大氣科學(xué)是研究大氣的各種現(xiàn)象（包括人類活動對它的影響），這些現(xiàn)象的演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門學(xué)科。大氣科學(xué)是地球科學(xué)的一個組成部分。大氣科學(xué)的分支學(xué)科主要有大氣探測、氣候?qū)W、天氣學(xué)、動力氣象學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、人工影響天氣、應(yīng)用氣象學(xué)等。
內(nèi)容
概述
大氣科學(xué)是地球科學(xué)的一個組成部分。它的研究對象主要是覆蓋整個地球的大氣圈。此外，還研究太陽系其他行星的大氣。大氣圈，特別是地球表面的低層大氣，以及和它相關(guān)的水圈、巖石圈、生物圈是人類賴以生存的主要環(huán)境。
大氣的各種現(xiàn)象及其變化過程，既可帶來雨澤和溫暖，造福人類；也可造成酷暑嚴(yán)寒，以至旱澇風(fēng)雹等災(zāi)害，直接影響人類的生產(chǎn)和安全。人類在生產(chǎn)和生活的過程中，也不斷地影響著自然環(huán)境(包括大氣)。如何認(rèn)識大氣中的各種現(xiàn)象，如何及時而又正確地預(yù)報未來的天氣、氣候，并對不利的天氣、氣候條件進(jìn)行人工調(diào)節(jié)和防御，是人類自古以來一直不斷探索的領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，大氣科學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)和社會生活中的巨大作用日益顯著，其研究領(lǐng)域已經(jīng)越出通常所稱的氣象學(xué)的范圍。
就業(yè)方向：主要就業(yè)于各級氣象部門從事天氣預(yù)報工作；海軍、空軍氣象工作；學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)；各級政府防雹救災(zāi)部門等。
研究對象
大氣科學(xué)研究大氣的結(jié)構(gòu)、組成、物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、運(yùn)動規(guī)律，以及如何運(yùn)用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門學(xué)科。它是地球科學(xué)的一個組成部分。其研究對象主要是覆蓋地球的大氣圈，以及太陽 系其他行星的大氣。
介紹
覆蓋整個地球的大氣，質(zhì)量約5.3×10^21 克，約占地球總質(zhì)量的百萬分之一。由于地心引力的作用，大氣質(zhì)量的90%聚集在離地表15公里高度以下的大氣層內(nèi)，99.9%在48公里以內(nèi)。2000公里高度以上，大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯上界。大氣本身的可壓縮性、太陽輻射、地球的形狀和它的重力、地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)、地球表面的海陸分布和地形起伏、地球的演化和地球生態(tài)系統(tǒng)等是造成地球大氣特定組分、特定結(jié)構(gòu)和特定運(yùn)動狀態(tài)的主要自然條件。人類活動及其對生態(tài)因素所起的作用，是影響大氣組分、大氣結(jié)構(gòu)和大氣運(yùn)動的人為條件。
地球大氣的組分以氮、氧、氬為主，它們占大氣總體積的 99.96%。其他氣體含量甚微，有二氧化碳、氦、甲烷、氫、一氧化碳、臭氧、水汽等。大氣中還懸浮著水滴、冰晶、塵埃、孢子、花粉等液態(tài)、固態(tài)微粒。太陽系的八大行星，都存在大氣 (見行星大氣)。地球大氣中的氧氣是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，氧氣的出現(xiàn)及其含量的變化，同地球的形成過程和生物的演化過程密切相關(guān)（見地球大氣演化）。大氣中的水汽來自江河、湖泊和海洋表面的蒸發(fā)，植物的散發(fā)，以及其他含水物質(zhì)的蒸發(fā)。在夏季濕熱處（如高溫的洋面或森林），大氣中水汽含量的體積比可達(dá)4%，而冬季干寒處（如極地），則低于0.01%。水汽隨著大氣溫度發(fā)生相變，成云致雨，成為淡水的主要資源。水的相變和水文熱力學(xué)循環(huán)不僅把大氣圈同水圈、巖石圈、生物圈緊密地聯(lián)系在一起，而且對大氣運(yùn)動的能量轉(zhuǎn)換和變化有重要影響（見大氣環(huán)流的能量平衡和轉(zhuǎn)換）。大氣中的二氧化碳含量受植物的光合作用、動物的呼吸作用、含碳物質(zhì)的燃燒以及海水對二氧化碳的吸收作用所影響，在工業(yè)發(fā)展、化石燃料（如煤、石油、天然氣）燃量增加、森林覆蓋面積減少的情況下，已觀測到二氧化碳含量與年俱增。