序言：能量流 1
第1章 自然災害和人口 3
1.1 2011年的自然災害 4
1.2 重大自然災害 4
1.3 自然災害的致死人數(shù)和經(jīng)濟損失 5
1.3.1 自然災害中政府的作用 6
1.3.2 人類對災害的響應 6
1.3.3 自然災害造成的經(jīng)濟損失 6
1.4 自然災害風險 8
1.4.1 墨西哥的波波卡特佩特火山 8
1.4.2 量級、頻率和重現(xiàn)期 9
1.4.3 人口增長的影響 10
1.5 人口歷史概述 10
1.5.1 指數(shù)型增長的力量 10
1.5.2 過去1萬年的人類歷史 11
1.5.3 今天的人口 12
1.6 未來世界人口 13
1.6.1 人口轉(zhuǎn)型 15
1.6.2 城市化和地震致死人數(shù) 15
1.6.3 瘟疫 16
1.6.4 承載力 16
1.7 小結(jié) 18
復習題 18
思考題 18
第2章 地球內(nèi)部能量與板塊構(gòu)造論 19
2.1 太陽和行星的起源 19
2.2 地球歷史 20
2.3 地球的分層 21
2.3.1 物質(zhì)的行為 23
2.3.2 地殼均衡論 24
2.4 內(nèi)部能量源 25
2.4.1 碰撞能量和重力能量 25
2.4.2 放射性同位素 25
2.4.3 地球的年齡 28
2.5 板塊構(gòu)造論 28
2.5.1 板塊構(gòu)造論概念的演化 30
2.5.2 火山巖的磁化 31
2.6 大統(tǒng)一理論 36
2.7 怎樣了解地球 37
2.8 小結(jié) 38
復習題 38
思考題 38
第3章 地震地質(zhì)學與地震學 39
3.1 理解地震 40
3.2 斷層類型 41
3.2.1 傾滑斷層 42
3.2.2 走滑斷層 43
3.2.3 轉(zhuǎn)換斷層 44
3.3 地震學的發(fā)展 45
3.4 地震波 46
3.4.1 體波 46
3.4.2 地震波與地球內(nèi)部構(gòu)造 47
3.4.3 面波 48
3.4.4 聲波與地震波 48
3.5 探測地震震源 49
3.6 地震的震級 50
3.6.1 里氏震級 50
3.6.2 地震震級的其他測量方法 51
3.6.3 前震、主震和余震 52
3.6.4 震級、斷層長度和地震波頻率 52
3.7 地震時的地面運動 53
3.7.1 加速度 53
3.7.2 建筑物的振動周期與地基的反應 53
3.8 地震烈度：地震中的感覺 54
3.8.1 你感覺到了嗎？ 55
3.8.2 麥加利烈度表變量 55
3.9 麥加利變量案例 55
3.10 多震國家的建筑物 57
3.10.1 剪力墻和支撐 57
3.10.2 建筑物加固 58
3.10.3 基礎隔震 59
3.11 小結(jié) 60
復習題 60
思考題 61
第4章 板塊構(gòu)造學和地震 62
4.1 板塊構(gòu)造邊緣和地震 62
4.2 擴張中心的地震 63
4.2.1 冰島 63
4.2.2 紅海和亞丁灣 64
4.2.3 加州灣 65
4.3 地震帶 66
4.4 俯沖帶 66
4.4.1 2011年日本3?11大地震 66
4.4.2 2004年印度尼西亞：地震引發(fā)的海嘯 67
4.4.3 1985年墨西哥城大地震 68
4.4.4 1960年智利地震 69
4.4.5 1964年阿拉斯加地震 70
4.4.6 西北太平洋 70
4.5 陸陸板塊碰撞產(chǎn)生的地震 72
4.5.1 中國、巴基斯坦和印度的地震 73
4.5.2 1556年中國：最致命的地震 73
4.6 阿拉伯板塊 73
4.6.1 大陸之間碰撞產(chǎn)生的地震 73
4.6.2 1962—2011年伊朗：致命建筑物 74
4.7 斷層地震 75
4.7.1 2010年海地地震 75
4.7.2 1999年土耳其地震 75
4.7.3 圣安德烈亞斯斷層與地震 77
4.7.4 灣區(qū)過去和未來的地震 83
4.8 小結(jié) 85
