|
Испарение в атмосферу: Теория, история, приложения |
Братсерт У. Х. |
год издания — 1985, кол-во страниц — 352, тираж — 1310, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 450 гр., издательство — Гидрометеоиздат |
|
цена: 800.00 руб | | | | |
|
Сохранность книги — хорошая
WILFRIED BRUTSAERT Cornell University
Evaporation into the Atmosphere Theory, History and Applications
D. REIDEL PUBLISHING COMPANY 1982
Пер. с англ. А. П. Нагурного
Формат 60x90 1/16. Бумага типографская №1. Печать высокая |
ключевые слова — испарен, атмосфер, водян, пограничн, озёр, водоём, климат, приземн, радиационн, альбед, адвекц, метеоэлемент, воздух, боуэн, эвапотранспирац, пенман, испарител |
В книге последовательно и достаточно полно изложены основы теории процесса испарения и содержатся рекомендации по практическому использованию этой теории. Книга может быть полезной для дальнейшего развития исследований в этом направлении.
Главная цель книги — полнее раскрыть механизм процесса испарения и оценить влияние испарения на окружающую среду. Главы 1 и 2 посвящены обзору исследований начиная с древних времён и до 1900 г. В центральных главах книги излагаются основные концепции, лежащие в основе задачи о переносе водяного пара с различной подстилающей поверхности в нижние слои атмосферы; рассматриваются также основные положения теории пограничного слоя атмосферы и параметризация турбулентного переноса влаги в пограничном слое. Процесс испарения анализируется как неотъемлемая составляющая теплового баланса поверхности земли. Исследуются также процессы трансформации пограничного слоя атмосферы в связи с локальным влиянием озёр и оазисов ограниченных размеров. Теоретические предпосылки рассматриваются с точки зрения приложений к существующим способам измерений и расчётов испарения.
Предлагаемая вниманию читателей книга может быть полезна как для предварительного ознакомления с предметом, так и для более глубокого его изучения. Её можно использовать также в качестве пособия для научных работников и инженеров, специализирующихся в области гидрологии, метеорологии, агрономии, океанографии, климатологии и смежных дисциплин.
Предлагаемая вниманию читателя книга Уилфреда Братсерта посвящена испарению с континентов, т. е. с суши или сравнительно небольших водоёмов. Испарение с океанов само по себе не рассматривается, но, разумеется, многие результаты, полученные, скажем, для больших озёр, вполне могут быть применимы к океанам. Особенно это касается аэродинамических подходов, которые, кстати сказать, разобраны в книге наиболее обстоятельно. Более того, при чтении глав 3—9, а также главы 10 создаётся впечатление, что книга представляет собой главным образом обзор современного состояния исследований в первую очередь атмосферного пограничного слоя, проблема же испарения — лишь одно из приложений, важное, но не единственное. Но ставить это в упрёк автору ни в коем случае не следует: аэродинамический подход тем и характерен, что испарение, теплопередача и обмен количеством движения между атмосферой и поверхностью Земли могут рассматриваться в его контексте лишь взаимосвязанно. Нам представляется, что в акценте на метеорологическую сторону проблемы испарения (более исследованную и, вероятно, более содержательную) — главная ценность книги, особенно для нашего читателя, в распоряжении которого уже имеется ряд монографий, посвящённых в большей мере именно гидрологическому аспекту естественного испарения.
Итак, основное внимание в книге уделено подходу, основанному на трактовке различных атмосферных пограничных слоёв: вязких и турбулентных, нейтральных и стратифицированных, равновесных и горизонтально неоднородных или нестационарных. Выделенность процессов испарения из общего круга проблем взаимодействия атмосферы с поверхностью Земли наиболее чётко проявляется в последней главе, посвящённой методу водного баланса, а также в первых двух главах — введении и историческом обзоре. Кстати, об этом обзоре следует упомянуть особо: впервые на русском языке публикуется увлекательное изложение того, как эволюционировали взгляды на проблему испарения в ходе общего развития естественнонаучных представлений начиная с античных времён на протяжении Средневековья и Возрождения и кончая этапом развития науки в XVII—XIX столетиях.
