大氣科學(xué)概論-第一講(概述)

大氣科學(xué)概論現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一課程內(nèi)容第一章概述第二章大氣運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律第三章氣旋與反氣旋第四章關(guān)于氣團(tuán)和鋒的介紹第五章關(guān)于天氣預(yù)報(bào)的基本方法和技術(shù)第六章海氣相互作用的產(chǎn)物———厄爾尼諾第七章氣候變化現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一本章內(nèi)容

大氣科學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容和學(xué)科體系

大氣科學(xué)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用

有關(guān)大氣的物理屬性現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容和學(xué)科體系由于地球的引力作用，地球周?chē)奂粋€(gè)氣體圈層，構(gòu)成了所謂大氣圈;大氣的分布是如此之廣，以致地球表面沒(méi)有任何地點(diǎn)不在大氣的籠罩之下；人類(lèi)就生活在大氣圈底部的“下墊面”上;大氣圈是人類(lèi)地理環(huán)境的重要組成部分?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣圈阻擋了大多數(shù)隕石現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)的研究對(duì)象

大氣科學(xué)的研究對(duì)象主要是覆蓋整個(gè)地球的大氣圈，也研究大氣與其周?chē)乃?、冰雪圈、巖石圈和生物圈相互作用的物理和化學(xué)過(guò)程，此外還研究太陽(yáng)系其他行星的大氣?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一

大氣科學(xué)的領(lǐng)域很廣，其基本內(nèi)容是：把大氣當(dāng)作研究的對(duì)象來(lái)探討其特性和狀態(tài)，如大氣的組成、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強(qiáng)和密度等等；研究導(dǎo)致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來(lái)源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化；研究大氣現(xiàn)象的本質(zhì)，從而能解釋大氣現(xiàn)象，尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律；探討如何應(yīng)用這些規(guī)律，通過(guò)一定的措施，為預(yù)測(cè)和改善大氣環(huán)境服務(wù)（如人影、消霧、防雹等），使之能更適合于人類(lèi)的生活和生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)的研究?jī)?nèi)容

大氣科學(xué)是研究大氣的各種現(xiàn)象（包括人類(lèi)活動(dòng)對(duì)它的影響）及其演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律進(jìn)行天氣、氣候的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，從而趨利避害為人類(lèi)服務(wù)的一門(mén)學(xué)科?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一天氣和氣候的區(qū)別天氣和氣候是兩個(gè)既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念

從時(shí)間尺度上講，天氣是指某一地區(qū)在某一瞬間或某一短時(shí)間內(nèi)大氣狀態(tài)（如氣溫、濕度、壓強(qiáng)等）和大氣現(xiàn)象（如風(fēng)、云、霧、降水等）的綜合。天氣過(guò)程是大氣中的短期過(guò)程。而氣候指的是在太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)在長(zhǎng)時(shí)間相互作用下，在某一時(shí)段內(nèi)大量天氣過(guò)程的綜合?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一世界主要?dú)夂驁D現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)

一個(gè)完整的氣候系統(tǒng)應(yīng)包括對(duì)氣候形成分布和變化有直接或間接影響的各個(gè)環(huán)節(jié)，除太陽(yáng)輻射這個(gè)主要能源之外，氣候系統(tǒng)包括大氣圈、水圈、冰雪圈、陸地表面和生物圈（動(dòng)、植物和人類(lèi)）等5個(gè)子系統(tǒng)。各個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部以及各子系統(tǒng)彼此之間的各種物理、化學(xué)乃至生物過(guò)程的相互作用決定著氣候的長(zhǎng)期平均狀態(tài)以及各種時(shí)間尺度的變化?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一《后天(TheDayAfterTomorrow)》《完美風(fēng)暴(PerfectStorm)》《龍卷風(fēng)（Tornadoes）》現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一