大氣中本來沒有或極少存在的如甲烷、一氧化二氮等氣體，由于人類活動的影響，它們的含量也迅速增加。這些有溫室效應(yīng)的氣體含量的變化對大氣溫度的重要影響，已成為研究現(xiàn)代氣候變化的一個前沿課題。大氣中臭氧的含量很少，即使在離地表20～30公里的濃度最大處，其含量也不到這層大氣的十萬分之一。然而大氣臭氧層能夠大量吸收太陽紫外輻射中對生命有害的部分，起著對人類十分重要的保護(hù)作用。另外,大氣臭氧層的存在，對平流層大氣的溫度也有重要作用。由于人類活動對高空光化學(xué)過程的影響會引起臭氧含量的變化，人類活動對臭氧含量影響的研究，已成為醫(yī)學(xué)界和氣象學(xué)界共同關(guān)注的問題。
地球大氣的密度、溫度、壓力、組分和電磁特性等都隨高度而變化，具有多層次的結(jié)構(gòu)特征。大氣的密度和壓力一般隨高度按指數(shù)律遞減；溫度、組分和電磁特性隨高度的變化不同，按各自的變化特征可分為若干層次。
運(yùn)動
地球大氣的運(yùn)動非常復(fù)雜。地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動以及地球自轉(zhuǎn)軸的方向產(chǎn)生了地球上的晝夜交替、四季變化和溫度自赤道向兩極遞減的規(guī)律。由于海陸分布和地貌等的不均勻性，地表的溫度并不完全按緯圈帶分布，而呈現(xiàn)出非帶狀的不均勻分布。大氣的溫度、壓力和密度之間有密切的關(guān)系。大氣壓力分布(即氣壓場)的不均勻會導(dǎo)致大氣的運(yùn)動，大氣的運(yùn)動又會引起氣壓場的重新調(diào)整。大氣的水平輻合運(yùn)動和輻散運(yùn) 動會引起大氣在鉛直方向的上升運(yùn)動和下沉運(yùn)動，大氣的鉛直運(yùn)動也會影響大氣的水平運(yùn)動。大氣通過機(jī)械運(yùn)動、熱運(yùn)動等多種運(yùn)動形式進(jìn)行水平方向和鉛直方向的物質(zhì)和能量的傳輸和轉(zhuǎn)換。整個大氣圈通過各種機(jī)制相互緊密地聯(lián)系在一起，形成了空間尺度小至幾米以下、大至幾千公里甚至上萬公里，時間尺度短至幾秒、長至數(shù)十天或更長時間的多種大氣運(yùn)動系統(tǒng)。在影響大氣運(yùn)動的因素中，人為的因素在變化著（如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引起大氣中有溫室效應(yīng)的氣體增加，大面積森林砍伐等），自然的因素也在變化著（如火山爆發(fā)等引起輻射能的變化，地球自轉(zhuǎn)軸方向的變化等）。有些變化是有規(guī)律的，有些變化是無規(guī)則的。大氣的運(yùn)動也就呈現(xiàn)出既有規(guī)律性又有隨機(jī)性的特征。
分類
按溫度隨高度的變化
地球大氣按溫度隨高度的變化，由地表向上,依次分為對流層、平流層、中間層和熱層。對流層緊鄰地表，其中溫度隨高度增加而降低，平均每升高1公里約減少6.5℃，至對流層頂溫度降到極小值。對流層中的對流運(yùn)動顯著，是熱量鉛直輸送的主要控制因子，云和降水主要發(fā)生在這一層。對流層頂?shù)母叨仍?a href="/hebeideji/7277231444143915019.html">赤道地區(qū)約18公里，中緯度地區(qū)約12公里,極地地區(qū)約8公里。平流層位于對流層之上，平流層頂離地表約50公里。平流層中的臭氧層吸收太陽紫外輻射，是使這層大氣溫度隨高度增加而上升的主要因子。這層大氣溫度層結(jié)非常穩(wěn)定，其中的熱量鉛直輸送以輻射傳輸為主。中間層位于平流層之上，中層頂離地表約85公里，層內(nèi)溫度隨高度增加而下降。熱層位于中層之上，熱層頂離地表約500公里。這層大氣由于吸收太陽紫外輻射，溫度隨高度增加而上升。熱層頂以上為外逸層，那里大氣已極稀薄,每立方厘米不到10個原子（海平面處每立方厘米約10個原子）。
按組分狀況
地球大氣按組分狀況可分為勻和層和非勻和層。離地表約85公里高度以下為勻和層，層內(nèi)的大氣組分比例相同，平均分子量為常數(shù)。約110公里高度以上為非勻和層，層內(nèi)大氣組分按重力分離后，輕的在上，重的在下，平均分子量隨高度增加而減小。離地表 85～110公里為勻和層到非勻和層的過渡層。
按電磁特性
地球大氣按電磁特性可分為中性層、電離層和磁層。由地表向上到 60公里高度為中性層。離地表 60公里到500～1000公里高度為電離層。離地表500～1000公里以上為磁層。電離層能反射無線電波，對電波通信極為重要。磁層是地球大氣的最外層，磁層頂是太陽風(fēng)動能密度和地磁場能密度相平衡的曲面。
發(fā)展前景
