本书从科学探索的角度和物理学原理出发，详细介绍了气象学的基本概念和原理：地球主要组成圈层、大气组成、物理性质、空间结构、要素变化；大气运动各种过程的物理原因；地球上各种天气和气候现象、形形色色的云和降水的形成原因；气压和风、气团、气旋和锋面天气的形成；强对流、雷暴、龙卷风和飓风（台风）等灾害性天气；人工影响天气的各种途径、天气分析和预报的方法、卫星在天气预报中的应用；空气污染及其原因；气候变化与气候系统、人类对全球气候的影响、全球变暖的可能后果、世界气候和气候分类及大气中各种奇特的光学现象和形成的原理等。全书内容丰富、概念清楚、深入浅出、图文并茂，可读性强。

译者序 刚拿到本书第12版的原版书，就急切地浏览了目录和各章的内容。尽管这只是一本几乎没有任何数学公式的有关气象学的普通概论性教材，但是它让我爱不释手。我从事气象学相关教学已有30多年，见过国内外许多类似的教科书，我自己也编写过教材，但是这本现译名为《气象学与生活》的书却让我耳目一新！ 作为专业教材或科学专业图书，很容易出现描述太专业化、太深奥而让人感到枯燥乏味，进而令人望而却步的现象。因此，如何将专业性、趣味性、可读性很好地融合在一起，对科学专业书籍是否受人们的欢迎至关重要。由Frederick K. Lutgens和Edward J. Tarbuck合作编写，由Dennis Tasa承担绘图和美工设计的本书做到了这一点。30多年来，本书先后修订了12版，畅销不衰，深受读者欢迎和好评。Frederick K. Lutgens与Edward J. Tarbuck自20世纪70年代起就是好友和同事，已有50多年的教学和大学教材编写经历，并且是人们公认的杰出教授。1983年，Dennis Tasa加入了他们的团队。三人合作的本书不仅涵盖了所有气象学科学问题的详细信息和内容，而且包含了过去几十年来的重要天气事件信息、典型的灾害性天气事件和资料介绍，在译稿中我们将这些介绍分别归类为“极端灾害性天气”和“知识窗”，作为正文知识的补充。 气象学或大气科学是研究和探讨各类天气现象、气候变化及其成因的科学。如果你对这门学科感兴趣，那么本书就是为你开启这一科学大门的极佳读物。本书概念清楚、简捷明了，很容易理解，不需要太多的数学基础就能获得气象学问题的基本知识，进而初步了解天气和气候的形成与变化。 本书的作者从科学探索的角度和物理学原理出发，配以丰富且精美的图表，系统详细、深入浅出地介绍了气象学的基本概念和原理。作者不使用复杂的数学公式，就将各种天气过程和现象的物理原理讲得清清楚楚，并且文中穿插了人们发现天气现象成因的历史进程与故事，这无疑使得阅读更有趣味性。虽然书中使用的许多有关天气的例子和图表取自北美大陆，但是并不影响读者对科学概念的理解与认识，而且在讨论气候变化、空气污染等全球性问题时，作者引用了全球各地甚至我国的例子。全书章节和知识窗的安排逻辑性强，可以帮助读者理解相关的知识点；同时，各章的知识体系又相对完整。因此，在阅读本书时，既可以系统地从头到尾循序渐进地阅读，又可以作为工具书随意查阅某些知识点与资料；同时，“极端灾害性天气”和“知识窗”两个栏目还可作为资料卡片来阅读，以了解相关的概念和一些特殊天气事件。本书的另一个特点是，作者始终关注和强调人们与天气的关系：人们认识天气过程的目的是更好地预报天气，进而有效地减少异常恶劣天气和气候灾害给人们日常生活与活动带来的损失，充分利用气候资源（如太阳能、风能等）为人类服务。 近几十年来，越来越多的极端天气和气候事件给人们带来了巨大的生命和财产损失，全球气候变化问题越来越引发了人们的关注。人们常常谈论频繁的强台风肆虐、大暴雨带来的洪涝与城市内涝、极端严寒的冰冻和热浪、空气污染与雾霾，以及“千年极寒”“微冰期”等，似乎这些年来天气和气候从来没有正常过。每当出现异常天气气候和极端灾害性天气事件，都会引发社会和媒体的极大关注：气候是不是异常？为什么会这样？是不是与全球气候变暖有关？亲朋好友也会提出各种有关天气和气候变化及空气污染的问题。此外，人们日常更关心的是天气预报准不准。可以看出，各行各业的人们越来越关心天气和气候变化，渴望了解天气和气候的变化原因。因此，了解和掌握气象和气候学的一些基本知识，可以帮助人们认识天气和气候变化的奥秘与原因，而本书就是一个很好的选择。