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

贾振廷

安阳市气象局， 河南 安阳 455000

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.

[5] 黄荣辉.徐飞亚气候系统动力学与气候预测[A].见:走向21世纪的中国地球科学调研组编[C].郑州:河南科学技术