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| 編輯推薦： |
★在气候面前，没有人是一座孤岛，与每个人密切相关的气候知识不可不知。应对气候变化，需要几代人的努力，了解气候的力量，培养孩子对大自然的敬畏之心！
★本书主编为大英帝国司令勋章得主、英国皇家学会会员，大气物理学教授，从小痴迷天气，甄选气候领域50个发人深省的主题进行介绍，图文并茂，语言通俗易懂。
★本书以大众耳熟能详的知名人物为线索，增加阅读趣味。内有气候领域知名人物的传记和重要贡献，了解科学家的奇闻轶事，让阅读更有趣，让记忆更深刻。
★本书体例新颖，层次清晰，让阅读更轻松。每个主题，都分为3秒击破概念，30秒探简明解析，3分钟认知拓展，可充分利用碎片化时间一览概念，也可沉浸式阅读深入研究探索。
★图书为全彩印刷，图文结合，文字简略凝练，信息量大，图片炫酷、有创意，激发孩子好奇心和求知欲，让孩子主动思考，培养孩子的科学思维！
在这个节奏越来越快的世界里，科学家是最受瞩目的明星，期待遇见热爱科学的你！
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| 內容簡介： |
天气和气候不一样。天气是每天在户外发生的事情，从一个星期到下一个星期都是不可预测的，而气候则遵循一种稳定的模式，这种模式是几个世纪以来形成的。为了了解是什么驱动了我们的气候，科学家们研究了大气、海洋、生物圈、水圈和岩石圈。全球气候变暖是毋庸置疑的。人类活动已经并将继续影响我们星球的全球气候，其影响包括广泛的冰川退缩、海平面上升、食物和水供应的潜在中断以及热浪的变化。虽然气候和二氧化碳在遥远的过去发生了变化，但按照目前的情况来看，二氧化碳增长速度将超越过去的变化。我们的星球是气候丰富多样的家园，从南极的广阔的冰雪景观到撒哈拉沙漠的灼热。
这本引人入胜的书解释了该领域的50个发人深省的主题，每个主题，无论多复杂，作者都会用一幅图、两页纸、三四百字，在30秒内向读者进行讲解，体例结果清晰，语言通俗易懂。我们将一起踏上科学探秘之旅，解开隐藏在科学术语背后的神秘科学。本书旨在让读者深入了解与我们生活息息相关的气候知识。本书值得那些关心自我生存环境，以及为我们在保护自然环境中所扮演的角色而着迷的人们广泛阅读。
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| 關於作者： |
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乔安娜·D·黑格（Joanna D. Haigh），大英帝国司令勋章得主、英国皇家学会会员，大气物理学教授，曾任帝国理工学院格兰瑟姆研究所（气候变化与环境）联合主任。她自孩提时代起便痴迷于天气，之后也幸运地走上了气象学研究的道路。专攻领域：太阳辐射和热辐射与大气圈的相互作用、气候变化物理学。
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| 目錄：
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6 前言
8 引言
10 地球气候系统
12 术语
14 气候组成部分
16 全球大气环流
18 全球海洋环流
20 气候类型
22 弗拉迪米尔·柯本
24 气团与锋面
26 气候模态
28 加热与冷却
30 术语
32 地球辐射平衡
34 太阳辐射
36 约翰·丁达尔
38 热辐射与温室效应
40 云与颗粒物的影响
42 加热速度与大气温度
44 温度循环:昼夜循环与季节循环
46 水
48 术语
50 水文循环
52 水蒸气与湿度
