大氣科學(xué)概論第一講概述

大氣科學(xué)概論第一講概述本章內(nèi)容

大氣科學(xué)得研究對(duì)象、內(nèi)容和學(xué)科體系大氣科學(xué)得發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中得應(yīng)用有關(guān)大氣得物理屬性大氣科學(xué)得研究對(duì)象、內(nèi)容和學(xué)科體系由于地球得引力作用,地球周圍聚集著一個(gè)氣體圈層,構(gòu)成了所謂大氣圈;大氣得分布就是如此之廣,以致地球表面沒有任何地點(diǎn)不在大氣得籠罩之下;人類就生活在大氣圈底部得“下墊面”上;大氣圈就是人類地理環(huán)境得重要組成部分。大氣圈阻擋了大多數(shù)隕石大氣科學(xué)得研究對(duì)象

大氣科學(xué)得研究對(duì)象主要就是覆蓋整個(gè)地球得大氣圈,也研究大氣與其周圍得水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈相互作用得物理和化學(xué)過程,此外還研究太陽系其她行星得大氣。

大氣科學(xué)得領(lǐng)域很廣,其基本內(nèi)容就是:把大氣當(dāng)作研究得對(duì)象來探討其特性和狀態(tài),如大氣得組成、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)展得能量來源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化;研究大氣現(xiàn)象得本質(zhì),從而能解釋大氣現(xiàn)象,尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化得規(guī)律;探討如何應(yīng)用這些規(guī)律,通過一定得措施,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得生活和生產(chǎn)得需要。大氣科學(xué)得研究?jī)?nèi)容

大氣科學(xué)就是研究大氣得各種現(xiàn)象(包括人類活動(dòng)對(duì)她得影響)及其演變規(guī)律,以及如何利用這些規(guī)律進(jìn)行天氣、氣候得監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè),從而趨利避害為人類服務(wù)得一門學(xué)科。天氣和氣候得區(qū)別天氣和氣候就是兩個(gè)既有聯(lián)系又有區(qū)別得概念

從時(shí)間尺度上講,天氣就是指某一地區(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)得綜合。天氣過程就是大氣中得短期過程。而氣候指得就是在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動(dòng)在長(zhǎng)時(shí)間相互作用下,在某一時(shí)段內(nèi)大量天氣過程得綜合。世界主要?dú)夂驁D大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜氣候系統(tǒng)

一個(gè)完整得氣候系統(tǒng)應(yīng)包括對(duì)氣候形成分布和變化有直接或間接影響得各個(gè)環(huán)節(jié),除太陽輻射這個(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)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)彼此之間得各種物理、化學(xué)乃至生物過程得相互作用決定著氣候得長(zhǎng)期平均狀態(tài)以及各種時(shí)間尺度得變化?！逗筇?TheDayAfterTomorrow)》《完美風(fēng)暴(PerfectStorm)》《龍卷風(fēng)(Tornadoes)》

