气象学中的大气科学研究
大气科学研究的最新进展与发展
大气科学研究的最新进展与发展大气科学研究是气象学的一个重要分支，它探究地球大气的组成、结构、动力学特征以及其与其他领域的交互作用，具有重要的科学意义和应用价值。
随着科学技术的不断进步和气候变化等环境问题的加剧，大气科学研究也在不断深化和发展，本文将围绕这一主题，介绍大气科学研究的最新进展与发展。
一、大气环境污染监测技术的发展大气环境污染对生态环境和人类健康具有重大危害，因此大气环境污染监测技术的研究和应用是大气科学研究的重要方向之一。
近年来，随着环保意识的增强和技术手段的不断升级，大气环境污染监测技术取得了重要进展。
例如，多功能气溶胶光学光谱仪、辐射衰减仪等新型气象探测仪器的应用，使得大气污染物的监测更加精准、实时、全面。
同时，利用数据挖掘等信息化手段，对大气环境数据进行利用和整合，更加方便了大气环境污染监测、分析和预测。
二、大气环流特征及其模拟研究大气环流是大气科学研究的核心内容之一。
大气环流的研究不仅对理解和预测天气气候具有重要意义，而且对于其他领域的研究也具有重要的应用价值。
近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，大气环流模拟研究也取得了重要进展。
利用多模式耦合模型，实现对大气环流的更加准确的模拟和预测，这对于大气环流的基础研究和相关应用具有重要意义。
三、大气物理、化学与生态系统相互作用研究大气物理、化学与生态系统是相互关联、相互影响的。
大气科学研究主要关注大气物理、化学与生态系统的这种相互作用及其相互影响的机理和规律。
例如，科学家们通过研究大气湍流和空气污染的相互关系，发现复杂的大气湍流扰动是影响空气污染扩散和输送的重要因素之一。
又如，通过研究生态系统与大气物理、化学相互作用的机制，揭示生态系统对气候变化的响应和生态系统对大气环境的调节作用。
这些研究为大气科学研究的发展和应用带来了新的方向与思考。
四、大气气候变化研究随着全球气候变化问题的日益严重，大气气候变化的研究也越来越重要。
大气科学基础(全套课件104P)
四、发展概况
17世纪以前，人们对大气以及大气中各种现象的认识是 直觉的、经验性的。
17～18世纪，大气科学研究开始由单纯定性的描述进入
了可以定量分析的阶段。 1820年，H.W.布兰德斯绘制了历史上第一张天气图，开 创了近代天气分析和天气预报法。 1835年科里奥利力的概念和1857年风和气压的关系，成
6亿年前，氧的浓度达到现在的百分之一，即第一关
键浓度。高空臭氧浓度明显增加，使生命能到达水面。 4亿年前，达到十分之一，高空大气形成的臭氧层 。 大量植物缓慢由海洋向陆地推进。
愈来愈少的 紫外辐射
接受愈来愈多 的可见光
最终光合作用和
愈来愈多氧 愈来愈丰富 植物生命 光合作用
动植物的呼吸及 死亡达到平衡
大气科学概论
§1.2 地球大气的演变
问题：传统的太阳系“九大行星”概念为何如今要 被
太阳系家谱
行星：围绕太阳运转，自身引力足以克服其刚体力而使天体
呈圆球状，并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。成员
包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王
星。 矮行星：与行星同样具有足够的质量，呈圆球状，但不能清 除其轨道附近其他物体的天体。 成员包括冥王星和谷神星等。 太阳系小天体：围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的 物体。
§1 .1 地球系统
§1 .1 地球系统
1、岩石圈：地壳和上地幔顶部 2、水圈：海洋、河流、湖泊、沼
泽、冰川、积雪、地下水和大
气圈中的水
3、生物圈：植物、动物、人类及
有生物存在的部分 4、大气圈：包围地球表面，厚度 为1000公里的大气层
大气与地表及其与宇宙空
间的能量交换形成多姿多
彩的天气和气候的变化
大学专业介绍之大气科学类(大气科学、应用气象学)
大学专业介绍之大气科学类（大气科学、应用气象学）1．大气科学培养具有良好的科学素养以及坚实的数学、物理、计算机、外语基础，掌握大气科学基础理论、基本知识和基本技能，能从事大气科学理论研究以及业务工作的专门人才。
毕业去向：学生毕业后适宜到气象、环保，民航、核电、三防、海洋、资源开发利用、国防军事、高等院校、科研院所以及政府机构等部门从事相关的科研、教学及业务工作。
业务培养要求：本专业学生主要学习大气科学等方面的基本理论和基本知识，受到科学思维与科学实验(包括野外实习和室内实验)方面的基本训练，具备良好的科学素养，具有进行大气科学基础研究或应用研究，进行理论分析、数据处理和计算机应用的基本技能。