读完本书，你就会更多地了解上述问题，甚至可能成为一名不错的业余气象专家。 在这里，我要感谢同事黄樱博士以及研究生惠画、王娜、于雪莹、孟翊星和陈澍，他们参与了本书部分章节的翻译工作。 面对变幻莫测的天气和不断变化的气候，人类需要不断地探索地球大气的奥秘，寻求与自然和谐相处之道。我相信，本书的翻译出版会使得更多的人对气象学产生兴趣，并在认识和了解大气与天气奥秘的过程中获得乐趣，进而让生活因气象万千而变得更加丰富多彩。 是为序。 陈 星 于南京仙林 前 言 在自然环境中，天气对人们的日常生活有着巨大的影响。各种媒体每天都会将大量的天气事件作为主要新闻加以报道，这充分反映了人们对大气是多么感兴趣和多么好奇！ 大气会影响人们的生活，人们对大气也会造成显著影响。人们通过改变大气成分减少了平流层的臭氧，进而减少了在全球城市和乡村造成的严重空气质量问题；此外，人类产生的排放很可能在全球气候变化中起重要作用，这正是人类在21世纪所面临的最严重的环境问题之一。 为了了解影响人们日常生活的天气现象及与大气有关的严重环境问题，拓展人们对气象学原理的认识十分重要。一本基础的气象学教科书，可让人们对天气产生极大的兴趣和好奇心，激发人们了解人类如何影响大气环境的愿望。 本书就是一本为满足有这种愿望的人们的需要的基础读物。我们希望本书介绍的知识能够激励更多的人积极投入环境改善，甚至由此而立志于气象学研究。同样重要的是，我们相信，对大气及其过程最基本的了解将使读者更多地去欣赏我们的地球，并由此让日常生活更加丰富多彩。 除了给出大量信息和新内容，本书还是一本非常有用的学习基本气象学原理和概念的工具书，因此非常适合初学者学习。

第1章 大气概述 1 1.1 大气——天气和气候 2 1.1.1 美国的天气 2 1.1.2 气象学、天气和气候 3 1.2 大气灾害：来自自然的袭击 6 1.3 科学探索的本质 7 1.3.1 假设 9 1.3.2 理论 9 1.3.3 科学方法 9 1.4 地球的圈层 10 1.4.1 地圈 12 1.4.2 大气圈 12 1.4.3 水圈 12 1.4.4 生物圈 13 1.5 地球系统 14 1.5.1 地球系统科学 14 1.5.2 地球系统 15 1.6 大气的组成 17 1.6.1 大气的主要成分 17 1.6.2 二氧化碳 18 1.6.3 变化的大气成分 19 1.7 臭氧耗竭——一个全球性问题 20 1.7.1 南极臭氧洞 21 1.7.2 臭氧耗竭效应 21 1.7.3 蒙特利尔议定书 22 1.8 大气层的垂直结构 22 1.8.1 气压变化 22 1.8.2 温度变化 23 1.9 大气成分的垂直变化 27 1.9.1 电离层 27 1.9.2 极光 27 术语表 28 思考题 28 习题 28 第2章 地球表面和大气加热过程 30 2.1 地日关系 31 2.1.1 地球的运动 31 2.1.2 季节的成因是什么？ 32 2.1.3 地球的朝向 33 2.1.4 两至点和两分点 34 2.2 能量、温度和热量 38 2.2.1 能量的形式 38 2.2.2 温度 38 2.2.3 热量 39 2.3 热传递机制 39 2.3.1 传导 39 2.3.2 对流 39 2.3.3 辐射 40 2.3.4 辐射定律 42 2.4 入射太阳辐射 44 2.4.1 反射与散射 45 2.4.2 太阳辐射的吸收 47 2.5 大气层中各种气体的作用 48 2.5.1 加热大气 48 2.5.2 温室效应 49 2.6 地球的热量收支 50 2.6.1 年能量平衡 50 2.6.2 热量平衡的纬度分布 52 思考题 53 术语表 54 习题 54 第3章 温度 56 3.1 气温记录资料 57 3.1.1 基本计算方法 57 3.1.2 等温线 57 3.2 影响气温的因素 58 3.2.1 海陆分布 59 3.2.2 洋流 62 3.2.3 海拔高度 64 3.2.4 地理位置 65 3.2.5 云量和反照率 66 3.3 温度的全球分布 68 3.4 气温变化的周期 71 3.4.1 气温日变化 72 3.4.2 温度日变化的幅度 74 3.4.3 温度的年变化 75 3.5 气温的测量 75 3.5.1 机械式温度计 75 3.5.2 电子温度计 77 3.5.3 百叶箱 77 3.6 温标 78 3.7 炎热和风寒：人体不舒适指数 80 3.7.1 炎热——高温高湿 80 3.7.2 风寒——大风降温作用 81 思考题 81 术语表 82 习题 82 第4章 水汽和大气稳定度 84 4.1 大气中水的运动 85 4.2 水：独特的物质 86 4.3 水的相变 88 4.3.1 冰、液态水和水汽 88 4.3.2 潜热 88 4.3.3 蒸发和凝结 89 4.4 湿度：空气中的水汽 90 4.5 水汽压与饱和 91 4.6 相对湿度 93 4.6.1 相对湿度如何变化？ 