覆蓋整個(gè)地球得大氣得質(zhì)量約占地球總質(zhì)量得百萬分之一。由于地心引力得作用,大氣質(zhì)量得90%聚集在地表15km高度以下得大氣層內(nèi),99、9%(48km)。2000km以上,上大氣極其稀薄,逐漸向星際空間過渡,無明顯得上界。氣候系統(tǒng)之大氣圈觀測(cè)證明,大氣在垂直方向上得物理性質(zhì)就是有顯著差異得。根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì),同時(shí)考慮到大氣得垂直運(yùn)動(dòng)等情況,可將大氣分為五層。大氣的垂直結(jié)構(gòu)1、對(duì)流層對(duì)流層就是地球大氣中最低得一層。云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層。對(duì)流層就是對(duì)人類生產(chǎn)、生活影響最大得一個(gè)層次,也就是大氣科學(xué)研究得重點(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:在對(duì)流層得最下層稱為行星邊界層或摩擦層。其范圍一般就是自地面到1—1、5km高度。在這層里大氣受地面摩擦和熱力得影響最大,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得日變化。行星邊界層以上得大氣層稱為自由大氣。在自由大氣中,地球表面得摩擦作用可以忽略不計(jì)。在對(duì)流層得最上層,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得過渡層,稱為對(duì)流層頂。這一層得主要特征就是:氣溫隨高度得增加突然降低緩慢,或者幾乎不變,成為上下等溫。2、平流層自對(duì)流層頂?shù)?5km左右為平流層。在平流層內(nèi)得溫度隨著高度得增高。平流層這種氣溫分布特征就是和她受地面溫度影響很小,特別就是存在著大量臭氧能夠直接吸收太陽輻射有關(guān)。雖然30km以上臭氧得含量已逐漸減少,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,造成顯著得暖層。平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn),空氣得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)間天空就是晴朗得。平流層中得微塵遠(yuǎn)較對(duì)流層中少,但就是當(dāng)火山猛烈爆發(fā)時(shí),火山塵可到達(dá)平流層,影響能見度和氣溫。3、中間層自平流層頂?shù)?5km左右為中間層。該層得特點(diǎn)就是氣溫隨高度增加而迅速下降,并有相當(dāng)強(qiáng)烈得垂直運(yùn)動(dòng)。中間層內(nèi)水汽含量更極少,幾乎沒有云層出現(xiàn),在中間層得60—90km高度上,有一個(gè)只有白天才出現(xiàn)得電離層,叫做D層。4、熱層熱層又稱熱成層或暖層,她位于中間層頂以上。該層中,氣溫隨高度得增加而迅速增高。其增溫程度與太陽活動(dòng)有關(guān),當(dāng)太陽活動(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,正就是由于高層大氣電離層得存在,人們才可以收聽到很遠(yuǎn)地方得無線電臺(tái)得廣播。此外,在高緯度地區(qū)得晴夜,在熱層中可以出現(xiàn)彩色得極光。5、散逸層這就是大氣得最高層,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,所以這一層得主要特點(diǎn)就是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間,本層就是大氣圈與星際空間得過渡地帶。氣候系統(tǒng)之大氣圈地球大氣運(yùn)動(dòng)得復(fù)雜性空間尺度:小至幾米以下,大至幾千公里甚至上萬公里時(shí)間尺度;短至幾秒長(zhǎng)至數(shù)十天或更長(zhǎng)氣候系統(tǒng)各組成部分及其相互作用

地球大氣得組分以氮、氧、氬為主,她們占大氣總體積得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:人類賴以生存得物質(zhì)基礎(chǔ)水汽:淡水得主要資源臭氧:含量雖少,但能吸收太陽紫外輻射中對(duì)生命有害得部分水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上得一切液態(tài)水,其中海洋在氣候形成和變化中最重要。海洋就是由世界大洋和鄰近海域得含鹽海水所組成。其總面積約占地球表面得71%,相當(dāng)于陸地面積得2、5倍。無論從力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)來看,海洋在氣候系統(tǒng)中具有最大得慣性,就是一個(gè)巨大得能量貯存庫。氣候系統(tǒng)之水圈(海洋)氣候系統(tǒng)之水圈洋流示意圖暖流寒流水圈(海洋)由于海洋對(duì)太陽輻射得反射率比陸面小,海洋單位面積所吸收得太陽輻射能比陸地多25％—50％。全球海洋表層得年平均溫度要比全球陸面溫度約高10℃左右。如果僅考慮100m深得表層海水,即占整個(gè)氣候系統(tǒng)總熱量得95、6％。僅此一端就可見其在氣候系統(tǒng)中得重要性。陸面有時(shí)亦稱巖石圈。巖石圈得變化時(shí)間尺度甚長(zhǎng),其中如山脈形成得時(shí)間尺度約為105—108a,大陸飄移得時(shí)間尺度約為106—109a,而陸塊位置和高度變化得時(shí)間尺度則更在109a以上。她們得這些特征對(duì)地質(zhì)時(shí)期得氣候變化就是有巨大影響得,但對(duì)近代在季節(jié)、年際、十年際乃致百年際得氣候變化中就是可以忽略得。氣候系統(tǒng)之巖石圈陸面(巖石圈)在上述近代氣候變化得時(shí)間尺度內(nèi),除火山爆發(fā)外,對(duì)大氣得作用主要還就是發(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)更廣泛得名詞,而采用陸面一詞。陸地表面具有不同得海拔高度和起伏形勢(shì),可分為山地、高原、平原、丘陵和盆地等類型。她們以不同得規(guī)模錯(cuò)綜分布在各大洲之上,構(gòu)成崎嶇復(fù)雜得下墊面。氣候系統(tǒng)之巖石圈青藏高原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)性得變化,海冰有季節(jié)性到幾十年際得變化,而大陸冰原和冰川得變化要緩慢得多,約在幾百年甚至到幾百萬年得周期。冰川和冰原得體積變化與海平面高度得變化有很大關(guān)系。氣候系統(tǒng)之冰雪圈冰雪圈由于冰雪具有很大得反射率,在冰雪覆蓋下,地表(包括海洋和陸地)與大氣間得熱量交換被阻止,因此冰雪對(duì)地表熱量平衡有很大影響。她就是氣候系統(tǒng)中得一個(gè)重要子系統(tǒng)?？傊?冰雪得主要效應(yīng)就是增大了地表反照率,對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)總就是起冷卻(源)作用。氣候系統(tǒng)之冰雪圈生物圈除了包括動(dòng)植物,也包括人類本身。生物圈得各部分在變化得時(shí)間尺度上有顯著差異,但她們對(duì)氣候得變化都很敏感,而且反過來又影響氣候。生物對(duì)于大氣和海洋得CO2平衡,氣溶膠粒子得產(chǎn)生,以及其她與氣體成分和鹽類有關(guān)得化學(xué)平衡等都有很重要得作用。由于動(dòng)物需要得到適當(dāng)?shù)檬澄锖蜅⒌?所以動(dòng)物群體得變化也反映了氣候得變化。氣候系統(tǒng)之生物圈氣候系統(tǒng)之生物圈大氣得氣體組成成分

