大气科学分支学科全介绍
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
大学本科专业(大气科学类-应用气象学)
大学本科专业（大气科学类-应用气象学），该专业所学具体内容、发展方向以及就业前景大纲：一、大气科学类-应用气象学专业简介1.1 专业背景1.2 专业学科分类1.3 专业教学内容二、大气科学类-应用气象学专业所学具体内容2.1 大气科学基础课程2.2 大气环境与气候课程2.3 气象预报和气象灾害预警课程2.4 生态气象和农业气象课程2.5 空气污染防治和气象调控课程三、大气科学类-应用气象学专业发展方向3.1 天气预报和气象服务3.2 大气环境监测和气候变化研究3.3 气象科技创新和应用研究3.4 气象资源开发和利用四、大气科学类-应用气象学专业就业前景4.1 政府部门和气象科研机构4.2 天气预报和气象服务企业4.3 大气环境监测和气象灾害预警企业4.4 航空、海运、交通运输企业4.5 大气科技创新和应用研究企业摘要：大学本科专业（大气科学类-应用气象学）：专业所学具体内容、发展方向以及就业前景摘要：随着气候变化日益严重，应用气象学专业变得越来越受欢迎。
本文旨在介绍大学本科专业（大气科学类-应用气象学）的具体内容、发展方向及就业前景。
本专业提供了广泛的知识和技能，涉及到气象学、大气科学、物理、数学等方面。
本专业的发展方向包括农业气象、城市气象、海洋气象、航空气象和环境气象等。
就业前景良好，应用气象学专业毕业生可以在气象局、气象咨询公司、环保机构、农业企业、交通运输企业和能源公司等领域找到工作。
1. 简介应用气象学是一个重要的气象学分支，是对气象科学研究成果的应用，以满足国家经济建设和人民生活需要为主要目的的学科。
大气科学类-应用气象学就是在大气科学学科下，研究气象学的各个方面应用于现代化社会。
本专业要求学生掌握气象学、大气科学、物理、数学等相关领域的基础知识，包括大气环流、大气物理、气象观测和预报等知识。
本专业旨在培养能够在农业、城市、海洋、航空和环境等领域开展应用气象研究的气象专业人才。
2. 专业内容大学本科专业（大气科学类-应用气象学）的课程设置广泛，涵盖了气象学、大气科学、物理、数学等方面的知识。
大气化学
大气的组成---几个概念
浓度：是气体在整个大气中的相对含量 浓度
驻留时间（寿命）（RESIDENCE TIME or lifetime）：是气 驻留时间（寿命）（ ）（ ： 体在大气中的平均停留时间，或者是该组分的 所有分子更新一次所需的时间 浓度单位：混合比单位： ppm（百万分之一，10-6） ppb（十亿分之一，10-９） ppt（万亿分之一，10-12） 质量混合比（ppmm,ppbm,pptm) 体积混合比（ppmv,ppbv,pptv) 另一单位:单位体积的质量 mg.m−3, µg.m−3, ng.m−3
过去几十年大气化学得到了飞速 发展,其原因:
紧迫的环境问题研究的需要 臭氧减少，城市空气污染，酸雨，光化 学烟雾等 气候变化研究的需要
大气化学： 大气化学：生物地球化学循环与全球气候环境变化 气候、环境、健康、生态、 大气化学 & 气候、环境、健康、生态、农业
重要科学前沿，充满机遇挑战，国际高度关注， 重要科学前沿，充满机遇挑战，国际高度关注， 中国最佳平台，具有重要意义， 中国最佳平台，具有重要意义，亟待大力开展
5.3 Some Important Tropospheric Trace Gases
大气中化学转化过程中的一些非常关键的成分 是自由基。自由基又称游离基，是具有非偶电 子的基团或原子，其最主要的特点是化学反应 活性高，存在寿命很短。 大气中重要的自由基有 OH自由基（羟基） HO2自由基（氢过氧自由基 H（氢自由基） CH3（甲基）
1929 提出平流层 产生化学机制 提出平流层O3产生化学机制 1950,1965 发现 发现HOx化学在 化学在 (中间层、平流层） 重要性 中间层、平流层） 中间层 1970 发现 发现NOx影响平流层 浓度 影响平流istry in a Changing world, 2003 1974 发现 影响平流层 发现Cl影响平流层 影响平流层O3
气象学基础
气象学（研究大气及其物理现象的科学）气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。
简介（meteorology）气象学是大气科学的一个分支。
研究大气中物理现象和物理过程及其变化规律的科学。
气象学的研究领域很广，研究方法的差异很大。
气象学分成许多分支学科：大气物理学、天气学、动力气象学、气候学等等。
随着生产的发展，气象学的应用日益广泛，又相继出现海洋气象学、航空气象学，农业气象学、森林气象学、污染气象学等应用学科。
现代科学技术在气象学领域的应用，又有新的分支学科出现，如雷达气象学、卫星气象学、宇宙气象学等。
气象学是一门和生产、生活密切相关的涉及许多学科的应用科学。
