大氣科學(xué)發(fā)展的綜合性特點(diǎn)和趨勢(shì)

李霏

摘要：大氣科學(xué)以實(shí)際觀測(cè)資料為自己發(fā)展的基本依據(jù)，以不同尺度的時(shí)間和空間為自己的活動(dòng)舞臺(tái)，只以其他多種學(xué)科作為自己發(fā)展的理論基礎(chǔ)和研究手段，這既表明了綜合往是大氣科學(xué)發(fā)展的固有屬性，也決定了綜合性是大氣科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)?？v觀大氣科學(xué)發(fā)展過(guò)程，特別是70年代以來(lái)世界范圍內(nèi)的綜合性大氣觀測(cè)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)模擬工作，表明了加強(qiáng)國(guó)際間合作，開(kāi)展多學(xué)科間的綜合研究，應(yīng)是推動(dòng)大氣科學(xué)發(fā)展的必要途徑。

關(guān)鍵詞：大氣科學(xué);發(fā)展趨勢(shì);發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)

本世紀(jì)60年代以來(lái)，人們?cè)絹?lái)越深刻地認(rèn)識(shí)到應(yīng)該把地球看做一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究。在大氣科學(xué)領(lǐng)域中，氣候系統(tǒng)概念（氣候系統(tǒng)是決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的物理系統(tǒng)，包括大氣圈、水圈、巖石圈、低溫圈和生物圈。）的提出就是一個(gè)例證。這標(biāo)志著對(duì)氣候的認(rèn)識(shí)不再把它看做是簡(jiǎn)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(nèi)在屬性的問(wèn)題，從機(jī)械論向系統(tǒng)論的轉(zhuǎn)變?？v觀大氣科學(xué)的發(fā)展過(guò)程，其綜合性特點(diǎn)越來(lái)越明確深刻化了。以人為主體，在實(shí)踐過(guò)程中，大氣科學(xué)不僅與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，而且同許多學(xué)科的聯(lián)系越來(lái)越緊密了。積銀開(kāi)展它與多種學(xué)科的綜合研究，特別是把地球作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，重視其各個(gè)部分的相互作用及其對(duì)大氣圈的影響，已經(jīng)成為大氣科學(xué)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

1綜合性–大氣科學(xué)發(fā)展的固有屬性

一般來(lái)說(shuō)，把19世紀(jì)20年代地面天氣圖的誕生看做是近代氣象學(xué)研究起點(diǎn)的標(biāo)志。就天氣圖一詞，在英語(yǔ)中稱之為synopticchart.而隨后形成的天氣學(xué)稱為synopticmeteorology，天氣預(yù)報(bào)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(nèi)涵就在于天氣學(xué)是一門需要作綜合判斷的科學(xué)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在氣象學(xué)中的使用，其研究范疇日益擴(kuò)展、大大擴(kuò)充了傳統(tǒng)氣象學(xué)的研究?jī)?nèi)容，使得它的綜合性含義有了新的延伸和發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原來(lái)synoptic一詞的內(nèi)涵。因而，從20世紀(jì)60年代以后，比氣象學(xué)名字更具有普遍性的“大氣科學(xué)"術(shù)語(yǔ)開(kāi)始使用并日益廣泛起來(lái)

1.1大氣科學(xué)以實(shí)際觀測(cè)資料為自己發(fā)展的基本依據(jù)