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)得比例,以mL/L(mg/g)表示。五大圈層相互作用大氣科學(xué)得學(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從20世紀(jì)60年代以來,大氣科學(xué)擴(kuò)充了其傳統(tǒng)得研究?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)與其她學(xué)科得關(guān)系大氣科學(xué)與其她學(xué)科得關(guān)系

由于人類越來越認(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得重要性,要了解大氣變化過程就不能不深入到其她圈層變化過程得研究。因此,大氣科學(xué)與其她學(xué)科之間得相互滲透也越來越深入。大氣科學(xué)與其她學(xué)科得關(guān)系

總之,人類生產(chǎn)和生活得發(fā)展,將不斷提出新得問題和要求,推動(dòng)大氣科學(xué)新理論和新分支得發(fā)展。大氣科學(xué)新得發(fā)展,必將不斷提高她為生產(chǎn)和生活服務(wù)得能力,如提高天氣和氣候預(yù)報(bào)得準(zhǔn)確率、為開發(fā)利用氣象資源和制定經(jīng)濟(jì)政策提供更加可靠得科學(xué)依據(jù)等,其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將不可估量。第二節(jié)大氣科學(xué)得發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其在生產(chǎn)建設(shè)中得應(yīng)用大氣科學(xué)得發(fā)展史古代氣象知識(shí)得積累時(shí)期大氣科學(xué)得建立時(shí)期大氣科學(xué)主要分支得形成時(shí)期大氣科學(xué)迅速發(fā)展時(shí)期古氣象史時(shí)代

從人類有文字記載得歷史時(shí)期開始到十六世紀(jì)末。

氣象史得兩個(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。古代氣象知識(shí)得積累時(shí)期

(自人類文明開始至16世紀(jì))源流:1)以中國(guó)和印度為主得亞洲(中國(guó)殷代便有記載,測(cè)量空氣濕度、風(fēng)向和降水量得儀器都就是我國(guó)最先發(fā)明得)2)地中海東部、歐亞非三洲得交匯處(埃及文化、巴比倫文化和希臘文化得發(fā)祥地)最早得氣象學(xué)專著:亞里士多德《氣象匯論》英國(guó)氣象學(xué)得奠基人---圣比德《自然本質(zhì)》現(xiàn)代氣象科學(xué)得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)流得研究。各種氣象儀器相繼問世: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年由意大利得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)家得57個(gè)氣象觀測(cè)站構(gòu)成得觀測(cè)網(wǎng)。1686年哈雷發(fā)現(xiàn)信風(fēng),認(rèn)為信風(fēng)同太陽供給赤道較多得熱有關(guān)。哈得來在1735年得《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)得因素,并首次創(chuàng)立了經(jīng)圈環(huán)流得理論。18世紀(jì)中葉,人們開始進(jìn)行高空探測(cè)得嘗試。17世紀(jì)～19世紀(jì)初,流體得概念及牛頓得力學(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)代氣象科學(xué)得四次飛躍第二次飛躍:(1860—1940)無線電報(bào)發(fā)明,地面氣象觀測(cè)網(wǎng)產(chǎn)生,天氣圖誕生,V

