解讀大氣湍流的“光之密碼”：《光閃爍方法：理論與應(yīng)用》出版

在地氣相互作用研究中，如何準確測量地表與大氣之間的熱量、水汽交換，一直是氣象學(xué)、水文學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的核心課題。傳統(tǒng)渦動相關(guān)方法雖廣泛應(yīng)用，卻在復(fù)雜下墊面、大尺度觀測等方面存在局限。光閃爍方法，作為一種基于大氣湍流與光傳播原理的新型通量觀測技術(shù)，正以其獨特的空間代表性和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力，成為通量觀測領(lǐng)域的重要突破。

《光閃爍方法：理論與應(yīng)用》一書由我國著名大氣物理學(xué)家王介民教授與國際閃爍儀研究權(quán)威漢克·德布萊恩教授合著，系統(tǒng)梳理了這一方法從理論基礎(chǔ)到實踐應(yīng)用的全貌，堪稱該領(lǐng)域里程碑式的著作。

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內(nèi)容簡介

本書首先對理解和應(yīng)用光閃爍方法必需的“大氣湍流”、“電磁波在湍流大氣中的傳播”，以及“微氣象學(xué)”等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和研究方法，做簡明扼要的闡述；進而分別對近30 年來各種光閃爍儀的發(fā)展，特別是近年新發(fā)展的可在幾百米到10 km 尺度上觀測感熱、潛熱通量的雙波段閃爍儀（OMS），以及其資料處理和質(zhì)量控制方法，結(jié)合臺站的應(yīng)用做詳細介紹。

本書主要面向大氣、水文、生態(tài)等領(lǐng)域的研究人員和研究生，也可作為國內(nèi)外有關(guān)臺站工作人員的手冊式參考。

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核心亮點

理論體系完整

本書首次系統(tǒng)構(gòu)建了光閃爍方法的完整理論框架，深入淺出地闡釋了大氣湍流、波傳播與微氣象學(xué)三大基礎(chǔ)理論的交叉融合。從柯爾莫哥洛夫湍流理論到莫寧-奧布霍夫相似理論，從電磁波傳播方程到通量足跡分析，為讀者提供了堅實的理論基礎(chǔ)。特別對雙波段閃爍儀的觀測原理進行了詳細推導(dǎo)，使復(fù)雜理論變得易于理解和應(yīng)用。

技術(shù)涵蓋全面

全書系統(tǒng)梳理了各類閃爍儀的發(fā)展歷程與技術(shù)特點，從小孔徑激光閃爍儀到大孔徑光學(xué)閃爍儀，從微波閃爍儀到光學(xué)-微波雙波段系統(tǒng)，涵蓋了當(dāng)前主流觀測設(shè)備。特別對OMS系統(tǒng)的硬件配置、軟件操作和數(shù)據(jù)輸出格式進行了詳盡說明，為儀器選型和業(yè)務(wù)化運行提供了重要參考。

應(yīng)用導(dǎo)向突出

針對復(fù)雜下墊面觀測難題，本書系統(tǒng)總結(jié)了閃爍儀在山地、城市、水體等特殊環(huán)境中的應(yīng)用案例。通過大量實測數(shù)據(jù)對比分析，驗證了方法在不同地區(qū)的適用性，為拓展通量觀測范圍提供了完整解決方案。特別是在遙感驗證和模式評估方面的應(yīng)用經(jīng)驗，具有重要參考價值。

實踐指導(dǎo)性強

從站點選址、設(shè)備安裝到數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制，本書提供了詳盡的操作指南。針對實際觀測中常見的數(shù)據(jù)異常、環(huán)境干擾等問題，給出了具體解決方案。對通量計算中的不確定性分析和誤差控制方法進行了專門闡述，堪稱通量觀測工作者的"實戰(zhàn)手冊"。

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作者簡介

王介民，男，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員，博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域包括大氣物理、大氣遙感、陸面過程及氣候模式參數(shù)化。曾參與主持多個中國科學(xué)院及國家自然科學(xué)基金項目，參與主持多個中日合作、中歐合作項目。主要有：國家自然科學(xué)基金項目重大項目，中日合作項目“黑河地區(qū)地氣相互作用觀測實驗研究”、中日合作項目“GEWEX亞洲季風(fēng)實驗”、中荷科學(xué)院合作項目 “干旱區(qū)復(fù)雜下墊面能量平衡與水循環(huán)”、中歐合作項目 “氣候變化對農(nóng)業(yè)生態(tài)與水資源的影響”等。發(fā)表雜志論文等研究成果150余篇。

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ISBN 978-7-03-083591-8

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《光閃爍方法：理論與應(yīng)用》既是一部理論專著，也是一座連接科學(xué)研究與業(yè)務(wù)應(yīng)用的橋梁。當(dāng)我們在光的閃爍中讀懂大氣的脈動，就能更準確地把握地氣交換的規(guī)律，為天氣預(yù)測、氣候研究和生態(tài)環(huán)境管理提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。

這部著作的出版，不僅標(biāo)志著我國在大氣觀測方法研究方面取得重要進展，更將為全球變化背景下的地球系統(tǒng)科學(xué)研究注入新的活力。

本文摘自《光閃爍方法 : 理論與應(yīng)用》（王介民等著. 北京 : 科學(xué)出版社. 2025. 10.）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

(本文編輯：鄭紫宸）

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