大氣科學發展的綜合性特點和趨勢

李霏

摘要：大氣科學以實際觀測資料為自己發展的基本依據，以不同尺度的時間和空間為自己的活動舞臺，只以其他多種學科作為自己發展的理論基礎和研究手段，這既表明了綜合往是大氣科學發展的固有屬性，也決定了綜合性是大氣科學發展的必然趨勢。縱觀大氣科學發展過程，特別是70年代以來世界范圍內的綜合性大氣觀測試驗和數據模擬工作，表明了加強國際間合作，開展多學科間的綜合研究，應是推動大氣科學發展的必要途徑。

關鍵詞：大氣科學;發展趨勢;發現特點

本世紀60年代以來，人們越來越深刻地認識到應該把地球看做一個整體來進行科學研究。在大氣科學領域中，氣候系統概念（氣候系統是決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的物理系統，包括大氣圈、水圈、巖石圈、低溫圈和生物圈。）的提出就是一個例證。這標志著對氣候的認識不再把它看做是簡單的天氣狀況平均的概念，意味著氣候研究已涉入到氣候內在屬性的問題，從機械論向系統論的轉變。縱觀大氣科學的發展過程，其綜合性特點越來越明確深刻化了。以人為主體，在實踐過程中，大氣科學不僅與國民經濟各個部門，而且同許多學科的聯系越來越緊密了。積銀開展它與多種學科的綜合研究，特別是把地球作為一個完整的系統，重視其各個部分的相互作用及其對大氣圈的影響，已經成為大氣科學發展的一個必然趨勢。

1綜合性–大氣科學發展的固有屬性

一般來說，把19世紀20年代地面天氣圖的誕生看做是近代氣象學研究起點的標志。就天氣圖一詞，在英語中稱之為synopticchart.而隨后形成的天氣學稱為synopticmeteorology，天氣預報稱為synopticforecast，synoptic的原義是綜觀或鳥瞰的意思。meteolcogy一詞源于希臘文meteros和logos，意為“上空的”和“推理”。如此使用的內涵就在于天氣學是一門需要作綜合判斷的科學。隨著現代科學技術在氣象學中的使用，其研究范疇日益擴展、大大擴充了傳統氣象學的研究內容，使得它的綜合性含義有了新的延伸和發展，遠遠超出了原來synoptic一詞的內涵。因而，從20世紀60年代以后，比氣象學名字更具有普遍性的“大氣科學"術語開始使用并日益廣泛起來

1.1大氣科學以實際觀測資料為自己發展的基本依據

大氣狀態的變化涉及諸多要素和因子，只有綜合了解和分析這些要素和因子的真實面貌和動態特征，才能得出大氣狀態及其變化規律。迄今大氣科學中的每一句斷言和每一個結論甚至得出這些斷言和結論的每一步推理過程都必須通過實際觀測資料來驗證其真偽。且不說近20多年來全球性大氣綜合觀測試驗發現的新觀測事實并由此深入揭示出的大氣科學領域中的一些新觀點，就是前述的天氣圖也是在大量的觀測記錄資料基礎上繪制出來的。值得提及的是，這類資料范圍之廣，數量之多，傳遞之快、確是自然科學中的奇觀。僅以我國范圍為例，全國有近2600個氣象臺站，其中約有2400個站點要發氣象觀測記錄報。其報的內容中至少有10項要填在地面天氣圖上.這10個氣象要素即海平面氣壓、溫度、露點、云狀、云量、能見度、風向、風速、現在天氣、過去天氣。按常規要求，這樣的圖一天要定時繪4張，所以，如果這24O0個站點的報文都要填在天氣圖上的話，那末，一夭就要處理近10萬個數據，如此日復一日，從不間斷。再如，為解決全球天氣分析和預報問題，若按50o平方公里大網格考慮，則要求1oo萬個網格點上具有觀測資料。因此，加強大氣觀測工作，特別是深入開展綜合性的觀測試驗，以積極解決資料問題，應是發展大氣科學的重要途徑。

1.2大氣科學分支學科又分又合的發展過程

是大氣科學本身綜合性的又一個反映從人類文明開始到16世紀·人類對于大氣科學的認識，逐步由小到多、由淺入深地積累起來，個是知識是零碎的，又多是推理性的。17世紀初起，隨著氣象儀器的陸續發明和不斷改進，1653年在意大利建立了世界上第一個氣象觀測站。到18世紀80年代，在歐洲、北美洲和西伯利亞等地的近60個觀測站構成了觀測網，其中每個站都用統一的儀器、規范、觀測大氣科學趨勢淺析