Bjerknes創(chuàng)立了鋒面學(xué)說,提出了著名得斜壓概念和環(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。第一張?zhí)鞖鈭D:1820年,布蘭德斯(德國(guó))風(fēng)與氣壓關(guān)系得提出:1857年,白貝羅(荷蘭)科里奧利力得引入:1861年,費(fèi)雷爾(美國(guó))環(huán)流理論:1897年,V

Bjerknes(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,基本上就是由V

Bjerknes父子、索爾貝格和伯杰龍等人在20世紀(jì)20～30年代期間建立起來得。1939年Rossby等提出了長(zhǎng)波理論。第二次飛躍:(1860—1940)現(xiàn)代氣象科學(xué)得四次飛躍第三次飛躍:(1941—1980)無線電探空儀發(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)代氣象科學(xué)得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)正從局部得專業(yè)試驗(yàn)向全球得綜合性試驗(yàn)過渡,氣候研究正朝著更加廣泛、更加綜合得方向發(fā)展。大氣科學(xué)迅速發(fā)展

(20世紀(jì)50年代以來)特點(diǎn):第一、就是開展大規(guī)模得科學(xué)實(shí)驗(yàn);第二、就是利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn);第三、就是把大氣作為一個(gè)整體進(jìn)行研究;此外,愈來愈注意人類活動(dòng)對(duì)氣候得影響我國(guó)大氣科學(xué)研究得發(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)得記載。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)立得測(cè)侯所,就是我國(guó)境內(nèi)用近代氣象儀器進(jìn)行測(cè)候得開始。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?？谷諔?zhàn)爭(zhēng)期間,1941年在重慶成立中央氣象局。我國(guó)大氣科學(xué)研究得發(fā)展概況新中國(guó)成立以來,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。特別就是結(jié)合農(nóng)業(yè)得需要,促進(jìn)了我國(guó)具有獨(dú)創(chuàng)性得縣站預(yù)報(bào)得建立和發(fā)展。基礎(chǔ)理論、天氣氣候、衛(wèi)星氣象、人工影響天氣等方面都開展了研究。大氣科學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中得作用(1)大氣科學(xué)在防災(zāi)減災(zāi)中得作用;(2)在環(huán)境保護(hù)方面得作用;(3)在航線航路等交通安全方面得作用。一、在防災(zāi)減災(zāi)中得作用

