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第1章 绪论1

第2章 沙漠大气动力学5

2.1大气结构和动力学的一些基本概念5

2.1.1大气运动的尺度6

2.1.2大气的垂直结构7

2.1.3全球天气的风和气压系统9

2.1.4雾、云和降水的形成11

2.2沙漠的定义14

2.3干旱的气候成因19

2.3.1行星尺度环流19

2.3.2地形作用23

2.3.3水汽源的远近对干旱的影响31

2.3.4海岸作用33

2.4形成和维持沙漠的动力反馈机制36

2.4.1植被—反照率／蒸腾反馈38

2.4.2沙尘—辐射反馈38

2.4.3土壤—水分反馈39

2.4.4上涌流—海岸沙漠反馈40

2.4.5植被—土壤反馈40

2.4.6灰尘—生物地球化学反馈40

2.5沙漠热低压的动力机制40

第3章 世界沙漠气候44

3.1沙漠的一般气象特征48

3.2沙漠的一般地形特征53

3.3沙漠植被的一般特征55

3.4非洲沙漠56

3.4.1撒哈拉沙漠56

3.4.2卡拉哈里沙漠、纳米布沙漠和卡鲁沙漠66

3.4.3索马里-查尔比沙漠72

3.4.4马达加斯加干旱区76

3.5北美沙漠76

3.5.1奇瓦瓦沙漠82

3.5.2大盆地沙漠82

3.5.3索诺兰沙漠83

3.5.4莫哈韦沙漠84

3.6南美沙漠85

3.6.1阿塔卡马沙漠和秘鲁沙漠86

3.6.2巴塔哥尼亚沙漠91

3.6.3蒙特沙漠92

3.6.4南美洲的其他干旱区93

3.7澳大利亚沙漠94

3.8亚洲沙漠97

3.8.1东亚：戈壁沙漠和塔克拉玛干沙漠97

3.8.2突厥斯坦（曾称土耳其斯坦）沙漠101

3.8.3塔尔沙漠103

3.8.4伊朗沙漠和阿富汗沙漠105

3.8.5阿拉伯沙漠及其周边地区106

3.9欧洲干旱区111

3.10海洋沙漠113

第4章 沙漠中大气和地表能量收支120

4.1大气和地表能量收支的各种成分120

4.1.1太阳和地面辐射的一些基本概念120

4.1.2地球—太阳的天文学关系，大气的日和年周期122

4.1.3大气对太阳辐射的衰减125

4.1.4地球表面的辐射收支126

4.1.5地表能量收支128

4.1.6全球大气和地表能量收支130

4.2沙漠大气和地表能量收支132

4.2.1沙漠能量收支的一些特性概述132

4.2.2沙漠和非沙漠能量收支实例133

4.2.3能量收支中的“绿洲效应”136

4.2.4沙漠辐射收支中的矿物气溶胶效应137

第5章 无植被沙质荒漠景观的地表物理学141

5.1地表物理学概念介绍141

5.1.1地表以下热能的垂直传输143

5.1.2地表以下水分的垂直传输147

5.1.3植被中液态水的迁移和蒸腾149

5.1.4地表和大气间的水汽和热量交换150

5.2无植被沙质荒漠的陆面物理学151

5.2.1雨水渗入和地表以下液态水的运动151

5.2.2地表以下及地表的水汽通量153

5.2.3地表以下及地表的热量过程157

第6章 植被对沙漠表层物理特性的影响162

6.1植被对沙漠地表能量收支的影响167

6.2植被对沙漠地表水收支的影响171

6.3植被对沙漠近地层风的影响176

第7章 土壤对沙漠表层物理特性的影响181

7.1沙漠土壤类型182

7.1.1盐坪、干盐湖、盐湖、盐滩、盐田等182

7.1.2沙质地表183

7.1.3砾石表层、结皮和岩漆184

7.1.4岩石地表186

7.1.5干河床186

7.1.6黄土187

7.1.7土壤类型的空间分布示例187

7.2沙漠土壤类型对地表能量收支的影响188

7.3沙漠土壤类型对地表水收支的影响191

第8章 沙漠表面的物理属性196

8.1反照率197

8.2热属性198

8.3空气动力学粗糙度199

8.4发射率199

8.5水文属性200

第9章 沙漠大气的数值模拟201

9.1数值天气预报的一般概念201

9.2干旱区大气模式应用的几个个例203

9.2.1阿拉伯联合酋长国的业务天气预报203

9.2.2美国大盆地沙漠小尺度风场研究204

9.2.3阿拉伯沙漠边界层环流的研究个例210

第10章 沙漠边界层215

10.1边界层结构的基本概念215

10.1.1大气的湍流交换215

10.1.2边界层结构216

10.1.3空气动力粗糙度和垂直风廓线218

10.2沙漠边界层特性219

第11章 沙漠小气候224

11.1沙漠内部小气候形成的原因224

11.1.1植被225

11.1.2土壤基质225

11.1.3海拔、坡度和坡向225

11.1.4地下水位226

11.1.5接近海岸线的程度226

11.2沙漠小气候变化实例227

11.2.1斯图尔特沙漠（辛普森沙漠的一部分）：干盐湖和周围有稀疏植被的沙地地表温度的对比227

11.2.2大盆地沙漠：干盐湖与周围植被覆盖的冲积扇和山区的表面温度和通量的差异229

11.2.3斯图尔特沙漠（辛普森沙漠的一部分）：浅湖、沼泽、裸露的和只有少量植被的沙丘、盐滩的地表温度和边界层通量的差异231

11.2.4大盆地沙漠：盐滩和其附近覆盖部分植被的地表上空的边界层垂直温度对比232

11.2.5萨赫勒地区：不同植被覆盖度的地表通量和边界层结构233

11.2.6阿拉伯沙漠：跟地表特征有关的边界层厚度235

11.2.7索诺兰沙漠：降水和植被对温度和感热通量的影响239

11.2.8秘鲁沙漠和纳米布沙漠的沿海小气候240