復習題 86
思考題 86
第5章 美國和加拿大的地震 87
5.1 斷層的運動方式 87
5.1.1 彈性回跳理論 87
5.1.2 新觀點 88
5.2 逆斷層地震 89
5.2.1 2011年弗吉尼亞州地震 89
5.2.2 1994年加州北嶺地震 90
5.2.3 華盛頓州西雅圖 91
5.3 正斷層地震 91
5.3.1 華盛頓州皮吉特灣地震 91
5.3.2 皮吉特灣下方的深部地震 92
5.4 新構(gòu)造運動和古地震學 92
5.5 地震預測 94
5.5.1 長期地震預測 94
5.5.2 短期地震預測 94
5.5.3 預測的風險 96
5.6 人為引發(fā)的地震 96
5.6.1 深井處理引發(fā)的地震 96
5.6.2 水力壓裂技術(shù) 97
5.6.3 大壩引發(fā)地震 97
5.6.4 炸彈爆炸 97
5.7 地震烈度圖 97
5.7.1 你感覺到了嗎？ 98
5.7.2 烈度圖 98
5.8 加州地震情況 99
5.8.1 年均地震損失 100
5.8.2 地震避險演習 100
5.9 美國和加拿大的地震 100
5.10 北美西部：板塊邊緣的地震 103
5.10.1 西部大盆地 103
5.10.2 山區(qū)地震帶 105
5.10.3 里奧格蘭德裂谷 107
5.11 板塊內(nèi)部地震：“穩(wěn)定”的美國中部地區(qū) 108
5.11.1 1811—1812年新馬德里地震 108
5.11.2 里爾富特裂谷 110
5.11.3 美國中部的古裂谷 111
5.12 北美東北部的板內(nèi)地震 112
5.12.1 新英格蘭 112
5.12.2 圣勞倫斯河流域 113
5.12.3 1886年南卡羅來納州查爾斯頓市 113
5.13 夏威夷的地震和火山活動 115
5.13.1 1975年地震 115
5.13.2 2006年地震 115
5.14 小結(jié) 116
復習題 116
思考題 116
第6章 火山噴發(fā)：構(gòu)造板塊和巖漿 117
6.1 如何理解火山噴發(fā) 117
6.2 火山的板塊構(gòu)造背景 117
6.3 巖漿的化學成分 120
6.4 巖漿的黏度、溫度和含水量 120
6.5 火山是怎樣噴發(fā)的 123
6.5.1 噴發(fā)方式和含水量的作用 124
6.5.2 一些火山物質(zhì) 125
6.6 火山的黏度、揮發(fā)性和體積 127
6.6.1 盾狀火山：低黏度、低揮發(fā)性、大體積 128
6.6.2 溢流玄武巖：低黏度、低揮發(fā)性、大體積 129
6.6.3 火山錐：中黏度、中揮發(fā)性、小體積 130
6.6.4 成層火山：高黏度、高揮發(fā)性、大體積 130
6.6.5 熔巖穹�。焊唣ざ�、低揮發(fā)性、小體積 133
6.6.6 火山口：高黏度、高揮發(fā)物、大體積 134
6.7 小結(jié) 139
復習題 139
思考題 140
第7章 火山歷史案例：殺人事件 141
7.1 擴張中心的火山活動 141
7.2 俯沖帶的火山活動 142
7.3 火山過程和殺人事件 150
7.3.1 火山致死人數(shù)的歷史記錄 150
7.3.2 火山碎屑噴發(fā) 151
7.3.3 海嘯 154
7.3.4 火山泥流 154
7.3.5 巖石崩塌 156
7.3.6 間接饑荒 156
7.3.7 火山氣體 157
7.3.8 熔巖流 159
7.4 一些致命噴發(fā)事件的爆發(fā)指數(shù) 159
7.5 火山監(jiān)控和預警 160
7.5.1 1982年加州長谷火山 160
7.5.2 1991年菲律賓皮納圖博火山 162
7.5.3 即將噴發(fā)的征兆 162
7.5.4 火山觀測站 163
7.6 小結(jié) 163
復習題 164
思考題 164
第8章 海嘯與風浪 165
8.1 2011年3月11日日本海嘯 165
8.1.1 海嘯橫渡太平洋 166