Гуманитарная эрудиция, отличающая этот обзор, — одно из проявлений высокой научной культуры автора — черты, которой нередко недостаёт весьма квалифицированным специалистам. Высокая научная культура отличает книгу в целом: основной материал, изложенный в книге, в том числе и в главах, посвящённых теории атмосферных пограничных слоёв, которая развивалась наиболее быстрыми темпами, выводит читателя на передний фронт науки. В качестве особого достоинства книги стоит отметить и то, что её автор не поддался естественному (и столь редко преодолеваемому) искушению — увлечению излишне подробным изложением своих работ. Это тоже одно из проявлений научной культуры.
Впрочем, всё вышесказанное вполне естественно. Автор книги — профессор одного из лучших университетов США — Корнельского, — во-первых, внёс заметный личный вклад в разработку ряда проблем, излагаемых в книге, во-вторых, в течение ряда лет в Корнельском университете и в ряде европейских университетов читал курс лекций, на основе которых и была написана книга.
При всех неоспоримых достоинствах книги необходимо признать, что её название (буквальный перевод «Испарение в атмосферу») не вполне точно отражает содержание: как уже упоминалось, вопрос об испарении с океанов в книге не рассматривается. И это вызывает некоторую досаду. Включить подобный материал на фоне того, что уже изложено, казалось бы и не очень трудно и очень естественно, да и по объёму этот материал занял бы немного места.
В книге уделено внимание советским исследованиям — работам Будыко, Кондратьева, Монина, Обухова, Яглома и некоторых других, — но, как правило, лишь тем из них, в которых выдвигались новые идеи, признанные как в нашей стране, так и за рубежом. Отечественные работы менее фундаментального характера почти не цитируются, даже если они и были более ранними или более полными, чем аналогичные исследования западных авторов. Этому не приходится удивляться: работы советских исследователей поступают к зарубежным коллегам в лучшем случае через год-полтора после публикации на русском языке, если вообще поступают, причём переводы их, как правило, невысокого качества.
Профессор У. Братсерт, несомненно, стремился отразить известный ему вклад русских и советских учёных в развитие проблем, связанных с испарением. Его внимание к русской научной школе проявилось и в историческом обзоре, где среди других прославленных имён почётное место занимают русские дореволюционные исследователи: Штеллинг, Вильд, Воейков. Формула испарения Штеллинга и испаритель Вильда подробно обсуждаются и в основном тексте.
Поскольку сама по себе дополнительная библиография без краткого обзора перечисленных работ мало что сообщает читателю, дополнительный список литературы, который включён при редактировании настоящего издания, охватывает только монографии, изданные в последние годы.
Книга Братсерта представляет интерес, как мне кажется, для более широкой аудитории, чем большинство специальных монографий, выпускаемых Гидрометеоиздатом. Её с пользой для себя прочтут метеорологи, гидрологи, гидротехники, специалисты по сельскому хозяйству, а также гидромеханики, интересующиеся геофизическими приложениями результатов своих исследований.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ А. С. Дубов
|
ОГЛАВЛЕНИЕПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ | 8 | ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА | 11 | | ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ | 13 | | 1.1. Определения | — | 1.2. Прикладные задачи | — | 1.2.А. Водный баланс | — | 1.2.Б. Тепловой баланс | 14 | 1.3. Общие климатологические сведения | 15 | 1.4. Перенос других субстанций вблизи поверхности раздела | Земля-атмосфера | 23 | | ГЛАВА 2. ИСТОРИКО-ХРОНОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ИССЛЕДОВАНИЯ | ПРОЦЕССОВ ИСПАРЕНИЯ | 24 | | 2.1. Древняя Греция | — | 2.2. Период Римской империи и Средних веков | 30 | 2.3. 