大氣狀態(tài)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(shí)面貌和動(dòng)態(tài)特征，才能得出大氣狀態(tài)及其變化規(guī)律。迄今大氣科學(xué)中的每一句斷言和每一個(gè)結(jié)論甚至得出這些斷言和結(jié)論的每一步推理過(guò)程都必須通過(guò)實(shí)際觀測(cè)資料來(lái)驗(yàn)證其真?zhèn)巍Ｇ也徽f(shuō)近20多年來(lái)全球性大氣綜合觀測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的新觀測(cè)事實(shí)并由此深入揭示出的大氣科學(xué)領(lǐng)域中的一些新觀點(diǎn)，就是前述的天氣圖也是在大量的觀測(cè)記錄資料基礎(chǔ)上繪制出來(lái)的。值得提及的是，這類資料范圍之廣，數(shù)量之多，傳遞之快、確是自然科學(xué)中的奇觀。僅以我國(guó)范圍為例，全國(guó)有近2600個(gè)氣象臺(tái)站，其中約有2400個(gè)站點(diǎn)要發(fā)氣象觀測(cè)記錄報(bào)。其報(bào)的內(nèi)容中至少有10項(xiàng)要填在地面天氣圖上.這10個(gè)氣象要素即海平面氣壓、溫度、露點(diǎn)、云狀、云量、能見(jiàn)度、風(fēng)向、風(fēng)速、現(xiàn)在天氣、過(guò)去天氣。按常規(guī)要求，這樣的圖一天要定時(shí)繪4張，所以，如果這24O0個(gè)站點(diǎn)的報(bào)文都要填在天氣圖上的話，那末，一夭就要處理近10萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，如此日復(fù)一日，從不間斷。再如，為解決全球天氣分析和預(yù)報(bào)問(wèn)題，若按50o平方公里大網(wǎng)格考慮，則要求1oo萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上具有觀測(cè)資料。因此，加強(qiáng)大氣觀測(cè)工作，特別是深入開(kāi)展綜合性的觀測(cè)試驗(yàn)，以積極解決資料問(wèn)題，應(yīng)是發(fā)展大氣科學(xué)的重要途徑。

1.2大氣科學(xué)分支學(xué)科又分又合的發(fā)展過(guò)程

是大氣科學(xué)本身綜合性的又一個(gè)反映從人類文明開(kāi)始到16世紀(jì)·人類對(duì)于大氣科學(xué)的認(rèn)識(shí)，逐步由小到多、由淺入深地積累起來(lái)，個(gè)是知識(shí)是零碎的，又多是推理性的。17世紀(jì)初起，隨著氣象儀器的陸續(xù)發(fā)明和不斷改進(jìn)，1653年在意大利建立了世界上第一個(gè)氣象觀測(cè)站。到18世紀(jì)80年代，在歐洲、北美洲和西伯利亞等地的近60個(gè)觀測(cè)站構(gòu)成了觀測(cè)網(wǎng)，其中每個(gè)站都用統(tǒng)一的儀器、規(guī)范、觀測(cè)大氣科學(xué)趨勢(shì)淺析

時(shí)次和記錄格式，并將所得資料集中管理。1820年德國(guó)人布蘭德斯利用這種資料繪成了世界上第一張?zhí)鞖鈭D。在觀測(cè)網(wǎng)的建立、天氣圖的出現(xiàn)以及流體力學(xué)理論發(fā)展的基礎(chǔ)上，大氣科學(xué)的主要分支學(xué)科（天氣學(xué)、動(dòng)力氣象學(xué)、氣候?qū)W、云和降水物理學(xué)等）相繼形成。從本世紀(jì)50年代開(kāi)始，隨著遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等引入大氣科學(xué)領(lǐng)域，一些新分支學(xué)科又不斷涌現(xiàn)出來(lái)。

2大氣科學(xué)綜合性的外向表現(xiàn)-大氣科學(xué)的發(fā)展與其他多種學(xué)科的發(fā)展密不可分

眾所周知，大氣科學(xué)的形成和發(fā)展，離不開(kāi)物理學(xué)和數(shù)學(xué)的支持。這是因?yàn)橐磺写髿猬F(xiàn)象莫不服從于物理和化學(xué)規(guī)律，需要各種數(shù)學(xué)工具作為研究手段。比如，研究大氣運(yùn)動(dòng)，需要同流體力學(xué)、熱力學(xué)、數(shù)學(xué)密切合作;研究數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，需用計(jì)算數(shù)學(xué)等理論知識(shí)。

全球變化過(guò)程的兩個(gè)基本類型（物理氣候系統(tǒng)和生物地球化學(xué)循環(huán)）通過(guò)無(wú)處不有的全球水分（水汽、水、冰）相聯(lián)系在一起的，除了太陽(yáng)（還含其他天文因素）外，還把人類活動(dòng)作為全球變化的引發(fā)因素之一。不言而喻，大氣科學(xué)與海洋學(xué)、水文學(xué)、天文學(xué)和生物學(xué)等多種學(xué)科的關(guān)系也是非常密切的。這就是說(shuō)，研究水分循環(huán)、海洋與大氣的關(guān)系等，需要水文學(xué)、海洋學(xué)相配合;研究大氣的演化、地球氣候的變化，需用到地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、冰川學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等知識(shí)。此外，研究大氣探測(cè)的手段和方法，則需要有關(guān)的技術(shù)科學(xué)相配合