8.1.2 地面沉降 166
8.1.3 1700年1月26日地面沉降 166
8.1.4 海浪 167
8.2 風浪 168
8.2.1 風浪為何會破碎 168
8.2.2 瘋狗浪 169
8.3 海嘯 170
8.4 海嘯與風浪 171
8.5 地震引發(fā)的海嘯 174
8.5.1 2004年印度洋海嘯 174
8.5.2 1946年4月1日阿拉斯加 175
8.5.3 1960年5月22日智利 176
8.5.4 1964年3月27日阿拉斯加 176
8.6 火山引發(fā)的海嘯 177
8.7 滑坡引發(fā)的海嘯 177
8.7.1 火山坍塌 178
8.7.2 地震引發(fā)的運動 179
8.7.3 海灣和湖泊 180
8.8 假潮 181
8.9 海嘯和你 182
8.9.1 2004年12月26日西姆爾勒島 182
8.9.2 1992年9月1日尼加拉瓜 182
8.9.3 人類加劇災難 183
8.9.4 海嘯警報 183
8.10 小結(jié) 184
復習題 184
思考題 184
第9章 外部能量、天氣和氣候 185
9.1 外部能量 185
9.2 地球接收的太陽能 186
9.3 地球出射的能量 187
9.3.1 溫室效應 187
9.3.2 反照率 188
9.4 水循環(huán) 188
9.5 水和熱量 189
9.5.1 對流 190
9.5.2 水汽和濕度 190
9.5.3 潛熱 190
9.5.4 絕熱過程 191
9.5.5 遞減率 191
9.5.6 陸地和水體的溫差加熱 192
9.6 大氣中的能量轉(zhuǎn)移 192
9.7 海洋中的能量轉(zhuǎn)移 193
9.8 低層大氣的分層 194
9.8.1 溫度 194
9.8.2 氣壓 194
9.9 風 195
9.9.1 氣壓梯度力 195
9.9.2 氣旋 196
9.10 大氣環(huán)流 196
9.10.1 低緯度地區(qū) 197
9.10.2 高緯度地區(qū) 197
9.10.3 中緯度地區(qū) 198
9.10.4 觀察到的大氣環(huán)流 200
9.11 海洋環(huán)流 201
9.11.1 表層環(huán)流 201
9.11.2 深海環(huán)流 202
9.12 小結(jié) 202
復習題 203
思考題 203
第10章 龍卷風、閃電、熱浪與寒流 204
10.1 惡劣天氣 204
10.2 暴風雪 205
10.2.1 寒冷 205
10.2.2 降雨 206
10.2.3 東北風暴 207
10.2.4 暴風雪 208
10.2.5 冰暴 208
10.2.6 大湖效應 208
10.3 雷暴的運作方式 209
10.4 氣團雷暴 210
10.5 強雷暴 211
10.5.1 超級單體雷暴 212
10.5.2 北美雷暴 213
10.5.3 暴雨和山洪 213
10.5.4 冰雹 214
10.5.5 直行雷暴 215
10.6 龍卷風 215
10.7 龍卷風的形成方式 216
10.7.1 區(qū)域尺度 216
10.7.2 超級單體雷暴尺度 216
10.7.3 渦流尺度 217
10.7.4 龍卷風的最后階段 218
10.7.5 美國和加拿大的龍卷風 218
10.8 龍卷風爆發(fā) 221
10.8.1 龍卷風和城市 223
10.8.2 龍卷風摧毀房屋的方式 223
10.9 龍卷風的應對措施 224
10.10 閃電 224
10.10.1 閃電的成因 225
10.10.2 避免雷擊 227
10.11 熱浪 227
10.11.1 1995年7月芝加哥熱浪 227
10.11.2 城市天氣 228
10.11.3 2003年和2010年歐洲熱浪 228
10.12 小結(jié) 229
復習題 230
思考題 230
第11章 颶風 231
11.1 颶風 232
11.2 颶風的成因 232
11.3 颶風的運行方式 233
11.3.1 眼壁和風眼 234