17-е и 18-е столетия: начало измерений и экспериментов | 40 | 2.4. Возникновение основ современных теорий в XIX в. | 47 | | ГЛАВА 3. НИЖНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ | 53 | | 3.1. Влажный воздух | — | 3.1.А. Некоторые определения | — | 3.1.Б. Первое начало термодинамики | 56 | 3.1.В. Парциальное давление насыщенного водяного пара | 57 | 3.2. Гидростатическая устойчивость ненасыщенной атмосферы | 60 | З.2.А. Малые адиабатические смещения | — | З.2.Б. Потенциальная температура | 62 | 3.3. Перенос водяного пара в атмосфере | 63 | З.З.А. Сохранение водяного пара | — | З.З.Б. Другие уравнения сохранения | 66 | З.З.В. Решение уравнений переноса | 70 | 3.4. Атмосферный пограничный слой (АПС) | 71 | | ГЛАВА 4. СРЕДНИЕ ПРОФИЛИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ | И ПОДОБИЕ В СТАЦИОНАРНОМ ГОРИЗОНТАЛЬНО ОДНОРОДНОМ | ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ | 77 | | 4.1. Динамический подслой | — | 4.1.А. Логарифмический профиль | 78 | 4.1.Б. Аппроксимация профилей степенными законами | 84 | 4.2. Приземный подслой | 85 | 4.2.А. Средние профили метеорологических элементов | — | 4.2.Б. Универсальные функции, связывающие турбулентные потоки | с градиентами | 89 | 4.3. Параметризация атмосферного пограничного слоя в целом | 94 | 4.З.А. Подобие средних профилей во внешнем подслое | — | 4.З.Б. Формулы суммарного переноса в атмосферном пограничном слое | 98 | 4.4. Промежуточные слои | 110 | 4.4.А. Подобие средних профилей | — | 4.4.Б. Формулы суммарного переноса скалярных примесей | 112 | 4.4.В. Гладкие поверхности: вязкий подслой | 115 | 4.4.Г. Поверхности с резко выраженными элементами шероховатости | 118 | 4.4.Д. Поверхности с проницаемой шероховатостью: подслой | растительного покрова | 124 | | ГЛАВА 5. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ | 141 | | 5.1. Шероховатость для количества движения | — | 5.1.А. Поверхность суши | 142 | 5.1.Б. Водная поверхность | 146 | 5.2. Шероховатость для скалярных величин | 152 | 5.2.А. Оценка шероховатости с помощью коэффициента переноса | в промежуточном подслое | 153 | 5.2.Б. Шероховатость водной поверхности | 156 | | ГЛАВА 6. ПОТОКИ ТЕПЛА НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ | 159 | | 6.1. Радиационный баланс | 162 | 6.1.А. Суммарная коротковолновая радиация | — | 6.1.Б. Альбедо | 167 | 6.1.В. Длинноволновое излучение или излучение земной поверхности | 168 | 6.2. Поглощение энергии в процессе фотосинтеза | 177 | 6.3. Поток тепла на нижней границе атмосферного пограничного слоя | 178 | 6.З.А. Поверхность суши | — | 6.З.Б. Водоёмы | 187 | 6.З.В. Водные поверхности | — | 6.4. Другие слагаемые | — | 6.4.А. Адвекция тепла | — | 6.4.Б. Изменение запасов тепла во времени | 188 | | ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ АДВЕКЦИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СВОЙСТВ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ | ПОВЕРХНОСТИ | 189 | | 7.1. Внутренний пограничный слой | — | 7.1.А. Уравнения для средних полей | 190 | 7.1.Б. Методы замыкания для возмущённых пограничных слоёв: | краткий обзор | 192 | 7.1.В. Некоторые главные черты локальной адвекции количества | движения: условия приспособления | 203 | 7.2. Испарение при локальной адвекции | 206 | 7.2.А. Аналитические решения с помощью степенных законов | 207 | 7.2.Б. Численные решения | 224 | | ГЛАВА 8. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИЯХ ХАРАКТЕРИСТИК | ТУРБУЛЕНТНОСТИ | 231 | | 8.1. Прямой, или пульсационный метод | — | 8.1.А. Приборы | — | 8.1.Б. Требования к измерительной технике | 232 | 8.2. Метод диссипации | 234 | 8.2.А. Прямой метод определения скорости диссипации | 236 | 8.2.Б. Метод диссипации (или спектральной плотности | в инерционном интервале) | 237 | | ГЛАВА 9. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИЯХ СРЕДНИХ ПРОФИЛЕЙ | МЕТЕОЭЛЕМЕНТОВ | 239 | | 9.1. Метод, основанный на формулах подобия для средних профилей | 240 | 9.1.А. Измерения в приземном подслое | — | 9.1.Б. Измерения в динамическом подслое | 243 | 9.1.