大氣科學(xué)在很長的發(fā)展過程中，先是以氣候?qū)W、天氣學(xué)、大氣熱力學(xué)和動力學(xué)問題以及大氣中的聲、光、電等物理現(xiàn)象為主要研究內(nèi)容，傳統(tǒng)稱為氣象學(xué)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在氣象學(xué)中的應(yīng)用，其研究范疇日益擴(kuò)展。50年代以前，大氣科學(xué)雖然取得了很大的進(jìn)展，但因受海洋、沙漠等人煙稀少地區(qū)缺乏資料的限制以及計(jì)算上的困難，還不能擺脫定性或半定性的研究狀態(tài)。50年代以后，各種新技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)和氣象衛(wèi)星的采用，大氣科學(xué)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，20世紀(jì)60年代以后，大氣科學(xué)術(shù)語的應(yīng)用日益廣泛，大大擴(kuò)充了傳統(tǒng)氣象學(xué)的研究內(nèi)容。由于各種新技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)和氣象衛(wèi)星的采用，大氣科學(xué)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
①不斷采用新的探測技術(shù)，使大氣科學(xué)進(jìn)入了宏觀越宏、微觀越微的新階段。由于采用氣象衛(wèi)星、氣象火箭和激光、微波、紅外等遙感探測手段，對大氣的觀測能力增強(qiáng)了，觀測空間擴(kuò)展了。氣象衛(wèi)星在大氣層外探測大氣，不僅加大了觀測范圍，而且極大地豐富了觀測內(nèi)容，如廣闊洋面的溫度、云的微觀結(jié)構(gòu)、大氣輻射平衡等。氣象衛(wèi)星已成為現(xiàn)代大氣科學(xué)發(fā)展的支柱之一。
②電子計(jì)算機(jī)的使用，使大氣科學(xué)研究進(jìn)入了定量實(shí)驗(yàn)研究的新階段。大氣中各類過程的相互影響，以及大氣現(xiàn)象中的躍變形式（如颮線），都存在非常復(fù)雜的非線性問題。大型高速電子計(jì)算機(jī)的問世，為解非線性方程提供了條件。要了解幾星期、幾個月甚至一年以后的大氣可能出現(xiàn)的狀態(tài)，也需依靠高速計(jì)算機(jī)獲取和處理全球資料，以全球模式進(jìn)行天氣預(yù)報和氣候預(yù)測。電子計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代大氣科學(xué)發(fā)展的另一個支柱。
大氣科學(xué)的迅猛發(fā)展正方興未艾。隨著世界氣候計(jì)劃及其他專項(xiàng)計(jì)劃的執(zhí)行,在常規(guī)觀測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將更多地運(yùn)用氣象衛(wèi)星、海洋觀測衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)和各種特殊裝備的飛機(jī)等多種探測手段，以及新的大氣化學(xué)觀測和分析方法，進(jìn)行各種特殊項(xiàng)目的觀測，如海面高度、太陽常數(shù)、云和輻射的反饋、近海面風(fēng)力、土壤濕度、碳循環(huán)等。通過以上觀測和計(jì)劃的執(zhí)行，將對氣候變化和中小尺度天氣系統(tǒng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其發(fā)生發(fā)展原因有更加廣泛和深入的研究，研究成果將不斷提高對災(zāi)害性天氣預(yù)報的水平，不斷預(yù)示人類活動對氣候影響的可能后果，以防患于未然。如由人類活動造成大氣中甲烷和一氧化二氮等微量氣體含量的增加而引起的大氣溫室效應(yīng)，據(jù)估計(jì)，可能很快達(dá)大氣中二氧化碳所引起的溫室效應(yīng)的一半。這些溫室效應(yīng)的總效果可能導(dǎo)致地球氣候發(fā)生很大變化。對溫室效應(yīng)氣體和空氣污染等問題的深入研究，使得過去 有一定忽略的大氣化學(xué)的重要性越來越顯著，大氣化學(xué)將會更加迅速地發(fā)展。總之，人類生產(chǎn)和生活的發(fā)展,將不斷提出新的問題和要求，推動大氣科學(xué)新理論和新分支的發(fā)展。大氣科學(xué)新的發(fā)展，必將不斷提高它為生產(chǎn)和生活服務(wù)的能力，如提高天氣和氣候預(yù)報的準(zhǔn)確率、為開發(fā)利用氣象資源和制定經(jīng)濟(jì)政策提供更加可靠的科學(xué)依據(jù)等，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益將不可估量。