11.3.2 颶風中的龍卷風 235
11.3.3 颶風中的能流 235
11.3.4 颶風的能量釋放 235
11.4 颶風的起源 235
11.5 北大西洋颶風 237
11.5.1 佛得角型颶風 238
11.5.2 加勒比型和墨西哥灣型颶風 240
11.6 颶風預報 241
11.6.1 颶風的命名 242
11.6.2 大西洋盆地的颶風趨勢 243
11.7 颶風造成的損失 244
11.7.1 風暴潮災害 246
11.7.2 暴雨和內(nèi)陸洪水 247
11.8 颶風和墨西哥灣沿岸 247
11.9 颶風和大西洋沿岸 250
11.10 疏散的困境 250
11.11 降低颶風帶來的損失 250
11.11.1 建筑規(guī)范 251
11.11.2 土地利用規(guī)劃 251
11.11.3 限制沿海開發(fā) 251
11.12 全球海平面上升 251
11.13 颶風和太平洋沿岸 252
11.14 颶風和孟加拉國 252
11.15 小結(jié) 254
復習題 254
思考題 254
第12章 氣候變化 255
12.1 早期的地球氣候 255
12.2 地球的氣候歷史：百萬年時間尺度 257
12.2.1 晚古生代冰期 258
12.2.2 晚古新世暖期 259
12.2.3 晚新生代冰期 260
12.3 冰川進退：數(shù)千年的時間尺度 260
12.4 氣候變化：數(shù)百年的時間尺度 263
12.5 短期氣候變化：數(shù)年的時間尺度 264
12.5.1 厄爾尼諾現(xiàn)象 264
12.5.2 拉尼娜現(xiàn)象 266
12.5.3 太平洋年代際振蕩 267
12.5.4 火山作用和氣候 267
12.5.5 火山氣候的影響 269
12.6 過去的幾千年 270
12.7 20世紀 271
12.8 太陽能量的變化 272
12.9 溫室氣體和懸浮微粒 273
12.9.1 水蒸氣 273
12.9.2 二氧化碳 274
12.9.3 甲烷 274
12.9.4 二氧化氮 275
12.9.5 臭氧 275
12.9.6 含氯氟烴 275
12.9.7 20世紀溫室氣體的增長 275
12.9.8 懸浮微粒 275
12.10 21世紀 275
12.10.1 最熱的年份 276
12.10.2 全球氣候模型 276
12.10.3 干旱和饑荒 277
12.10.4 冰川融化 278
12.10.5 海平面上升 280
12.10.6 海洋環(huán)流 281
12.10.7 變化信號 281
12.11 減排措施 282
12.11.1 控制大氣中的二氧化碳含量 282
12.11.2 減少地球接收到的太陽能 282
12.11.3 其他有效策略 282
12.12 小結(jié) 282
復習題 283
思考題 283
第13章 洪水 284
13.1 河流是如何起作用的 284
13.1.1 均衡的河流 285
13.1.2 洪泛區(qū) 288
13.2 洪水頻率 288
13.2.1 意大利佛羅倫薩，1333年和1966年 288
13.2.2 洪水頻率曲線 289
13.2.3 洪水的類型 290
13.2.4 突發(fā)性洪水 291
13.2.5 區(qū)域性洪水 294
13.2.6 中國的洪水 299
13.3 社會對洪災的響應 299
13.3.1 大壩、水庫和天然蓄水區(qū) 299
13.3.2 防洪堤 300
13.3.3 防洪沙袋 301
13.3.4 洪水預測 301
13.3.5 區(qū)劃和土地利用 301
13.3.6 洪水保險 302
13.4 城市化與洪水 302
13.4.1 洪水過程線 302
13.4.2 洪水頻率 303
13.4.3 河道渠道化 303
13.5 最大的洪水 305
13.6 小結(jié) 307
復習題 307
思考題 308
第14章 火災 309
14.1 火 309
14.2 什么是火 311
