大气科学导论 1章 概论幻灯片.pptVIP

第一章 概论 大气层（地球大气）： 包围地球的空气称大气层。 大气层的作用 它是一切生物和人类赖以生存最重要的环境。 大气层的物理、天气现象 并且，从地面到 80 km左右高空的大气层中，特别是地表到10 km高度的大气层存在着各种不同尺度大气的运动，发主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CO2、稻田排放的CH4、工厂烟囱经常排放的SO2、汽车产生的N2O等。 3节，3学时 第一节 大气科学的重要性 第二节 大气科学的研究对象与研究内容 第三节 大气科学的研究方法 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。 第一节 大气科学的重要性 一、大气科学理论在自然科学中的作用 二、大气科学研究在国民经济建设和社会发展中的作用 （一）在防灾减灾中的作用 （二）在环境保护中的作用 （三）大气科学在现代交通运输上的作用 一、大气科学理论在自然科学中的作用 20世纪20年代挪威著名气象学家皮叶克尼斯（V. Bjerknes） 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 1922年英国科学家理查逊（L. F. Richardson） 提出逐步积分的概念，促进了后来计算机枝术的发明和发展 30年代著名的美籍瑞典气象学家罗斯贝（C. G. Rossby） 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，而质置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60年代初，美国伟大气象学者洛伦兹（E. N. Lorenz） 提握出分岔、混饨和怪吸引子概念，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。 这些概念的握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。 一、大气科学理论在自然科学中的作用 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17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20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、混饨和怪吸引子”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。 （一）在防灾减灾中的作用 自然灾害、人为灾害 通常人们把以自然变异为主因产生的灾害称之为自然灾害，如地震、风暴潮； 将以人为影响为主因产生的灾害则称之为人为灾害，如人为引起的火灾和交通事故。 气象灾害 由大气圈变异活动引起的对人类生命财产和国民经济及国防建设等造成的直接或间接损害。 自然灾害损失中气象灾害占的比例在80%以上 （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，甚至威胁了人民的主命财产。 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。 （一）在防灾减灾中的作用 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0.3×108~0.4×108hm2（hm2是公顷，1公顷=15市亩），重灾年可达0.5×108hm2，约占耕地总面积的 1／3。 这些灾害每年约造成200×108kg的粮食损失和 1000~2000亿元的经济损失，约占20世纪 90年代国民总产值的 3％～6％左右。 这就是说，全国人民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。 （一）在防灾减灾中的作用 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。 气象灾害一般包括： 天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害 天气、气候灾害： 是指因台风（热带风暴、强热带风暴）、暴雨（雪）、雷暴、冰雹、大风、沙尘、龙卷、大（浓）雾、高温、低温、连阴雨、冻雨、霜冻、结（积）冰、寒潮、干旱、干热风、热浪、洪涝、积涝等因素直接