時次和記錄格式，并將所得資料集中管理。1820年德國人布蘭德斯利用這種資料繪成了世界上第一張天氣圖。在觀測網的建立、天氣圖的出現以及流體力學理論發展的基礎上，大氣科學的主要分支學科（天氣學、動力氣象學、氣候學、云和降水物理學等）相繼形成。從本世紀50年代開始，隨著遙感技術和計算機技術等引入大氣科學領域，一些新分支學科又不斷涌現出來。

2大氣科學綜合性的外向表現-大氣科學的發展與其他多種學科的發展密不可分

眾所周知，大氣科學的形成和發展，離不開物理學和數學的支持。這是因為一切大氣現象莫不服從于物理和化學規律，需要各種數學工具作為研究手段。比如，研究大氣運動，需要同流體力學、熱力學、數學密切合作;研究數值天氣預報，需用計算數學等理論知識。

全球變化過程的兩個基本類型（物理氣候系統和生物地球化學循環）通過無處不有的全球水分（水汽、水、冰）相聯系在一起的，除了太陽（還含其他天文因素）外，還把人類活動作為全球變化的引發因素之一。不言而喻，大氣科學與海洋學、水文學、天文學和生物學等多種學科的關系也是非常密切的。這就是說，研究水分循環、海洋與大氣的關系等，需要水文學、海洋學相配合;研究大氣的演化、地球氣候的變化，需用到地球化學、地質學、冰川學、生物學、生態學等知識。此外，研究大氣探測的手段和方法，則需要有關的技術科學相配合

現代技術比如信息技術（遙感技術、通信技術、計算機技術）的迅速發展，并不斷被大氣科學所采用，已經使大氣科學技術面貌和科研水平發生了根本性的變革。加上不斷涌出的新的學術思想和理論觀點，如突變理論、灰色理論、模糊數學等，往往立即在大氣科學中得到應用，促使其前沿學科領域不斷產生。

3推動大氣科學綜合性發展的必要途徑一國際合作

全球大氣。作為一個整體、在不停地運動著.大氣沒有國界，一個地區（或國家內）的大氣運動受到其他地區（或國家內）的大氣運動的影響，反之亦然

大氣科學研究中需用的觀測資料所具有的高度分散（觀測站點）、高度集中（資料迅速集中）和高度協調（觀測站址、觀測儀器和方法）的特點，要求高度的國際間合作。近30年來的世界天氣監視網及全球大氣研究計劃的實施和發展，就是國際合作的一個范例。這不僅表明了開展國際間綜合性大氣觀測試驗和數值模擬已經成為大氣科學研究的重要手段，而且這也是大氣科學本身的綜合性特點所要求的。

1978年12月至1979年11月的全球大氣研究計劃第一次全球大氣試驗、在全球范圍內有140個國家投入試驗的地面站9200個、高空站1000個、靜止氣象衛星5顆、極軌氣雜衛星4顆、船50艘、飛機100架、定高氣球300個、海洋浮標300多個。該試驗按預定計劃完成，已整理出一套完整的高質量資料。在此期間，全球大氣探測達到空前未有的程度，對這些資料分析，為人們提供了大氣運動最完整的圖像。

為著研究全球大氣變化，由國際科聯協調的一次最大的綜合性計劃：國際地圈一生物圖計劃（ICBP1984～2000），它的產生充分代表了地球科學所屬各學科相互滲透、相互融合并進而與社會科學緊密相結合的總趨勢。目前已有近30個國家相應成立了IGBP國家委員會。

從IGBP的4個主要科學問題（陸地生物圈與大氣化學過程的相互作用，海洋生物幽與大氣的相互作用，水循環的生物學問題.氣候變化對陸地生態系統的影響）可以看出，這個計劃與大氣科學的關系異常密切，它的實施必將全面推動大氣科學的發展。因此、可以認為，這個計劃是當前（至少到21世紀）大氣科學綜合性研究之匯總，更可以認為，它構成了全球變化科學研究的總輪廓。

參考文獻：

[1] 汪勤模.大氣科學發展的綜合性特點和趨勢[J].科學學研究，1992（4）：5-10.

（作者單位：濟寧市氣象局）