14.3 火不可或缺 311
14.4 燃燒三要素 312
14.5 燃燒的各個階段 313
14.6 火的傳播 314
14.6.1 可燃物 315
14.6.2 風 315
14.6.3 地形 316
14.6.4 火的行為 316
14.7 可燃物 316
14.7.1 草地 316
14.7.2 灌木 317
14.7.3 森林 318
14.8 火險天氣和大風 318
14.8.1 冷鋒風 318
14.8.2 下坡風 318
14.8.3 局地風 318
14.8.4 五大湖地區(qū)的風與火 319
14.8.5 加州的風與火 320
14.9 房屋設計和火災 323
14.10 滅火 325
14.10.1 黃石國家公園火災 326
14.10.2 加利福尼亞和下加利福尼亞 327
14.10.3 2000年的美國西南部 328
14.10.4 計劃林火 329
14.11 澳大利亞的火災 329
14.11.1 厄爾尼諾現(xiàn)象 330
14.11.2 提前撤離和就地避難 330
14.12 火災和洪水的相似性 330
14.13 小結(jié) 331
復習題 331
思考題 331
第15章 塊體運動 332
15.1 塊體運動中的重力作用 332
15.2 邊坡失穩(wěn)的外因 335
15.3 邊坡失穩(wěn)的內(nèi)因 335
15.3.1 內(nèi)部的軟弱物質(zhì) 335
15.3.2 內(nèi)因中水的作用 336
15.3.3 凝聚力降低 339
15.3.4 不良地質(zhì)結(jié)構(gòu) 339
15.3.5 塊體運動的觸發(fā)因素 340
15.4 塊體運動的分類 340
15.5 崩塌 341
15.6 滑坡 341
15.6.1 旋轉(zhuǎn)滑坡 341
15.6.2 平移滑坡 343
15.7 流動 345
15.7.1 加州葡萄牙灣的土流 345
15.7.2 拉肯奇塔社區(qū)的滑坡與泥石流 346
15.7.3 長程泥石流 347
15.8 雪崩 349
15.9 海底滑坡 350
15.10 減災措施 350
15.11 沉陷 352
15.11.1 災難性沉陷 352
15.11.2 緩慢沉陷 353
15.12 小結(jié) 356
復習題 356
思考題 356
第16章 海岸過程和災害 357
16.1 泥沙 357
16.2 波浪 358
16.2.1 湍流 358
16.2.2 波浪折射 359
16.2.3 沿岸漂移 360
16.3 潮汐 361
16.4 海岸控制結(jié)構(gòu) 361
16.4.1 海堤 362
16.4.2 海崖加固 362
16.4.3 丁壩 363
16.4.4 防浪堤 363
16.5 小結(jié) 364
復習題 364
思考題 364
第17章 太空物體的撞擊 365
17.1 能量和碰撞 365
17.2 撞擊坑 366
17.3 宇宙碎片的來源 367
17.3.1 小行星 367
17.3.2 彗星 369
17.4 流星體的流入率 370
17.4.1 宇宙塵埃 371
17.4.2 流星 371
17.4.3 隕石 371
17.5 撞擊坑的形成過程 372
17.6 撞擊坑的形成 374
17.7 切薩皮克灣隕石坑的起源 375
17.8 白堊紀末期的撞擊 376
17.8.1 白堊紀末期撞擊的證據(jù) 376
17.8.2 白堊紀末期的撞擊地點 376
17.8.3 小行星的大小和速度 377
17.8.4 撞擊角度 377
17.8.5 白堊紀末期撞擊對生命的影響 378
17.9 20世紀和21世紀最大的事件 378
17.9.1 1908年西伯利亞通古斯事件 378
17.9.2 最大的“近期事件” 379
17.10 大撞擊的頻率 380
17.10.1 一生中遭受撞擊的風險 380
17.10.2 阻止撞擊 381
17.11 小結(jié) 382
復習題 382
思考題 382