大气科学的世纪进展与未来展望

大气科学的世纪进展与未来展望

摘要：20世纪以来，大气科学在大气环流，大尺度动力学，大气物理，大气测

试技术，和大气环境、化学，气候系统动力学等领域有着很多的成就，为我国的

大气科学的探究作出了卓越贡献。

关键词：大气科学；进展；未来

大学科学是指大气的现存状态，是一门主要研究大气变化规律的科学。它涉及到的研究

范围不仅仅是大气，其中还包括周围受大气影响的海洋，大气中的冰雪与整个生物圈之间的

相互作用力。它主要有化学、物理等方面的相关知识，是一个比较综合性的研究学科。将大

气科学和现代的电子科学技术相结合，可以研制生产多更多的科学仪器，应用在天气领域和

在全球气候问题上的研究与探索。大气科学在市场上有着较为可观的发展前景。下面本文将

就着大气科学的世纪进展和未来展望浅要分析。

1 20世纪大气科学的发展回顾

1.1大气探测技术的发展

大气监测技术作为大气科学的研究基础，对材料的准备要求严格，确保材料的充分性，

才能够最大力度的支持大气科学向更深更广的领域发展。20世纪初期的大气检测系统的整体

水平还仅仅是停留在只能检测地面的基本气象因素。1为了更好地检测天气情况，1928年发

明的无线电探空仪已经能够使天空地图这项技术发展。漫长的历程使大气监测系统已经能够

更加成熟准确的探测大气里各个领域的情况，对云层的了解也更加深入[1]

1.2空基遥感技术的应用和发展

在20世纪的光谱研究为研究空基遥感技术打开了渠道，天气预报的检测自此也更加准确。利用的是红外线和可见光的技术应用。将观测到的领域不在仅仅局限于地表，高原海洋等领

域的天气监测也能全面的检测。这项技术的应用使每个云层之间的温度和湿度的检测误差的

出现性降到最低。并且以现在的发展水平预算，未来检测雷雨和风场也是有可能的。[2]

1.3地基遥感技术的发展

地基遥感技术主要应用的是红外线和激光等技术，来测定水汽和水压等因素，同时对于

云层的降雨，可见的氧气厚度等自然天气因素也能够充分的检测。地基遥感技术主要应用于

各种小领域的系统探测。地基遥感技术虽然为大气环境的气象局调查提供了便捷，但是该项

技术在发展中还并不是应用得很成熟，还有待进一步发展。[3]

1.4大气环流机理的研究

由于受第二次世界大战中建立的高空挂测站影响，使各个大气环流都浮现在人们面前，

从动能平衡的角度来看，大气环流是因为大气在不同的介质中的运动状态各不相同，存在差异，其中受温度影响较多，分布不均匀的大气将形成环流系统。子50年代，许多科学家对

此现象提出研究，结合东南亚地区的大气环流季节所出现的种种现状，得出现在的大气环流

不是累计的，而是受外界因素影响突变的结果。也就是说大气环流并不是线性突变。通过对

风场气压的探究，不断地调整风场气压，发现对于不同强度的风场和气压的运动尺度各不相同。不同的运动尺度下，风场和气压存在着相互影响和制约的关系。对于在大尺度的运动风

场风场在向着气压调整。而对于一些小尺度的风场则是风向对气压的调整。在证明了这个理

论后我国研究学者还提出了为适应环境发展，针对不同半球所处的不同地域，其地面的适应

和悠远低缓适应相关方面，应加以重视。[4]

1.5热带大气环流与波动的研究

在50年代以前人们对大气环流的研究更多的是关注在中高纬度。对于热带地区的大气环

流的研究投入较少。然后在50年代末期，60年代初期市场上掀起了一股热带研究的热潮，

人们将更多的精力投入到了热带领域。大量的统计资料显示热带的大气环流与波动的研究，

使很多新兴波动问世。比如Rossby-重力混合波和Kelvin波的发现为当时的赤道风向研究做出了重要的贡献。随着人们关注热带领域，使热带的资料更加完善，70年代人们逐渐地意识到

了积云的流动对全球的大气运动的影响。行星波力学的研究表明，波与波之间的流动是遵循

着一定的原理的，也就是波作用量大气守恒动力，在整体呈现在大气环流上时，就会让空气

中的基本气流在分散时相互作用，在这个过程中会形成一个新的物理量。大气环流之所以会

存在分布不同的状况是由于波输送热量和角动量不同。并不是所有的波和大气环流间都会相

互作用，在有的时候二者间不存在相互作用关系时，E-P理论也随即问世。[5]