94 4.6.2 相对湿度的自然变化 96 4.7 露点温度 97 4.8 如何测量湿度？ 98 4.9 绝热温度变化 99 4.9.1 绝热冷却和凝结 99 4.10 空气抬升过程 101 4.10.1 地形抬升 101 4.10.2 锋面楔入 103 4.10.3 辐合 104 4.10.4 局地对流抬升 104 4.11 恶劣天气的起因：大气稳定度 106 4.11.1 稳定度类型 106 4.11.2 稳定空气和每日天气 108 4.11.3 稳定空气如何变化？ 109 4.11.4 温度变化和空气稳定性 110 4.11.5 垂直空气运动和空气稳定性 110 思考题 111 术语表 112 习题 112 第5章 凝结和降水类型 114 5.1 云的形成 115 5.1.1 高空凝结 115 5.1.2 云滴的增长 115 5.2 云的分类 116 5.2.1 高云 117 5.2.2 中云 118 5.2.3 低云 119 5.2.4 垂直发展型云（直展云） 119 5.2.5 云的形态变化 120 5.3 雾的类型 122 5.3.1 冷却雾 122 5.3.2 蒸发雾 123 5.4 降水的形成 125 5.4.1 冷云降水：伯杰龙过程 126 5.4.2 暖云降水：碰并过程 128 5.5 降水的类型 129 5.5.1 雨 130 5.5.2 雪 131 5.5.3 雨夹雪和冻雨 131 5.5.4 冰雹 132 5.5.5 雾凇 133 5.6 降水的观测 135 5.6.1 标准雨量计 135 5.6.2 观测降雪 135 5.6.3 天气雷达测量降水 136 5.7 人工影响天气 137 5.7.1 人工增雨（雪） 138 5.7.2 人工驱云消雾 138 5.7.3 人工消雹 139 5.7.4 预防霜冻 140 思考题 142 术语表 143 习题 143 第6章 气压和风 144 6.1 风和气压 145 6.2 气压的测量 146 6.3 气压随海拔高度变化 148 6.4 气压变化的原因 149 6.4.1 温度对气压的影响 150 6.4.2 水汽对气压的影响 151 6.4.3 气流和压力 151 6.5 影响风的因素 151 6.5.1 气压梯度力 151 6.5.2 科里奥利力 153 6.5.3 摩擦力 155 6.6 高空风 156 6.6.1 地转流 156 6.6.2 曲线流和梯度风 158 6.7 地面风 160 6.8 风与空气的垂直运动 161 6.8.1 气旋和反气旋的垂直气流 162 6.8.2 影响垂直气流的因子 163 6.9 风的观测 165 思考题 168 术语表 169 习题 170 第7章 大气环流 171 7.1 大气运动的尺度 172 7.1.1 小尺度环流和大尺度环流 173 7.1.2 风场结构 174 7.2 局地风 175 7.2.1 海陆风 175 7.2.2 山谷风 176 7.2.3 钦诺克风（焚风） 177 7.2.4 下坡风（下降风） 177 7.2.5 乡村风 177 7.3 全球环流 178 7.3.1 单圈环流模型 178 7.3.2 三圈环流模型 179 7.4 气压带与风 180 7.4.1 理想的纬向气压带 180 7.4.2 半永久性气压系统：真实大气 181 7.5 季风 183 7.5.1 亚洲季风 183 7.5.2 北美季风 185 7.6 西风带 185 7.6.1 为什么存在西风带？ 