54 云与风暴
56 降水
58 斯捷潘·马卡罗夫
60 沙漠
62 海冰
64 冰川与冰盖
66 生命与生物地球化学循环
68 术语
70 生物圈
72 生态系统
74 森林
76 小气候
78 城市气候
80 碳循环
82 查尔斯·戴维·基林
84 观测与建模
86 术语
88 气象站
90 卫星
92 气球、飞机与火箭
94 气候模型
96 真锅淑郎
98 数据整理
100 数据管护
102 变化中的气候
104 术语
106 古气候
108 太阳对气候的影响
110 火山喷发对气候的影响
112 全球变暖
114 盖伊·斯图尔特·卡伦德
116 气候强迫因子与辐射强迫
118 气候敏感度
120 极端天气气候事件
122 海平面
124 海洋酸度
126 对自然系统的影响
128 对人类系统的影响
130 未来
132 术语
134 气候预测
136 迈向零碳
138 能源生产
140 核电
142 能源传输与存储
144 能源消费
146 政府间气候变化专门委员会
148 地球工程
150 国际合作
152 附录
154 参考资源
157 编者简介
160 致谢
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| 內容試閱：
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前言
苏珊·所罗门
从南极的广袤冰雪之地到炙热干旱的撒哈拉沙漠，我们的星球是一个具有丰富气候类型的家园。本书引人入胜，它对我们这个奇妙世界中为什么会存在这种或那种令人叹为观止的气候现象做了简要概述：它们是如何形成的？未来会有哪些变化？很大程度上取决于人类的选择。气候特征取决于特定因素（如海洋、生物圈、冰、大气、云、纬度、地形以及太阳）之间的相互作用。长期以来，科学家一直致力于解读这些现象及其中的关系，而且相关研究还在不断深入。从地面气象站、地面遥感、探空气球和火箭以及现代卫星获得的更大时间尺度的数据记录，能帮助我们了解气候、认识气候变化，辨识人类在这些变化中所起的作用。
全球气候变暖是一个不争的事实。人类活动已经并将继续影响全球气候，具体表现为：大面积冰川融化、海平面上升、食物和水存在断供危险以及热浪事件频发。自远古时期以来，气候和空气中二氧化碳的含量一直都在发生变化，如果我们继续“我行我素”，预计21世纪空气中二氧化碳的增加速度之快会使过往的一切变化均“相形见绌”。无力适应气候变化将成为一种普遍现象。
要缓解人为因素造成的气候变化，能源系统就必须发生翻天覆地的变化。应对气候变化是人类社会有史以来面对的最大的挑战之一——甚至堪称最大的挑战，因为它不仅涉及物理科学、生物科学，还涉及公共意识、工程、政策、社会科学等。我们所要面对的问题包括可再生能源的开发与分配、核电和地质工程的潜力与风险、碳捕集与封存的可行性、能源传输与存储系统创新等。
本书成功地将所有这些内容浓缩成50个关键气候概念，用深入浅出的语言加以表述。对自然和人类在其中的作用感兴趣的读者，都应该读一读本书。
引言
乔安娜·D.黑格
气候是地球的基本生命维持系统。一旦失去大气圈的温暖呵护，地表便会变成寒冷、恶劣的环境；一旦没有了水，例如海洋蒸发的水分和随风而至的水分，地球上的一派生机就无从谈起。完整的气候系统包括大气圈、海洋、陆地、冰冻圈、生物圈以及各要素间的相互联系。所有这些组成部分都会因时空变化而变化，小变化有之，大变化亦有之，结果就形成了极其复杂的气候系统。自从地球形成以来，气候在历经演变之后，进入了我们当前生活中的相对稳定的状态：地表上的不同区域被赋予了不同的气候类型，温度、降水和季节性各具特色，与之相关的动植物也各不相同。