具有较强的知识更新能力和较广泛1.掌握系统的数学、物理、化学、计算机等方面的基本理论和基本知2.具有扎实的大气科学的基础理论、基础知识和基本技能，掌握进行3.4.5.6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，主要课程：大气科学基础、大气探测、天气学、动力气象学、天气分析与预报、卫星气象学、雷达气象学、热带天气学、数值天气预报、统计分析与预报、边界层气象学、空气污染气象学等。
2．应用气象学培养具有良好的科学素养以及坚实的数学、物理、计算机、外语基础，掌握大气科学基本理论以及较广泛的应用气象学基础知识，对与应用气象学密切相关的交叉学科、高新技术以及新兴的应用气象学业务有所了解，有较强的适应性，具备从事应用气象学理论和应用研究以及业务工作基本能力的专业人才。
业务培养要求：本专业学生主要学习应用气象学基本理论和基础知识，受到科学思维、科学实验、信息处理技术等方面的技术和基础训练，具有良好的科学素养和坚实的大气科学、生物科学和环境科学等方面的基础，掌握气象信息服务系统研制与运用、气候资源开发与利用、产业工程的适用气象技术研究、气象防灾减灾对策与技术研究、生态环境调控以及解决气象学在有关领域中应用问题等方面的基本能力。
大气科学概论重点
绪论1.*大气科学是研究地球大气中各种现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
2.*大气科学的研究对象主要是覆盖着整个地球的大气圈，特别是地球表面的低层大气和地球的水圈、岩石圈、生物圈、是人类赖以生存的主要环境。
3.*大气科学的内容可概括成四个方面：①地球大气的一般特征（如大气的组成、范围、结构等）；②大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化；③解释大气现象，研究其发生、发展的规律；④如何利用这些现象预测、控制和改造自然（如人工影响天气、大气环境预测和控制）。
4.大气科学研究的特点：①研究大气科学不能仅限于大气圈；②大自然是大气科学研究的实验基地；③国际合作是推动大气科学发展的必要途径。
学科分支：主要为气象学和气候学。
5.大气化学是研究大气组成和大气化学过程的学科。
研究内容主要包括大气的化学组成及演变、大气微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。
第一章大气概述一、问答题：1.说明“天气”和“气候”的定义和区别，答：天气描述的是一个特定时间与一个特定地点的大气状态和大气现象。
气候是指在影响天气的各因子（太阳辐射、下垫面性质、大气环流和人类活动等）长期相互作用下所产生的天气综合，不仅包括某些多年经常发生的天气状况，还包括某些年份偶然出现的极端状况。
也就是说，气候是在一定时段内由大量天气过程综合平均得出的，它与天气之间存在着统计联系。
2.大气中二氧化碳成分增加的原因及其可能的后果是什么？答：大气中二氧化碳成分增加的原因归因于化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧量的不断加大。
后果是低层大气的温度会由此而升高，从而引起全球气候的变化。
3.为什么水汽和尘埃是大气的重要成分？答：水汽是云和降水的源泉。
水汽是唯一能在常态中以三种相态存在的物质（固态、液态、气态）随着大气的垂直运动，空气中的水汽会发生凝结或凝华，形成雨滴或冰晶，进而产生云和降水。
尘埃可以作为大气中水汽凝结或冻结的核心，是形成云、雾和降水的重要条件；它们能吸收和散射太阳、大气和地面的辐射，改变地球的辐射平衡；使大气能见度和空气质量变坏。
大气科学概论复习
大气科学对于人类生产生活、天 气预报、气候变化研究等方面具 有重要意义，是地球科学的重要 组成部分。
大气科学的研究领域
气象学
研究大气中各种气象现象和过程的形成、演变和预测。
气候学
研究地球气候系统的形成、演变和变化，包括大气、 水圈、生物圈等多个圈层的相互作用。
大气物理学
研究大气中各种物理现象和过程，如云雾形成、降水 机制、大气辐射传输等。
飞机起降与气象条件
飞机起降对气象条件要求较高，大气科学通过提供准确的天气预报和气 象数据，保障飞机安全起降。
03
气候变化对交通的影响
气候变化可能导致极端天气事件增多，如暴雨、洪涝等，对交通基础设
施造成威胁，大气科学通过研究气候变化规律，为交通基础设施建设和
维护提供科学依据。
大气科学与健康
空气质量与健康
大气的组成与结构
02