第12章 沙漠小气候间的动力交互作用242

12.1沙漠环境下的热压风环流242

12.1.1盐盖风／干盐湖风244

12.1.2与绿洲、湖泊和海洋有关的沙漠环流246

12.1.3地形强迫环流251

12.1.4土壤湿度梯度导致的环流252

12.1.5跟植被分布有关的环流255

12.2绿洲效应255

第13章 沙漠降水257

13.1沙漠降水的统计特征261

13.1.1年降水量统计特征262

13.1.2降水的季节变化和日变化266

13.1.3夏季的降水强度267

13.1.4降水事件总降水量，或湿时间段总降水量269

13.1.5降水持续时间270

13.1.6连续无降水日数270

13.1.7降水的空间连片或“斑块”分布271

13.1.8降水的可靠性272

13.2沙漠降水的成因及其调控275

13.2.1大尺度降水和对流性降水成因275

13.2.2地形影响276

13.2.3地表能量和水汽收支对沙漠降水的影响278

13.3干旱区人工增雨280

13.4沙漠降露和降雾280

第14章 人类活动对沙漠大气的影响284

14.1灌溉285

14.2地下水位的下降287

14.3放牧与过度放牧288

14.4非原生植物的入侵289

14.5旱地农业289

14.6城市化289

14.7越野交通工具的使用290

14.8森林砍伐291

第15章 沙漠气候变化293

15.1气候和干旱变化的时间尺度294

15.2近代气候周期的小结295

15.3干旱区气候变化研究的方法296

15.3.1历史记录296

15.3.2考古资料296

15.3.3树木年轮研究（树轮年代学）296

15.3.4孤立的动植物群落残遗296

15.3.5动植物化石297

15.3.6古湖岸线，沙滩，盐沉积297

15.3.7干涸的河道297

15.3.8沙丘的稳定或活化297

15.3.9土壤剖面297

15.3.10洪水298

15.4晚更新世和全新世期间沙漠气候变化的实例298

15.5沙漠气候变化的形式和原因300

15.5.1冰期循环301

15.5.2恩索循环304

15.5.3地球气候系统的温室效应305

15.5.4日地几何关系的变化305

15.5.5太阳辐射的变化307

15.5.6海洋表面温度的变化308

第16章 沙漠中的恶劣天气311

16.1尘暴和沙暴311

16.1.1沙尘传输的物理过程和特征314

16.1.2沙粒或尘粒对沙尘暴特征的影响318

16.1.3沙暴和尘暴中的电效应318

16.1.4尘卷318

16.1.5沙尘暴灾害319

16.1.6易发生沙尘暴的地表、气象和地理条件319

16.1.7哈布（haboob）——一种对流产生的沙尘暴323

16.1.8沙尘暴的减退324

16.2暴雨、暴洪和泥石流326

第17章 沙漠对全球环境及其他地区环境的影响331

17.1沙尘的全球和区域传输：背景331

17.2沙漠沙尘对全球气候的影响336

17.3沙尘对于区域和全球范围内人类健康的影响337

17.4沙漠沙尘的远距离生态学效应337

17.5沙漠对其他地区天气过程的动力学影响338

第18章 荒漠化340

18.1什么是荒漠化？341

18.2荒漠化的范围343

18.3人类活动对荒漠化的作用346

18.3.1耕作和过度放牧造成的土壤裸露和流失347

18.3.2海岸地区灌溉和过度抽取地下水造成土壤盐渍化350

18.3.3开采地下水350

18.3.4采伐森林351

18.3.5越野的交通工具对土壤结构和植被的破坏353

18.3.6城镇化和工业开采353

18.4自然对荒漠化的作用354

18.5其他荒漠化的研究个例354

18.5.1印度和巴基斯坦的塔尔沙漠354

18.5.2印度旁遮普：塔尔沙漠的北部354

18.5.3北非的萨赫勒355

18.5.4干旱的美国西部356

18.5.5中亚平原357

18.5.6中国东部的黄土区域358

18.5.7加勒比海岛358

18.5.8伊拉克的底格里斯河—幼发拉底河流域358

18.5.9地中海区域358

18.6影响荒漠化的物理反馈过程359

18.6.1植被反照率／蒸腾的相互反馈359

18.6.2沙尘辐射反馈361

18.6.3地下水位下降—植被—径流反馈361

18.7卫星技术在荒漠化监测和制图中的应用361

第19章 沙漠环境中的人类生物气象学364

19.1人体在沙漠中的热量平衡364

19.1.1长波辐射365

19.1.2与大气间的传导和对流交换365

19.1.3热量的新陈代谢源366

19.1.4太阳辐射的直射、漫射和反射368

19.1.5蒸发369

19.2维持热量和水分平衡的过程370

19.3对沙漠环境的适应373

19.4减少需水量和降低热负荷376

19.5热胁迫和脱水的物理影响380

19.6沙漠矿物沙尘的物理影响383

19.7沙漠对于心理的影响383

19.8应对热胁迫的措施384

19.9静电效应384

第20章 沙漠大气的光学特性386

20.1沙漠蜃景387

20.2大气浮尘的影响388

20.2.1日落和日出388

20.2.2曙暮辉389

20.2.3能见度的降低390

20.3闪烁390

附录A 气象和陆面术语词汇表393

附录B 缩略语400

附录C 单位、数值常数和换算因子401

附录D 变量／符号表403

附录E 世界地图406

一些问题和练习的解法提示411

参考文献412

中文索引450