總之，人類生產(chǎn)和生活的發(fā)展，將不斷向大氣科學(xué)提出新的問題和要求，推動大氣科學(xué)新理論和新分支的發(fā)展。大氣科學(xué)的新發(fā)展，必將不斷提高它為生產(chǎn)和生活服務(wù)的能力，如提高天氣和氣候預(yù)報的準(zhǔn)確率，為開發(fā)利用氣候資源、制定發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)政策提供更加可靠的科學(xué)依據(jù)。
研究特點(diǎn)
不能僅限于大氣圈
在地球表層，除大氣圈以外，還存在著水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈，這些圈層組成一個綜合系統(tǒng)。大氣圈中發(fā)生的各種變化都受其他圈層的影響；反之，大氣圈也影響著其他圈層的變化。研究大氣運(yùn)動的能源，大氣中的物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和變化過程，大氣環(huán)流及天氣、氣候的分布和變化，都必須考慮大氣圈同水圈、冰雪圈、巖石圈、生物圈之間的相互影響和相互作用。如：大氣運(yùn)動的根本能源是太陽輻射。但大氣直接吸收的太陽輻射能僅占到達(dá)大氣上界輻射能的19%，大部分太陽輻射能（約51%）是被地表吸收后，再通過感熱通量、潛熱通量和輻射通量方式供給大氣的。這些通量受近地層大氣狀態(tài)、地表的狀態(tài)（如海洋、陸地、植被、冰雪）及其熱力特性等所控制。又如：大氣的組分及其物理和化學(xué)性質(zhì)，除受大氣內(nèi)部物理、化學(xué)過程的影響外，還受水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈的影響。海洋通過水的相變、水汽通量和感熱通量過程，植被通過光合作用和散發(fā)過程，土壤通過水汽通量和感熱通量過程等影響大氣的溫度、水汽和二氧化碳等的含量。火山爆發(fā)和人類活動等影響大氣中氣溶膠含量、大氣成分和輻射過程等。再如：地形起伏和植被狀況對氣流的摩擦作用，影響著地表和大氣之間的動量交換（見大氣角動量平衡）；大地形對氣流的強(qiáng)迫繞流和強(qiáng)迫爬升及下滑作用，影響著大氣的環(huán)流特征；海陸分布的不均勻性，影響著大氣環(huán)流和天氣、氣候的非帶狀分布和南北半球的非對稱分布。
大自然是實(shí)驗(yàn)基地
大氣圈不是孤立的。在空間和時間上具有寬廣尺度譜的各種大氣現(xiàn)象也不是孤立的。它們種類繁多，相互疊加又相互影響。即使同一類現(xiàn)象，其結(jié)構(gòu)也不盡相同。影響這些大氣現(xiàn)象的因素非常復(fù)雜，人類 至今還很難在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用人工控制的方法對它們進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)和研究。只能以大自然為實(shí)驗(yàn)室，組織從局地到全球的氣象觀測網(wǎng)，運(yùn)用多種觀測手段（如氣象衛(wèi)星、氣象雷達(dá)、飛機(jī)等）對大氣現(xiàn)象進(jìn)行長期的連續(xù)的觀測，特別是定量的觀測，以獲取資料；對有關(guān)氣候現(xiàn)象還需搜集地質(zhì)考查、考古發(fā)掘和歷史文獻(xiàn)等資料。大氣科學(xué)家們通過對大量資料的分析和綜合,提煉出量與量之間的定性的或定量的關(guān)系，歸納出典型現(xiàn)象的模式特征，如鋒面、氣旋、大氣長波等，在模式的基礎(chǔ)上運(yùn)用已知的物理學(xué)和化學(xué)的基本原理以及數(shù)學(xué)工具和計(jì)算技術(shù)進(jìn)行理論上的演繹和模擬，導(dǎo)出新的結(jié)論。理論模式是否合理，還需回到大自然的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行檢驗(yàn)，有些理論模式還有待于新的觀測資料加以證實(shí)。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的理論才可指導(dǎo)實(shí)踐（如指導(dǎo)天氣預(yù)報等）。大氣科學(xué)正是通過大自然這個實(shí)驗(yàn)室，遵循觀測（實(shí)踐）—理論—觀測（實(shí)踐）這個基本法則不斷發(fā)展，不斷為社會的生產(chǎn)和人類的生活服務(wù)的。
國際合作推動發(fā)展