186 7.6.2 西风带的波动 186 7.7 急流 187 7.7.1 极地急流 188 7.7.2 副热带急流 188 7.7.3 急流和地球热量收支 189 7.8 全球风场和洋流 190 7.8.1 洋流的重要性 191 7.8.2 洋流和涌升流 191 7.9 厄尔尼诺、拉尼娜和南方涛动 192 7.9.1 厄尔尼诺的影响 192 7.9.2 拉尼娜的影响 194 7.9.3 南方涛动 194 7.10 全球降水分布 195 7.10.1 降水的纬向分布 196 7.10.2 陆地上的降水分布 197 思考题 199 术语表 200 第8章 气团 202 8.1 什么是气团 203 8.1.1 气团的源区 204 8.1.2 气团的分类 205 8.1.3 气团变性 205 8.2 北美气团的特征 207 8.2.1 大陆极地（cP）气团和 大陆北极（cA）气团 207 8.2.2 湖泊效应降雪：暖水上的冷空气 208 8.2.3 海洋极地（mP）气团 211 8.2.4 海洋热带（mT）气团 211 8.2.5 大陆热带（cT）气团 217 思考题 218 术语表 218 习题 218 第9章 中纬度气旋 220 9.1 锋面天气 222 9.1.1 暖锋 223 9.1.2 冷锋 224 9.1.3 静止锋 227 9.1.4 锢囚锋 227 9.1.5 干线 228 9.2 中纬度气旋与极锋理论 229 9.3 中纬度气旋的生命周期 230 9.3.1 形成：两个气团的碰撞 230 9.3.2 气旋流的发展 231 9.3.3 中纬度气旋的成熟阶段 231 9.3.4 锢囚：消亡阶段 231 9.4 理想的中纬度气旋天气 232 9.5 高空气流与气旋形成 235 9.5.1 气旋和反气旋环流 236 9.5.2 高空辐散与辐合 236 9.6 中纬度气旋的形成区域 237 9.6.1 气旋移动类型 237 9.6.2 高空气流与气旋移动 238 9.7 反气旋天气与大气阻塞 240 9.8 中纬度气旋个例研究 241 9.9 现代观点：传送带模型 247 思考题 248 术语表 249 习题 249 第10章 雷暴与龙卷风 251 10.1 名称的含意 252 10.2 雷暴 253 10.3 气团雷暴 254 10.3.1 发展阶段 254 10.3.2 发生区域 256 10.4 强雷暴 256 10.5 超级单体雷暴 258 10.5.1 飑线 259 10.5.2 中尺度对流复合体 260 10.6 闪电和雷声 262 10.6.1 闪电发生的原因 264 10.6.2 雷击 266 10.6.3 雷声 266 10.7 龙卷风 267 10.7.1 龙卷风的发生与形成 269 10.7.2 龙卷风气候学 271 10.7.3 龙卷风的特征 272 10.8 龙卷风的破坏性 274 10.8.1 龙卷风的强度 275 10.8.2 死亡率 276 10.9 龙卷风预报 277 10.9.1 龙卷风监视和警报 277 10.9.2 多普勒雷达 278 思考题 280 术语表 280 习题 281 第11章 飓风 282 11.1 飓风概况 283 11.2 飓风的形成与消亡 286 11.2.1 飓风的形成 286 11.2.2 飓风消亡 287 11.3 飓风的破坏性 288 11.3.1 萨菲尔-辛普森分级 289 11.3.2 风暴潮 289 11.3.3 风灾 290 11.3.4 内陆洪涝 291 11.3.5 飓风强度评估 293 11.4 飓风的探测、跟踪和监控 294 11.4.1 卫星监测 295 11.4.2 空中侦察 295 11.4.3 雷达和数据浮标 298 11.4.4 飓风监视和警报 299 11.4.5 飓风预报 299 思考题 300 术语表 301 习题 301 第12章 天气分析和预报 302 12.1 气象业务概述 303 12.2 天气分析 305 12.2.1 获取数据 305 12.2.2 绘制天气图 306 12.3 计算机在天气预报中的应用 309 12.3.1 数值天气预报 309 12.3.2 集合预报 311 12.3.3 预报员的作用 311 12.4 其他预报方法 313 12.4.1 持续性预报 313 12.4.2 气候学预报 313 12.4.3 类比法 313 12.4.4 趋势预报 314 12.5 高空环流和天气预报 314 12.5.1 高空图 314 12.5.2 高空气流与地面天气预报 