覆蓋整個(gè)地球的大氣的質(zhì)量約占地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。由于地心引力的作用，大氣質(zhì)量的90%聚集在地表15km高度以下的大氣層內(nèi)，99.9%（48km）。2000km以上，上大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過(guò)渡，無(wú)明顯的上界。氣候系統(tǒng)之大氣圈現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一觀測(cè)證明，大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)是有顯著差異的。根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，同時(shí)考慮到大氣的垂直運(yùn)動(dòng)等情況，可將大氣分為五層。大氣的垂直結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一1.對(duì)流層對(duì)流層是地球大氣中最低的一層。云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層。對(duì)流層是對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)、生活影響最大的一個(gè)層次，也是大氣科學(xué)研究的重點(diǎn)層次。對(duì)流層有以下3個(gè)主要特征：（1）氣溫隨高度增加而降低：（2）垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)：（3）氣象要素水平分布不均勻：現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一在對(duì)流層的最下層稱為行星邊界層或摩擦層。其范圍一般是自地面到1—1.5km高度。在這層里大氣受地面摩擦和熱力的影響最大，湍流交換作用強(qiáng)，水汽和微塵含量較多，各種氣象要素都有明顯的日變化。行星邊界層以上的大氣層稱為自由大氣。在自由大氣中，地球表面的摩擦作用可以忽略不計(jì)。在對(duì)流層的最上層，介于對(duì)流層和平流層之間，還有一個(gè)厚度為數(shù)百米到1—2km的過(guò)渡層，稱為對(duì)流層頂。這一層的主要特征是：氣溫隨高度的增加突然降低緩慢，或者幾乎不變，成為上下等溫?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2.平流層自對(duì)流層頂?shù)?5km左右為平流層。在平流層內(nèi)的溫度隨著高度的增高。平流層這種氣溫分布特征是和它受地面溫度影響很小，特別是存在著大量臭氧能夠直接吸收太陽(yáng)輻射有關(guān)。雖然30km以上臭氧的含量已逐漸減少，但這里紫外線輻射很強(qiáng)烈，故溫度隨高度增加得以迅速增高，造成顯著的暖層。平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱。平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時(shí)間天空是晴朗的。平流層中的微塵遠(yuǎn)較對(duì)流層中少，但是當(dāng)火山猛烈爆發(fā)時(shí)，火山塵可到達(dá)平流層，影響能見(jiàn)度和氣溫?，F(xiàn)在是17頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一3.中間層自平流層頂?shù)?5km左右為中間層。該層的特點(diǎn)是氣溫隨高度增加而迅速下降，并有相當(dāng)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)。中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒(méi)有云層出現(xiàn)，在中間層的60—90km高度上，有一個(gè)只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一4.熱層熱層又稱熱成層或暖層，它位于中間層頂以上。該層中，氣溫隨高度的增加而迅速增高。其增溫程度與太陽(yáng)活動(dòng)有關(guān)，當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)加強(qiáng)時(shí)，溫度隨高度增加很快升高。在熱層中空氣處于高度電離狀態(tài)，又可稱為電離層，正是由于高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽(tīng)到很遠(yuǎn)地方的無(wú)線電臺(tái)的廣播。此外，在高緯度地區(qū)的晴夜，在熱層中可以出現(xiàn)彩色的極光?，F(xiàn)在是19頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一5.散逸層這是大氣的最高層，又稱外層。這一層中氣溫隨高度增加很少變化。由于溫度高，空氣粒子運(yùn)動(dòng)速度很大，又因距地心較遠(yuǎn)，地心引力較小，所以這一層的主要特點(diǎn)是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過(guò)渡地帶。現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)之大氣圈地球大氣運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性空間尺度：小至幾米以下，大至幾千公里甚至上萬(wàn)公里時(shí)間尺度；短至幾秒長(zhǎng)至數(shù)十天或更長(zhǎng)現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)各組成部分及其相互作用現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一

地球大氣的組分以氮、氧、氬為主，它們占大氣總體積的99.96%，此外還包括二氧化碳、甲烷、臭氧、水汽、氡、氨等。大氣中還懸浮著水滴、冰晶、塵埃、花粉等液態(tài)、固態(tài)微粒。

