化前必須進行的質量控製、偏差校正流程,以及如何將這些處理結果反饋到同化係統的誤差協方差定義中。 --- 第四部分:氣候係統反饋與可預測性極限 本書的最後一部分將視角拉至更大尺度,探討氣候係統的內部反饋機製,以及我們對未來天氣的預測能力邊界。 7. 氣候敏感性與地球係統模式(ESM) 探討氣候變化研究中,對氣候敏感性參數估計的不確定性來源,並解析地球係統模式的耦閤結構。 雲反饋的決定性作用: 詳細分析雲的垂直分布、光學特性和高度變化如何影響地球的淨輻射收支,以及這是當前氣候敏感性估計中最大的不確定因素。 碳循環與生物地球化學耦閤: 探討海洋碳匯、陸地植被吸收與釋放CO2的速率如何受到氣候變化的反作用,以及海洋環流(如大西洋經嚮翻轉環流AMOC)的潛在突變。 8. 亞季節到季節(MJO/ENSO)的預測機理 本章聚焦於中短期氣候變率現象及其對全球天氣的遠程影響。 增強型孟德爾-硃利安振蕩(MJO)的動力學: 分析MJO如何通過其東傳波和對流加熱,驅動整個對流層和平流層的環流響應,以及如何利用其相位信息提升周際(2-6周)降水預測的準確性。 ENSO對局地氣候的遙相關: 梳理海錶溫度異常(SST)通過激發大氣開爾文波和羅斯貝波,對全球中高緯度環流(如北大西洋濤動、太平洋-北美模態)的影響路徑,並分析預測ENSO事件本身的難度所在。 --- 總結: 本書不是一本入門讀物,而是為氣象專業人士、研究生及深度愛好者設計的進階手冊。它摒棄瞭對基本概念的重復闡述,轉而深入現代氣象科學中最具挑戰性、最前沿的領域,特彆是那些涉及多尺度耦閤、非綫性動力學以及尖端計算方法的課題。通過對上述復雜主題的係統梳理與深入剖析,讀者將能掌握理解和參與下一代天氣與氣候預測研究所需的理論深度和技術視野。

著者信息

作者簡介

西濛‧金 (Simon King)


  目前在英國廣播公司(BBC)電視新聞、廣播和線上節目中介紹天氣。他與剋萊爾‧納西爾共同創作、製作和主持英國廣播公司(BBC)podcast節目「風雲下(Under the Weather)」。 西濛以前是大都會辦公室的氣象專傢,也是皇傢空軍專業預報部門的一員。在接受英國皇傢空軍預備役軍官的訓練後,他與軍隊一起被部署到中東行動,在那裡,他提供瞭關鍵的氣象數據和預報。他擁有氣象學的研究所及大學學位,並且自稱為天氣瘋子!

剋萊爾‧納西爾 (Clare Nasir)

  受氣象局培訓的氣象學傢,擁有數學理學學士學位和海洋學理學碩士學位。她目前是第5頻道新聞的天氣主播,還製作並介紹Met Office podcasts。剋萊爾在天氣預報方麵擁有20多年的經驗;並定期製作天氣和氣候的電視紀錄片。她為CBBC推齣瞭備受讚譽的紀錄片係列《野性地球》(Fierce Earth),齣版瞭4本兒童書籍。

譯者簡介

林心雅


  美國賓州州立大學環境社會學碩士,颱大社會學係畢。曾任中研院民族所研究助理,颱大地理係自然災害室研究助理,賓州州大人口研究中心助理。一九九七年成立個人工作室,專職寫作與自然生態攝影,用文字與影像替大自然說話。著有《地圖會說話十週年增訂版─不可不思議的GIS》《荒野天堂─生態重建的故事》《冰海一葉舟》《在海角天涯,相遇》等書。

李文堯

  美國賓州州立大學地理碩士,颱大地理係畢。從事地理資訊係統GIS,應用與軟體研發工作近三十年,並擅於使用GIS 繪製三度空間地形圖。工作餘暇喜歡爬山與旅行,熱愛自然生態攝影及探訪世界各地奇岩地形景觀。著有《地圖會說話十週年增訂版─不可不思議的GIS》《荒野天堂─生態重建的故事》《冰海一葉舟》《在海角天涯,相遇》等書。

田昕旻

  專職譯者。熱愛在中英文轉換之際穿梭不同的世界,享受推敲文字的美麗與哀愁。譯書之餘亦喜歡閱讀、熱衷慢跑,傢中育有兩貓。

  個人譯作有《跑步的科學與實務》《正麵迎擊!難產的早期預防及處置》《科學大解密》等書。
 

圖書目錄



第一章:太陽
天空為什麼是藍的?
太陽對氣象與氣候的影響
地球為什麼會有四季
什麼是紫外線?
地球自轉如何影響天氣型態
太陽風及其對地球的影響
太陽黑子與太陽週期

第二章:天氣元素
風:地球上最具影響力的天氣元素

雨的形狀像什麼?


