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導讀
引用
Hartmann, D. L. (2026). Global Physical Climatology (3rd ed.). Elsevier.
章節概要
第三版共13章，據作者主頁介紹約549頁。愛思唯爾（Elsevier）稱，本書闡述跨越大氣、海洋和陸地表面的氣候與氣候變化科學。它先詳細介紹氣候系統，然後引入相關物理學：決定大氣、海洋和陸面結構與氣候的原理和過程。較深入的部分把這些知識用於理解現在與過去的自然變率、氣候對外部強迫的敏感性、冰期的成因，以及人類活動引起的氣候變化的科學。書中還討論了理解過去氣候和預測未來氣候所需的物理原理和計算機模型。
第1章：氣候系統導論
導論一章。它把跨越大氣、海洋和陸面的氣候系統作為後面物理內容的框架。
第2–4章：全球能量平衡；大氣輻射傳輸與氣候；地表能量平衡
三章講能量。先是全球能量平衡，接著是大氣中的輻射傳輸及其對氣候的作用，再是地表的能量平衡。它們為全書其餘部分提供物理基礎。
第5章：水文迴圈
水文迴圈，即水在氣候系統中的運動，緊接在三章能量內容之後。
第6–7章：大氣環流與氣候；海洋環流與氣候
兩章講大尺度環流，一章講大氣，一章講海洋，各自與其所產生的氣候聯絡起來。
第8章：自然季節內與年際變率
討論從數週到數年時間尺度的自然變率。據作者主頁，這是第二版新增的關於自然變率模態的一章，第三版繼續保留。
第9–10章：地球氣候的歷史與演化；氣候敏感性與反饋機制
第9章講地球氣候的歷史，第10章講氣候對強迫的敏感性和反饋機制。它們與後面各章一起，屬於應用前面物理知識的、較深入的部分。
第11章：全球氣候模式
介紹出版社所說的理解過去氣候、預測未來所需的計算機模式。
第12–13章：自然氣候變化；人為氣候變化
全書以自然氣候變化（包括冰期）開始收尾，最後是人類活動引起的氣候變化。
核心概念
第1–5章：能量與水
- 全球能量平衡：決定行星溫度的、能量輸入與輸出的收支。
- 輻射傳輸：輻射如何穿過大氣並被吸收。
- 地表能量平衡：地表的能量交換。
- 水文迴圈：水在系統中的迴圈。
第6–8章：環流與變率
- 大氣和海洋環流：大尺度的流動型態。
- 季節內與年際變率：從數週到數年的自然波動。
第9–13章：變化、敏感性與模式
- 氣候敏感性與反饋：氣候對強迫的響應有多強，以及什麼會放大或削弱它。
- 全球氣候模式：用來研究過去和未來氣候的數值模式。
- 人為氣候變化：由人類活動引起的氣候變化。
評析
優點
- 先物理，後應用。 結構從能量平衡和輻射傳輸，到環流、變率、敏感性、模式和變化，使後面各章能夠利用前面的結果。
- 一冊涵蓋面廣。 愛思唯爾把大氣、海洋、陸面、過去的氣候和人為變化列為主題，並提到有幫助學習的習題集以及最新的資料和模式結果。
- 作者的專長。 作者是美國國家科學院院士，研究領域包括大氣動力學、輻射和氣候反饋過程，與以這些主題為核心的教材相稱。
- 成熟的教材。 本書已出到第三版，早先版本出版於1994年和2016年，作者還維護著早先版本的勘誤和教師用圖的頁面。
侷限
- 先修要求。 愛思唯爾說本書適合至少學過一年大學物理和微積分的學生；沒有這些基礎的地理學生會覺得吃力。
- 偏重物理。 氣候變化的人文維度不在章名之中；最後一章把人為氣候變化作為科學問題來論述。
- 篇幅與範圍。 約549頁，涵蓋範圍很廣，一個學期必須選擇章節。
在課程中的定位
本書是自然地理課程中的定量氣候學教材。《Introducing Physical Geography》和《Physical Geography》是幾乎不需要科學背景的入門概覽，《Geosystems》是圍繞地球各系統組織的綜合性入門書，《Fundamentals of the Physical Environment》在更廣的系統方法下用多章講大氣。Hartmann在能量、輻射和環流方面遠遠超出這些書，是學生讀完其中一本之後、想把氣候當作物理學來學時應當選的書。
如何使用本書
本書寫給氣象學、大氣科學、海洋學及其他環境領域的高年級本科生和研究生，也寫給希望瞭解氣候科學物理基礎的研究者和政策制定者。先修要求是一年的大學物理和微積分。
由於能量平衡、輻射和環流是基礎，第7章之前應按順序閱讀。第8至11章可以根據興趣在變率、氣候史或模式之間選讀。第12和13章是研究氣候變化者的自然終點。要做習題集，圖件可使用作者的教師資料頁面。