研究的任务观测和研究各种各样的大气现象，大气层与下垫面之间的相互作用及人类活动所产生的气象效应。
解释系统地，科学地解释这些现象，作用和效应,阐明它们的发生和演变规律。
分析根据所认识的规律分析，诊断和预测过去,现在和未来的天气。
气候，为国民经济和人们的日常生活服务。
依据从理论和实践上探索和模拟认为的天气过程、人为气候环境，为人工影响天气，气候提供科学依据。
3历史第一位建立气象学的人是古希腊哲学家亚里士多德。
在他的专书《气象汇论》中，他最先叙述和粗浅地解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象，而这书是世界上最早的气象书籍。
直到18-19世纪，由于物理学和化学的发展以及气压、温度、湿度和风等测量仪器的陆续发明，使大气科学研究由单纯的描述进入了可以定量分析的阶段。
1820年，德国人布德兰绘制了第一张地面天气图，开创了近代天气分析和预报方法。
1835年，法国人科利奥里提出风偏转的概念；而1857年荷兰人白贝罗提出风和气压的关系，他们的概念都成为大气动力学和天气分析的基础。
1920年前后，挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为“极锋学说”的理论，来说明中纬度地区的天气变化情况。
这套理论在1920年代发表之后，至今已有70多年，但仍然是今日作天气预报的主要理论依据，亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础。
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。
第1章 大气科学概论(南京信息工程大学 大气概论)
起沙动力学条件分析
(引自：周秀骥等，2002)
（五）大气物理学： 是一门研究大气的物理现象、物理过程及其 演变规律的学科。 研究内容主要包括云和降水物理学、大气光 学、大气电学、大气声学、大气辐射学等。 大气物理学也是大气科学中的理论基础学科。 50年代以后，也有人把动力气象学包括在内 都称为大气物理学。
4.3.大气的温度、压力和密度 之间有密切的关系。大气压力 分布(即气压场)的不均匀会导 致大气的运动，大气的运动又 会引起气压场的重新调整。
21世纪后期（2090-2099） 预估的地表温度变化
一.研究对象1──大气圈
4.地球大气的运动非常复杂
4.4.大气运动 ：机械运动、热运动等多种进行水平方向和铅直方 向的物质和能量的传输和转换。大气圈通过各种机制相互紧密地 联系在一起，形成空间尺度从几米到上万公里，时间尺度从几秒 到数十天或更长时间的多种大气运动系统
沙尘天气过程（上） 平流层大气物理（下）
温度、海平面和北半球 积雪变化（右）
▲大气科学的学科分支
大气探测、 气候学、 天气学、 动力气象学、 大气物理学、 大气化学、 人工影响天气、
天气动力学和气 候动力学
卫星气象学
雷达气象学
应用气象学等。
（一）大气探测：
统计 动力 量场
雷达 飞机 探测 数值模 式预报
好了
准了
突变
不准
1.3大气科学的学科体系
大气科学传统上分为气象 学、气候学和高层大气物 理学3个领域。
气象学主要研究对流层和 低平流层每日甚至每小时 的天气变化。 气候学是对大气层某一区 域长期(1个月至数百万 年)的天气状况的统计描 述。 高层大气物理学主要研究 高层大气的物理状态及支 配过程，高层大气是指低 平流层以上的大气区域。
大气科学考研就业前景解析
专业介绍大气科学是研究大气的各种现象（包括人类活动对它的影响），这些现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
大气科学是地球科学的一个组成部分。
大气科学的分支学科主要有大气探测、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学、大气化学、人工影响天气、应用气象学等。
大气科学是地球科学的一个组成部分。
它的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈。
此外，还研究太阳系其他行星的大气。
大气圈，特别是地球表面的低层大气，以及和它相关的水圈、岩石圈、生物圈是人类赖以生存的主要环境。
大气的各种现象及其变化过程，既可带来雨泽和温暖，造福人类；也可造成酷暑严寒，以至旱涝风雹等灾害，直接影响人类的生产和安全。
人类在生产和生活的过程中，也不断地影响着自然环境(包括大气)。
如何认识大气中的各种现象，如何及时而又正确地预报未来的天气、气候，并对不利的天气、气候条件进行人工调节和防御，是人类自古以来一直不断探索的领域。
随着科学技术和生产的迅速发展，大气科学在国民经济和社会生活中的巨大作用日益显著，其研究领域已经越出通常所称的气象学的范围。
就业前景一、事业单位。
本科生大部分去的是全国各地的市气象局、县气象局、机场、空管、环境监测站（环保局），也有去海洋局的。
大部分人的工作是做天气预报或气象信息服务。
本科去省局很难。
