大气科学概论

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1、大气科学概论AnintroductorysurveyofAtmosphericSciencesJ.WallaceandP.Hobbsl.IntroductionandoverviewAtmosphericSciences:研究行星地球大气的结构与演变Structureandevolution发生在大气中的许多现象Phenomena其内容在近几十年来，有很多变化，30年前，主要内容是天气预报，weatherforecasting,风暴产生的过程Processes，辐射平稳radiationbalances.近年来，气候与气候变化climateandclimatechange,大气

2、化学atmosphericchemistry已成为大气科学的主要内容近年来，主要成果与进展，可概括为以下几个方面：观测手段的发展与资料的丰富天气与气候预报准确率的提高，大气化学与大气环境引起重视，气候动力学的进展。Climateiswhatyouexpect,weatheriswhatyouget2005年，ＷＭＯ启动了ＴＨＯＲＰＥＸ计划，主要针对观测系统与可预报性的研究，这也是大气科学的两个主要方面在观测方面，手段与方法都有长足进步，从常规的地面观测，发展到卫星，雷达等遥感技术对大气现象进行观测，还利用飞机对气象资料进行观测与转发（AMDAR)，使我们对大气的情况了解更加深入

3、，为气象预报准确率的提高，提供了重要基础天气预报的进展从预报时效来看，由Day-to-day(shorttimerangeforecasting)延伸到3-7天天气预报发展了Nowcasting(veryshorttimerangeforecasting,hourlyforecasting，0-6小时)中期预报Mediumrangeforecasting长期预报）Longrangeforecasting气候预报ClimatologicalforecastingMethodsofweatherforecasting从方法上来看，由天气图分析，经验外推的主观Subjective(E

4、xperiences)，发展为基于流体力学的数值方法Objective(Numericalweatherforecasting)Statistic+NWFAssemblyNWF数值预报是，把描述大气运动的一组偏微分方程，利用大型，快速的计算机，用数值方法求解，预测出未来大气的运动情况，例如，运动方程为从此可计算出未来的u一完整的预报方程，应包括动量方程热流量方程连续方程水汽与湿度方程由于初值，计算与物理方程的误差，使得预报出现误差，目前利用统计，集成等方法来加以补充，来提高预报准确率Progressofshortrangeweatherforecasting从图可以见到，现在的

5、５天预报的水平，相当于二十年前的３天预报的水平l.TC的路径预报随着观测手段的改进，观测资料的质量和数量大为改观，而资料同化、集合预报技术的应用和数值天气预报模式精度的提高和物理过程的完善，使得TC路径预报的误差在过去10-20年的时间里大大减小。大西洋地区TC路径的准确率逐步提高，01-05年5年间，预报时间(小时)2436487296120误差（海里）659111817123130024-72小时期间的预报误差只有上世纪九十年代的一半左右5天的预报与15年前的三天预报准确率相当我国在TC的路径预报方面也是成绩斐然，麻素红等（2003）通过对神威机上运行的T213L31模式进

6、行分析，指出该模式自2002年投入业务运行后，24、36、48小时TC中心预报平均误差为162、215、296km。在“十一五”期间，TC24小时路径预报偏差将缩小到120公里以内。大气化学的进展数十年前，大气化学主要关心城市空气质量问题，燃煤排放的sulfurdioxide(so2),Oxidesofsulfurandnitrogen（NO,NO2,N2O5)溶解于云滴中，形成weaksolutionsofsulfuricandnitricacids,这时下雨就形成了酸雨，对植物与农作物造成伤害。排放源会影响到下游公里到数千公里臭气洞的发现80年代，发现在每年春季，南极上空的

7、平流层出现臭氧洞(Ozonehole)，见下图其原因是冰箱与工业中应用的CFCs氯氟碳化物，氯氟烃(chlorofluorocarbons)与平流层的云中，与臭氧发生反应,２5km高处，氧分子由于太阳紫外辐射（ultravioletradiation)的光解作用（photodissociation)成为氧原子，它很快与氧分子结合为臭氧，臭氧吸收紫外辐射，保护生物细胞为紫外线杀伤臭氧洞的出现,对人类健康农作物生长都有不利影响控制CFCs的排放是重要问题Greenhouseeffectandgl