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上册1

第一章 大气运动的基本方程1

1.1地球与大气的基本特征1

1.2绝对运动与相对运动2

1.3运动方程3

1.4连续性方程8

1.5状态方程9

1.6热力学方程10

1.7水汽方程13

1.8基本方程组13

1.9球坐标系中的大气运动方程组13

1.10局地直角坐标系中的大气运动方程组及β平面近似19

1.11大气运动的湍流性，平均化的大气运动基本方程组23

1.12湍流半经验理论，封闭方程组29

1.13初条件与边条件33

1.14气压倾向方程38

1.15柱坐标系中的大气运动方程组39

复习思考题40

习题41

第二章 大气运动的变形方程45

2.1角动量和角动量方程45

2.2能量与能量方程49

2.3正压大气与斜压大气58

2.4环流与环流定理62

2.5散度与涡度、流场分析67

2.6涡度方程、位涡度方程76

2.7散度方程与平衡方程84

复习思考题86

习题87

第三章 大气中的平衡运动92

3.1大气水平运动的方程组92

3.2力的垂直分布和大气的动力分层93

3.3自然坐标系95

3.4自由大气中的平衡运动99

3.5惯性振动和惯性稳定度109

3.6近地面层大气中的平衡运动112

3.7上部边界层大气中的平衡运动116

3.8 Ekman抽吸与旋转衰减122

3.9地转偏差125

复习思考题127

习题129

第四章 层结大气与静力平衡135

4.1层结大气和层结稳定度135

4.2 Richardson数143

4.3近地面层大气湍流的Monin-Obukhov理论147

4.4有效势能（available potential energy）150

4.5以静止大气为背景的大气运动基本方程组154

4.6静力近似、非弹性近似和Boussinesq近似160

4.7正压模式（旋转浅水模式，rotating shallow water model）162

4.8准Lagrange坐标系167

4.9其他层结参数182

复习思考题186

习题187

第五章 尺度分析194

5.1大气运动的分类和尺度概念194

5.2尺度分析（scale analysis）195

5.3无量纲参数201

5.4方程的无量纲化及某些近似的充分条件209

复习思考题212

习题213

第六章 准地转动力学215

6.1小参数方法（摄动法）215

6.2准地转模式与准地转位涡度守恒定律226

6.3准地转模式的能量守恒定律229

6.4准地转的位势倾向方程和ω方程233

6.5准无辐散模式235

6.6半地转模式237

复习思考题238

习题238

第七章 线性波动244

7.1波的基本概念244

7.2小振幅波和小扰动方法（small perturbation method）249

7.3正交模方法（normal modes method）256

7.4大气中的基本波动257

7.5正压模式中的大气波动268

7.6 Kelvin波271

7.7一般大气系统中的波动274

7.8准地转模式中的大气波动282

7.9包含基本气流的Rossby波284

7.10 Rossby波的频散，上下游效应288

7.11超长波的尺度分析与频率分析292

7.12 Haurwitz波297

7.13永恒性波解（permanent wave solution）299

7.14地形Rossby波301

7.15定常Rossby波的形成304

复习思考题305

习题306

下册315

第八章 波的传播理论315

8.1缓变波列（slowly varying wave train）315

8.2波能密度及其守恒原理318

8.3波作用量及其守恒原理322

8.4波的多尺度方法326

8.5 Rossby波的传播图像329

8.6 Rossby波的经向和垂直传播333

8.7 Rossby波的动量和热量输送335

8.8 Rossby波的演变，波与基本气流的相互作用338

8.9 E-P通量（Eliassen-Palm flux）345

8.10东西风带和经圈环流的维持348

8.11 Rossby波的共振相互作用351

复习思考题357

习题358

第九章 非线性波动362

9.1波动方程的特征线，Riemann不变量362

9.2浅水波的Kd V （Korteweg de Vries）方程和Boussinesq方程369

9.3非线性的作用：波的变形373

9.4耗散的作用，Burgers方程的求解，冲击波（shock waves）377

9.5频散的作用，KdV方程的求解，椭圆余弦波（cnoidal waves） 与孤立波（solitary waves）380

9.6正弦-Gordon方程的周期解、扭结波（kink waves）与反扭结波（anti-kink waves）390

9.7试探函数法（trial function method），双曲函数展开法（hyperbolic function expansion method）395

9.8 Jacobi椭圆函数展开法（Jacobi elliptic function expansion method）401

9.9非线性Schrodinger方程的包络周期波（envelope periodic waves）与包络孤立波（envelope solitary waves）407

9.10非线性波的波参数409

9.11奇异摄动法（singular perturbation method）412

9.12约化摄动法（reductive perturbation method）414

9.13幂级数展开法（power series expansion method）424

9.14 Backlund变换428

9.15散射反演法（inverse scattering method）436

9.16非线性方程的守恒律448

9.17准地转位涡度方程的偶极子（modon）解450

复习思考题454

习题454

第十章 大气中的能量平衡462

10.1基本气流能量与扰动能量462

10.2能量平衡方程464

10.3基本气流动能与扰动动能的平衡方程466

10.4基本气流有效势能与扰动有效势能的平衡方程467

10.5能量间的相互转换469

10.6大气能量循环473

10.7能量转换与Richardson数474

10.8湍流的串级 与能谱475

复习思考题476

习题477

第十一章 流动的稳定性478

11.1稳定性的基本概念478

11.2重力波的稳定度481

11.3惯性-重力波的稳定度492

11.4 Rossby波的稳定度511

11.5临界层问题529

11.6非线性稳定度531

11.7常微分方程的稳定性理论540

11.8气候系统的平衡态558

11.9大气流场的拓扑 结构561

复习思考题568

习题568

第十二章 地转适应理论575

12.1适应过程和演变过程的基本概念575

12.2适应过程和演变过程的可分性576

12.3适应过程的物理分析580

12.4正压地转适应过程583

12.5斜压地转适应过程590

12.6天气形势变化的分解、演变过程和适应过程的联结595

复习思考题600

习题600

第十三章 低纬大气动力学604

13.1低纬大气运动的主要特征604

13.2低纬大尺度运动的尺度分析605

13.3低纬大气风场与气压场的关系609

13.4低纬大气的惯性振动610

13.5低纬大气Kelvin波612

13.6低纬大气的一般线性波动615

13.7积云对流加热参数化624

13.8台风中惯性-重力内波的不稳定628

13.9第二类条件不稳定（CISK）和台风的发展630

13.10台风的结构636

13.11非绝热波动（diabatic waves）639

复习思考题644

习题645