全球大氣在不停地運(yùn)動著，而且是一個整體，一個地區(qū)的大氣運(yùn)動受著其他地區(qū)大氣運(yùn)動的影響，不同尺度的大氣運(yùn)動又相互作用著，其變化之快、變化范圍之廣、變化形式之多，是自然界突出的。為掌握大氣運(yùn)動變化快、范圍廣、形式多的特征，就必須對大氣進(jìn)行連續(xù)的、高頻率的、全球性的觀測。為掌握全球大氣的各種信息，必須在站網(wǎng)布局、觀測項(xiàng)目、資料處理規(guī)范、信息傳輸?shù)确矫孀鞒鼋y(tǒng)一規(guī)劃和求得協(xié)調(diào)。全球數(shù)以萬計(jì)的為天氣預(yù)報進(jìn)行觀測的氣象站，要在相同的時間、用接近相同的儀器和觀測方法，在全球各地進(jìn)行同步觀測；由氣象衛(wèi)星、氣象雷達(dá)等探測手段觀測的大量資料，凡用于天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的資料還要作同步處理。這些資料都要在觀測完畢后的短短數(shù)十分鐘內(nèi)迅速集中到世界氣象中心和各國的氣象中心。再加上為數(shù)更多的水文氣象站的觀測資料。資料的范圍之大、數(shù)量之多、傳遞之快是驚人的，這是自然科學(xué)中的奇觀。這一切只有通過國際間的密切合作才能實(shí)現(xiàn)。大氣科學(xué)研究中的這種高度分散（觀測站點(diǎn)）、高度集中（資料迅速集中）、高度協(xié)調(diào)（觀測站址、觀測儀器和方法）、高度合作（國際間合作）的特點(diǎn)，是其他學(xué)科無法比擬的。
研究意義
大氣科學(xué)的研究對象──地球大氣，無論它的組分，它的結(jié)構(gòu)，還是它的運(yùn)動，都存在著確定性和不確定性兩個方面。這正是大氣科學(xué)研究復(fù)雜性的一面。天氣變化、氣候異常以及大氣質(zhì)量變化同人類的生活和生產(chǎn)活動休戚相關(guān)，正確的天氣預(yù)報、氣候預(yù)測以及改善空氣污染情況對人們具有極大的迫切性，這正是大氣科學(xué)研究為人類緊迫所需的應(yīng)用性的一面。這種艱巨而有意義的科學(xué)事業(yè)不斷吸引著人們?nèi)ヌ剿鞯厍虼髿獾膴W秘。
開設(shè)院校
主干課程
綜述
大氣科學(xué)的分支學(xué)科主要有大氣探測、氣候?qū)W、氣象學(xué)、動力氣象學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、人工影響天氣、應(yīng)用氣象學(xué)等。
大氣科學(xué)的各個分支學(xué)科彼此不是孤立的，如天氣學(xué)和氣候?qū)W與動力氣象學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了天氣動力學(xué)和物理動力氣候?qū)W。探測手段的不斷革新和痕量化學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展，推動了對大氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的分析研究，促進(jìn)了大氣化學(xué)的發(fā)展。尤其是大氣中二氧化碳和甲烷等微量氣體對氣候影響的日益顯著，以及空氣污染和酸雨問題的出現(xiàn)，不僅使人們更加認(rèn)識到大氣化學(xué)在大氣科學(xué)中的重要性，而且隨著研究的深入，更認(rèn)識到大氣化學(xué)過程和大氣物理過程的相互作用，從而促進(jìn)了這兩個分支學(xué)科的相互結(jié)合。氣象衛(wèi)星探測與天氣分析相結(jié)合產(chǎn)生了衛(wèi)星氣象學(xué)，氣象雷達(dá)探測與云和降水物理學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生了雷達(dá)氣象學(xué)。大氣科學(xué)學(xué)科分支又分又合的過程，反映了大氣科學(xué)的不斷深入發(fā)展。
大氣科學(xué)在很長的歷史發(fā)展過程中，先是以氣候?qū)W、天氣學(xué)、大氣的熱力學(xué)和動力學(xué)問題以及大氣中的物理現(xiàn)象（如電象、光象、聲象）和比較一般的化學(xué)現(xiàn)象等方面為主要研究內(nèi)容，傳統(tǒng)稱之為“氣象學(xué)”(meteor-ology，此詞源于希臘文meteoros和logos，意為“上空的”和“推理”)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在氣象學(xué)中的應(yīng)用，其研究范疇日益擴(kuò)展,因而從20世紀(jì)60年代以來，“大氣科學(xué)”術(shù)語的應(yīng)用日益廣泛，它大大擴(kuò)充了傳統(tǒng)氣象學(xué)的研究內(nèi)容。由于人類越來越認(rèn)識到大氣圈與水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈之間相互作用和相互影響的重要性，要了解大氣變化過程就不能不深入到其他圈層變化過程的研究。因此，大氣科學(xué)的研究內(nèi)容越來越廣泛，與其他學(xué)科之間的相互滲透也越來越深入。