現(xiàn)代技術(shù)比如信息技術(shù)（遙感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)）的迅速發(fā)展，并不斷被大氣科學(xué)所采用，已經(jīng)使大氣科學(xué)技術(shù)面貌和科研水平發(fā)生了根本性的變革。加上不斷涌出的新的學(xué)術(shù)思想和理論觀點(diǎn)，如突變理論、灰色理論、模糊數(shù)學(xué)等，往往立即在大氣科學(xué)中得到應(yīng)用，促使其前沿學(xué)科領(lǐng)域不斷產(chǎn)生。

3推動(dòng)大氣科學(xué)綜合性發(fā)展的必要途徑一國(guó)際合作

全球大氣。作為一個(gè)整體、在不停地運(yùn)動(dòng)著.大氣沒(méi)有國(guó)界，一個(gè)地區(qū)（或國(guó)家內(nèi)）的大氣運(yùn)動(dòng)受到其他地區(qū)（或國(guó)家內(nèi)）的大氣運(yùn)動(dòng)的影響，反之亦然

大氣科學(xué)研究中需用的觀測(cè)資料所具有的高度分散（觀測(cè)站點(diǎn)）、高度集中（資料迅速集中）和高度協(xié)調(diào)（觀測(cè)站址、觀測(cè)儀器和方法）的特點(diǎn)，要求高度的國(guó)際間合作。近30年來(lái)的世界天氣監(jiān)視網(wǎng)及全球大氣研究計(jì)劃的實(shí)施和發(fā)展，就是國(guó)際合作的一個(gè)范例。這不僅表明了開(kāi)展國(guó)際間綜合性大氣觀測(cè)試驗(yàn)和數(shù)值模擬已經(jīng)成為大氣科學(xué)研究的重要手段，而且這也是大氣科學(xué)本身的綜合性特點(diǎn)所要求的。

1978年12月至1979年11月的全球大氣研究計(jì)劃第一次全球大氣試驗(yàn)、在全球范圍內(nèi)有140個(gè)國(guó)家投入試驗(yàn)的地面站9200個(gè)、高空站1000個(gè)、靜止氣象衛(wèi)星5顆、極軌氣雜衛(wèi)星4顆、船50艘、飛機(jī)100架、定高氣球300個(gè)、海洋浮標(biāo)300多個(gè)。該試驗(yàn)按預(yù)定計(jì)劃完成，已整理出一套完整的高質(zhì)量資料。在此期間，全球大氣探測(cè)達(dá)到空前未有的程度，對(duì)這些資料分析，為人們提供了大氣運(yùn)動(dòng)最完整的圖像。

為著研究全球大氣變化，由國(guó)際科聯(lián)協(xié)調(diào)的一次最大的綜合性計(jì)劃：國(guó)際地圈一生物圖計(jì)劃（ICBP1984～2000），它的產(chǎn)生充分代表了地球科學(xué)所屬各學(xué)科相互滲透、相互融合并進(jìn)而與社會(huì)科學(xué)緊密相結(jié)合的總趨勢(shì)。目前已有近30個(gè)國(guó)家相應(yīng)成立了IGBP國(guó)家委員會(huì)。

從IGBP的4個(gè)主要科學(xué)問(wèn)題（陸地生物圈與大氣化學(xué)過(guò)程的相互作用，海洋生物幽與大氣的相互作用，水循環(huán)的生物學(xué)問(wèn)題.氣候變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響）可以看出，這個(gè)計(jì)劃與大氣科學(xué)的關(guān)系異常密切，它的實(shí)施必將全面推動(dòng)大氣科學(xué)的發(fā)展。因此、可以認(rèn)為，這個(gè)計(jì)劃是當(dāng)前（至少到21世紀(jì)）大氣科學(xué)綜合性研究之匯總，更可以認(rèn)為，它構(gòu)成了全球變化科學(xué)研究的總輪廓。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪勤模.大氣科學(xué)發(fā)展的綜合性特點(diǎn)和趨勢(shì)[J].科學(xué)學(xué)研究，1992（4）：5-10.

（作者單位：濟(jì)寧市氣象局）