В. Измерения в верхних слоях воздуха: метод, основанный | на измерениях профилей в АПС | 244 | 9.2. Коэффициенты суммарного переноса | 247 | 9.2.А. Однородная поверхность | — | 9.2.Б. Испарение с озёр | 247 | 9.3. Интервалы осреднения | 253 | | ГЛАВА 10. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И СВЯЗАННЫЕ С НИМ МЕТОДЫ | ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСПАРЕНИЯ | 254 | | 10.1. Стандартные приложения | 255 | 10.1.А. Определение скорости испарения с помощью уравнения | теплового баланса и отношения Боуэна (метод ТБОБ) | — | 10.1.Б. Определение турбулентного потока с использованием | профилей ветра и скалярной примеси (метод ТБВСП) | 258 | 10.2. Упрощённые методы для влажных поверхностей | 260 | 10.2.А. Замечания по поводу потенциального испарения | — | 10.2.Б. Метод ТБВСП при измерениях на одном уровне | 261 | 10.2.В. Безадвективное испарение с влажной поверхности | 265 | 10.3. Упрощённые методы оценки эвапотранспирации | 271 | 10.3.А. Поправка к методу Пенмана с учётом устьичного | сопротивления | — | 10.3.Б. Дополнительные соотношения между фактическим | и потенциальным испарением | 273 | 10.3.В. Развитие идеи испарения в равновесных условиях | 277 | | ГЛАВА 11. МЕТОДЫ ВОДНОГО БАЛАНСА | 280 | | 11.1. Водный баланс суши | — | 11.1.А. Испарение воды и фильтрация почвенных вод | — | 11.1.Б. Различные водосборные бассейны | 290 | 11.1.В. Озёра и открытые водохранилища | 298 | 11.1.Г. Приборы для измерения водного баланса: испарители | 299 | 11.2. Водный баланс атмосферы | 311 | 11.2.А. Определение и формулировка | — | 11.2.Б. Применение метода | 313 | | ИСТОРИЧЕСКАЯ БИБЛИОГРАФИЯ (до 1900 г.) | 317 | СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | 322 | СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ | 346 | ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ | 347 |
|
Книги на ту же тему- Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
- Динамика приповерхностного слоя воздуха, Бютнер Э. К., 1978
- Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
- Структура атмосферных осадков, Литвинов И. В., 1974
- Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
- Эффекты волн в пограничных слоях атмосферы и океана, Дворянинов Г. С., 1982
- Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
- Химия нижней атмосферы, Расул С. И., ред., 1976
- Исследование атмосферного озона, Гущин Г. П., 1963
- Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, Алоян А. Е., 2008
- Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987
- Энергия и климат: Сборник статей, 1981
- Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
- Аэрозоль и климат, Кондратьев К. Я., ред., 1991
- Динамика баланса массы ледников в связи с макроциркуляционными процессами в атмосфере, Федоров В. М., 2011
- Радиационная теплофизика снега и льда, Красс М. С., Мерзликин В. Г., 1990
- Экологический мониторинг атмосферного воздуха небольшого города. Модели и алгоритмы, Крушель Е. Г., Степанченко И. В., Панфилов А. Э., 2012
- Климат города, Ландсберг Г. Е., 1983
- Энергетика атмосферы в полярных областях, Романов В. Ф., Арискина Н. В., Васильев В. Ф., Лагун В. Е., 1987
- Проблемы общей циркуляции атмосферы: Труды 3-й Всесоюзной конференции по общей циркуляции атмосферы, Погосян Х. П., ред., 1972
- Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды, Машкович С. А., 1986
- Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
- Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя, Браун Р. А., 1978
- Гидрологический анализ и расчёты, Поляков Б. В., 1946
- Гидрофизика водоёмов суши, Одрова Т. В., 1979
- Моделирование экосистем больших стратифицированных озёр, Астраханцев Г. П., Меншуткин В. В., Петрова Н. А., Руховец Л. А., 2003
- Метеорология и климатология: учебник. — 7-е изд., Хромов С. П., Петросянц М. А., 2006
- Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий: проблема Киотского протокола: материалы Совета-семинара при Президенте РАН, 2006
- Математические методы в теории пограничного слоя, Олейник О. А., Самохин В. Н., 1997
|
|
|