閃電

第三章:雲
雲從哪裡來?
雲的隊伍
什麼時候雲會開始降雨?
為什麼雲的底部看起來都在同一個高度?
雲在空中可以維持多久?
積雲
層雲
捲雲:變天的前兆
今晚會結霜嗎?
古人如何預測天氣?

第四章:宏觀的大氣現象
空氣如何在地球錶麵流動
什麼是聖嬰現象?
全球熱能與反照率
為什麼平流層的極地漩渦如此重要?
什麼是印度洋季風?
為什麼沙漠這麼重要?
熱帶雨林如何影響世界天氣
山區的天氣有什麼不同?
歡迎來到噴射氣流的世界
什麼是天氣炸彈?
赤道無風帶在何處?
南北半球的氣候不同嗎?

第五章:颱風、颶風與龍捲風
熱帶氣鏇的生成:三大原料
颶風偏離軌道會怎麼樣?
為什麼會想朝颶風飛去?
什麼是風暴潮?
為什麼要為風暴命名?
龍捲風:地球上破壞力最強的天氣事件?
什麼天氣最有可能害我喪命?

第六章:天氣現象
彩虹
是雲抑或外星人入侵?
最罕見的雲
什麼是威烈威烈風?
北極光
水龍捲
布洛肯光
極緻的日齣與日落

第七章:氣象、空間與行星的影響
其他行星的天氣是什麼模樣?
地球的大氣層如何保護生物?
小行星是地球最大的威脅嗎?
引力如何影響地球?

第八章:氣候科技
應該隻靠手機應用程式或網站知曉天氣預報嗎?
我們可以控製雨嗎?何謂種雲?
我們可以改變颶風的路徑嗎?
什麼是核子鼕天的預報?
氣候改造可以拯救地球嗎?
要為瞭全人類進行氣候改造嗎?

第九章:戰爭與天氣
天氣預報與戰爭
軍事氣象專傢
都在海上:氣象與海軍
天氣可以成為終極軍事武器嗎?
天氣曾經引發戰爭嗎?

第十章:氣候變遷
大自然不斷變化的氣候
人為造成的氣候變遷會影響我們的天氣型態嗎?
全球暖化

詞彙錶
銘謝

圖書序言

  • ISBN:9786267009055
  • 叢書係列:知的
  • 規格:平裝 / 272頁 / 16 x 22.5 x 1.8 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  每個人都是氣象預報員。

  我們多少都會關心一下今天或甚至下一小時的天氣。從古至今,觀察並瞭解天氣已經成瞭人類生存本能的一部分。

  天氣能夠滋養生命,也能夠危害生命,人類的生存常取決於其中微妙的平衡,因此我們觀察天空中種種的線索來幫助我們預測未來的天氣。飄移雲朵的顏色陰影與捲麯的形狀都能提供我們這些線索。從遠古看天吃飯的社會,到人類活動反過來造成氣候變遷的今日,人們和天氣的關係一直是密不可分的。我們適應天氣變化之餘,難免也有所期待,像是想要個下雪的耶誕節,或是晴朗的週末。但也有一群人把氣象當成瞭一生的誌業。這本書是寫給那些對天氣現象感到好奇的讀者。

  本書兩位作者對氣象都有高度的熱忱,也都在氣象專業有數十年的工作經驗。1987年一場侵襲英格蘭的大風暴就讓西濛以七歲稚齡對天氣開始著迷。剋萊爾長年從事大氣與海洋形態的數學及物理分析。

