大氣科學(xué)的世紀(jì)進(jìn)展與未來(lái)展望

大氣科學(xué)的世紀(jì)進(jìn)展與未來(lái)展望摘要：20世紀(jì)以來(lái)，大氣科學(xué)在大氣環(huán)流，大尺度動(dòng)力學(xué)，大氣物理，大氣測(cè)試技術(shù)，和大氣環(huán)境、化學(xué)，氣候系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域有著很多的成就，為我國(guó)的大氣科學(xué)的探究作出了卓越貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：大氣科學(xué)；進(jìn)展；未來(lái)大學(xué)科學(xué)是指大氣的現(xiàn)存狀態(tài)，是一門主要研究大氣變化規(guī)律的科學(xué)。它涉及到的研究范圍不僅僅是大氣，其中還包括周圍受大氣影響的海洋，大氣中的冰雪與整個(gè)生物圈之間的相互作用力。它主要有化學(xué)、物理等方面的相關(guān)知識(shí)，是一個(gè)比較綜合性的研究學(xué)科。將大氣科學(xué)和現(xiàn)代的電子科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，可以研制生產(chǎn)多更多的科學(xué)儀器，應(yīng)用在天氣領(lǐng)域和在全球氣候問(wèn)題上的研究與探索。大氣科學(xué)在市場(chǎng)上有著較為可觀的發(fā)展前景。下面本文將就著大氣科學(xué)的世紀(jì)進(jìn)展和未來(lái)展望淺要分析。120世紀(jì)大氣科學(xué)的發(fā)展回顧1.1大氣探測(cè)技術(shù)的發(fā)展大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)作為大氣科學(xué)的研究基礎(chǔ)，對(duì)材料的準(zhǔn)備要求嚴(yán)格，確保材料的充分性，才能夠最大力度的支持大氣科學(xué)向更深更廣的領(lǐng)域發(fā)展。20世紀(jì)初期的大氣檢測(cè)系統(tǒng)的整體水平還僅僅是停留在只能檢測(cè)地面的基本氣象因素。1為了更好地檢測(cè)天氣情況，1928年發(fā)明的無(wú)線電探空儀已經(jīng)能夠使天空地圖這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展。漫長(zhǎng)的歷程使大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)能夠更加成熟準(zhǔn)確的探測(cè)大氣里各個(gè)領(lǐng)域的情況，對(duì)云層的了解也更加深入[1]1.2空基遙感技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展在20世紀(jì)的光譜研究為研究空基遙感技術(shù)打開(kāi)了渠道，天氣預(yù)報(bào)的檢測(cè)自此也更加準(zhǔn)確。利用的是紅外線和可見(jiàn)光的技術(shù)應(yīng)用。將觀測(cè)到的領(lǐng)域不在僅僅局限于地表，高原海洋等領(lǐng)域的天氣監(jiān)測(cè)也能全面的檢測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使每個(gè)云層之間的溫度和濕度的檢測(cè)誤差的出現(xiàn)性降到最低。并且以現(xiàn)在的發(fā)展水平預(yù)算，未來(lái)檢測(cè)雷雨和風(fēng)場(chǎng)也是有可能的。[2]1.3地基遙感技術(shù)的發(fā)展地基遙感技術(shù)主要應(yīng)用的是紅外線和激光等技術(shù)，來(lái)測(cè)定水汽和水壓等因素，同時(shí)對(duì)于云層的降雨，可見(jiàn)的氧氣厚度等自然天氣因素也能夠充分的檢測(cè)。地基遙感技術(shù)主要應(yīng)用于各種小領(lǐng)域的系統(tǒng)探測(cè)。地基遙感技術(shù)雖然為大氣環(huán)境的氣象局調(diào)查提供了便捷，但是該項(xiàng)技術(shù)在發(fā)展中還并不是應(yīng)用得很成熟，還有待進(jìn)一步發(fā)展。[3]1.4大氣環(huán)流機(jī)理的研究由于受第二次世界大戰(zhàn)中建立的高空掛測(cè)站影響，使各個(gè)大氣環(huán)流都浮現(xiàn)在人們面前，從動(dòng)能平衡的角度來(lái)看，大氣環(huán)流是因?yàn)榇髿庠诓煌慕橘|(zhì)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各不相同，存在差異，其中受溫度影響較多，分布不均勻的大氣將形成環(huán)流系統(tǒng)。子50年代，許多科學(xué)家對(duì)此現(xiàn)象提出研究，結(jié)合東南亞地區(qū)的大氣環(huán)流季節(jié)所出現(xiàn)的種種現(xiàn)狀，得出現(xiàn)在的大氣環(huán)流不是累計(jì)的，而是受外界因素影響突變的結(jié)果。