认识气候形成原理不仅极具挑战性，而且其乐无穷。有些方面，如大气环流的主要特点、云卷云舒、太阳辐射，数十年来早已为人们所熟知，但有些方面，如厄尔尼诺现象的周期，生物地球化学循环与陆地生态系统、海洋与冰盖，它们之间究竟是什么关系，我们仍一知半解，有待探索。
气候千变万化，一是因为其系统内在的复杂性，二是因为气候要应对外部驱动力（如火山喷发或太阳辐射的变化）并做出反应。现在，我们最关心的是：气候是如何在人类活动的影响下，以前所未有的速度发生着变化？这些人类活动包括农业实践和工业排放，其中最显著的是“温室气体”的排放，即以化石燃料为主的燃料在燃烧之后，将二氧化碳源源不断地排入大气圈。是否有一种途径既可实现全球经济去碳化，又能为全人类提供一种可持续的、体面的生活方式呢？或许这就是人类目前所面临的最大挑战。
《30秒探索气候的力量》从多种角度审视气候：气候是什么？它是如何工作的？如何观测气候？未来气候会发生什么样的变化？全书共分为七个部分，从七个不同的角度展开陈述。第一部分扼要分析了地球气候系统的组成部分，介绍了大气环流和海洋环流，回答了这二者是如何相互作用的，全球人类体验到的各种各样的气候又是如何产生的。加热与冷却讨论的是太阳辐射是如何被吸收的，是如何给大气圈和地球表面加热的，这一热能又是如何被温室气体困在气候系统里，从而起到保暖作用的。在关于水的部分，我们重点阐释了水循环在气候中所起到的关键作用以及水的重大贡献。这里所说的水包括存在于云、海、陆中的固态冰，存在于云、江、河、湖、海中的液态水，以及大气圈中的水蒸气。生命与生物地球化学循环探讨的是地球上的生命如何随着气候的变化而变化，以及这两个系统是如何通过碳循环紧密联系在一起的。同时，我们也会将小气候（包括城镇和森林之中的小气候）放入具体语境之中加以考虑。
要科学认识气候系统就要收集大量的观测数据并对其做出阐释，这是观测与建模的主题。有关影响气候的因素以及这些因素目前对人类与自然系统、气候和海洋所产生的影响，我们将在变化中的气候中讨论。
未来讨论的是人类排放的温室气体可能对全球温度产生的影响，以及可能采取哪些行动加以缓解。深入阅读本书吧，你会发现弥足珍贵的气候中蕴藏着令人心驰神往的内容。
气候组成部分
气候的每一个组成部分都包含若干物理、化学和生物过程，它们使热量和水分趋于平衡，并决定了任意一个地点或一年中任意一个时间的天气。在大气圈中，气体和小颗粒改变了入射太阳辐射和出射地球辐射。云进一步影响着辐射平衡。大气圈十分活跃，不断通过气体、颗粒、云三个维度输送热和水。海洋有很大的容量来存储热量，可以在入射能量过剩时存储热量，在入射能量不足时释放热量。海洋还可以动态地将热量从一个地方输送到另一个地方。陆地在决定气候方面很重要，因为不同的地表有不同的反照率，土壤和植被存储热量和水分的能力也不同，而且陆地可以对风施加阻力。冰冻圈由冰冻的水——海洋和陆地上的冰（冰川和冰盖）以及冻结在土壤中的水组成，包含了地球上约90%的淡水。由于生物圈在二氧化碳等气体的循环中发挥着作用，所以我们也越来越倾向于将生物圈视为气候系统的一个重要组成部分。
全球大气环流
温暖、潮湿的空气在赤道附近上升。空气膨胀、冷却后，水分凝结，形成积雨云。随后，空气向两极飘散。如果地球不旋转，空气会一直飘到两极，并作为大型翻转对流单体的一部分下沉。赤道上的地球自转速度最快，因此，根据动量守恒定律，空气在向极地移动时，会在大气层的上层以副热带急流的形式自西向东流动。这些快速移动的急流最终变为湍流，将对流圈（哈得来环流）限制在热带和亚热带地区。在中纬度地区，不稳定性产生了水平波，也通过看似非常混乱的复杂环流模式向两极输送热量和水分。这些波形成了风暴或气旋，它们通常是与锋面、大风和雨有关的低压系统。高压反气旋系统往往带来稳定的干燥条件，并导致冬季的寒流和夏季的热浪。气旋和反气旋都集中在风暴轨迹上。北半球有两个主要的风暴轨迹，一个在太平洋，一个在大西洋。在南半球，风暴轨迹覆盖了整个半球。