1.6数值天气预报和大气环流数值的试验的发发展

50年代，随着各种波的问世，许多科学家开始着手于波的研究。并且建立了各种模型，

在这种基础上，利用计算机的系统应用，做出了第一张带有准确数值的天气预报。这个图纸

的问世为我们研究天气领域做出了重要的大跨步，我们不在是局限于模糊的天气状况，而是

有了准确的数值，这样客观的数据使得天气预报变成了可研究的一项科学。在60年代天气

预报已经开始使用各种方程来直观表达。在1997年开展的全球大气研究计划使天气预报在

数值的更新上有了更大的突越。

2 大气科学的未来展望

2.1 21世纪初大气科学的发展趋势

在21世纪，大气科学的发展的有一个显著的特征，即出现学科交叉的现象。由于大气科学的研究领域涉及气圈，水圈，岩石圈等，它们间的相互作用共同影响着全球的气候变化。

其中发生的物理、化学变化将以一定的数值呈现出来，再由计算机将数值以一定数学规律呈

现在图纸上，从而研究天气变化的规律。此过程涉及的科学技术复杂，因此需要完善我们的

现代科技水平，如利用卫星遥感，结合数学物理等多门学科的技术手段来检测。结合计算机

和现代的信息技术的使用，让大气科学在新世纪取得更卓越的成绩。同时在21世纪，气候

预测已经是现代科学的重要研究方向，它所关系到的有干旱和洪涝问题，将影响着一个国家

的农业发展。其中全球受气候影响较大的多为农业大国，如亚非季风区的国家。

同时大气也关系到人们自然环境，并将会深入到经济和社会发展。由于我国走的是可持

续性发展道路，所以对于大气科学的研究也非常重视。在新世纪初，政府部门出台，半个各

种政策有效的缓解环境污染，过度开发，河流污染等现实问题。这些都隶属于大气科学的分

支领域，有效的管理能够为大气科学的研究打好基础，奠定基石。使大气科学的研究能走向

更深的领域。

2.2大气科学发展中的问题

任何科学的研究都需要一定的人力和资金的支撑，大气科学在研究中面临的首要问题就

是资金不足，政府等相关部门虽压实到大气科学的重要，但重视力度不够大，因此未来的大

气科学要想长久的发展下去首先就是要解决经费短缺问题。其次在科技领域，美国日本等科

技强国相继的发明各种新型计算机，为他们的大气研究提供了很大的发展空间，而我国的计

算机技术始终是落于美国之后，使我们的设备很难追得上国际计算机的水平。大气研究是一

项关于全球环境的研究，而不是仅仅局限于某个国家的研究，因此为了让各个国家收集的信

息能够发挥出价值，建议国与国之间应该多多沟通，交流信息，相互研究，为了全人类的生

存环境共同进步。使分散的信息能够集中统一。在国际宣传方面，对于大气科学的研究文章，我国的文章寥寥无几，这就使我国的大气研究没有在国际上站稳脚步，大气研究部门应进一

步针对这种现状作出调整与改进。

3结束语

我国的大气研究已经在新世纪有了很大的成就，技术逐渐成熟。在结合计算机和现代电

子信息的技术的使用的基础上，使大气科学将一系列复杂的反应变化，以一定的规律性，通

过更加确切的数值，直观的反应在图纸上，便于研究人员额统计和分析。大气科学的研究领

域甚广，海洋与高原都在其范围内，岩石圈和冰层、水圈也在其中，种种条件因素背后所涉

及的环境问题和社会发展正是与我们的生活息息相关的，因此研究大气科学也是在维护我们

的生态领域。回顾大气科学的发展历程，展望该领域的未来，会越来越被重视。

参考文献：

[1] 陈文中层大气行星波动力学研究进展与展望[A1.见:21世纪初大气科学的回顾与展望[C].国

家自然科学基金委员会等编北京:气象出版社,2001. 120- 123.

[2] HoughtonJ. 全球变暖[ M].北京气象出版社, 1998.

[3] 黄荣辉,曾庆存杨大升大气环流与大尺度动力学研究进展及2000年研究展望[A].见2000年

的我国大气科学预测研究论文集[C].北京:气象科学技术情报研究所,1984. 1- 9.

[4]黄荣辉现代大气科学前沿与展望[A]见:国家自然科学基金委员会等编现代大气科学与展望

[C].北京:科学出版社，1995.197- 201.