氧：人類(lèi)賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)水汽：淡水的主要資源臭氧：含量雖少，但能吸收太陽(yáng)紫外輻射中對(duì)生命有害的部分現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液態(tài)水，其中海洋在氣候形成和變化中最重要。海洋是由世界大洋和鄰近海域的含鹽海水所組成。其總面積約占地球表面的71%，相當(dāng)于陸地面積的2.5倍。無(wú)論從力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)來(lái)看，海洋在氣候系統(tǒng)中具有最大的慣性，是一個(gè)巨大的能量貯存庫(kù)。氣候系統(tǒng)之水圈（海洋）現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)之水圈洋流示意圖暖流寒流現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一水圈（海洋）由于海洋對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率比陸面小，海洋單位面積所吸收的太陽(yáng)輻射能比陸地多25％—50％。全球海洋表層的年平均溫度要比全球陸面溫度約高10℃左右。如果僅考慮100m深的表層海水，即占整個(gè)氣候系統(tǒng)總熱量的95.6％。僅此一端就可見(jiàn)其在氣候系統(tǒng)中的重要性?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一陸面有時(shí)亦稱巖石圈。巖石圈的變化時(shí)間尺度甚長(zhǎng)，其中如山脈形成的時(shí)間尺度約為105—108a，大陸飄移的時(shí)間尺度約為106—109a，而陸塊位置和高度變化的時(shí)間尺度則更在109a以上。它們的這些特征對(duì)地質(zhì)時(shí)期的氣候變化是有巨大影響的，但對(duì)近代在季節(jié)、年際、十年際乃致百年際的氣候變化中是可以忽略的。氣候系統(tǒng)之巖石圈現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一陸面（巖石圈）在上述近代氣候變化的時(shí)間尺度內(nèi)，除火山爆發(fā)外，對(duì)大氣的作用主要還是發(fā)生在陸地表面。因此在氣候系統(tǒng)中通常不用巖石圈這個(gè)更廣泛的名詞，而采用陸面一詞。陸地表面具有不同的海拔高度和起伏形勢(shì)，可分為山地、高原、平原、丘陵和盆地等類(lèi)型。它們以不同的規(guī)模錯(cuò)綜分布在各大洲之上，構(gòu)成崎嶇復(fù)雜的下墊面?，F(xiàn)在是28頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)之巖石圈青藏高原現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一冰雪圈包括大陸冰原、高山冰川、海冰和地面雪蓋等。陸地雪蓋有季節(jié)性的變化，海冰有季節(jié)性到幾十年際的變化，而大陸冰原和冰川的變化要緩慢得多，約在幾百年甚至到幾百萬(wàn)年的周期。冰川和冰原的體積變化與海平面高度的變化有很大關(guān)系。氣候系統(tǒng)之冰雪圈現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一冰雪圈由于冰雪具有很大的反射率，在冰雪覆蓋下，地表（包括海洋和陸地）與大氣間的熱量交換被阻止，因此冰雪對(duì)地表熱量平衡有很大影響。它是氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要子系統(tǒng)?？傊┑闹饕?yīng)是增大了地表反照率，對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)總是起冷卻（源）作用?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)之冰雪圈現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一生物圈除了包括動(dòng)植物，也包括人類(lèi)本身。生物圈的各部分在變化的時(shí)間尺度上有顯著差異，但它們對(duì)氣候的變化都很敏感，而且反過(guò)來(lái)又影響氣候。生物對(duì)于大氣和海洋的CO2平衡，氣溶膠粒子的產(chǎn)生，以及其它與氣體成分和鹽類(lèi)有關(guān)的化學(xué)平衡等都有很重要的作用。由于動(dòng)物需要得到適當(dāng)?shù)氖澄锖蜅⒌兀詣?dòng)物群體的變化也反映了氣候的變化。氣候系統(tǒng)之生物圈現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣候系統(tǒng)之生物圈現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣的氣體組成成分

微量氣體含量通常用體積或質(zhì)量混合比表示。其定義為單位體積(質(zhì)量)大氣中微量氣體作占體積(質(zhì)量)的比例，以mL/L(mg/g)表示?，F(xiàn)在是35頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一五大圈層相互作用現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)的學(xué)科體系物理氣象學(xué)氣象學(xué)天氣學(xué)動(dòng)力氣象學(xué)大氣科學(xué)物理氣候?qū)W氣候?qū)W描述氣候?qū)W應(yīng)用氣候?qū)W現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一

