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第二版马序

第二版作者序

第一版魏序

第一版作者序

前言

第1章　绪论

1.1 　学科范围和历史评述

1.2 　大气结构及其声学特性

1.2. 1 　大气的分层结构

1.2. 2 　大气的湍流结构

1.2. 3 　大气的声学特性

1.3 　大气中的热力学关系

1.3. 1 　状态方程和绝热方程

1.3. 2 　气压计方程和标高、等温大气和等温度梯度大气

1.3. 3 　位温和 Vaisala-Brunt频率

1.4 　大气动力学基本关系

1.4. 1 　运动方程

1.4. 2 　连续性方程、状态方程、张量形式

1.4. 3 　守恒定律

1.4. 4 　位势高度和Coriolis力

1.5 　大气波的类型

第2章　基本概念和处理方法

2.1 　均匀大气中的波动方程

2.1. 1 　波动方程的推导

2.1. 2 　速度势（声势）、计及二阶微量的波动方程

2.1. 3 　Helmholtz方程

2.2 　声波中的能量关系

2.2. 1 　声波能量、声能流密度

2.2. 2 　声波动量、声压的时间平均值

2.2. 3 　声波中的 Lagrange密度

2.3 　不均匀大气中的波动方程

2.3. 1 　波动方程和定解条件

2.3. 2 　存在解的概述

2.4 　WKB 近似

2.4. 1 　一般表述

2.4. 2 　Airy 函数

2.4. 3 　存在返转点时的场

2.5 　简正波解

2.5. 1 　虚源图像

2.5. 2 　场的积分表示

2.5. 3 　简正波

2.5. 4 　界面为任意的情形

2.6 　几何（射线）声学基本概念

2.6. 1 　波前、射线、程函

2.6. 2 　射线寻迹方程

2.6. 3 　Fermat 原理

第3章　大气中的声传播——折射和反射

3.1 　静止均匀介质中的声传播

3.1. 1 　波前的参量描述

3.1. 2 　主曲率半径沿射线的变化

3.1. 3 　焦散面

3.2 　分层不均匀介质中的声折射

3.2. 1 　声速梯度造成的折射

3.2. 2 　风速梯度造成的折射

3.3 　大气中的声线

3.3. 1 　射线积分

3.3. 2 　波导中的射线

3.3. 3 　“反常”传播

3.4 　静止介质中的振幅变化

3.4. 1 　静止均匀介质中的波振幅

3.4. 2 　沿射线的能量守恒：推广到缓变介质

3.5 　运动介质中的振幅变化

3.5. 1 　运动介质中的声波方程

3.5. 2 　波作用量守恒

3.5. 3 　Б лохинцев 不变量

3.6 　声波在两种介质分界面上的反射

3.6. 1 　平面波从刚性界面的反射

3.6. 2 　平面波从比声阻抗有限的平面上的反射

3.6. 3 　局部反应表面

3.6. 4 　反射表面上空的声场

3.7 　地面的影响

3.7. 1 　多孔半空间上空的声场表式

3.7. 2 　地波和表面波

3.7. 3 　计算地面阻抗的四参量半经验公式

3.7. 4 　地面引起的超额衰减

3.7. 5 　地貌的影响

第4章　声波在大气中的散射和衍射

4.1 　散射的基本概念

4.1. 1 　固定刚性体的散射

4.1. 2 　散射截面

4.2 　从不均匀性上的散射

4.2. 1 　散射的微分方程

4.2. 2 　散射的积分方程

4.2. 3 　散射波的渐近表近

4.2. 4 　Born 近似

4.3 　大气湍流与声波的相互作用

4.3. 1 　声波与湍流的分离

4.3. 2 　湍流大气中的声波方程

4.3. 3 　湍流与声波的相互作用机制

4.4 　湍流大气中的声散射

4.4. 1 　散射截面

4.4. 2 　功率比

4.4. 3 　功率谱

4.5 　声波在静止大气中的衍射

4.5. 1 　局部反应表面上空的点声源

4.5. 2 　影区内的声场表式

4.5. 3 　衍射公式的级数表式

4.5. 4 　蠕波

4.5. 5 　蠕波的几何声学诠释

4.6 　声波在运动大气中的衍射

4.6. 1 　基本方程和形式解

4.6. 2 　简正波展开

4.6. 3 　本征值的渐近表式

4.6. 4 　本征函数的渐近表式

4.6. 5 　衍场的近似表式

4.6. 6 　分析和结论

第5章　大气中的声吸收

5.1 　经典吸收

5.1. 1 　黏性流体的运动方程——— Navier-Stokes 方程

5.1. 2 　导热方程

5.1. 3 　黏性导热流体中声波的能量关系

5.1. 4 　黏性导热流体中的吸声系数

5.1. 5 　实用的经典吸声系数

5.1. 6 　黏性导热介质中的波模式

5.2 　分子转动弛豫吸声

5.2. 1 　内自由度模式的吸收机制

5.2. 2 　转动弛豫的贡献

5.2. 3 　碰撞反应速率

5.2. 4 　转动弛豫吸声系数

5.3 　分子振动弛豫吸声

5.3. 1 　振动受激分子的摩尔数变化率

5.3. 2 　动态绝热压缩系数

5.3. 3 　振动弛豫吸声系数

5.3. 4 　氧和氮的振动弛豫频率

5.3. 5 　水汽的摩尔分数（分子浓度）

5.4 　总吸声系数和附加吸收

5.4. 1 　总吸声系数

5.4. 2 　附加吸声

5.5　雾滴和悬浮微粒的声吸收

5.5. 2 　基本分析：质量转移过程