硕士则有相当一大部分去了xx省气象局、xx市气象局。
气象局的核心工作是业务和值班（大概率是要值夜班）。
此外，还要写各种报告、学习各种文件。
需要注意的是，气象局是业务部门，并不是搞科研的地方，不具备搞科研的硬件软件。
中国气象局下属的一院八所倒是科研部门，除了一院即气科院之外，其他八所的科研力量相对薄弱。
同级同学硕士毕业有去国家海洋局的，要去南极驻守几个月，工资自然几十万了。
去南极科考是很惊险刺激的，不过，这个得有好身体啊。
值得一提的是，有个别非常幸运的本科、硕士毕业生去xx卫星发射中心了，为祖国的卫星发射任务提供气象保障，这是非常值得自豪的！博士毕业生有去中央气象台/国家气候中心以及各省、各市气象局/气候中心搞预报和科研的。
“大气科学、海洋科学、水文科学”简介、含义、起源、历史与发展
大气科学大气科学是研究大气的各种现象（包括人类活动对它的影响），这些现象的演变规律，以与如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
大气科学是地球科学的一个组成部分。
它的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈。
此外，还研究太阳系其他行星的大气。
大气圈，特别是地球表面的低层大气，以与和它相关的水圈、岩石圈、生物圈是人类赖以生存的主要环境。
大气的各种现象与其变化过程，既可带来雨泽和温暖，造福人类；也可造成酷暑严寒，以至旱涝风雹等灾害，直接影响人类的生产和安全。
人类在生产和生活的过程中，也不断地影响着自然环境(包括大气)。
如何认识大气中的各种现象，如何与时而又正确地预报未来的天气、气候，并对不利的天气、气候条件进行人工调节和防御，是人类自古以来一直不断探索的领域。
随着科学技术和生产的迅速发展，大气科学在国民经济和社会生活中的巨大作用日益显著，其研究领域已经越出通常所称的气象学的X围。
本文仅对大气科学的研究对象、研究特点、学科分支、同其他学科的关系以与发展状况作一概括描述，大气科学丰富的内容和悠久的历史则由本卷其他有关条目介绍。
研究对象覆盖整个地球的大气，质量约5.3×1021克，约占地球总质量的百万分之一。
由于地心引力的作用，大气质量的90％聚集在离地表15公里高度以下的大气层内，99.9％在48公里以内。
2000公里高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。
大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。
人类活动与其对生态因素所起的作用，是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。
地球大气的组分以氮、氧、氩为主，它们占大气总体积的99.96％。
其他气体含量甚微，有二氧化碳、氪、氖、氦、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。
大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。
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WRF-China一个致力于关注国内外模式发展动态和大气科学的专业网络平台大气科学分支学科全介绍（1）大气科学概述大气科学是研究大气的各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
大气科学是地球科学的一个组成部分。
它的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈，此外也研究太阳系其他行星的大气。
大气圈，特别是地球表面的低层大气，以及和它相关的水圈、岩石圈、生物圈是人类赖以生存的主要环境。
如何认识大气中的各种现象，如何及时而又正确地预报未来的天气、气候，并对不利的天气、气候条件进行人工调节和防御，是人类自古以来一直不断探索的领域。
随着科学技术和生产的迅速发展，大气科学在国民经济和社会生活中的巨大作用日益显著，其研究领域已经越出通常所称的气象学的范围。
大气科学简史大气科学是一门古老的学科，有关天气、气候知识起源于长久的生产劳动和社会生活的经验之中。
早在渔猎时代和农业时代，人们就逐渐积累起有关天气、气候变化的知识。
中国在公元前2世纪见于《淮南子·天文训》和《逸周书·时训解》的二十四节气和七十二候，就是从生产和生活实践中总结出来的，它又被用来指导农事活动。
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，由于物理学和化学的发展，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明，氮、氧等元素的相继发现，为人类定量地认识大气的组成、大气的运动等创造了条件。