從20世紀(jì)60年代以來(lái)，大氣科學(xué)擴(kuò)充了其傳統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容，出現(xiàn)了許多分支學(xué)科，主要有大氣探測(cè)、天氣學(xué)與大氣環(huán)流、大氣動(dòng)力學(xué)、氣候?qū)W與全球變化、大氣物理學(xué)、大氣環(huán)境學(xué)、大氣化學(xué)、人工影響天氣、應(yīng)用氣象學(xué)等。大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

由于人類(lèi)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到大氣圈與水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈之間相互作用和相互影響的重要性，要了解大氣變化過(guò)程就不能不深入到其他圈層變化過(guò)程的研究。因此，大氣科學(xué)與其它學(xué)科之間的相互滲透也越來(lái)越深入。現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

總之，人類(lèi)生產(chǎn)和生活的發(fā)展，將不斷提出新的問(wèn)題和要求，推動(dòng)大氣科學(xué)新理論和新分支的發(fā)展。大氣科學(xué)新的發(fā)展，必將不斷提高它為生產(chǎn)和生活服務(wù)的能力，如提高天氣和氣候預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率、為開(kāi)發(fā)利用氣象資源和制定經(jīng)濟(jì)政策提供更加可靠的科學(xué)依據(jù)等，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將不可估量?，F(xiàn)在是40頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一第二節(jié)大氣科學(xué)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)的發(fā)展史古代氣象知識(shí)的積累時(shí)期大氣科學(xué)的建立時(shí)期大氣科學(xué)主要分支的形成時(shí)期大氣科學(xué)迅速發(fā)展時(shí)期現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一古氣象史時(shí)代

從人類(lèi)有文字記載的歷史時(shí)期開(kāi)始到十六世紀(jì)末。

氣象史的兩個(gè)時(shí)代：近現(xiàn)代氣象史時(shí)代從十六世紀(jì)末至今以來(lái)。現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一古代氣象知識(shí)的積累時(shí)期

（自人類(lèi)文明開(kāi)始至16世紀(jì)）源流：1）以中國(guó)和印度為主的亞洲（中國(guó)殷代便有記載，測(cè)量空氣濕度、風(fēng)向和降水量的儀器都是我國(guó)最先發(fā)明的）2）地中海東部、歐亞非三洲的交匯處（埃及文化、巴比倫文化和希臘文化的發(fā)祥地）最早的氣象學(xué)專(zhuān)著：亞里士多德《氣象匯論》英國(guó)氣象學(xué)的奠基人---圣比德《自然本質(zhì)》現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第一次飛躍:（大約1700—1859年）氣象儀器如溫度表、雨量器、氣壓表等相繼發(fā)明，導(dǎo)致對(duì)信風(fēng)和全球大氣環(huán)流的研究。各種氣象儀器相繼問(wèn)世：空氣溫度表（1597）、氣壓表（1643）、虹吸式自記雨量計(jì)（1662）、毛發(fā)濕度計(jì)（1783）第一個(gè)氣象觀測(cè)站：1653年由意大利的斐迪南二世在佛羅倫薩建立，18世紀(jì)80年代哈默爾組建了由歐洲、北美洲和西伯利亞共20個(gè)國(guó)家的57個(gè)氣象觀測(cè)站構(gòu)成的觀測(cè)網(wǎng)。現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一1686年哈雷發(fā)現(xiàn)信風(fēng)，認(rèn)為信風(fēng)同太陽(yáng)供給赤道較多的熱有關(guān)。哈得來(lái)在1735年的《關(guān)于信風(fēng)之起因》中，第一次對(duì)大氣環(huán)流考慮地球自轉(zhuǎn)的因素，并首次創(chuàng)立了經(jīng)圈環(huán)流的理論。