317 12.6 长期天气预报 319 12.7 预报准确率 320 12.8 卫星在天气预报中的作用 321 12.8.1 气象卫星图像 322 12.8.2 卫星探测的其他内容 324 思考题 325 术语表 326 习题 327 第13章 空气污染 328 13.1 空气污染的危害 329 13.2 空气污染源和类型 331 13.2.1 主要污染物 331 13.2.2 次要污染物 336 13.3 空气质量的变化趋势 337 13.3.1 质量标准的建立 337 13.3.2 空气质量指数 339 13.4 影响空气污染的气象因素 339 13.4.1 风 339 13.4.2 大气稳定度 341 13.5 酸雨 342 13.5.1 酸雨的范围和强度 343 13.5.2 酸雨的危害 344 思考题 346 术语表 346 第14章 变化的气候 347 14.1 气候系统 348 14.2 气候变化的检测 349 14.2.1 海底沉积物——气候资料的 仓库 350 14.2.2 氧同位素分析 350 14.2.3 冰川中的气候变化记录 351 14.2.4 树轮——环境历史档案 352 14.2.5 其他类型的代用资料 352 14.3 气候变化的自然原因 353 14.3.1 板块构造与气候变化 354 14.3.2 火山活动与气候变化 355 14.3.3 地球轨道变化 357 14.3.4 太阳活动与气候 358 14.4 人类对全球气候的影响 361 14.4.1 二氧化碳、微量气体和气候 变化 362 14.4.2 二氧化碳含量增加 362 14.4.3 大气响应 363 14.4.4 微量气体的作用 364 14.5 气候反馈机制 365 14.5.1 气候反馈机制的种类 365 14.5.2 气候的计算机模型：重要但尚 不完善的工具 367 14.6 气溶胶对气候的影响 367 14.7 全球变暖的可能后果 368 14.7.1 海平面上升 369 14.7.2 不断变化的北极 370 14.7.3 增大的海水酸性 372 14.7.4 意想不到的后果 372 思考题 373 术语表 373 第15章 世界气候 374 15.1 气候的分类 375 15.2 气候控制因素 379 15.2.1 纬度 379 15.2.2 海陆分布 379 15.2.3 地理位置与盛行风向 379 15.2.4 山脉与高原 379 15.2.5 洋流 380 15.2.6 气压与风 380 15.3 世界气候综述 380 15.4 潮湿的热带气候（Af，Am） 381 15.4.1 温度特征 383 15.4.2 降水特征 384 15.5 热带干湿季气候（Aw） 384 15.5.1 温度特征 385 15.5.2 降水特征 385 15.5.3 季风 386 15.5.4 气候类型的变型Cw 387 15.6 干旱气候（B） 387 15.6.1 “干旱”意味着什么？ 388 15.6.2 副热带沙漠气候（BWh）和 草原气候（BSh） 388 15.6.3 西海岸副热带沙漠气候 391 15.6.4 中纬度沙漠气候（BWk）和 草原气候（BSk） 392 15.7 冬季温和湿润的中纬度气候带（C） 393 15.7.1 副热带湿润气候（Cfa） 393 15.7.2 西岸海洋性气候（Cfb） 395 15.7.3 副热带夏季干旱（地中海） 气候（Csa，Csb） 396 15.8 冬季寒冷的湿润大陆气候（D） 397 15.8.1 湿润大陆性气候（Dfa） 398 15.8.2 副极地气候（Dfc，Dfd） 399 15.9 极地气候（E） 400 15.9.1 苔原气候（ET） 401 15.9.2 冰原气候（EF） 403 15.10 高原气候 403 思考题 406 术语表 408 习题 408 第16章 大气的光学现象 409 16.1 光和物质的相互作用 410 16.1.1 反射 410 16.1.2 折射 411 16.2 海市蜃楼 413 16.3 彩虹 415 16.4 光晕、幻日和日柱 418 16.5 光环 420 16.6 其他光学现象 421 16.6.1 华 421 16.6.2 彩虹云 421 思考题 422 术语表 423