于是，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。
这是大气科学发展进程中的一次飞跃。
1820年，在气压、温度、湿度、风等气象要素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下，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方法，为大气科学向理论研究发展开辟了途径。
这是大气科学发展史上的又一次飞跃。
1835年科里奥利力的概念和1857年白贝罗提出的风和气压的关系，成为地球大气动力学和天气分析的基石。
1920年前后，气象学家皮耶克尼斯，索尔贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团学说，为天气分析和预报1～2天以后的天气变化奠定了理论基础。
1783年，法国查理制成了携带探测气象要素仪器的氢气气球。
20世纪30年代无线电探空仪开始普遍使用，这就能够了解大气的铅直结构，真正三度空间的大气科学研究从此开始。
根据探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波。
1939年气象学家罗斯比提出了长波动力学，并由此引出了位势涡度理论。
这不仅使有理论依据的天气预报期限延伸到3～4天，而且为后来的数值天气预报和大气环流的数值模拟开辟了道路。
1946年朗缪尔、谢弗和冯内古特的“播云”试验，探明了在过冷云中播撒固体二氧化碳或碘化银，可以使云中的过冷水滴冰晶化，增加云中的冰晶数目，促进降水，从此进入了人工影响天气的试验阶段。
20世纪50年代以前，大气科学虽然取得了很大的进展，但因受海洋、沙漠等人烟稀少地区缺乏资料的限制以及计算上的困难，还不能摆脱定性或半定性的研究状态。
50年代以后，由于各种新技术特别是电子计算机和气象卫星的采用，大气科学有了突飞猛进的发展。
由于采用气象卫星、气象火箭和激光、微波、红外等遥感探测手段以及各种化学痕量分析手段等新技术，对大气的观测能力增强了，观测空间扩展了。
如赤道上空五个地球同步卫星和两个极轨卫星几乎能提供全球大气同时间的情况，不再存在气象资料的空白地区。
气象卫星、新型气象雷达、飞机等探测手段联合应用，为开展各种规模的综合观测试验，为早期发现和追踪台风及生命史短至几小时的小尺度灾害性天气系统，为提高短期和短时预报水平，以及改进中期预报提供了条件。
气象卫星在大气层外探测大气，不仅加大了观测范围，而且极大地丰富了观测内容，如广阔洋面的温度、云的微观结构、大气的辐射平衡等。
气象卫星已成为现代大气科学发展的支柱之一。
电子计算机的使用，使大气科学研究进入了定量和试验研究的新阶段。
大气的各种现象，大至全球的大气环流，小至雨滴的形成过程，都可以依照物理和化学原理以数学形式表达，然而只有用电子计算机才可能进行运算并模拟这些现象的发生、发展和消亡的过程。
此外，科学技术的发展，人类往往需要了解几星期、几个月甚至一年以上大气可能出现的状态。
这也需依靠高速计算机获取和处理全球资料，以全球模式来进行天气预报和气候预报。
电子计算机是现代大气科学发展的另一个支柱。
可以预期下一代甚至再下一代最大的电子计算机将首先用于大气科学。
大气科学的内容覆盖整个地球的大气，质量约五千三百万亿吨，约占地球总质量的百万分之一。
由于地心引力的作用，大气质量的90%聚集在离地表15公里高度以下的大气层内，99.9%在48公里以内。
2000公里高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。
大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。
人类活动及其对生态因素所起的作用，是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。
地球大气的组分以氮、氧、氩为主，它们占大气总体积的99.96%。
其他气体含量甚微，有二氧化碳、氪氖、氨、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。
大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。
太阳系的九大行星，都存在大气。
地球大气中的氧气是人类赖以生存的物质基础，氧气的出现及其含量的变化，同地球的形成过程和生物的演化过程密切相关。
大气中的水汽来自江河、湖泊和海洋表面的蒸发，植物的散发，以及其他含水物质的蒸发。
在夏季湿热处，大气中水汽含量的体积比可达4%，而冬季干寒处(如极地)，则低于0.01%。
水汽随着大气温度发生相变，成云致雨，成为淡水的主要资源。
水的相变和水文循环过程不仅把大气圈同水圈、岩石圈、生物圈紧密地联系在一起，而且对大气运动的能量转换和变化有重要影响。
大气中的二氧化碳含量受植物的光合作用、动物的呼吸作用、含碳物质的燃烧以及海水对二氧化碳的吸收作用所影响，化石燃料(如煤。