18世紀(jì)中葉，人們開(kāi)始進(jìn)行高空探測(cè)的嘗試。

17世紀(jì)～19世紀(jì)初，流體的概念及牛頓的力學(xué)三大定律和微積分學(xué)，為動(dòng)力氣象學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。第一次飛躍:（大約1700—1859年）現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第二次飛躍:（1860—1940）無(wú)線電報(bào)發(fā)明，地面氣象觀測(cè)網(wǎng)產(chǎn)生，天氣圖誕生，VBjerknes創(chuàng)立了鋒面學(xué)說(shuō)，提出了著名的斜壓概念和環(huán)流理論，從此天氣學(xué)和動(dòng)力氣象學(xué)形成并得到發(fā)展?，F(xiàn)在是47頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一第一張?zhí)鞖鈭D：1820年，布蘭德斯（德國(guó)）風(fēng)與氣壓關(guān)系的提出：1857年，白貝羅（荷蘭）科里奧利力的引入：1861年，費(fèi)雷爾（美國(guó)）環(huán)流理論：1897年，VBjerknes（1921年提出大氣環(huán)流圖案）現(xiàn)代天氣學(xué)理論，天氣分析和天氣預(yù)報(bào)方法，基本上是由VBjerknes父子、索爾貝格和伯杰龍等人在20世紀(jì)20～30年代期間建立起來(lái)的。1939年Rossby等提出了長(zhǎng)波理論。第二次飛躍:（1860—1940）現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第三次飛躍:（1941—1980）無(wú)線電探空儀發(fā)明，高空觀測(cè)網(wǎng)迅速建立，Rossby提出了長(zhǎng)波動(dòng)力學(xué)，創(chuàng)立了長(zhǎng)波理論。Lorenz提出奇異吸引子與混沌理論、準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論、適應(yīng)理論、突變理論和不穩(wěn)定理論等并相繼得到應(yīng)用，大尺度天氣學(xué)進(jìn)入成熟階段?，F(xiàn)在是49頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)代氣象科學(xué)的四次飛躍第四次飛躍:（大1980—）空間和地面大氣遙感探測(cè)與氣象信息技術(shù)系統(tǒng)日趨完善，大氣科學(xué)試驗(yàn)正從局部的專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)向全球的綜合性試驗(yàn)過(guò)渡，氣候研究正朝著更加廣泛、更加綜合的方向發(fā)展。現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)迅速發(fā)展

（20世紀(jì)50年代以來(lái)）特點(diǎn)：第一、是開(kāi)展大規(guī)模的科學(xué)實(shí)驗(yàn)；第二、是利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)；第三、是把大氣作為一個(gè)整體進(jìn)行研究；此外，愈來(lái)愈注意人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候的影響現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一我國(guó)大氣科學(xué)研究的發(fā)展概況我國(guó)自周朝以后，許多典籍中都有關(guān)于氣象和氣候知識(shí)的記載。例如，《徐霞客游記》、《易經(jīng)》、《孫子兵法》、《本草綱目》、《山海經(jīng)》、《楚辭》等1743年法國(guó)傳教士高比在北京設(shè)立的測(cè)侯所，是我國(guó)境內(nèi)用近代氣象儀器進(jìn)行測(cè)候的開(kāi)始。1911年后，我國(guó)在北京成立中央觀象臺(tái)。1927年后，在南京中央研究院設(shè)置氣象研究所。抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間，1941年在重慶成立中央氣象局。現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一我國(guó)大氣科學(xué)研究的發(fā)展概況新中國(guó)成立以來(lái)，全國(guó)各地普遍建立各級(jí)臺(tái)站，地面和高空氣象測(cè)報(bào)網(wǎng)已基本建成。特別是結(jié)合農(nóng)業(yè)的需要，促進(jìn)了我國(guó)具有獨(dú)創(chuàng)性的縣站預(yù)報(bào)的建立和發(fā)展?；A(chǔ)理論、天氣氣候、衛(wèi)星氣象、人工影響天氣等方面都開(kāi)展了研究?，F(xiàn)在是53頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中的作用（1）大氣科學(xué)在防災(zāi)減災(zāi)中的作用；（2）在環(huán)境保護(hù)方面的作用；（3）在航線航路等交通安全方面的作用?，F(xiàn)在是54頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用

