大气科学概论黄荣辉编著

《大气科学概论黄荣辉编著》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第一章　　概述包围地球的空气称大气层。虽然它的总质量只有地球的万分之一，但是它是一切生物和人类赖以生存最重要的环境。并且，从地表到左右高空的大气层中，特别是地表到高度的大气层存在着各种不同尺度大气的运动，发生着各种物理现象和天气现象，如雾、霜、冰雪和雨、冬季的寒潮、夏季的台风、暴雨、冰雹、雷电等，以及发生着各种化学现象，如温室气体、稻田排放的、工厂烟囱经常排放的、汽车产生的等。因此，大气科学是自然科学中非常重要的学科之一，它有着广泛的研究内容；并且，它有着自己独特的研究方法和研究特点。本章将介绍大气科学的重要性、大气科学的研究内容、研究方法与特点。第一节　　　　大气科学

2、的重要性由于地球大气是一切生物和人类赖以生存最重要的环境。一切生物和人类的生存均需要阳光、空气和清水，不仅空气直接与大气有关，而且阳光也要经过大气才到达地面，至于清水主要来自天空的降水，它们也与大气密切相关，因此，大气科学可以说是自然科学中最重要的学科之一。一、大气科学理论在自然科学中的作用不仅大气科学所研究的现象是自然界中重要的现象，而且大气科学的理论对自然科学的发展也起了很大作用。世纪年代挪威著名气象学家皮叶克尼斯（）提出斜压大气和环流理论，推动了整个宏观流体动力学的研究；年英国科学家理查逊）提出逐步积分的概念，促进了后来计算机技术的发明和发展；年代著名的美籍瑞典气

3、象学家罗斯贝）提出，我国著名气象学家叶笃正、曾庆存所发展的大气适应理论说明了在大气、海洋这种自然界中质量的分布与运动互相作用，运动产生于质量分布不均匀中，而质量的分布是在运动中形成的，这是自然辩证法的一个很好的发展；在年代初，美国伟大气象学者洛伦兹（）提出分岔、混沌和怪吸引子概念，他提出科学上的确定论与随机论不能截然分开，它们是可以互相联系起来的，这被公认为当代自然科学的重大突破。这些概念的提出不仅使气候动力学大大发展，而且使数学、物理学、生物学等自然科学取得重大突破，同时使社会科学得到很大发展。哲学界认为自然科学发展中有三次革命：第一次科学革命是世纪初牛顿创立的经典力

4、学，它使观测和实验所得到的科学现象上升为理论，产生了近代自然科学理论；第二次科学革命是世纪初爱因斯坦提出的狭义和广义相对论，为量子力学等现代科学的发展提供了理论基础；第三次科学革命就是伟大气象学家洛伦兹所提出的非线性的“分岔、混沌和怪吸引子”概念，这个理论把自然界的确定变化与无序变化联系起来，从而可以描述自然界物体运动的多样性、奇异性和复杂性。从上面一些例子可以说明大气科学的理论对于自然科学的发展是有很大作用的。二、大气科学研究在国民经济建设和社会发展中的作用大气科学研究对于国民经济建设和社会的发展有着重大作用，下面从大气科学在防灾减灾、环境保护、航线航路安全等方面来论

5、述它的作用。（一）在防灾减灾中的作用大气科学与社会和经济的发展有着密切关系。发生在大气中的各种现象及其变化，如雨水和温暖等可以造福人类，但是它们也可带来严寒、酷暑、干旱和雨涝、冰雹、龙卷等灾害性气候和天气，这些都直接影响了工农业生产、交通运输和人民生活，甚至威胁了人民的生命财产。发生在大气中的气象灾害，每年给全世界带来数百亿美元的经济损失。我国是世界气候脆弱区之一，气候异常给我国带来了严重气候灾害，尤其是旱涝灾害。一般年份，旱涝灾害的受灾面积可达，重灾年可达，约占耕地总面积的。这些灾害每年约造成的粮食损失和亿元的经济损失，约占世纪年代国民总产值的左右。这就是说，全国人民

6、辛辛苦苦一年所取得国民经济的发展增加值，其中一部分要被严重的气候和天气灾害损失掉。因此，气候和天气灾害的成因及预测已成为我国大气科学的前沿研究问题。习惯上，人们把气候灾害与天气灾害统称为气象灾害，其实两者还是有区别的。天气灾害是指局地性、短时间的强烈天气而带来的灾害，如台风、暴雨、冰雹、龙卷风等，这类天气常伴随有强风和暴雨，对农作物生长有很大的毁坏作用；而气候灾害则是大范围、长时间的气候异常造成的灾害，如长时间气温偏高、偏低、或降水量偏多、偏少等。气候异常会带来干旱、洪涝、低温、冷害等，较严重的会对农业、工业、牧业、水利、交通等产生巨大影响，造成巨大经济损失。世纪年代以

7、来，我国因气象灾害造成的经济损失每年平均在亿元以上。年夏季淮河流域及长江中、下游地区发生的特大洪涝，以及华南和河套地区的严重干旱，约造成亿元的经济损失；年江淮流域的严重干旱及华南与南地区严重洪涝造成的经济损失竟达到亿元；年因受厄尔尼诺事件的影响，气象灾害约造成亿元的经济损失；年夏季长江流域和嫩江、松花江流域发生的特大洪涝，造成了约亿元的经济损失。我国气候灾害中以干旱与雨涝两种气候灾害最为严重，约占气象灾害总损失的由于气候和天气灾害造成的经济损失如此之大，因此，研究这些气候和天气灾害的发生及因，特别是关于这些气候和天气灾害预测机理和方法的研