內容簡介
《海岸動力地貌學》係統介紹在海岸動力作用下海岸帶各種地貌形成的過程和機製,著重研究海岸地貌形成的現代過程以及地貌與各作用力變量之間的關係,並再現海岸地貌形成和演變的曆史。
《海岸動力地貌學》主要分i大部分:第1部分為第1至第5章,介紹海岸動力地貌的基礎知識,主要內容為本學科發展曆程,以及地質背景、海平麵、沉積物和輸移以及海岸動力;第二部分為第六至第十章,主要介紹五類海岸動力和地貌過程;第i部分為第十一章,主要介紹海岸的侵蝕保護和綜閤管理等內容。
《海岸動力地貌學》圖文並茂,習題幫助學生r解所學基本知識和重點內容。
《海岸動力地貌學》可作為海洋地質或海洋地理專業本科生或研究生的教材,也可供從事海洋地質學、海洋地理學、河口海岸學、地貌學和海洋工程環境等相關專業同行參考。
內頁插圖
目錄
序一
序二
前言
第一章 緒論
第一節 海岸綫、海岸和海岸帶
第二節 海岸相關研究迴顧
第三節 海岸動力沉積地貌研究的時空尺度
第四節 海岸動力沉積地貌係統
習題
第二章 海岸形成的地質背景
第一節 闆塊構造
第二節 地質結構
第三節 地殼的相對運動
第四節 研究實例
習題
第三章 海平麵
第一節 簡介
第二節 海平麵變化
第三節 海平麵上升對海岸帶的影響
第四節 研究實例
習題
第四章 海岸沉積物和輸移
第一節 海岸沉積物
第二節 流體特性
第三節 沉積物輸移
習題
第五章 海岸動力過程
第一節 潮汐
第二節 波浪
第三節 其他海洋動力
第四節 陸地和地錶過程
習題
第六章 基岩海岸
第一節 基岩海岸地貌過程
第二節 海蝕崖地貌
第三節 海蝕平颱
第四節 其他基岩海岸的地貌特徵
習題
第七章 砂質海岸
第一節 基本概念
第二節 泥沙橫嚮運動和中立綫
第j三節泥沙的縱嚮運動
第四節 海灘地貌和分類
第五節 海岸沙丘
第六節 其他砂質堆積地貌
第七節 海灘實測和研究方法
習題
第八章 粉砂淤泥質海岸
第一節 潮灘
第二節 潮水溝
第三節 潮汐通道
第四節 潮流沙脊
第五節 貝殼堤
第六節 鹽沼和紅樹林
習題
第九章 河口與三角洲
第一節 河口
第二節 三角洲
習題
第十章 珊瑚礁海岸
第一節 珊瑚礁
第二節 珊瑚礁海岸的生物地貌
第三節 珊瑚礁麵臨的問題與保護管理
習題
第十一章 海岸帶侵蝕管理
第一節 海岸侵蝕和判斷因子
第二節 海岸帶綜閤管理
第三節 海岸侵蝕防護措施
第四節 海岸體係脆弱性的評估框架
習題
參考文獻
附錄
附錄1 海平麵變化研究方法——氧同位素分析
附錄2 沉積物特徵的現場觀測
附錄3 沉積物粒徑的室內分析
附錄4 世界主要河流情況
附錄5 世界主要三角洲情況
圖版
前言/序言
早在19世紀後半葉,地貌學的奠基人戴維斯就提齣地貌是內外營力共同作用的結果。然而,如何實現地貌演化的定量刻畫仍然花費瞭地貌學傢數十年的時間。20世紀中期,海岸地貌學的發展給這一領域注入瞭活力。如今,經過國內外學者們的努力探索,海岸動力地貌學開始走嚮成熟,其標誌是人們已經能夠用水動力學和沉積動力學方法處理沉積物輸運和堆積的計算,進而與長時間尺度的構造運動、海麵變化、氣候變化等因素相結閤,定量預測地貌演化進程,評價地貌演化的資源環境效應。
王永紅老師的這本教材嘗試涵蓋海岸動力地貌學的基本理論和最新研究進展,並關注海岸帶人類活動的影響,以及海岸帶開發、可持續利用、保護和綜閤管理等應用性問題。該教材主要是為高年級的大學本科生編寫,但是也可以對研究生對海岸動力地貌係統的研究提供幫助。王永紅老師多年承擔這門課的教學工作,同時還進行這個領域的科研工作,為教材編寫積纍瞭經驗。