大氣科學(xué)與社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切關(guān)系；發(fā)生在大氣中的各種現(xiàn)象及其變化，如雨水和溫暖等可以造福人類(lèi)；但是它們也可以帶來(lái)嚴(yán)寒、酷暑、干旱和雨澇、冰雹、龍卷等氣象災(zāi)害，這些都直接影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和人民生活，甚至威脅了人民的生命財(cái)產(chǎn)?，F(xiàn)在是55頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)“莫拉克”09年8月莫拉克臺(tái)風(fēng)造成全臺(tái)灣共461人死亡、192人失蹤、46人受傷。農(nóng)林漁牧損失累計(jì)達(dá)到新臺(tái)幣145多億萬(wàn)元?，F(xiàn)在是56頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一深圳連降暴雨海上世界酒吧街被淹07年6月11日凌晨4時(shí)，受連日暴雨影響，廣東韓江水位暴漲，沿江的豐順縣留隍鎮(zhèn)、黃金鎮(zhèn)、潭江鎮(zhèn)水位均超出警戒線4米以上，堤壩出現(xiàn)多處險(xiǎn)情，隨時(shí)有漫堤垮壩危險(xiǎn)。豐順縣三防辦采取開(kāi)閘分洪措施，截至當(dāng)日下午4時(shí)，韓江水位有所回落，但仍高于警戒水位3.5米。這是豐順縣受災(zāi)最重的留隍鎮(zhèn)一處房屋被洪水淹沒(méi)。暴雨現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)“海棠”05年7月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“桑美”重創(chuàng)浙江蒼南縣。只有210戶人的蒼南馬站鎮(zhèn)頂魁村房子倒塌150多間，整個(gè)村莊幾乎被夷為平地，現(xiàn)場(chǎng)情景慘不忍睹，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上千萬(wàn)元人民幣?，F(xiàn)在是58頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2005年8月颶風(fēng)“卡特里娜”現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一新奧爾良成了水國(guó)澤鄉(xiāng)現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一場(chǎng)面殘不忍睹現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用而氣候?yàn)?zāi)害則是大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的氣候異常造成的災(zāi)害，如長(zhǎng)時(shí)間氣溫偏高、偏低、或降水量偏多、偏少等。氣候異常會(huì)帶來(lái)干旱、洪澇、低溫、冷害等，較嚴(yán)重的會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、牧業(yè)、水利、交通等產(chǎn)生巨大影響，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)在是62頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一1998年夏季長(zhǎng)江流域和嫩江、松花江流域發(fā)生的持大洪澇?，F(xiàn)在是63頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一氣象災(zāi)害給我國(guó)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失不斷增加20092006年：2516.9億2007年：2378.5億2008年：3244.5億2009年：2500億現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一雨雪量較大的區(qū)域集中在江淮、江漢東部、江南、華南及云南西北部等地，過(guò)程降水量達(dá)50-250mm。紅色區(qū)域?yàn)閮鲇陞^(qū)貴州累積降水量較小，主要是凍雨天氣2008年1月10日至2月2日全國(guó)降水量分布圖2008年1月我國(guó)南方冰凍雨雪災(zāi)害現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2007/2008低溫雨雪冰凍極端災(zāi)害對(duì)電力、交通、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市用水等造成災(zāi)難性影響現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2010年西南地區(qū)秋冬春連旱！現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2010年武漢重慶廣州吉林舟曲現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2010年7月全國(guó)極端天氣和氣候事件現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2010年8月國(guó)外重大災(zāi)害性天氣氣候事件現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一一、在防災(zāi)減災(zāi)中的作用由于天氣和氣候?yàn)?zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失如此之大，因此，研究這些災(zāi)害的發(fā)生及成因，持別是關(guān)于這些氣候和天氣災(zāi)害預(yù)測(cè)機(jī)理和方法的研究是當(dāng)前國(guó)際科學(xué)研究的熱門(mén)課題，更是我國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中急需研究的一項(xiàng)重要的科學(xué)問(wèn)題?