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导读
引用
Hartmann, D. L. (2026). Global Physical Climatology (3rd ed.). Elsevier.
章节概要
第三版共13章，据作者主页介绍约549页。爱思唯尔（Elsevier）称，本书阐述跨越大气、海洋和陆地表面的气候与气候变化科学。它先详细介绍气候系统，然后引入相关物理学：决定大气、海洋和陆面结构与气候的原理和过程。较深入的部分把这些知识用于理解现在与过去的自然变率、气候对外部强迫的敏感性、冰期的成因，以及人类活动引起的气候变化的科学。书中还讨论了理解过去气候和预测未来气候所需的物理原理和计算机模型。
第1章：气候系统导论
导论一章。它把跨越大气、海洋和陆面的气候系统作为后面物理内容的框架。
第2–4章：全球能量平衡；大气辐射传输与气候；地表能量平衡
三章讲能量。先是全球能量平衡，接着是大气中的辐射传输及其对气候的作用，再是地表的能量平衡。它们为全书其余部分提供物理基础。
第5章：水文循环
水文循环，即水在气候系统中的运动，紧接在三章能量内容之后。
第6–7章：大气环流与气候；海洋环流与气候
两章讲大尺度环流，一章讲大气，一章讲海洋，各自与其所产生的气候联系起来。
第8章：自然季节内与年际变率
讨论从数周到数年时间尺度的自然变率。据作者主页，这是第二版新增的关于自然变率模态的一章，第三版继续保留。
第9–10章：地球气候的历史与演化；气候敏感性与反馈机制
第9章讲地球气候的历史，第10章讲气候对强迫的敏感性和反馈机制。它们与后面各章一起，属于应用前面物理知识的、较深入的部分。
第11章：全球气候模式
介绍出版社所说的理解过去气候、预测未来所需的计算机模式。
第12–13章：自然气候变化；人为气候变化
全书以自然气候变化（包括冰期）开始收尾，最后是人类活动引起的气候变化。
核心概念
第1–5章：能量与水
- 全球能量平衡：决定行星温度的、能量输入与输出的收支。
- 辐射传输：辐射如何穿过大气并被吸收。
- 地表能量平衡：地表的能量交换。
- 水文循环：水在系统中的循环。
第6–8章：环流与变率
- 大气和海洋环流：大尺度的流动型态。
- 季节内与年际变率：从数周到数年的自然波动。
第9–13章：变化、敏感性与模式
- 气候敏感性与反馈：气候对强迫的响应有多强，以及什么会放大或削弱它。
- 全球气候模式：用来研究过去和未来气候的数值模式。
- 人为气候变化：由人类活动引起的气候变化。
评析
优点
- 先物理，后应用。 结构从能量平衡和辐射传输，到环流、变率、敏感性、模式和变化，使后面各章能够利用前面的结果。
- 一册涵盖面广。 爱思唯尔把大气、海洋、陆面、过去的气候和人为变化列为主题，并提到有帮助学习的习题集以及最新的数据和模式结果。
- 作者的专长。 作者是美国国家科学院院士，研究领域包括大气动力学、辐射和气候反馈过程，与以这些主题为核心的教材相称。
- 成熟的教材。 本书已出到第三版，早先版本出版于1994年和2016年，作者还维护着早先版本的勘误和教师用图的页面。
局限
- 先修要求。 爱思唯尔说本书适合至少学过一年大学物理和微积分的学生；没有这些基础的地理学生会觉得吃力。
- 偏重物理。 气候变化的人文维度不在章名之中；最后一章把人为气候变化作为科学问题来论述。
- 篇幅与范围。 约549页，涵盖范围很广，一个学期必须选择章节。
在课程中的定位
本书是自然地理课程中的定量气候学教材。《Introducing Physical Geography》和《Physical Geography》是几乎不需要科学背景的入门概览，《Geosystems》是围绕地球各系统组织的综合性入门书，《Fundamentals of the Physical Environment》在更广的系统方法下用多章讲大气。Hartmann在能量、辐射和环流方面远远超出这些书，是学生读完其中一本之后、想把气候当作物理学来学时应当选的书。
如何使用本书
本书写给气象学、大气科学、海洋学及其他环境领域的高年级本科生和研究生，也写给希望了解气候科学物理基础的研究者和政策制定者。先修要求是一年的大学物理和微积分。
由于能量平衡、辐射和环流是基础，第7章之前应按顺序阅读。第8至11章可以根据兴趣在变率、气候史或模式之间选读。第12和13章是研究气候变化者的自然终点。要做习题集，图件可使用作者的教师资料页面。