第1章(绪论)大气科学简史

1、大气科学简史大气科学简史 一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容二、大气科学的研究特点二、大气科学的研究特点三、大气科学的学科分支三、大气科学的学科分支四、大气科学与其他学科的关系四、大气科学与其他学科的关系五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略大气科学简史大气科学简史 一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容大气科学简史大气科学简史 1 1、传统的气象科学、传统的气象科学2 2、气象科学经历的漫长的发展历史、气象科学经历的漫长的发展历史3 3、气象科学过渡到大气科学再到与其他、气象科学过渡到大气科学再到与其他 地球科学的结合地球科学的结合一、现代大气科学的研究内容

2、一、现代大气科学的研究内容1 1、传统的气象科学、传统的气象科学主要研究大气中各种天气现象的发生发展规律的科学。主要研究大气中各种天气现象的发生发展规律的科学。 气象学气象学meteorology meteorology 源于希腊文：源于希腊文：meteorosmeteoros（上空的）（上空的）logos logos （推理）（推理）干旱雷暴台风降雪暴雨一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容2 2、气象科学经历的漫长的发展历史、气象科学经历的漫长的发展历史 从感性知识到农谚：从感性知识到农谚： 例如：热极生风，闷极生雨；例如：热极生风，闷极生雨； 十雾九晴十雾九晴（辐射雾）；

3、一场春雨一场暖；一场春雨一场暖； 一场秋雨一场寒，三场秋雨不穿单一场秋雨一场寒，三场秋雨不穿单（20），十场秋雨要穿棉十场秋雨要穿棉（10）; ; 白露秋分夜，一夜凉一夜；白露秋分夜，一夜凉一夜； 云南怪事云南怪事：（第七怪）四季服饰同穿戴：（第七怪）四季服饰同穿戴（气候多变）；（第十七怪）；（第十七怪）这边下雨那边晒这边下雨那边晒（一座山两面可能一面艳阳天，一面雨倾盆） “蹭凉”族=哪凉快哪待去（商场、银行、地铁、沙滩、公园）一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容2 2、气象科学经历的漫长的发展历史、气象科学经历的漫长的发展历史 从感性知识到农谚：从感性知识到农谚： 例如：热极

4、生风，闷极生雨；例如：热极生风，闷极生雨； 十雾九晴十雾九晴（辐射雾）； 一场春雨一场暖；一场春雨一场暖； 一场秋雨一场寒，三场秋雨不穿单一场秋雨一场寒，三场秋雨不穿单（20），十场秋雨要穿棉十场秋雨要穿棉（10）; ; 白露秋分夜，一夜凉一夜；白露秋分夜，一夜凉一夜； 云南怪事云南怪事：（第七怪）四季服饰同穿戴：（第七怪）四季服饰同穿戴（气候多变）；（第十七怪）；（第十七怪）这边下雨那边晒这边下雨那边晒（一座山两面可能一面艳阳天，一面雨倾盆） “蹭凉”族=哪凉快哪待去（商场、银行、地铁、沙滩、公园）一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容2 2、气象科学经历的漫长的发展历史、气象

5、科学经历的漫长的发展历史18201820年年, ,出现第一张天气图出现第一张天气图; ;2020世纪：世纪：2020年代地面气象观测网建立年代地面气象观测网建立; ;30304040年代高空气象观测网发展年代高空气象观测网发展; ;6060年代计算机、卫星、雷达使气象科学内涵丰富，年代计算机、卫星、雷达使气象科学内涵丰富， 外延拓展外延拓展; ;9090年代，气象科学的概念已被大气科学所取代年代，气象科学的概念已被大气科学所取代。一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容3 3、气象科学过渡到大气科学再到与其他、气象科学过渡到大气科学再到与其他 地球科学的结合地球科学的结合 大气科学

6、是研究大气中各种现象的演变规律大气科学是研究大气中各种现象的演变规律这些现象包括物理的、化学的以及人类活动对大气的影响这些现象包括物理的、化学的以及人类活动对大气的影响 地球大气无论其组成、结构还是它的运动，都存在地球大气无论其组成、结构还是它的运动，都存在着确定性与不确定性两个方面。这正是大气科学研究复着确定性与不确定性两个方面。这正是大气科学研究复杂的一面。杂的一面。探讨如何利用这些规律为人类社会和经济的发展服务探讨如何利用这些规律为人类社会和经济的发展服务一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容3 3、气象科学过渡到大气科学再到与其他、气象科学过渡到大气科学再到与其他 地球科

7、学的结合地球科学的结合大气科学研究对象大气科学研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈主要是覆盖整个地球的大气圈以及大气圈与地球的水圈、岩石圈、冰雪圈和生以及大气圈与地球的水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈之间的相互作用。物圈之间的相互作用。大气科学的研究范围大气科学的研究范围已延伸到发生在某些行星的已延伸到发生在某些行星的大气现象。大气现象。二、大气科学的研究特点二、大气科学的研究特点1 1、大气科学的研究不仅限于大气圈。、大气科学的研究不仅限于大气圈。大气大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈等圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈等5 5圈圈组成一个综合系统。组成一个综合系统。2 2、大自然是大气科学研究的