  我們都是氣象專傢,並在英國氣象局接受過廣泛的訓練,談天氣是我們專長。

  這本書提供瞭精彩的談天資料,解答瞭許多常見的氣象問題,也討論瞭一些比較罕見的天候現象。

  好吧,讓我們一起來一趟精彩的世界天氣之旅。

用戶評價

评分

我對大自然的運行機製一直抱持著極大的敬畏之心,尤其颱灣這個多變的氣候環境,更是讓人捉摸不定。我們這兒有颱風、有梅雨,鼕天東北季風又特別強勁。我總覺得,如果能更瞭解這些氣象成因,不僅僅是為瞭齣門穿什麼衣服方便,更深層次來說,是對生活環境的掌握度會更高。這本書的標題「觀天象、談天氣」,讓我聯想到古代的農民曆和老一輩的經驗傳承,但又結閤瞭現代科學的分析。我非常好奇,作者是如何平衡這兩者的?是不是會提到一些民間流傳的看天氣小撇步,然後再用科學原理去驗證或推翻它?這種跨越古今、科學與生活的對話,纔是真正有價值的知識傳遞。

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颱灣的科普書市場其實蠻熱鬧的,但真正能把「專業」和「親切」拿捏得恰到好處的,並不算多見。很多書要嘛太過學術,讓人望之卻步;要嘛就是為瞭淺顯而過度簡化,反而失瞭真。從書名來看,作者似乎很有自信能涵蓋到「101個」問題,這數字本身就帶有一種完整的儀式感。我猜測這本書的結構安排一定很用心,可能從最基礎的大氣原理開始,逐步深入到極端天氣現象的探討。我最希望看到的,是作者在解釋現象時,能多用颱灣在地化的例子,例如描述焚風的感受、或是不同山區的微氣候差異,這樣讀起來纔會覺得特別「接地氣」,而不是一套放諸四海皆準的標準答案,畢竟我們生活的這片土地,有著獨特的氣候魅力。

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老實說,現在網路上資訊爆炸,關於天氣的說法更是五花八門,尤其在社群媒體上,常常會看到一些聳動的標題,什麼「超級颱風要來瞭!」、「百年大旱要來瞭!」,看完後心裡七上八下的。我一直很想找一本權威性高,但又不會寫得太學究氣的書,來建立自己對天氣的基本認知。這本書既然敢取名叫「解惑常見的101個氣象問題」,就代錶它直接切入瞭我們日常生活中最常感到睏惑的痛點。我想知道,像是「為什麼夏天午後常有雷陣雨?」、「霧跟霾到底有什麼不一樣?」這類的問題,作者會用什麼樣的比喻或圖錶來解釋,畢竟,要真正「懂」一個概念,光是背誦定義是遠遠不夠的。如果能像聽一位很會說故事的老師上課那樣,邊聽邊點頭如搗蒜,那絕對是本好書。

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身為一個對生活品質有要求的人,我對於任何工具書或科普書,都會很在意它的「實用性」和「耐讀性」。一本好書,不應該是讀完一次就束之高閣,而是可以隨時拿起來翻閱,每次都能找到新的啟發。如果這本《氣象大解密》能夠做到將複雜的氣象學概念拆解成獨立的小單元,那麼我就可以在任何有空檔的時間,比如等人的時候,隨意翻到一頁,吸收一點新知。我更期待它在排版上能夠舒服、清爽,不要密密麻麻的文字堆砌,畢竟,要解密,就該用讓人感到輕鬆愉悅的方式呈現。希望它不隻是提供答案,更能引導讀者提齣更多、更深入的提問。

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這本書的封麵設計真是讓人眼睛一亮,那種用色大膽又帶點復古的風格,馬上就抓住我的注意力瞭。我最近常常在通勤的捷運上觀察窗外,看到雲層變化,心裡總會冒齣好多「這是什麼?」的疑問。以往,我頂多是滑滑手機查個氣象局的App,但總覺得那些數據化的東西少瞭點人味,沒辦法真正解釋「為什麼」。這本書的書名光是「大解密」三個字,就充滿瞭懸疑感,讓我忍不住想一探究竟,看看作者是不是能把那些高深的氣象學,轉化成我們一般人也能輕鬆理解的科普知識。我希望它能像一位經驗豐富的氣象專傢,用生動的口吻,帶領我們走進這個看似神秘,卻又與我們生活息息相關的自然現象世界。光是想像能跟朋友在戶外活動時,能夠準確判斷雲的種類和變化,那種「內行人」的感覺,就已經讓人很期待瞭。

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