解读大气湍流的“光之密码”：《光闪烁方法：理论与应用》出版

在地气相互作用研究中，如何准确测量地表与大气之间的热量、水汽交换，一直是气象学、水文学和生态学领域的核心课题。传统涡动相关方法虽广泛应用，却在复杂下垫面、大尺度观测等方面存在局限。光闪烁方法，作为一种基于大气湍流与光传播原理的新型通量观测技术，正以其独特的空间代表性和适应复杂环境的能力，成为通量观测领域的重要突破。

《光闪烁方法：理论与应用》一书由我国著名大气物理学家王介民教授与国际闪烁仪研究权威汉克·德布莱恩教授合著，系统梳理了这一方法从理论基础到实践应用的全貌，堪称该领域里程碑式的著作。

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内容简介

本书首先对理解和应用光闪烁方法必需的“大气湍流”、“电磁波在湍流大气中的传播”，以及“微气象学”等领域的基础理论和研究方法，做简明扼要的阐述；进而分别对近30 年来各种光闪烁仪的发展，特别是近年新发展的可在几百米到10 km 尺度上观测感热、潜热通量的双波段闪烁仪（OMS），以及其资料处理和质量控制方法，结合台站的应用做详细介绍。

本书主要面向大气、水文、生态等领域的研究人员和研究生，也可作为国内外有关台站工作人员的手册式参考。

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核心亮点

理论体系完整

本书首次系统构建了光闪烁方法的完整理论框架，深入浅出地阐释了大气湍流、波传播与微气象学三大基础理论的交叉融合。从柯尔莫哥洛夫湍流理论到莫宁-奥布霍夫相似理论，从电磁波传播方程到通量足迹分析，为读者提供了坚实的理论基础。特别对双波段闪烁仪的观测原理进行了详细推导，使复杂理论变得易于理解和应用。

技术涵盖全面

全书系统梳理了各类闪烁仪的发展历程与技术特点，从小孔径激光闪烁仪到大孔径光学闪烁仪，从微波闪烁仪到光学-微波双波段系统，涵盖了当前主流观测设备。特别对OMS系统的硬件配置、软件操作和数据输出格式进行了详尽说明，为仪器选型和业务化运行提供了重要参考。

应用导向突出

针对复杂下垫面观测难题，本书系统总结了闪烁仪在山地、城市、水体等特殊环境中的应用案例。通过大量实测数据对比分析，验证了方法在不同地区的适用性，为拓展通量观测范围提供了完整解决方案。特别是在遥感验证和模式评估方面的应用经验，具有重要参考价值。

实践指导性强

从站点选址、设备安装到数据处理、质量控制，本书提供了详尽的操作指南。针对实际观测中常见的数据异常、环境干扰等问题，给出了具体解决方案。对通量计算中的不确定性分析和误差控制方法进行了专门阐述，堪称通量观测工作者的"实战手册"。

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作者简介

王介民，男，中国科学院西北生态环境资源研究院研究员，博士生导师，主要研究领域包括大气物理、大气遥感、陆面过程及气候模式参数化。曾参与主持多个中国科学院及国家自然科学基金项目，参与主持多个中日合作、中欧合作项目。主要有：国家自然科学基金项目重大项目，中日合作项目“黑河地区地气相互作用观测实验研究”、中日合作项目“GEWEX亚洲季风实验”、中荷科学院合作项目 “干旱区复杂下垫面能量平衡与水循环”、中欧合作项目 “气候变化对农业生态与水资源的影响”等。发表杂志论文等研究成果150余篇。

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ISBN 978-7-03-083591-8

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《光闪烁方法：理论与应用》既是一部理论专著，也是一座连接科学研究与业务应用的桥梁。当我们在光的闪烁中读懂大气的脉动，就能更准确地把握地气交换的规律，为天气预测、气候研究和生态环境管理提供更可靠的数据支撑。

这部著作的出版，不仅标志着我国在大气观测方法研究方面取得重要进展，更将为全球变化背景下的地球系统科学研究注入新的活力。

本文摘自《光闪烁方法 : 理论与应用》（王介民等著. 北京 : 科学出版社. 2025. 10.）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

(本文编辑：郑紫宸）

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