全球海洋环流
海洋环流有水平和垂直（翻转）之分，可在全球范围内重新分配热量、营养物质、水分和溶解后的化学物质。水平环流主要由风驱动，包括强大的赤道洋流、南极绕极流以及主要的西边界流（如大西洋湾流和太平洋黑潮）等。全球翻转环流（或称“海洋环流输送带”）主要是由海水密度变化引起的，这种变化是由加热和冷却、淡水蒸发和降水引起的温度与盐度的空间变化。冷盐水形成后，密度变大，在极地附近下沉，将氧气和二氧化碳带入海洋内部，为4000米深处的动物提供生命给养。在较低纬度地区，高密度水经过混合后上涌，循环随之闭合。富含二氧化碳的海水的下沉是海洋碳汇的一个重要组成部分，也是缓解人为气候变化的一个重要因素。营养丰富的深海水在风的驱动下上涌，这种现象在各大洲的西海岸均有出现，为当地主要的生物生产量和海洋渔业提供了支撑。
气团与锋面
不同类型的空气相遇时会发生什么呢？不妨把这些无形的团状物想象成“龙舌兰日出”吧。在这种双色饮料中，烈酒首先与碎冰和橙汁混合，然后慢慢融入红石榴糖浆。红石榴糖浆由于密度大下沉到了杯底，下方的红色向上泛起后与上方的橙色混合在一起。现在想象一下将上述液体装入鱼缸中的情景。将红石榴糖浆从一端倒入，它会下沉到缸底并向另一端扩散。很快，你就会看到中间涌现出一个五彩缤纷的“战场”：密度较大的液体与密度较小的液体对峙着。当密度较大的极地冷气团与密度较小的赤道热气团碰撞时，也会发生同样的“战斗”。冷暖气团在空中相遇时，便开始争抢地盘，此时天气就会发生骤变。针锋相对的气团之间的分界线通常非常明显，因此被称为“锋面”。一般来说，风起云涌之际，冷暖气团在空中激烈碰撞时，锋面就形成了。暖气团起主导作用时，暖气团前移并取代冷气团。当富含水分的暖气团上升到冷气团上方时，便会突然下起雨或雪。
地球辐射平衡
来自太阳的入射能量被地球表面和大气圈发射到太空的几乎等量的红外能量所平衡。长期以来人们认为这就是事实，但直到20世纪70年代，借助详细的卫星仪器探测人们才证实了这一点。太阳入射的能量中，大约20%被大气圈吸收，50%被地表吸收；另外30%被云、大气和地表反射回太空；这30%被称为“行星反照率”，是气候系统的一个重要特征。发射到太空的大部分红外能量来自云和气体，特别是水蒸气和二氧化碳。据计算，发射到太空的能量中只有不到10%的能量直接来自地表。能量平衡适用于整个地球。在低纬度地区，太阳入射的能量多于反射到太空的能量，而在高纬度地区则相反：反射能量多于入射能量。由于风和洋流可以将能量从低纬度地区输送到高纬度地区，因而能量总体是平衡的。
太阳辐射
太阳能可以使地球变暖，并引发各种天气现象，进而决定我们的气候。只有35%的太阳能的波长位于人类肉眼可见的波段；其余的要么是紫外线（约15%），要么是近红外线（约50%）。紫外线和近红外线辐射大多被大气圈中的气体散射或吸收了。可见辐射受到的影响要小得多，因此照射到地面的可见辐射比例更大，或许这也解释了为什么我们的眼睛能够进化到对这些波长敏感的地步。到达地球的太阳能总量是气候科学中的一项重要统计数据。它的旧称是“太阳常数”，但现在通称为“太阳辐照度”。新称法尽管拗口，但更为准确，因为自20世纪70年代末以来绕地卫星探测结果显示，太阳辐照度的变化周期为11年。太阳辐照度变化很小，最大值和最小值相差约0.1%。在过去的一个世纪里，太阳辐照度变化幅度可能较以前更大，但对此我们并无把握，毕竟20世纪70年代以前并无直接观测数据。
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