也就是說(shuō)大氣環(huán)流并不是線性突變。通過(guò)對(duì)風(fēng)場(chǎng)氣壓的探究，不斷地調(diào)整風(fēng)場(chǎng)氣壓，發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同強(qiáng)度的風(fēng)場(chǎng)和氣壓的運(yùn)動(dòng)尺度各不相同。不同的運(yùn)動(dòng)尺度下，風(fēng)場(chǎng)和氣壓存在著相互影響和制約的關(guān)系。對(duì)于在大尺度的運(yùn)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)在向著氣壓調(diào)整。而對(duì)于一些小尺度的風(fēng)場(chǎng)則是風(fēng)向?qū)鈮旱恼{(diào)整。在證明了這個(gè)理論后我國(guó)研究學(xué)者還提出了為適應(yīng)環(huán)境發(fā)展，針對(duì)不同半球所處的不同地域，其地面的適應(yīng)和悠遠(yuǎn)低緩適應(yīng)相關(guān)方面，應(yīng)加以重視。[4]1.5熱帶大氣環(huán)流與波動(dòng)的研究在50年代以前人們對(duì)大氣環(huán)流的研究更多的是關(guān)注在中高緯度。對(duì)于熱帶地區(qū)的大氣環(huán)流的研究投入較少。然后在50年代末期，60年代初期市場(chǎng)上掀起了一股熱帶研究的熱潮，人們將更多的精力投入到了熱帶領(lǐng)域。大量的統(tǒng)計(jì)資料顯示熱帶的大氣環(huán)流與波動(dòng)的研究，使很多新興波動(dòng)問(wèn)世。比如Rossby-重力混合波和Kelvin波的發(fā)現(xiàn)為當(dāng)時(shí)的赤道風(fēng)向研究做出了重要的貢獻(xiàn)。隨著人們關(guān)注熱帶領(lǐng)域，使熱帶的資料更加完善，70年代人們逐漸地意識(shí)到了積云的流動(dòng)對(duì)全球的大氣運(yùn)動(dòng)的影響。行星波力學(xué)的研究表明，波與波之間的流動(dòng)是遵循著一定的原理的，也就是波作用量大氣守恒動(dòng)力，在整體呈現(xiàn)在大氣環(huán)流上時(shí)，就會(huì)讓空氣中的基本氣流在分散時(shí)相互作用，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)形成一個(gè)新的物理量。大氣環(huán)流之所以會(huì)存在分布不同的狀況是由于波輸送熱量和角動(dòng)量不同。并不是所有的波和大氣環(huán)流間都會(huì)相互作用，在有的時(shí)候二者間不存在相互作用關(guān)系時(shí)，E-P理論也隨即問(wèn)世。[5]1.6數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和大氣環(huán)流數(shù)值的試驗(yàn)的發(fā)發(fā)展50年代，隨著各種波的問(wèn)世，許多科學(xué)家開(kāi)始著手于波的研究。并且建立了各種模型，在這種基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)應(yīng)用，做出了第一張帶有準(zhǔn)確數(shù)值的天氣預(yù)報(bào)。這個(gè)圖紙的問(wèn)世為我們研究天氣領(lǐng)域做出了重要的大跨步，我們不在是局限于模糊的天氣狀況，而是有了準(zhǔn)確的數(shù)值，這樣客觀的數(shù)據(jù)使得天氣預(yù)報(bào)變成了可研究的一項(xiàng)科學(xué)。在60年代天氣預(yù)報(bào)已經(jīng)開(kāi)始使用各種方程來(lái)直觀表達(dá)。在1997年開(kāi)展的全球大氣研究計(jì)劃使天氣預(yù)報(bào)在數(shù)值的更新上有了更大的突越。2大氣科學(xué)的未來(lái)展望2.121世紀(jì)初大氣科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)在21世紀(jì)，大氣科學(xué)的發(fā)展的有一個(gè)顯著的特征，即出現(xiàn)學(xué)科交叉的現(xiàn)象。由于大氣科學(xué)的研究領(lǐng)域涉及氣圈，水圈，巖石圈等，它們間的相互作用共同影響著全球的氣候變化。其中發(fā)生的物理、化學(xué)變化將以一定的數(shù)值呈現(xiàn)出來(lái)，再由計(jì)算機(jī)將數(shù)值以一定數(shù)學(xué)規(guī)律呈現(xiàn)在圖紙上，從而研究天氣變化的規(guī)律。此過(guò)程涉及的科學(xué)技術(shù)復(fù)雜，因此需要完善我們的現(xiàn)代科技水平，如利用衛(wèi)星遙感，結(jié)合數(shù)學(xué)物理等多門學(xué)科的技術(shù)手段來(lái)檢測(cè)。