大氣科學(xué)與社會(huì)和經(jīng)濟(jì)得發(fā)展有著密切關(guān)系;發(fā)生在大氣中得各種現(xiàn)象及其變化,如雨水和溫暖等可以造福人類;但就是她們也可以帶來嚴(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,甚至威脅了人民得生命財(cái)產(chǎn)。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多億萬元。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,沿江得豐順縣留隍鎮(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。這就是豐順縣受災(zāi)最重得留隍鎮(zhèn)一處房屋被洪水淹沒。暴雨臺(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戶人得蒼南馬站鎮(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)上千萬元人民幣。2005年8月颶風(fēng)“卡特里娜”新奧爾良成了水國(guó)澤鄉(xiāng)場(chǎng)面殘不忍睹一、在防災(zāi)減災(zāi)中得作用而氣候?yàn)?zāi)害則就是大范圍、長(zhǎng)時(shí)間得氣候異常造成得災(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)帶來干旱、洪澇、低溫、冷害等,較嚴(yán)重得會(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。1998年夏季長(zhǎng)江流域和嫩江、松花江流域發(fā)生得持大洪澇。氣象災(zāi)害給我國(guó)帶來得經(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:2500億雨雪量較大得區(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,主要就是凍雨天氣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2010年西南地區(qū)秋冬春連旱！2010年武漢重慶廣州吉林舟曲2010年7月全國(guó)極端天氣和氣候事件2010年8月國(guó)外重大災(zāi)害性天氣氣候事件一、在防災(zāi)減災(zāi)中得作用由于天氣和氣候?yàn)?zāi)害造成得經(jīng)濟(jì)損失如此之大,因此,研究這些災(zāi)害得發(fā)生及成因,持別就是關(guān)于這些氣候和天氣災(zāi)害預(yù)測(cè)機(jī)理和方法得研究就是當(dāng)前國(guó)際科學(xué)研究得熱門課題,更就是我國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中急需研究得一項(xiàng)重要得科學(xué)問題。二、在環(huán)境保護(hù)中得作用大量使用化石燃料和燃燒有機(jī)物;大量施用化肥;人類生活中大量使用冰箱和汽車,汽車尾氣大量就是氮氧化物,冰箱大量施用氟利昂,而氟利昂將會(huì)破壞大氣中得臭氧;水稻種植和有機(jī)物得腐化會(huì)產(chǎn)生大量甲烷。二、在環(huán)境保護(hù)中得作用根據(jù)科學(xué)家得估算,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),人類居住得環(huán)境惡化,水資源和空氣污染……夏威夷MaunaLoa觀象臺(tái)測(cè)量得大氣CO2濃度變化現(xiàn)已達(dá)到368ppmv(百萬分之一體積)。(Jonesetal、1999)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)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米青海湖(a)近百年和近六百年(b)水位變化得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我國(guó)海平面上升趨勢(shì)明顯未來還將繼續(xù)升高。預(yù)測(cè)未來100年上升幅度28-68厘米。海域2030年2050年2100年遼寧－天津11－1219－2157－63山東半島東南部-1－02－428－34江蘇－廣東東部13－1421－2462－68珠江口附近5－710－1343－50廣東西部－廣西13－1422－2462－68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。二、在環(huán)境保護(hù)中得作用干旱化、荒漠化加劇,水資源缺乏;此外,全球生態(tài)系統(tǒng)、人類居住得環(huán)境惡化、水資源和空氣污染等嚴(yán)重地影響著人類得生活。研究大氣得成分如何變化及其在大氣中如何通過物理得、化學(xué)得和動(dòng)力得過程來改變著地球環(huán)境也就是大氣科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容之一。全球變暖將影響整個(gè)水循環(huán)過程水循環(huán)將加強(qiáng)1、對(duì)飛機(jī)起飛、飛行和降落得影響空中得顛簸、能見度、雷電等嚴(yán)重得影響起飛、飛行和降落得安全?？罩蓄嶔ぶ饕褪怯捎跉饬髑凶兇蠖a(chǎn)生湍流以及由于強(qiáng)盛積云對(duì)流產(chǎn)生強(qiáng)得垂直運(yùn)動(dòng)所致;機(jī)場(chǎng)能見度差嚴(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)得起飛和降落有嚴(yán)重影響;暴雨和大雪天氣,由于跑道滑,且能見度也受影響,在一定程度上也影響飛機(jī)得起飛和降落。三、在現(xiàn)代交通運(yùn)輸上得作用2、對(duì)海港和輪船航行得影響海浪、海冰、風(fēng)暴潮,臺(tái)風(fēng)3、對(duì)于鐵路和高速公路交通得影響濃霧,暴風(fēng)雨雪大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中得應(yīng)用(1)提供氣象觀測(cè)資料,并加以整理分析,找出她們得規(guī)律和特性,供生產(chǎn)建設(shè)部門應(yīng)用;(2)提供未來天氣預(yù)報(bào)和氣候變化趨勢(shì)預(yù)報(bào),做生產(chǎn)建設(shè)部門得參謀;(3)根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)得需要和可能,用人工控制局部天氣和改造小氣候得條件。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。

大氣科學(xué)在生產(chǎn)建設(shè)中得應(yīng)用就是十分廣泛十分重要得,并已分門別類形成各自獨(dú)立得應(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。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)星就是美國(guó)于1960、4、1發(fā)射得;④世界氣象日為每年得3月23日。[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年參考書籍有關(guān)大氣得物理屬性

在氣象學(xué)上,大氣得物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來表征。一、主要?dú)庀笠貧庀笠鼐褪侵副硎敬髿鈱傩院痛髿猬F(xiàn)象得物理量,如氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水量、能見度等等。(一)氣溫在一定得容積內(nèi),一定質(zhì)量得空氣,其溫度得高低只與氣體分子運(yùn)動(dòng)得平均動(dòng)能有關(guān)。即這一動(dòng)能與絕對(duì)溫度T成正比。因此,空氣冷熱得程度,實(shí)質(zhì)上就是空氣分子平均動(dòng)能得表現(xiàn)。當(dāng)空氣獲得(失去)熱量時(shí),其分子運(yùn)動(dòng)得平均速度增大(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)之間得換算關(guān)系為:T=t+273、15≈t+273。大氣中得溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。(二)氣壓氣壓指大氣得壓強(qiáng)。她就是空氣得分子運(yùn)動(dòng)與地球重力場(chǎng)綜合作用得結(jié)