5.5. 3 　进一步的分析

第6章　重力场和地球自转的影响

6.1 　静止大气中的波系

6.1. 1 　基本方程组和频散关系

6.1. 2 　内波

6.1. 3 　相速度和群速度

6.2 　运动不均匀大气中的波

6.2. 1 　基本方程组及其处理步骤

6.2. 2 　向等温大气的过渡缓变大气

6.2. 3 　速度散度方程

6.2. 4 　能量密度和 Lagrange 密度

6.3 　偏振关系

6.3. 1 　各微扰量之间的相位关系

6.3. 2 　粒子运动轨迹

6.3. 3 　复偏振项

6.4 　Rossby波

6.4. 1 　地转风

6.4. 2 　Rossby 波的形成

6.4. 3 　Rossby 波的性质

6.5 　外波

6.5. 1 　特性表面波

6.5. 3 　边界波

6.6 　大气潮

6.6. 1 　概述

6.6. 2 　理论

第7章　计算大气声学

7.1 　快速场程序（FFP）

7.1. 1 　Helmholtz 方程、轴对称近似

7.1. 2 　Helmholtz 方程的解

7.1. 3 　接收器处的场

7.1. 4 　数值计算精度的增进

7.1. 5 　二维均匀大气的 FFP 解

7.2 　抛物方程法I ：Crank-Nicholson抛物方程法（CNPE）

7.2. 1 　窄角 PE 和广角 PE 的导出

7.2. 2 　窄角 PE 和广角 PE 的有限差分解

7.2. 3 　密度剖面的影响

7.2. 4 　有限元解

7.3 　抛物方程法II ：Green 函数抛物方程法（GFPE）

7.3. 1 　无界、无折射大气

7.3. 2 　折射大气

7.3. 3 　三维GFPE 法

7.4 　射线寻迹

7.4. 1 　射线方程

7.4. 2 　数值积分的具体例子——— 台风次声射线寻迹

7.5 　Gauss射线束法（GB ）

第8章　大气声遥感

第I部分　低层大气遥感

8I.1 　探测系统

8I.1. 1 　收发合置系统

8I.1. 2 　收发分置系统、Doppler 回声探测器

8I.2 　声探测的物理基础

8I.2. 1 　以脉冲探测大气不均匀性的原理

8I.2. 2 　用电声换能器为散射区定界

8I.2. 3 　声雷达方程

8I.2. 4 　不相干散射、收发分置声探测方程

8I.2. 5 　回声探测器方程

8I.3 　声探测器的输出

8I.3. 1 　热卷流检测

8I.3. 2 　逆温层监测

8I.3. 3 　稳定条件和波

8I.3. 4 　定量比较

8I.4 　用声雷达获取风速剖面的系统算法

8I.4. 1 　从声雷达获取的Doppler 频谱

8I.4. 2 　Doppler 频谱的空间分辨率

8I.4. 3 　风速剖面的建模

8I.4. 4 　加权函数和协方差

8I.4. 5 　应用例子

8I.5 　被动遥感

第II 部分　高层大气遥感

8II.1 　高层大气声遥感的物理基础

8II.1. 1 　折射

8II.1. 2 　吸收

8II.1. 3 　从声测量推断高层大气性质

8II.2 　遥感检测系统

8II.3 　大气中波动的识别

8II.4 　大气中具体存在着的次声波的被动遥感

8II.4. 1 　全球次声监测网络

8II.4. 2 　若干展望

第9章　非线性大气声学

9.1 　声传播中的非线性效应

9.1. 1 　均匀介质中的平面波

9.1. 2 　激波简介

9.1. 3 　谐波的生成

9.1. 4 　非线性耗散波、Burgers 方程

9.1. 5 　在非均匀介质中传播的非线性波

9.2 　声爆

9.2. 1 　声爆基础理论

9.2. 2 　声爆的聚焦

9.2. 3 　激波的厚度

9.2. 4 　声爆模拟程序

9.3 　对大气湍流中声波的晚近研究

9.3. 1 　间歇性的影响

9.3. 2 　小规模湍流各向异性的影响

9.3. 3 　准周期相干结构对回波信号低频功率谱的影响

9.3. 4 　相干结构对脉冲在ABL 中传播的影响

9.3. 5 　中层大气中各向异性结构所引起的声散射

9.3. 6 　湍流对非线性波的影响

9.4 　大气孤波

9.4. 1 　大气孤波的基本方程

9.4. 2 　对大气孤波的探测

第10章　大气中的声源

10.1 　基本声源

10.1. 1 　单极子源

10.1. 2 　偶极子源

10.1. 3 　四极子源

10.1. 4 　活塞源

10.1. 5 　流体源

10.2 　自然声源

10.2. 1 　海浪

10.2. 2 　重物落水

10.2. 4 　大风

10.2. 5 　地震

10.2. 6 　火山喷发和陨石坠落

10.2. 7 　极光

10.2. 8 　其他

10.3 　人工声源

10.3. 1 　飞机

10.3. 2 　火箭

10.3. 3 　高空爆炸

10.3. 4 　大气核试验

10.3. 5 　航天飞机的爆炸

参考文献

出版物信息

作者

杨训仁

出版社

科学出版社

出版时间

2007-06

ISBN

978703018975123

DOI

中图分类号

P421123

学科

数学;信息科学与系统科学;力学;物理学;地球科学

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