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《环境物理学原理（原著第四版）》从热能、物质和动量的传递到辐射环境，从稳态、非稳态热平衡到微气象学，把环境物理学理论的主题整合在了一个连贯的体系中，从而使环境物理学原理的逻辑进一步条理化，为分析和阐明生物体与物理环境之间的相互作用提供理论基础。全书共分十七章，具体内容包括环境物理学的范围，气体和液体的性质，热量、质量与动量的传递，辐射能的传递，辐射环境，辐射的微气象学：天然材料的辐射特性，微气象学的辐射：固体结构的辐射拦截，辐射的微气象学：植物冠层和动物皮毛的辐射拦截，动量传递，热量传递，质量传递：气体和水蒸气，质量传递：颗粒，稳定热平衡：水面、土壤和植被，稳态热平衡：动物，瞬态热平衡，微气象学：湍流的传递、廓线和通量，微气象学：通量测定的解释。

第1章 环境物理学的范围1第2章 气体和液体的性质32.1 气体与水蒸气……………………………………………………… 32.2 液体………………………………………………………………… 162.3 稳定同位素………………………………………………………… 182.4 习题………………………………………………………………… 19第3章 热量、质量与动量的传递213.1 一般传递方程……………………………………………………… 213.2 分子传递过程……………………………………………………… 223.3 扩散系数…………………………………………………………… 253.4 颗粒扩散(布朗运动)……………………………………………… 293.5 习题………………………………………………………………… 30第4章 辐射能的传递314.1 辐射的起源和性质………………………………………………… 314.2 空间关系…………………………………………………………… 354.3 习题………………………………………………………………… 41第5章 辐射环境425.1 太阳辐射…………………………………………………………… 425.2 大气层中太阳辐射的衰减………………………………………… 465.3 地表太阳辐射……………………………………………………… 515.4 地面辐射…………………………………………………………… 615.5 净辐射……………………………………………………………… 66……

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环境物理学是以物理学为基础发展起来的一门新兴学科，是环境科学的重要组成部分。它以物理学的基本原理为基础，探讨声、光、热、电磁等物理性因素在环境中的迁移和变化规律，及其与环境中的动植物等生命体的相互反应机制。《环境物理学原理（原著第四版）》可作为学习物理学、生物学、环境科学的本科生和研究生教材，也可供从事环境科学与物理学交叉学科研究的研究者参考。

前言

不幸的是,我的同事、导师和朋友———John Monteith于2017年7月此版书籍出版之前就已去世。五十多年以来,他率先将物理学应用于生物过程的研究和分析。他在Rothamsted实验室的物理系开始了他的职业生涯,在那里他与Howard Penman合作构建了Penman Monteith方程,这个方程在生理学和水文学方面对蒸腾和蒸发意义重大。在Rothamsted 实验室,他还同Geza Szeicz等合作设计和建造了第一批环境物理仪器,其中包括早期版本的管道测量仪和孔径计,这些仪器已经成为研究树冠和叶片环境的普及工具。他也是第一批使用红外气体分析仪进行作物冠层二氧化碳交换微气象测量的人。1967年,他搬到了诺丁汉农学院,建立了第一个专注于环境物理的学术部门。本书第一版在1973年源于他为高年级本科生开的课程,其中涵盖了植物和动物与环境的相互作用。该书迅速成为全球环境物理学领域的研究人员的推荐阅读材料,并被翻译成多种语言。当我作为第二版(1990)的共同作者加入John时,我们增加了几个章节以更新此书,并增加了关于非稳态热平衡和颗粒及污染气体转移的新内容,以彰显新兴学科“生物地球化学”的诞生。在出版第三版(2008)时,由于全球二氧化碳浓度上升和气候变化,环境物理学得到迅速发展。特别是关于森林和自然植被的碳和水的估算的研究越来越多。用于气体测量的新型快速响应仪器的实用性使之前性测量的微气象方法的广泛应用成为可能。因此,我们添加了更多关于涡度协方差的内容,并在森林科学中涵盖了更多的应用实例。我们也回应了需求,添加了更多的实际示例和习题集供学生使用。第三版的前言转载于下文,它反映了John对环境物理学发展的诸多见解,并揭示了本书的结构和我们选择采用的示例背后的一些思想。第四版提供了我这样一个机会来对改进的内容进行介绍,我更新了此书的核心章节,并概括了过去十年在环境物理方面出版的大量文献的一些亮点。与标题保持一致,我们选择注重“原理”;鼓励那些寻求更深入论文的读者去探索参考书目中提到的一些文本。在从已发表的研究中选择实例时,我们继续把重点放在提供新见解和应用原理上,随着环境物理学的发展,这变得越来越具有挑战性,所以我们收录了许多新的参考文献,旨在帮助读者跟进新兴课题。一直以来,我们的目标是将本书的数学保持在读者熟悉的代数水平层次上,并不一定要熟悉微积分。我们也回应了学生和其他读者的建议,扩充了许多代数推导以显示中间步骤,我们把一些更复杂的数学放在一般读者可以省略的文本框中,例如Penman Monteith方程及其应用,还有关于植物与大气耦合的更多内容。我们增加了涡度协方差性的材料,修改了微气象学中梯度方法的表达式,这样就能绕开关于非中性稳定性的大部分讨论。我们感谢学生们和同事们给我们提供了关于此书的使用反馈,并提供了许多本书中提到的研究范例。对此版本的评论(无论正面或负面),欢迎发送到pepcomments@gmail.com。Mike Unsworth, 2013