大天 气现象的基础。
详细描述
大气主要由氮气（约78%）、氧气 （约21%）、氩气（约1%）等组成， 还有少量二氧化碳、水蒸气、甲烷等。 这些气体共同作用，影响地球的气候 和天气。
大气的垂直结构
总结词
理解大气的垂直分层是理解气候和天气变化的关键。
地理环境也对大气污染物的传输和扩 散产生影响，如地形、地貌、城市规 划等。例如，山谷地区容易受到污染 物在山谷中累积的影响；而城市地区 由于建筑物密集、交通拥堵等因素， 污染物容易在城市中累积。
大气污染的防治措施
排放控制
通过安装废气处理装置、加强排放标准和 法规的执行等措施，控制污染物排放。
A 减少污染物排放
气象灾害与农业
气象灾害如暴雨、干旱、冰雹等对农 业生产造成巨大损失，大气科学通过 监测和预警气象灾害，帮助农民采取 应对措施，减少损失。
大气物理学(大气科学的一个分支)
大气物理学和大气科学其他分支有紧密的联系，如大气物理过程受到天气背景的制约，同时大气物理研究和 探测的结果，又广泛用于天气分析和预报，所以它和天气学关系密切；云动力学是大气物理学和大气动力学结合 的产物；大气物理学的许多内容涉及对气候变化的研究；大气物理学是大气探测和应用气象学的基础，而这两个 学科的发展，又丰富了大气物理学的内容。例如大气物理为气象雷达观测提供原理依据，而雷达的气象信息则为 研究大气物理过程提供了丰富的资料。
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研究方向
1．天气动力学、数值模式及模拟分析 2．气候动力学及气候变化和预测 3．热带天气学、海—气相互作用和季风 4．中小尺度天气学和暴雨研究 大气声学5．云雾物理学及气溶胶6．卫星遥感学及其应用 7．大气光学探测及应用 8．大气边界层物理学及下垫面过程 9．污染气象学 10．雷电物理学和雷电探测 11．中层大气物理和化学
特点
云图大气声学、大气光学，大气电学和无线电气象学，是研究大气中声、光、电的现象和声波、电磁波在大 气中传播的特性；雷达气象学研究用气象雷达探测大气的原理和方法，及其在天气分析预报、云和降水物理中的 应用；大气辐射学研究辐射在地球大气系统内的传输转换过程和辐射平衡；云和降水物理学研究云和降水的形成、 发展和消散的过程；大气边界层物理研究受地面影响较大的大气低层的温度、湿度、风等要素的水平和铅直分布， 大气湍流和扩散，水汽和热量传输等；平流层和中层大气物理学研究对流层顶(10公里左右)到80～90公里大气层 中发生的物理过程。大气过程常是多因素综合作用的结果，故大气物理诸方面常常相互联系，如大气电学同云和 降水物理学都研究雷暴。既各有侧重，又紧密相关。
大气科学领域
大气科学领域大气科学是研究地球大气层及其相关现象的学科，涉及到气象学、大气物理学、大气化学等多个分支学科。
它对于人类的生活、经济以及环境保护等方面都有重要的影响。
在本文中，将介绍大气科学领域的几个重要研究方向和相关的技术进展。
一、气象学气象学是大气科学领域的核心分支，研究气象的变化规律及其对人类社会的影响。
气象学的发展离不开先进的观测技术和数值模拟方法。
近年来，随着卫星遥感技术的不断进步，我们可以更加准确地观测到大气中的云、降雨、风等现象，进而对天气进行预测和监测。
同时，数值天气预报模型的应用也逐渐成为气象学研究的重要手段，通过对大气的动力学和物理过程进行数值模拟，可以预测未来的天气变化。
二、大气物理学大气物理学研究的是大气层的物理特性以及其对气象过程的影响。
其中重要的研究内容之一是大气的辐射传输与平衡。
大气中的辐射现象直接关系到大气的能量收支，通过对辐射的观测和模拟，可以更好地了解大气的能量分布和变化规律。
此外，大气中的湍流运动也是大气物理学的研究重点之一，湍流对气象现象的发生和发展有着重要的影响，进一步研究湍流运动可以提高对天气异常现象的理解和预测。
三、大气化学大气化学研究的是大气层中的化学反应和物质传输过程。
大气中的气体、颗粒物以及化学反应产生的物种都会对大气的成分和性质产生影响。
例如，大气中的氧化反应会导致臭氧的形成，而臭氧层的破坏则对地球的生态环境和人类的健康有着不可忽视的影响。
因此，理解大气中的化学反应过程、研究大气污染物的生成和迁移是大气化学的重要课题之一。
四、气候学气候学是研究长期气象变化规律的学科，主要关注气候的形成和演变机制。
通过对地球气候系统的研究，我们可以了解到不同气候区域之间的差异和变化趋势。
同时，气候变化对于人类社会、农林业生产以及生态系统的影响也十分重要。
近年来，全球气候变暖引起了广泛关注，气候模型的建立和气候数据的分析成为气候学研究的重要内容，通过这些研究可以更好地预测未来气候的变化趋势。