8、实验基地：实践、大自然是大气科学研究的实验基地：实践 理论理论实践。实践。影响大气现象的因素很复影响大气现象的因素很复杂，很难在实验室内进行完整的模拟研究，所杂，很难在实验室内进行完整的模拟研究，所以只能以大自然为实验室。以只能以大自然为实验室。3 3、国际合作是推动大气科学发展的必要途径。、国际合作是推动大气科学发展的必要途径。大气无国界，全球大气不停地运动，而且是一大气无国界，全球大气不停地运动，而且是一个整体。小到一个地区，区域联动。如人工影个整体。小到一个地区，区域联动。如人工影响天气，全球资料交换。响天气，全球资料交换。三、大气科学的学科分支三、大气科学的学科分支大气物理学大气物理学

9、大气探测大气探测大气动力学大气动力学天气学天气学气候学气候学大气遥感大气遥感大气化学大气化学边界层物理边界层物理数值预报数值预报应用气象学应用气象学三、大气科学的学科分支三、大气科学的学科分支大气科学一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容二、大气科学的研究特点二、大气科学的研究特点三、大气科学的学科分支三、大气科学的学科分支四、大气科学与其他学科的关系四、大气科学与其他学科的关系五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略大气科学简史大气科学简史 四、大气科学与其他学科的关系四、大气科学与其他学科的关系与其它科学相互渗透、相互借鉴：与其它科学相互渗透、相互借鉴：研究大气运动，需同流体

10、力学、热力学密切合作；研究太阳辐射，需同空间物理学、太阳物理学密切合作；研究大气污染，需同化学、生物学和生态学密切合作；研究数值天气预报，需同计算数学等密切合作；在大气探测自动化进程中，需同信息理论、系统工程等密切合作。一、现代大气科学的研究内容一、现代大气科学的研究内容二、大气科学的研究特点二、大气科学的研究特点三、大气科学的学科分支三、大气科学的学科分支四、大气科学与其他学科的关系四、大气科学与其他学科的关系五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略大气科学简史大气科学简史 五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略殷朝甲骨文关于天气的卜辞殷朝甲骨文关于天气的卜辞1717世纪以前，对大气的认识

11、是直觉的、经验的世纪以前，对大气的认识是直觉的、经验的公元前公元前2 2世纪二十四节气和世纪二十四节气和七十二候。七十二候。五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略17171818世纪定量分析阶段世纪定量分析阶段巴黎天文台台长勒维烈巴黎天文台台长勒维烈 天气图天气图18201820年第一张天气图年第一张天气图18351835年科里奥利力年科里奥利力18571857年白贝罗提出风与气压的关系年白贝罗提出风与气压的关系五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略 19201920年挪威著名气象学家皮叶克年挪威著名气象学家皮叶克尼斯（尼斯（V.Bjerknes)V.Bjerknes)等提出锋面、气旋和等

12、提出锋面、气旋和气团学说，为天气分析和预报气团学说，为天气分析和预报1-21-2天以后天以后的天气变化奠定了理论基础。的天气变化奠定了理论基础。五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略 20 20世纪世纪3030年代，无线电探空仪开始应用，高空天气图出现，年代，无线电探空仪开始应用，高空天气图出现，这就了解大气的垂直结构。根据探空资料绘制的高空天气图，发这就了解大气的垂直结构。根据探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波。现了大气长波。五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略 19391939年美籍瑞典气象学家罗斯贝（年美籍瑞典气象学家罗斯贝（C.G.Rossby)C.G.Rossby)为首的

13、芝加哥学为首的芝加哥学派：大气环流是复杂的，长波动力学，位涡度理论预报延伸到派：大气环流是复杂的，长波动力学，位涡度理论预报延伸到3 34 4天天19461946年年“播云播云”实验，人工影响天气阶段实验，人工影响天气阶段五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略5050年代开始，新技术的运用有了突飞猛进的发展：年代开始，新技术的运用有了突飞猛进的发展：1.1.多手段全球观测系统的建立多手段全球观测系统的建立19451945年起雷达（微波雷达、激光雷达、声雷达和多普勒雷达）和火箭年起雷达（微波雷达、激光雷达、声雷达和多普勒雷达）和火箭进行大气探测；进行大气探测；19601960年极轨气象卫星；年

14、极轨气象卫星；19661966年地球同步气象卫星；年地球同步气象卫星；五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略2.2.广泛采用实验的手段广泛采用实验的手段 从对观测资料的描述分析到进行实验，是质的飞跃：从对观测资料的描述分析到进行实验，是质的飞跃：实验室实验（模型实验）实验室实验（模型实验）数值试验数值试验大气观测实验大气观测实验五、大气科学发展概略五、大气科学发展概略3.3.人工影响天气人工影响天气 中国从中国从5050年代末以来在大多数省份进行人工降水、人工防雹和年代末以来在大多数省份进行人工降水、人工防雹和人工防霜的试验，这些试验在设计和效果检验等方面存在不少问题。人工防霜的试验，这些试验在设计和效果检验等方面存在不少问题。4.4.气候研究的新局面气候研究的新局面 从从7070年代起，气候学已突破了只从大气的角度来研究的限制，年代起，气候学已突破了只从大气的角度来研究的限制，而扩展到同时考虑大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的气候而扩展到同时考虑大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的气候系统研究。系统研究。5.5.新分