作者仔細安排瞭該教材的內容和框架,使其具有嚴密的邏輯性。從海岸相關的基本概念開始,到與這一概念有關的詳細內容介紹;從海岸的基礎知識到各個海岸的具體特徵,由淺人深,從一般到具體,力求使學生能夠盡快掌握本學科的體係和基本框架。
一些相關研究實例和圖片來自新發錶的文獻。通過閱讀,學生不僅可以瞭解新的研究成果,也給進一步閱讀文獻以及進行課堂討論提供瞭信息。目前由於數據采集和分析能力的極大提高,人們開始有能力進行全球背景下的海岸帶的研究和比較,但是從全球的視角探討海岸動力地貌學的問題仍然是一項艱巨的任務。該教材中的實例和圖片包含瞭世界上各種海岸類型,給學生未來進行全球視野的研究打下基礎。該教材增加瞭大量彩色圖片,給學生提供瞭最為直觀的海岸地貌印象,能夠幫助學生提高對於本學科的興趣。
每一章後麵的習題,都是對本章內容的梳理。對於高年級的本科生和研究生來說,也許他們並不需要一一具體迴答習題中的問題,但是他們可以發現這些習題不僅有助於復習,而且還給課堂討論提供瞭綫索。該教材給齣的實例可以為野外工作提供指導,而書後列齣的相關文獻可以幫助大傢就相關的問題擴展閱讀範圍。學生和需要瞭解本學科的讀者將會體會到閱讀本書的樂趣。
遠古星辰的低語:一部關於宇宙起源與演化的宏大敘事 本書旨在探索宇宙從無到有的漫長曆程,深入剖析時空結構的本質,並追溯生命在星際尺度上萌芽的可能路徑。 本書並非一本關於地球上具體地質現象或局部環境動力學的著作,它將讀者的目光從我們腳下的海岸綫,提升至宇宙的宏大尺度,探討那些驅動著數十億年演化的基本物理定律和跨越星係的結構形成。 第一部分:虛空的誕生——奇點與暴脹 本書的開篇,我們必須直麵一個最根本的哲學與物理學難題:一切是如何開始的?我們不會討論任何特定地理形態的形成機製,而是將焦點置於宇宙學的原初狀態。 第一章:時間的起點與空間的膨脹 我們將迴顧標準宇宙學模型(Lambda-CDM)的基石。重點分析普朗剋時期(Planck Epoch)的物理學限製,探討引力在極高能量密度下的行為,這是一個我們現有理論(包括廣義相對論和量子力學)相互衝突的領域。我們將詳細闡述“大爆炸”並非一次發生在空間中的爆炸,而是空間本身的創生與膨脹。 第二章:暴脹理論的數學結構 暴脹(Inflation)理論是現代宇宙學中解決視界問題、平坦性問題和磁單極子問題的關鍵。本書將詳盡剖析暴脹模型中,以“場”(Field,如Inflaton場)驅動的指數性膨脹階段。我們將數學推導暴脹結束後,宇宙如何“再加熱”(Reheating),將場能轉化為構成我們今天所見物質的誇剋、輕子和光子。這一過程是物質存在的先決條件,與任何地麵上的動力學過程無關。 第三章:原初擾動的量子起源 我們宇宙中星係、星係團的形成,其種子來源於宇宙極早期量子漲落的宏觀體現。本書將深入講解量子場論在暴脹背景下的應用,即量子漲落如何被“凍結”為宇宙微波背景(CMB)中的溫度和密度差異。我們將分析這些微小擾動(譜指數$n_s$和張量-標量比$r$)的統計特性,這些特性完全由宇宙初期的物理決定,而非任何局部動力學過程所能解釋。 第二部分:結構的編織——從粒子到星係團 在宇宙冷卻並形成基本粒子之後,引力開始主導宏觀結構形成。本書的第二部分將完全聚焦於宇宙網(Cosmic Web)的形成,這是一個跨越數十億光年的三維結構。 第四章:暗物質的主導作用 暗物質(Dark Matter)構成瞭宇宙物質總量的約85%,是結構形成的主要骨架。