結(jié)合計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代的信息技術(shù)的使用，讓大氣科學(xué)在新世紀(jì)取得更卓越的成績(jī)。同時(shí)在21世紀(jì)，氣候預(yù)測(cè)已經(jīng)是現(xiàn)代科學(xué)的重要研究方向，它所關(guān)系到的有干旱和洪澇問(wèn)題，將影響著一個(gè)國(guó)家的農(nóng)業(yè)發(fā)展。其中全球受氣候影響較大的多為農(nóng)業(yè)大國(guó)，如亞非季風(fēng)區(qū)的國(guó)家。同時(shí)大氣也關(guān)系到人們自然環(huán)境，并將會(huì)深入到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。由于我國(guó)走的是可持續(xù)性發(fā)展道路，所以對(duì)于大氣科學(xué)的研究也非常重視。在新世紀(jì)初，政府部門出臺(tái)，半個(gè)各種政策有效的緩解環(huán)境污染，過(guò)度開(kāi)發(fā)，河流污染等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這些都隸屬于大氣科學(xué)的分支領(lǐng)域，有效的管理能夠?yàn)榇髿饪茖W(xué)的研究打好基礎(chǔ)，奠定基石。使大氣科學(xué)的研究能走向更深的領(lǐng)域。2.2大氣科學(xué)發(fā)展中的問(wèn)題任何科學(xué)的研究都需要一定的人力和資金的支撐，大氣科學(xué)在研究中面臨的首要問(wèn)題就是資金不足，政府等相關(guān)部門雖壓實(shí)到大氣科學(xué)的重要，但重視力度不夠大，因此未來(lái)的大氣科學(xué)要想長(zhǎng)久的發(fā)展下去首先就是要解決經(jīng)費(fèi)短缺問(wèn)題。其次在科技領(lǐng)域，美國(guó)日本等科技強(qiáng)國(guó)相繼的發(fā)明各種新型計(jì)算機(jī)，為他們的大氣研究提供了很大的發(fā)展空間，而我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)始終是落于美國(guó)之后，使我們的設(shè)備很難追得上國(guó)際計(jì)算機(jī)的水平。大氣研究是一項(xiàng)關(guān)于全球環(huán)境的研究，而不是僅僅局限于某個(gè)國(guó)家的研究，因此為了讓各個(gè)國(guó)家收集的信息能夠發(fā)揮出價(jià)值，建議國(guó)與國(guó)之間應(yīng)該多多溝通，交流信息，相互研究，為了全人類的生存環(huán)境共同進(jìn)步。使分散的信息能夠集中統(tǒng)一。在國(guó)際宣傳方面，對(duì)于大氣科學(xué)的研究文章，我國(guó)的文章寥寥無(wú)幾，這就使我國(guó)的大氣研究沒(méi)有在國(guó)際上站穩(wěn)腳步，大氣研究部門應(yīng)進(jìn)一步針對(duì)這種現(xiàn)狀作出調(diào)整與改進(jìn)。3結(jié)束語(yǔ)我國(guó)的大氣研究已經(jīng)在新世紀(jì)有了很大的成就，技術(shù)逐漸成熟。在結(jié)合計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代電子信息的技術(shù)的使用的基礎(chǔ)上，使大氣科學(xué)將一系列復(fù)雜的反應(yīng)變化，以一定的規(guī)律性，通過(guò)更加確切的數(shù)值，直觀的反應(yīng)在圖紙上，便于研究人員額統(tǒng)計(jì)和分析。大氣科學(xué)的研究領(lǐng)域甚廣，海洋與高原都在其范圍內(nèi)，巖石圈和冰層、水圈也在其中，種種條件因素背后所涉及的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)發(fā)展正是與我們的生活息息相關(guān)的，因此研究大氣科學(xué)也是在維護(hù)我們的生態(tài)領(lǐng)域?；仡櫞髿饪茖W(xué)的發(fā)展歷程，展望該領(lǐng)域的未來(lái)，會(huì)越來(lái)越被重視。參考文獻(xiàn)：陳文中層大氣行星波動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展與展望[A1.見(jiàn):21世紀(jì)初大氣科學(xué)的回顧與展望[C].國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等編北京:氣象出版社,2001.120-123.HoughtonJ.全球變暖[M].北京氣象出版社,1998.黃榮輝，曾慶存楊大升大氣環(huán)流與大尺度動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展及2000年研究展望[A].見(jiàn)2000