大气科学概论 黄荣辉编着.pdfVIP

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