本書將詳細討論冷暗物質(Cold Dark Matter, $Lambda$CDM)的性質,以及它如何通過引力坍縮形成“暈”(Halos)。我們將討論模擬(如Millennium Run, Illustris TNG)中,暗物質如何通過自引力作用,形成從微小亞恒星尺度到超星係團尺度的層級結構。這與描述地球錶麵物質傳輸的動力學模型截然不同。 第五章:重子物質的吸積與反饋 重子物質(普通物質)在暗物質暈的引力勢阱中冷卻、塌縮,並最終形成恒星和星係。我們將探討冷卻機製(如輻射冷卻、霍爾效應)以及星係形成的關鍵反饋過程,特彆是超大質量黑洞(SMBH)噴流和超新星爆發如何將氣體加熱並驅逐齣星係,從而調節恒星形成率。這些“反饋”機製是宏觀宇宙學尺度的物理,而非海岸地貌學中的能量平衡。 第六章:宇宙網的拓撲與演化 我們將分析宇宙網的拓撲結構——包括巨大的空洞(Voids)、縴維(Filaments)和星係團(Clusters)。我們將使用拓撲數據分析工具來量化這種三維結構的連通性和分支性。重點討論引力對這種大規模結構演化的決定性作用,以及它如何解釋觀測到的各嚮異性(Anisotropy)。 第三部分:恒星的生命與元素的煉金術 本書的第三部分將把焦點從最大的尺度收縮到恒星的尺度,探討恒星的誕生、生命周期及其對宇宙化學的貢獻。 第七章:分子雲的引力不穩定與恒星誕生 恒星誕生於低溫、高密度的分子雲。我們將分析金斯不穩定性(Jeans Instability),這是觸發氣體雲坍縮的關鍵條件。計算氣體雲在何種質量和溫度下會剋服內部熱壓力,開始不可逆轉的引力塌縮。這完全是流體力學和熱力學在極端條件下的應用。 第八章:恒星內部的核聚變與能量産生 恒星的能量來源是核心區域的核聚變反應。本書將詳述質子-質子鏈反應和碳氮氧循環(CNO Cycle),解釋恒星如何通過將氫轉化為氦,釋放齣巨大的能量,維持其流體靜力平衡。我們將追蹤不同質量恒星在其主序星階段的壽命預測。 第九章:超新星爆發與化學富集 恒星的死亡是宇宙化學演化的關鍵。我們將分析不同質量恒星死亡的方式——白矮星的熱核爆炸(Ia型)和巨星的核心塌縮(II型)。重點闡述重元素(如鐵、金、鈾)是如何在超新星爆發的極端環境下,通過快速中子捕獲過程(r-過程)閤成,並被拋射迴星際介質,為下一代恒星和行星的形成奠定基礎。 第四部分:時間的終局——宇宙的命運 最後,本書將展望宇宙的遙遠未來,探討驅動宇宙膨脹的暗能量,以及它對時空終極形態的影響。 第十章:暗能量與加速膨脹 自1998年以來,我們發現宇宙的膨脹正在加速,這是由一種神秘的斥力——暗能量(Dark Energy)——驅動的。我們將研究宇宙學常數(Cosmological Constant, $Lambda$)模型,並探討其他替代理論,如托斯(Quintessence)場。暗能量將決定宇宙的最終幾何形態和物質的稀釋速度。 第十一章:時空的宏觀熱力學 本書的收尾將迴到熱力學的視角。我們將討論宇宙在極長時間尺度下的命運:如果暗能量是常數,宇宙將趨嚮於“熱寂”(Heat Death),即所有恒星燃盡,黑洞蒸發,宇宙達到最大熵值。我們將計算霍金輻射的速率,以及信息如何在黑洞中最終消散的理論極限。 結論: 本書提供瞭一個從普朗剋尺度到可見宇宙尺度的連貫理論框架,專注於描述支配物質、能量、時空和結構演化的基本物理機製,內容完全圍繞宇宙學、天體物理學和粒子物理學的核心議題展開,與任何關於地錶、海岸、水體或沉積物動力學的研究領域均無直接關聯。