，F(xiàn)在是71頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一二、在環(huán)境保護(hù)中的作用大量使用化石燃料和燃燒有機(jī)物；大量施用化肥；人類(lèi)生活中大量使用冰箱和汽車(chē)，汽車(chē)尾氣大量是氮氧化物，冰箱大量施用氟利昂，而氟利昂將會(huì)破壞大氣中的臭氧；水稻種植和有機(jī)物的腐化會(huì)產(chǎn)生大量甲烷。現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一二、在環(huán)境保護(hù)中的作用根據(jù)科學(xué)家的估算，當(dāng)二氧化碳增加1倍時(shí)，全球氣溫將升高1.5℃左右。由于全球氣溫升高，這將導(dǎo)致全球海平面升高。到2050年前后，海平面平均將要升高22cm左右；全球氣溫上升，干旱化，荒漠化加劇，水資源缺乏，全球生態(tài)系統(tǒng)，人類(lèi)居住的環(huán)境惡化，水資源和空氣污染……現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一夏威夷MaunaLoa觀象臺(tái)測(cè)量的大氣CO2濃度變化現(xiàn)已達(dá)到368ppmv（百萬(wàn)分之一體積）?，F(xiàn)在是74頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一(Jonesetal.1999)現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一192019401960198020002020190051015年1970年2000年高山生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變暖十分敏感——山地冰川普遍退縮冰川面積（平方公里）乞里馬扎羅山脈（坦桑尼亞）現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一1986年2000年由于氣候變暖，長(zhǎng)江源最大冰川——崗加曲巴冰川近40年退縮4000米現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一青海湖(a)近百年和近六百年(b)水位變化的重建曲線湖泊水位下降、面積萎縮年年湖水位(米)湖水位(米)1960197019801990400045005000湖面積(平方公里)年下降約12米縮小670多km2現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一阿姆斯特丹（荷）布雷斯特（法）毫米毫米毫米年希維諾烏伊希切（波）全球變暖引起海平面上升20世紀(jì)上升最快，從1900年全球平均上升10-20cm現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一我國(guó)海平面上升趨勢(shì)明顯未來(lái)還將繼續(xù)升高。預(yù)測(cè)未來(lái)100年上升幅度28-68厘米。近五十年海平面明顯上升，平均上升速率為每年2.6毫米。近幾年上升速率加快?，F(xiàn)在是80頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一二、在環(huán)境保護(hù)中的作用干旱化、荒漠化加劇，水資源缺乏；此外，全球生態(tài)系統(tǒng)、人類(lèi)居住的環(huán)境惡化、水資源和空氣污染等嚴(yán)重地影響著人類(lèi)的生活。研究大氣的成分如何變化及其在大氣中如何通過(guò)物理的、化學(xué)的和動(dòng)力的過(guò)程來(lái)改變著地球環(huán)境也是大氣科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容之一?，F(xiàn)在是81頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一全球變暖將影響整個(gè)水循環(huán)過(guò)程水循環(huán)將加強(qiáng)現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一1、對(duì)飛機(jī)起飛、飛行和降落的影響空中的顛簸、能見(jiàn)度、雷電等嚴(yán)重的影響起飛、飛行和降落的安全?？罩蓄嶔ぶ饕怯捎跉饬髑凶兇蠖a(chǎn)生湍流以及由于強(qiáng)盛積云對(duì)流產(chǎn)生強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)所致；機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度差嚴(yán)重影響飛機(jī)起飛和降落，甚至產(chǎn)生空難事故；機(jī)場(chǎng)上空發(fā)生雷電，對(duì)飛機(jī)的起飛和降落有嚴(yán)重影響；暴雨和大雪天氣，由于跑道滑，且能見(jiàn)度也受影響，在一定程度上也影響飛機(jī)的起飛和降落。三、在現(xiàn)代交通運(yùn)輸上的作用現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一2、對(duì)海港和輪船航行的影響海浪、海冰、風(fēng)暴潮，臺(tái)風(fēng)3、對(duì)于鐵路和高速公路交通的影響濃霧，暴風(fēng)雨雪現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用（1）提供氣象觀測(cè)資料，并加以整理分析，找出它們的規(guī)律和特性，供生產(chǎn)建設(shè)部門(mén)應(yīng)用；（2）提供未來(lái)天氣預(yù)報(bào)和氣候變化趨勢(shì)預(yù)報(bào)，做生產(chǎn)建設(shè)部門(mén)的參謀；（3）根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)的需要和可能，用人工控制局部天氣和改造小氣候的條件。其中前二項(xiàng)應(yīng)用最廣，已經(jīng)在農(nóng)林、漁鹽、交通、工程、醫(yī)療衛(wèi)生和軍事國(guó)防等方面取得良好效果?，F(xiàn)在是85頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一