大气科学的发展趋势及研究热点
大气科学的发展趋势及研究热点注：本文发表于2010年6月的《科技导报》，本文据《大气科学学科发展报告（2009—20 10）》编写，详细内容请参见“中国气象学会编著. 大气科学学科发展报告（2009—2010）[M]. 北京：中国科学技术出版社，2010”。
大气科学是研究地球及其他星体大气的特性、组成、结构、分布、时空演变、物理现象、化学反应、运动规律及揭示天气气候运转规律、气象自然灾害成因、人类活动影响效应等问题的学科。
21世纪以来，大气科学发展的一个主流特征是突出多圈层及其相互影响，注重从大气圈拓展到水圈、生物圈、冰雪圈、岩石圈的相互作用来理解全球气候变化及气候系统的运动和过程，探讨不同时空尺度的气候变率，分析人类活动对气候变化的影响，解决季节、年际特别是未来50~100年气候变化趋势预估等问题。
气候和环境变化及其影响、预测、控制是目前大气科学研究的重要前沿。
促进全球气候系统中各种物理、化学、生物过程的深化认识和定量分析，建立精细大气预报模式成为关键科学问题。
天气、气候、气候变化、大气探测、大气化学、大气物理、大气动力学等研究是大气科学发展的着眼点及突破口。
1）卫星气象研究。
卫星气象学重在研究利用卫星探测各种气象要素的原理和方法、研究卫星资料应用于大气科学各个领域的方式和结果，卫星资料在数值天气预报中的应用、气候与气候变化、环境与灾害遥感、农业气象等是目前的重点领域，卫星垂直探测仪资料同化、红外高光谱探测资料同化等为优先主题。
目前中国气象卫星寿命较短、规划布局不尽合理、遥感仪器技术性能较低、应用系统能力和水平较差。
未来发展中，应集中有限资金和技术力量，加强有效载荷研发，突破长寿命、高可靠性等关键技术，通过“一星多用”、组网观测实现持续、稳定、综合观测；促进遥感仪器时、空分辨率和探测性能向“高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高辐射精度、全球、全天候、多波段观测”发展；融合处理微波、红外、可见光多频段多通道资料，利用被动遥感仪器及测雨雷达、激光雷达、散射计等主动遥感设备及数据，获取全球降水、土壤湿度、风场、大气气溶胶垂直廓线等定量信息；提高卫星资料定标定位、遥感应用定量化水平，促进遥感资料在数值预报预测中得到充分应用。
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气象学中的大气科学研究
气象学是一门研究大气现象和气象现象的学科，而大气科学则
是涵盖气象学和大气物理学的学科。
在气象学中，大气科学的研
究居于重要的位置，不仅有利于人们更好地认识大气环境，还可
以预测天气和气候变化。
在本文中，我们就来探讨一下气象学中
的大气科学研究。
大气成分和化学反应
大气中的成分主要包括氮气、氧气、水蒸气等，其中氧气、氮
气占据绝大多数。
此外，还有一些微量的气体，如二氧化碳等。
了解大气成分的组成，可以更好地了解它们之间的相互作用。
此外，大气是在不断变化的状态下存在的，因此在大气中的气体也
同时在发生着化学反应。
研究这些反应可以使我们更好地掌握大
气环境的变化。
大气物理学
大气物理学研究的是大气的物理学特性，如温度、压力、湿度、风向和风速等。
在其研究中，需要结合天文、地理、化学等多个
学科的知识，才能对大气的物理学特性有全面的认识。
通过对大
气物理学的研究，可以更好地理解天气变化和气象灾害的发生原因，有助于制定应对措施。
大气电学
除了物理学特性，大气中还存在电学现象。
例如，雷电、闪电、电暴等都是大气中的电学现象。
大气电学的研究可以更好地了解
这些电学现象的发生原因，以及对人类或环境产生的影响。
此外，大气电学的研究还有利于深入了解大气层中的空气质量和电离层
等问题。
大气动力学
大气动力学研究的是大气中的运动和变化。
大气是在不断变化
的状态下存在的，其中动态变化是很重要的一部分。
对于大气的
动态变化，可以通过大气动力学的研究来加以掌握。
关于这方面
的研究，主要有大气运动、潮汐、气压等方面的内容。
大气辐射学
大气辐射学的研究主要是针对大气对于辐射的反射、吸收和散射等现象。
辐射现象是非常重要的一方面，因为它们直接影响天气和气候变化。
例如，天空的颜色就是因为大气的分子和杂质对于阳光中不同波长的光的散射产生的现象。
对于大气辐射学的研究，可以出更好地了解气候变化和全球变暖等问题。
最后，大气科学不仅与气象有关，还与空气质量、气候变化、环境污染等诸多问题有着紧密的联系。
了解大气科学的研究，可以从更深入、全面、系统的角度认识气象学，对于保护环境、预防和适应气候变化等问题有着重要的意义。