系統(tǒng)地研究地球大氣的成分，結(jié)構(gòu)和動力過程的科學(xué)。大氣科學(xué)傳統(tǒng)上分為氣象學(xué)、氣候?qū)W和高層大氣物理學(xué)3個領(lǐng)域。氣象學(xué)主要研究對流層和低平流層每日甚至每小時的天氣變化。氣候?qū)W是對大氣層某一區(qū)域長期(1個月至數(shù)百萬年)的天氣狀況的統(tǒng)計(jì)描述。高層大氣物理學(xué)主要研究高層大氣的物理狀態(tài)及支配過程，高層大氣是指低平流層以上的大氣區(qū)域。
探測
是一門研究探測地球大氣中各種現(xiàn)象的方法和手段的學(xué)科。按探測范圍和探測手段劃分，大氣探測有地面氣象觀測、高空氣象觀測、大氣遙感、氣象雷達(dá)、氣象衛(wèi)星等次一層分支。探測手段的飛躍往往帶來以往難以預(yù)計(jì)的重大發(fā)現(xiàn),在大氣科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中，大氣探測起了十分重要的作用。
氣候?qū)W
是一門研究氣候的特征、形成和演變以及氣候同人類活動相互關(guān)系的學(xué)科。研究內(nèi)容主要包括氣候特征、氣候分類、氣候區(qū)劃、氣候成因、氣候變化、氣候與人類活動的關(guān)系、氣候預(yù)報和應(yīng)用氣候等。2 0世紀(jì)70年代以來，全世界發(fā)生幾次氣候異常，不少地區(qū)糧食產(chǎn)量大幅度下降，引起世人對氣候的嚴(yán)重關(guān)注。工業(yè)生產(chǎn)引起大氣中二氧化碳和其他有溫室效應(yīng)的氣體（如甲烷、一氧化二氮等）含量逐年增加，若干年后它們對地球氣候?qū)l(fā)生什么影響，也是非常令人關(guān)切的問題。電子計(jì)算機(jī)的采用，促進(jìn)了對氣候變化物理因子和氣候模擬的研究，氣候預(yù)測已不再是虛無縹緲的難題，而已成為一個具有戰(zhàn)略意義的課題了。
天氣學(xué)
是一門研究大氣中各種天氣現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的規(guī)律以及如何應(yīng)用這些規(guī)律來制作天氣預(yù)報的學(xué)科。研究內(nèi)容主要包括天氣現(xiàn)象、天氣系統(tǒng)、天氣分析和天氣預(yù)報等。氣候?qū)W和氣象學(xué)研究的成果，不但為大氣科學(xué)提供豐富的研究課題，而且還直接為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。
動力氣象學(xué)
是一門應(yīng)用物理學(xué)和流體力學(xué)定律及數(shù)學(xué)方法，研究大氣運(yùn)動的動力和熱力過程及其相互關(guān)系的學(xué)科。研究內(nèi)容主要包括大氣熱力學(xué)、大氣動力學(xué)、大氣環(huán)流、大氣湍流、數(shù)值天氣預(yù)報和數(shù)值模擬等。動力氣象學(xué)的發(fā)展對更深刻地認(rèn)識大氣運(yùn)動的機(jī)理、掌握天氣和氣候變化的規(guī)律有十分重要的作用，它是大氣科學(xué)的理論基礎(chǔ)學(xué)科。
應(yīng)用氣象學(xué)
是將氣象學(xué)的原理、方法和成果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水文、航海、航空、軍事、醫(yī)療等方面，同各個專業(yè)學(xué)科相結(jié)合而形成的邊緣性學(xué)科，也是充分開發(fā)利用氣候資源的重要領(lǐng)域。
發(fā)展概略
大氣科學(xué)是一門古老的學(xué)科。有關(guān)天氣、氣候知識起源于長久的生產(chǎn)勞動和社會生活的經(jīng)驗(yàn)之中。早在漁獵時代和農(nóng)業(yè)時代，人們就逐漸積累起有關(guān)天氣、氣候變化的知識。中國在公元前 2世紀(jì)見于《淮南子·天文訓(xùn)》和《逸周書·時訓(xùn)解》的二十四節(jié)氣和七十二候，就是從生產(chǎn)和生活實(shí)踐中總結(jié)出來的，它又被用來指導(dǎo)農(nóng)事活動。后來的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,軍事活動,航海、航空、航天活動，以及對海洋、冰川、高原、空間等考察的發(fā)展，都為大氣科學(xué)不斷提出新的課題，推動著大氣科學(xué)的發(fā)展。