石油、天然气)燃量增加，森林覆盖面积减少的情况下，已观测到二氧化碳含量与年俱增。
大气中本来没有或极少存在的如甲烷、一氧化二氮等气体，由于人类活动的影响，近年来它们的含量也迅速增加。
这些有温室效应的气体含量的变化对大气温度的重要影响，已成为研究现代气候变化的一个前沿课题。
大气中臭氧的含量极少，即使在离地表20～30公里的浓度最大处，其含量也不到这层大气的十万分之一，然而大气臭氧层能够大量吸收太阳紫外辐射中对生命有害的部分，对人类起着十分重要的保护作用。
另外，大气臭氧层的存在，对平流层大气的温度也有重要作用。
由于人类活动对高空光化学过程的影响会引起臭氧含量的变化，人类活动对臭氧含量影响的研究，已成为医学界和气象学界共同关注的问题。
地球大气的密度、温度、压力、组分和电磁特性等都随高度而变化，具有多层次的结构特征。
大气的密度和压力一般随高度按指数律递减；温度、组分和电磁特性随高度的变化不同，按各自的变化特征可分为若干层次。
地球大气按温度随高度的变化，由地表向上，依次分为对流层、平流层、中层和热层。
对流层紧邻地表，其中温度随高度增加而降低，平均每升高1公里约减少6.5℃，至对流层顶温度降到极小值。
对流层中的对流运动显著，是热量铅直输送的主要控制因子，云和降水主要发生在这一层。
对流层顶的高度在赤道地区约18公里，中纬度地区约12公里，极地地区约8公里。
平流层位于对流层之上，平流层顶高地表约50公里。
平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射，是使这层大气温度随高度增加而上升的主要因子。
这层大气温度层结非常稳定，其中的热量输送以辐射传输为主。
中层位于平流层之上，中层顶离地表约85公里，层内温度随高度增加而下降。
热层位于中层之上，热层顶离地表约500公里。
这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加而上升。
热层顶以上为外逸层，那里大气已极稀薄，每立方厘米不到一千万个原子(海平面处每立方厘米约一百亿亿个原子)。
地球大气按组分状况可分为匀和层和非匀和层。
高地表约35公里高度以下为匀和层，层内的大气组分比例相同，平均分子量为常数。
约110公里高度以上为非匀和层，层内大气组分按重力分离后，轻的在上，重的在下，平均分子量随高度增加而减小。
离地表95～110公里为匀和层到非匀和层的过渡层。
地球大气按电磁特性可分为中性层、电离层和磁层。
由地表向上到60公里高度为中性层。
离地表60公里到500～1000公里高度为电离层。
离地表500—1000公里以上为磁层。
电离层能反射无线电波，对电波通信极为重要。
磁层是地球大气的最外层，磁层顶是太阳风动能密度和地磁场能密度相平衡的曲面。
地球大气的运动非常复杂。
地球的自转和公转运动以及地球自转轴的方向产生了地球上的昼夜交替、四季变化和温度自赤道向两极递减的规律。
由于海陆分布和地貌等的不均匀性，地表的温度并不完全按纬圈带分布，而呈现出非带状的不均匀分布。
整个大气圈通过各种机制相互紧密地联系在一起，形成了空间尺度小至几米以下、大至几千公里甚至上万公里，时间尺度短至几秒、长至数十天或更长时间的多种大气运动系统。
在影响大气运动的因素中，人为的因素在变化着(如工农业生产引起大气中有温室效应的气体增加，大面积森林砍伐等)，自然的因素也在变化着(如火山爆发等引起辐射能的变化，地球自转轴方向的变化等)。
大气的运动也就呈现出既有规律性又有随机性的特点。
大气科学的研究对象——地球大气，无论它的组分，它的结构，还是它的运动，都存在着确定性和不确定性两个方面。
这正是大气科学研究复杂性的一面。
大气圈以外，还存在着水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈这些圈层组成一个综合系统。
大气圈中发生的各种变化都受其他圈层的影响；反之，大气圈也影响着其他圈层的变化。
研究大气运动的能源，大气中的物质循环、能量转换和变化过程，大气环流及天气、气候的分布和变化，都必须考虑大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响和相互作用。
大气圈不是孤立的，在空间和时间上具有宽广尺度谱的各种大气现象也不是孤立的。
它们种类繁多，相互叠加又相互影响。
即使同一类现象，其结构也不尽相同。
影响这些大气现象的因素非常复杂，人类至今还很难在实验室内用人工控制的方法对它们进行完整的实验和研究。
只能以大自然为实验室，组织从局地到全球的气象观测网，运用多种观测手段对大气现象进行长期的连续的观测，特别是定量的观测，以获取资料；对有关气候现象还需搜集地质考查、考古发掘和历史文献等资料。
大气科学家们通过对大量资料的分析和综合，提炼出量与量之间的定性的或定量的关系，归纳出典型现象的模式特征，如锋面、气旋、大气长波等。
在模式的基础上运用已知的物理学和化学的基本原理，以及数学工具和计算技术进行理论上的演绎和模拟，导出新的结论。