大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中的應(yīng)用是十分廣泛十分重要的，并已分門(mén)別類(lèi)形成各自獨(dú)立的應(yīng)用氣象學(xué)和應(yīng)用氣候?qū)W，如：

農(nóng)業(yè)氣象（氣候）學(xué)，林業(yè)氣象（氣候）學(xué)，鹽業(yè)氣象學(xué)、漁業(yè)氣象學(xué)，航空氣象學(xué)、航海氣象學(xué)、醫(yī)療氣象學(xué)、建筑氣象學(xué)、污染氣象學(xué)和軍事氣象學(xué)等等?，F(xiàn)在是86頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一思考題一、基本概念：天氣；氣候；氣象學(xué)；氣候?qū)W；氣候系統(tǒng)；二、常識(shí)記憶：①世界上第一個(gè)氣象站于1653年在意大利建立；②世界上第一張?zhí)鞖鈭D于1820年由布蘭德斯繪制成；③世界上第一顆氣象衛(wèi)星是美國(guó)于1960.4.1發(fā)射的；④世界氣象日為每年的3月23日?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一[1]《大氣科學(xué)概觀》，（美）華萊士，（美）霍布斯，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年[2]《氣象學(xué)與氣候?qū)W》，黃潤(rùn)本，高等教育出版社，1986年[3]《氣象學(xué)與氣候?qū)W》，周淑貞，等，高等教育出版社，1985年[4]《大氣科學(xué)概論》，黃榮輝，等，氣象出版社，2005年參考書(shū)籍現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一有關(guān)大氣的物理屬性

在氣象學(xué)上，大氣的物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來(lái)表征。一、主要?dú)庀笠貧庀笠厥侵副硎敬髿鈱傩院痛髿猬F(xiàn)象的物理量，如氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水量、能見(jiàn)度等等?，F(xiàn)在是89頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一（一）氣溫在一定的容積內(nèi)，一定質(zhì)量的空氣，其溫度的高低只與氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能有關(guān)。即這一動(dòng)能與絕對(duì)溫度T成正比。因此，空氣冷熱的程度，實(shí)質(zhì)上是空氣分子平均動(dòng)能的表現(xiàn)。當(dāng)空氣獲得（失去）熱量時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速度增大（減少），平均動(dòng)能增加（減小），氣溫也就升高（降低）。目前我國(guó)規(guī)定用攝氏度（℃）溫標(biāo)，在理論研究上常用絕對(duì)溫標(biāo)，以K表示，兩種溫標(biāo)之間的換算關(guān)系為：T=t+273.15≈t+273。大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表?，F(xiàn)在是90頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一（二）氣壓氣壓指大氣的壓強(qiáng)。它是空氣的分子運(yùn)動(dòng)與地球重力場(chǎng)綜合作用的結(jié)果。若以P代表氣壓，F(xiàn)代表面積A上所承受的力，則：P=F/A若M為任何面積A上的大氣質(zhì)量，在地球重力場(chǎng)中，g為重力加速度，則這個(gè)面積A上大氣柱的重量為：F=Mg在靜止大氣中，面積A上大氣柱的重量就是該面上所承受的力：P=Mg/A即靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所承受的大氣柱的重量?，F(xiàn)在是91頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一（二）氣壓一般情況下氣壓值是用水銀氣壓表測(cè)量的。設(shè)水銀柱的高度為h，水銀密度為ρ，水銀柱截面積為S，則水銀柱的重量W=ρgh·S。由于水銀柱底面積的壓強(qiáng)和外界大氣壓強(qiáng)是一致的，從而所測(cè)大氣壓強(qiáng)為P=W/S=ρgh·S/S=ρgh。所以氣壓?jiǎn)挝辉煤撩姿y柱高度（mmHg）表示，現(xiàn)通用百帕（hPa）來(lái)表示。1hPa相當(dāng)于1cm2面積上受到10-2牛頓（N）的壓力時(shí)的壓強(qiáng)值，即：1hPa=10-2N/cm2。

當(dāng)選定溫度為0℃，緯度為45的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，海平面氣壓為1013.25hPa，相當(dāng)于760mm的水銀柱高度，曾經(jīng)稱此壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓?，F(xiàn)在是92頁(yè)\一共有100頁(yè)\編輯于星期一（三）濕度一般表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。大氣濕度狀況與云、霧、降水等關(guān)系密切。大氣濕度常用下述物理量表示：1.水汽壓和飽和水汽壓（e）：大氣壓力是大氣