随着人们对全球气候变化普遍关注的日益加强,以及大气科学学科的深入发展,大气科学已经成为一个重要的研究领域,并且产生了深远的科学与社会影响。一本能够紧跟大气科学发展步伐、将气候和大气科学作为主要研究领域的著作已成为现实需要。世界顶级大气科学家彼得·霍布斯和约翰·华莱士的大作“Atmospheric Science:an introductory survey”第二版的问世正是适应了这种需要。该书的第一版出版于1977年,1979年王鹏飞先生等翻译此书,书名为《大气科学概观》。此书在当时大气科学类各专业本科生和研究生教学中都起到了很大的作用。
在作为大气科学引导性教材的第一版出版30多年之后,作者对其进行了新的补充。气候与大气化学在大气学科中占了更为重要的位置,一些传统主题的新变化和新发展在该书得以补充描述,如恶劣天气的预报和地球辐射平衡、星载传感器为全面观测地球大气服务等。第二版中作者对有些章节进行了调整、删减和扩展,并对大气科学新发展进行了选择性介绍。加框文字(书中简称为框栏)和彩色插图的使用更使本书图文并茂。在保留第一版的大量练习和附加作业的基础上,本书在每章末尾都增加了新的练习。本书提供的网站支持也能够为广大学生、老师和读者提供更为开阔的视野。
第一版分为9个章节,主要内容几乎一半是物理气象学,一半是动力气象学。而第二版则增加了大气化学、大气边界层、地球系统与气候动力学的章节,大气动力学、辐射传输、大气电学、对流性风暴以及热带气旋等内容也得以扩展。无论是第一版还是第二版,在撰写编排上,作者都周到地考虑了学生和教师的实际情况,在使用方面亦都提出了具体的建议。
本书原著由世界顶级大气科学家编撰而成,中文版由国内大气科学领域的知名学者何金海教授等翻译,并由丁一汇院士审校。
本书可用作更宽泛的概论教材,读者可选择相应的章节和材料使用。
本书图文并茂,包含大量框栏(用来扩展话题或论证概念)和彩色插图。
本书提供了大量习题,同时给出了多数习题的详细答案。
大气科学是一门新兴的、迅速发展的应用性学科。从广义的观点看,它研究各种行星(如地球、金星、火星)大气的结构和演变及其中发生的各种大气现象。从狭义的观点看,它主要研究地球大气。从这个意义讲,大气科学可看作地球科学的一个重要分支。由Wallace和Hobbs教授编著的这本《大气科学》主要阐述地球大气的特征、结构、演变过程与预报等基本问题。它作为大学教学的一个入门教材十分适用于地球科学各相关分支学科的学生使用,对于大气科学专业的学生和其他人员也有重要参考价值,因为它简练而通俗地阐述了大气科学各部分的基本问题和主要成果。任何一个学生,如果能认真地学完这本书,都会从中获取很大的收益。
两位编者,Wallace和Hobbs教授,一位是国际著名的气候学家,另一位是国际著名的云雾物理学家,他们合作写作的这本大气科学教材具有很高的科学水平和影响。第一版出版于30年前(当时就受到许多学校的欢迎和重视(国内有中译本))。2006年出版的第二版在第一版基础上做了大幅度的修改和增补。对于近30年来在大气科学领域中出现的许多新进展和新成果在本书中都有阐述,其中包括大气化学、地球系统、气候与气候变化、大气边界层等。对于大气动力学、辐射传输、强风暴以及温室效应和全球变暖等章节也做了重要修订,增加了新的内容,从而使本书涵盖了大气科学的大量最新成果和现代的科学原理和概念。这对于一个开始学习和接受大气科学基础知识的学生尤其重要,有了这些新知识,可以更快地过渡到相关的研究领域中去。除了内容新这一个重要特点外,该书对于各部分理论问题的阐述做了精心选择,选取的内容大多是基础性的和必需具备的。在阐述方式上深入浅出,通俗易懂,即便对于非大气科学专业的学生也容易理解。此外该书还包括大量的思考题和计算题,并且有些直接置于所述的重要概念和理论之后,这对于加深理解基础知识是十分重要的。一本好的教科书应该包括这些部分。同时该书还附有大量注脚和知识性框栏。它们非常精炼而准确地总结了在相关问题上关键科学家的贡献和简历、气象学的发展史以及关键科学概念或问题的深入解释。这些对于吸引和增加学生的学习兴趣有很大的作用。这种写法在近代出版的其他教科书中也日渐明显。总之,崭新的内容、精心的选材、深人浅出和生动的阐述、大量的针对性习题以及许多科学家小传和总结性的知识性框栏,共同构成了这本教科书最重要的特点。我相信本书中文版的出版一定会受到广大读者的欢迎。