17世紀(jì)以前，人們對大氣以及大氣中各種現(xiàn)象的認(rèn)識是直覺的、經(jīng)驗(yàn)性的。17～18世紀(jì)，由于物理學(xué)和化學(xué)的發(fā)展，溫度、氣壓、風(fēng)和濕度等測量儀器的陸續(xù)發(fā)明,氮、氧等元素的相繼發(fā)現(xiàn),為人類定量地認(rèn)識大氣的組成、大氣的運(yùn)動等創(chuàng)造了條件。于是，大氣科學(xué)研究開始由單純定性的描述進(jìn)入了可以定量分析的階段。這是大氣科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中的一次飛躍。1820年，在氣壓、溫度、濕度、風(fēng)等氣象要素的測定和氣象觀測站網(wǎng)逐步建立的條件下，H.W.布蘭德斯繪制了歷史上第一張天氣圖，開創(chuàng)了近代天氣分析和天氣預(yù)報方法，為大氣科學(xué)向理論研究發(fā)展開辟了途徑。這是大氣科學(xué)發(fā)展史上的又一次飛躍。1835年科里奧利力的概念和1857年C.H.D.白貝羅提出的風(fēng)和氣壓的關(guān)系，成為地球大氣動力學(xué)和天氣分析的基石。1920年前后，氣象學(xué)家J.皮耶克尼斯、H.索爾貝格和T.H.P.伯杰龍等提出的鋒面、氣旋和氣團(tuán)學(xué)說，為天氣分析和預(yù)報1～2天以后的天氣變化奠定了理論基礎(chǔ)。1783年，法國J.A.C.查理制成了攜帶探測氣象要素儀器的氫氣氣球。20世紀(jì)30年代無線電探空儀開始普遍使用，這就能夠了解大氣的鉛直結(jié)構(gòu)，真正三度空間的大氣科學(xué)研究從此開始。根據(jù)探空資料繪制的高空天氣圖,發(fā)現(xiàn)了大氣長波。1939年氣象學(xué)家C.-G.羅斯比提出了長波動力學(xué)，并由此引出了位勢渦度理論（見大氣動力方程）。這不僅使有理論依據(jù)的天氣預(yù)報期限延伸到3～4天，而且為后來的數(shù)值天氣預(yù)報和大氣環(huán)流的數(shù)值模擬開辟了道路。1946年I.歐文·朗繆爾、V.J.謝弗和B.庫爾特·馮內(nèi)古特的“播云”試驗(yàn)，探明了在過冷云中播撒固體二氧化碳或碘化銀,可以使云中的過冷水滴冰晶化,增加云中的冰晶數(shù)目，促進(jìn)降水，從此進(jìn)入了人工影響天氣的試驗(yàn)階段。
學(xué)科關(guān)系
與其他學(xué)科的關(guān)系
大氣科學(xué)依據(jù)物理學(xué)和化學(xué)的基本原理，運(yùn)用各種技術(shù)手段和數(shù)學(xué)工具，研究大氣的物理和化學(xué)特性、大氣運(yùn)動的各種能量及其轉(zhuǎn)換過程、各種天氣氣候現(xiàn)象及其演變過程、天氣以及其他某些現(xiàn)象的預(yù)報方法、影響某些天氣過程的技術(shù)措施、大氣現(xiàn)象各種信息的觀測和獲取以及傳遞的方法和手段等。和其他學(xué)科一樣，大氣科學(xué)是同許多學(xué)科相互滲透、相互借鑒的。諸如：研究大氣運(yùn)動，需同流體力學(xué)、熱力學(xué)、數(shù)學(xué)密切合作；研究太陽輻射以及太陽擾動在大氣中引起的各種機(jī)制，需同高層大氣物理學(xué)、太陽物理學(xué)和空間物理學(xué)密切合作；研究水分循環(huán)、海洋和大氣的相互作用，需同水文科學(xué)、海洋科學(xué)密切合作；研究地球大氣的演化、地球氣候的演變，需同地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、冰川學(xué)、海洋科學(xué)、生物學(xué)和生態(tài)學(xué)密切合作；研究大氣化學(xué)、空氣污染，需同化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和生態(tài)學(xué)密切合作；研究大氣問題的數(shù)值模擬、數(shù)值天氣預(yù)報等，需同計(jì)算數(shù)學(xué)等密切合作；研究大氣探測的手段和方法，需同有關(guān)的技術(shù)科學(xué)密切合作；在大氣探測、天氣預(yù)報等自動化的進(jìn)程中，大氣科學(xué)還不斷同信息理論、系統(tǒng)工程等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域密切合作。在相互合作和相互滲透的過程中，大氣科學(xué)不斷汲取其他學(xué)科的養(yǎng)料；大氣科學(xué)特定的要求又不斷為其他學(xué)科開辟新的研究前沿，不斷豐富著其他學(xué)科的內(nèi)容。
Atmospheric and Climate Sciences
ACS aims to rapidly publish original scientific papers in all the fields of applied and/or climate atmospheric science. It covers the latest achievements and developments in the applied climate and atmospheric sciences, including but not limited to the following scopes as well as the theoretical and practical aspects of these disciplines:
