關于國內大氣科學學科發(fā)展狀況的幾點認識

在應對氣候變化、氣象防災減災和生態(tài)環(huán)境保護等國家重大戰(zhàn)略需求的指引下，當前國內大氣科學學科蓬勃發(fā)展，許多學校新開設了大氣科學學科或在原有基礎上進一步擴大了學科規(guī)模。其中南京大學的大氣科學學科歷史悠久、底蘊深厚，表現出旺盛的生命力。南京信息工程大學學科規(guī)模大，方向廣，體系完備，被譽為中國氣象人才搖籃。北京大學和復旦大學人才實力雄厚。中山大學大氣科學學科立足南海優(yōu)勢，近幾年發(fā)展迅猛。蘭州大學則具有西部特色。大氣科學學科的國際一流高校主要有科羅拉多大學、華盛頓大學西雅圖分校和雷丁大學等，他們注重學科交叉，關注前沿熱點，且各自在某一領域重點發(fā)展。與國際一流高校相比，國內的大氣科學學科交叉不夠廣泛深入，對于國際熱點科學問題的關注度還不夠，同時對于信息智能等新技術的前沿應用還有待加強。未來，國內大氣科學學科發(fā)展需要緊緊把握二十大指導思想，加強學科交叉，擴大國際合作交流，重視人才資源的戰(zhàn)略性地位，并進一步加強觀測能力建設，謀求更高的國際影響力。

一、國內高校大氣科學學科發(fā)展現狀

大氣科學是研究大氣的各種現象（包括人類活動對它的影響），這些現象的演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類服務的一門學科。其研究對象并不僅僅局限于大氣圈層本身，而是會延伸到大氣圈層與其他圈層的相互作用。大氣科學的主要分支學科方向有氣候學、天氣學、大氣物理學、大氣化學、大氣探測和應用氣象學等，其研究成果可以服務于全球天氣氣候和環(huán)境變化、災害性天氣事件發(fā)生機理和預報預測、大氣污染防治和生態(tài)環(huán)境保護，是一個為民生和社會可持續(xù)發(fā)展提供有力科學支持的充滿活力的學科。目前國內開設大氣科學學科的主要高校有南京大學、南京信息工程大學、北京大學、復旦大學、中山大學、蘭州大學、成都信息工程大學、云南大學和國防科技大學等。

南京大學是國內最早開設氣象學內容課程的學校之一，全國最早的地學系也建立于此，其學科建設和發(fā)展時間序列完整，擁有深厚的民國時期氣象學的歷史積淀，淵源可上溯至兩江師范學院。1903年清政府在《奏定優(yōu)等師范學堂章程》中規(guī)定物理課中必須包括氣象學內容。南京大學氣象學發(fā)展在三江及兩江優(yōu)等師范學堂時期已初顯雛形，但當時的教材及教員基本來自日本，國內無專業(yè)的氣象工作者。直至1920年秋，竺可楨先生在南京高等師范學校開始講授近代氣象學課程，至1924年，地學系分為地理組、地質組和氣象組，其中氣象組成為我國最早的氣象學專業(yè)，確立了發(fā)展氣象科學，培養(yǎng)氣象人才的目標。在竺可楨先生的領導下，南京大學的氣象學才逐漸起步，并逐漸發(fā)展成為現代意義的大氣科學學科。作為我國現代氣象教育的發(fā)祥地，南京大學大氣科學學科自1924年成立以來，已有近百年的歷史，為我國的氣象、水利、環(huán)保、民航和國防事業(yè)培養(yǎng)了7000余名優(yōu)秀人才。天氣動力學、氣候動力學和大氣物理學是南京大學大氣科學學科的傳統優(yōu)勢和特色。近些年，南京大學大氣科學瞄準世界科學前沿，形成了天氣氣候與空氣污染相互作用、氣候和全球變化影響和應對等交叉新興學科方向，有力拓寬了學科內涵。在大氣污染成因和治理、臺風動力學、雷達氣象、中緯度氣候動力學、氣候預測等關系防災減災、生態(tài)文明建設等國家需求的領域也取得了一系列具有重要影響的創(chuàng)新成果，學科布局覆蓋了從局地-城市-區(qū)域-中國-亞洲-全球的多尺度科學問題。