本书的中文译文由南京信息工程大学的教师完成。他们都是相关领域的教授和专家,因而译文的质量是高的。他们本着认真负责的态度对译文做了多次修改。尽管如此,由于该书的内容新颖,涉及面广,有个别错误或不当之处在所难免,这也是任何一部译著都难免发生的。何金海教授作为主要译者,做了大量组织和协调工作,保证了本书能顺利和及时出版,感谢他的重要贡献!最后,我认为还要感谢科学出版社对此书出版的重视和为此付出的劳动,尤其是邹凯和霍志国编辑。
2008年8月于中国气象局
从本书第一版发行到现在,已经30年过去了,大气科学已经发展成为一个重要的研究领域,并且有深远的科学与社会影响。30年前,人们认为气候与大气化学这样的主题,还不足以重要到要在书中设立专门的章节,而它们现在已经成为大气学科的重要分科。更为传统的主题——如天气预报、强暴风雨形成原理和地球辐射平衡——其科学基础地位更为坚实。30年前,星载传感器还处于初期发展阶段,而目前正为全面观测地球大气服务。那些见证这些成就,并且对此有所贡献的人一哪怕只是略有贡献,已经是非常幸运了。
自从我们一段接一段地起草本书,描述这些激动人心的新发展时,我们就开始担心,一本轻得可以放进学生背包里的书是否能够涵盖整个大气科学领域的内容。实际上,本书第二版确实比第一版包含了更多材料,但是由于采用这种双栏格式,并有辅助网站,所以本书并不比第一版重多少。在决定哪些最新发展应该包括进来、哪些东西需要省略时,我们选择了那些能够对学生的整个职业生涯都有好处、对专家亦很重要的基本原理,而避开那些即便很有趣却并非必要的细节。
第二版包括论述大气化学、大气边界层、地球系统与气候动力学的章节。第一版中题为“云与风暴”、“全球能量平衡”及“大气环流”的章节被去掉,但是其中所包含的内容已经移至其他章节,同时扩展了大气动力学、辐射传输、大气电学、对流性风暴及热带气旋等内容。我们使用T-lnp图作为标示大气探测的首要形式,从而现代化地处理了大气热力学的内容。第二版中还包含了许多插图,而且大部分是彩色的。
第一版中很受读者欢迎的一点,是包含了许多定量的练习,其答案全部置于每章的文本中,而且每章末尾还另外附有给学生的作业。第二版中不仅保留了这些特点,而且还在每章的末尾加了许多新的练习,并附有几乎一整套答案——不过这只对教师提供。第二版还使用了加框文字(简称框栏),作为在正文之外拓展话题或论证概念的工具。例说,第3章对气体定律的定性统计力学的阐释以及对热力学第一定律的介绍就是通过一系列文本实现的。
学术出版社提供了两个网站支持本书。第一个网站的信息与资源面对所有读者,这些资源包括可以打印的T-lnp图空白图、大部分练习的答案、我们书中没有足够空间涵盖的一些配有答案的附加练习、勘误表、关于全球天气观察与数据同化的附录,以及练习中可能用到的气候数据。第二个网站只对教师开放,包括一个教师指南、大部分练习的答案、本书中出现的绝大部分图表的电子版,以及可能对教师讲课有用的一套补充图表的电子版。
如果把这本书用作更加宽泛的概论教材,那么教师需要对材料有所选择,例如,一些侧重描述性的章节中的内容应当省略不用,对侧重定量研究的第3,4,5,7章中比较高级的材料也应进行筛选。本书中筛选出的部分章节可作为多种不同课程的教材,例说,第3~6章可以用于大气物理与大气化学课程;第1,3,7,8章可以用于侧重天气学的课程;而第1~2章,以及第3,4,9,10章的部分内容可以用于地球科学课程中的气候学。我们将衷心感谢读者对教师指南的指正与建议。
约翰·华莱士
彼得·霍布斯
西雅图,2005年1月
(本期编辑:王芳)
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