ACS的目的是快速發(fā)布原始科學(xué)論文，在所有領(lǐng)域的應(yīng)用和/或氣候大氣科學(xué),資料由美國科研出版社編輯出版。它涵蓋了最新成果和發(fā)展的氣候和大氣科學(xué)，包括但不限于下列范圍以及這些學(xué)科的理論和實(shí)踐方面：
Agricultural climatology
Air chemistry and the boundary layer, clouds and weather modification
Air quality, atmosphere & health
Applied meteorology
Atmospheric 聲學(xué), 電學(xué), 光學(xué), 物理學(xué), radiation and sounding
Atmospheric and oceanic physics
Atmospheric and solar-terrestrial physics
Atmospheric 化學(xué)
Atmospheric environment
Aviation climatology
Biometeorology
Building climatology and forestry climatology
Climate change and broadcast 氣象學(xué)
Climate 動力學(xué) and variability
Climate policy
Cosmical meteorology
Dendroclimatology
Dynamics of atmospheres and ocean
Hydrology, oceans and atmosphere
Hydrometeorology
Marine 氣象學(xué) and meteorology-associated geophysics
Medical meteorology and medical climatology
Meteorological, climatological and atmospheric environmental issues
Navigation climatology
物候?qū)W and paleoclimatology
Polar 氣象學(xué)
Radar meteorology and 收音機(jī) meteorology
Remote sensing
Satellite meteorology and synoptic meteorology
Theoretical and applied climatology
Tropical meteorology
Weather systems, numerical weather prediction
科研單位
高校
研究所
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
中國氣象科學(xué)研究院
大氣科學(xué)學(xué)科高校排名
教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心授權(quán)發(fā)布2012年學(xué)科評估結(jié)果，其中大氣科學(xué)，本一級學(xué)科中，全國具有“博士一級”授權(quán)的高校共7所，本次有6所參評；還有部分具有“博士二級”授權(quán)和碩士授權(quán)的高校參加了評估；參評高校共計(jì)8所。注：以下相同得分按學(xué)校代碼順序排列，以下是在大氣科學(xué)領(lǐng)域排名前10名的高校。
國家重點(diǎn)（培育）學(xué)科
本科教學(xué)科目
基礎(chǔ)課程：高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、普通物理學(xué)、數(shù)學(xué)物理方程、流體力學(xué)、C語言程序設(shè)計(jì)、Fortran、地球科學(xué)概論。
專業(yè)課程：大氣科學(xué)基礎(chǔ)、天氣學(xué)原理、動力氣象學(xué)、大氣探測學(xué)、雷達(dá)氣象學(xué)、衛(wèi)星氣象學(xué)、數(shù)值天氣預(yù)報、熱帶天氣學(xué)、計(jì)算方法、統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、大氣化學(xué)、環(huán)境氣象學(xué)、邊界層氣象學(xué)、天氣分析與預(yù)報、污染氣象學(xué)、應(yīng)用氣象學(xué)。
就業(yè)前景
主要從事大氣物理、大氣環(huán)境、大氣探測、氣象學(xué)、氣候?qū)W、應(yīng)用氣象及相關(guān)學(xué)科的科研、教學(xué)、科技開發(fā)及相關(guān)管理工作。
參考資料 >
中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略·大氣科學(xué).academics.casad.cas.cn.2024-01-12