普林斯顿大学年自然科学研究专业介绍（一）

　　五、大气和海洋科学

　　该课程强调全球气候系统的理论研究和数值模型研究。它提供博士学位。学生有广泛学科和研究课程的机会，包括地球物理流体动力学，大气物理学，大气化学，陆地和海洋生物地球化学，大气模拟，海洋模拟，气候动力学，全球气候变化和古气候。学生可以从地球物理流体动力学实验室的研究能力中受益。

　　1.逆方法：理论与应用

　　课程从理论和应用的角度处理逆问题。学生学习开发必要的理论来提出，解释和解决逆问题，重点关注学科，包括误差表征，线性和非线性方法，近似，卡尔曼滤波器，先验约束的使用和观察系统设计。用当前关于地球碳循环的文献中的例子来说明概念。

　　2.大气中的水

　　尽管大气水汽对气候至关重要，但我们对在气候变化中调节其分布和变化的过程的理解仍然不完整。本课程分析观察并讨论该问题的理论方法，包括基本概念和新颖思想。课程适用于具有大气和/或海洋科学背景的研究生，鼓励学生提供与课程学科相关的自己的研究经验。

　　3.大气辐射传输

　　陆地大气的结构和组成。电磁辐射大气气体的吸收和发射，粒子的光学消光，大气物种在地球辐射能量平衡中的作用，由于自然和人为原因引起的气候扰动以及气候系统的卫星观测的基本方面也是研究。

　　4.地球物理流体动力学概论

　　斯蒂芬马修格里菲斯对大气和海洋进行理论，观测和实验研究的基本物理原理;旋转流体的运动方程;静水力和Boussinesq近似;循环定理;保护潜在的涡度;尺度分析，地转风，热风，准地转系统;和地球物理边界层。

　　5.大气和海洋波动力学

　　大气和海洋波浪的观测证据;实验室模拟。表面和内部重力波;色散特性;动能谱;临界层;强迫共振;和不稳定。行星波：尺度分析;行星波传播的物理描述;思考;封闭盆地的正常模式。大规模的斜压和正压不稳定性，Eady和Charney模型用于斜压不稳定和能量转移。

　　6.物理海洋学

　　张荣海洋对瞬时和稳定风和浮力强迫的响应。从简单分析到现实数值模型的模型层次结构用于研究海洋环流中的波浪，对流，不稳定性和其他物理过程的作用。

　　7.大气与海洋的数值预测

　　罗伯特威廉哈尔伯格正压和多级动态模型;坐标系和边界条件;有限差分方程及其能量学;光谱方法;水蒸气及其冷凝过程;地形，积云对流，亚网格尺度转移和边界层过程;气象和海洋资料同化;动态初始化;验证和可预测性;和概率预测。

　　8.动态气象学的当前学科

　　介绍当前对大规模大气流动力学感兴趣的学科。可能的学科包括波浪平均流相互作用和非加速定理，临界水平，准地转不稳定性，地形和热强迫静止波，平流层突然变暖的理论和赤道平流层的准两年振荡，以及准地转湍流。

　　9.地球气候：现在，过去和未来

　　检查地球气候系统的各个组成部分。重点放在辐射过程，气候反馈和敏感性的作用，以及能源和水平衡的性质。研究了主要对流层环流系统的动力学和物理解释，包括在中低纬度地区观测到的静止和瞬态现象。还审查了局部利益现象，如厄尔尼诺现象，季节性气候异常，以及自然和人为气候变化。

　　10.化学海洋学

　　过去和现在，海洋的化学成分以及管理这种成分的物理和化学过程的性质。主要和次要海洋成分的周期，包括与生物圈的相互作用，以及海洋，大气和海洋，沉积物界面。