大氣科學(xué)概論課件第一章：緒論

1、1.1大氣科學(xué)的定義：大氣科學(xué)是研究地球大氣中各種現(xiàn)象的演化規(guī)律(包括物理和化學(xué)現(xiàn)象以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其的影響)以及如何利用這些規(guī)律為人類(lèi)服務(wù)的學(xué)科。大氣科學(xué)的基本內(nèi)容可以概括為四個(gè)方面：(1)研究地球大氣的一般特征，如大氣的組成、范圍和結(jié)構(gòu)；(2)研究大氣現(xiàn)象發(fā)生和發(fā)展的能量來(lái)源、性質(zhì)和轉(zhuǎn)化；(3)解釋大氣現(xiàn)象；(3)研究其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律；(3)探索如何利用這些現(xiàn)象預(yù)測(cè)、控制和改造自然，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣和氣候變化，人為影響天氣，預(yù)測(cè)和控制大氣環(huán)境；(3) 1.2學(xué)科傳統(tǒng)自20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著氣象學(xué)研究?jī)?nèi)容的迅速擴(kuò)展，人們廣泛采用了“大氣科學(xué)”這一術(shù)語(yǔ)。大氣科學(xué)的分支學(xué)科：大氣物理學(xué)、大

2、氣探索、氣象學(xué)、大氣動(dòng)力學(xué)、氣候?qū)W、氣象服務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)、物理海洋學(xué)、現(xiàn)代天氣分析技術(shù)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、統(tǒng)計(jì)分析和天氣預(yù)報(bào)、人工天氣影響1.3氣象學(xué)的歷史是在人類(lèi)與自然長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)踐中出現(xiàn)的，具有悠久的歷史。我們可以把氣象科學(xué)的歷史分為古氣象歷史時(shí)代和四次飛躍。每一次進(jìn)步都標(biāo)志著觀測(cè)手段和數(shù)據(jù)收集方法的巨大發(fā)展，這導(dǎo)致了學(xué)科研究方向的轉(zhuǎn)變。1.古代氣象歷史時(shí)代(17世紀(jì)末有文字記錄)主要是原始的天文觀測(cè)、簡(jiǎn)單的人工儀器測(cè)量、不完整甚至神秘的文字記錄。第二，第一次飛躍(17001859)溫度計(jì)、雨量計(jì)和氣壓計(jì)的發(fā)明使氣象學(xué)進(jìn)入了定量發(fā)展階段。隨著航海技術(shù)的發(fā)展和氣象觀測(cè)儀器的應(yīng)用，科學(xué)家們研究了信風(fēng)和

3、全球大氣環(huán)流。第三，第二次飛躍(1860-1940)無(wú)線電報(bào)的發(fā)明使觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠迅速傳送到中心，地面站發(fā)展迅速，形成了一定密度的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。地面氣象圖的發(fā)明和廣泛使用，標(biāo)志著現(xiàn)代氣象學(xué)研究的起點(diǎn)。挪威氣象學(xué)家創(chuàng)立鋒面理論，將流體力學(xué)和熱力學(xué)理論應(yīng)用于大氣和海洋大尺度運(yùn)動(dòng)的研究，提出了著名的斜壓概念和環(huán)流理論。第三次飛躍(1940-1980)無(wú)線電探空儀的發(fā)明和高空觀測(cè)的迅速建立，使氣象學(xué)有了新的飛躍。芝加哥學(xué)者引入了位渦的概念，建立了長(zhǎng)波理論、斜壓不穩(wěn)定理論、斜壓不穩(wěn)定理論和能量色散理論。挪威學(xué)派和芝加哥學(xué)派奠定了天氣動(dòng)力學(xué)氣象學(xué)的基礎(chǔ)，使大尺度氣象學(xué)理論得到了迅速發(fā)展。美國(guó)學(xué)者提出了奇怪吸引子

4、理論和混沌理論，這導(dǎo)致了整個(gè)自然科學(xué)的突破；準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論、適應(yīng)理論和不穩(wěn)定理論的應(yīng)用使大尺度天氣學(xué)進(jìn)入了成熟階段。隨著高速大容量計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)已經(jīng)從夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，氣象學(xué)已經(jīng)從描述性學(xué)科發(fā)展成為具有堅(jiān)實(shí)數(shù)值基礎(chǔ)的學(xué)科。隨著天氣雷達(dá)、衛(wèi)星、火箭、激光、微波、紅外和聲學(xué)等遙感探測(cè)新技術(shù)的使用，許多新學(xué)科相繼出現(xiàn)，氣象學(xué)已發(fā)展成為一門(mén)多分支的綜合學(xué)科。5.第四次飛躍(自1980年以來(lái))空間與地面大氣遙感探測(cè)系統(tǒng)和氣象信息技術(shù)日趨完善，大氣科學(xué)正從地方性專(zhuān)業(yè)考試向全球性綜合考試轉(zhuǎn)變。氣候研究正朝著更加廣泛和全面的方向發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè)，在未來(lái)的二三十年里，由于遙感技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，大氣科學(xué)將發(fā)生一場(chǎng)新的革命。1.4氣象部門(mén)簡(jiǎn)介1。中國(guó)氣象機(jī)構(gòu)：中國(guó)氣象局區(qū)域氣象中心(北京、沈陽(yáng)、上海、武漢、廣州、成都、蘭州、烏魯木齊)、省級(jí)氣象局、市級(jí)氣象局、縣級(jí)氣象局；2.中國(guó)氣象業(yè)務(wù)體制改革：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展以及科技全球化，當(dāng)前氣象科技創(chuàng)新明顯加快，高新技術(shù)不斷引入氣象領(lǐng)域，氣象業(yè)務(wù)工作發(fā)生了巨大變化。建立多軌道業(yè)務(wù)系統(tǒng)-氣象業(yè)務(wù)-氣候業(yè)務(wù)-氣候變化業(yè)務(wù)-大氣成分業(yè)務(wù)-人工影響天氣業(yè)務(wù)-空間氣象業(yè)務(wù)-閃電業(yè)務(wù)-農(nóng)業(yè)氣象和生態(tài)業(yè)務(wù)。3。天氣預(yù)報(bào)是怎么做的？氣象數(shù)據(jù)的收集，氣象數(shù)據(jù)的傳輸，氣象數(shù)據(jù)的處理和