南京信息工程大學是一所以大氣科學為核心學科的行業(yè)特色高校，其學科規(guī)模大，專業(yè)特色鮮明，被譽為“中國氣象人才培養(yǎng)的搖籃”。相關學院有大氣科學學院、大氣物理學院、應用氣象學院、海洋科學學院和水文與水資源工程學院，此外還擁有“長望學院”“龍山書院”“雷丁學院”“藕舫學院”等跨學科跨專業(yè)的學院，分別培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、具有跨學科知識的復合型人才、國際化人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。其相對穩(wěn)定并具特色的研究方向主要有大氣環(huán)流及其動力過程、季風與海陸氣相互作用、數值模式與氣候預測、氣象資料處理與同化應用、中尺度氣象與臺風以及氣候變化與區(qū)域響應。

北京大學的大氣科學學科隸屬于大氣和海洋科學系，其科學定位是研究大氣、海洋和海-氣耦合氣候系統中的重大基礎和核心前沿問題。北京大學的學術氛圍相對獨立開放，且長聘制度提供的制度土壤有利于新入職青年教師的快速成長。北京大學大氣科學學科的優(yōu)勢不是傳統氣象學方向，而是古氣候、行星大氣和大氣化學等新興學科方向。在科研產出上，北大發(fā)表論文的篇均引用次數較多，科研質量較高。教師隊伍也以中青年教師為主，且多數在海外獲得博士學位。博士生數量多，生源好，博導帶領的博士生團隊是科研產出的主力軍。

復旦大學大氣科學學科近幾年發(fā)展迅猛，已經由原先的大氣科學研究院成立了大氣與海洋科學系，包括環(huán)境系的大氣環(huán)境方向，主要研究方向有氣象與大氣環(huán)境、氣候與氣候變化、物理海洋與海洋氣象。復旦大學注重人才隊伍建設，領軍人才較多，擁有2位院士，且人才隊伍擴張非常迅速，目前已建立了較完備的人才培養(yǎng)體系，自2018年開始招收本科生。

中山大學大氣科學學院下設氣象系、大氣物理與化學系、大氣海洋系和空間天氣系4個學系，擁有廣東省氣候變化與自然災害研究重點實驗室、大灣區(qū)大氣化學與環(huán)境污染研究院、南海觀測預警平臺、多尺度天氣氣候和環(huán)境生態(tài)數值模擬平臺和熱帶大氣海洋系統科學粵港澳聯合實驗室。其以熱帶海洋氣候（南海）為特色，著力于海洋和陸基觀測平臺建設，包括我國最大海洋綜合科考實習船“中山大學”號。采取服務國家的發(fā)展戰(zhàn)略，服務于“一帶一路”、南海戰(zhàn)略和粵港澳大灣區(qū)建設。近幾年，其圍繞熱帶海洋大氣學科，堅持人才興院戰(zhàn)略，人才規(guī)模成長迅速，擁有大批的優(yōu)秀年輕學者。在國際合作方面，“Future Earth”-未來地球計劃中國委員會秘書處落戶中大，且其承辦了聯合國政府間氣候變化專門委員會等。

蘭州大學的大氣科學學科具有西部特色，優(yōu)勢方向在于干旱氣候變化、對流層大氣物理與環(huán)境、資料同化與數值模擬。蘭州大學引進了“泛三極計劃”首席姚檀棟雙聘院士，整合大氣、地理等地學相關學科成立了“泛第三極生態(tài)環(huán)境與氣候變化前沿科學中心”和“一帶一路”協同創(chuàng)新中心。

二、國外高校大氣科學學科發(fā)展情況

大氣科學學科的國際一流高校主要有科羅拉多大學、華盛頓大學西雅圖分校和雷丁大學等。其中科羅拉多大學的研究方向主要涉及大氣與海洋動力學、大氣化學與物理、化學和物理海洋學、云和氣溶膠、行星大氣、輻射傳輸和遙感、冰凍圈等，其注重學科交叉研究，在水文學、北極和高山研究以及大氣和空間物理方面都有一定的研究力量，科羅拉多大學的課程設置分得很細，專業(yè)性強，注重實驗教學和課堂討論，關于大氣科學的專業(yè)類課程就有46門。華盛頓大學西雅圖分校的研究方向涉及大氣化學、大氣動力學、邊界層過程、云和氣溶膠、冰川學和行星大氣、云動力學、降水過程、風暴等，其與太平洋海洋環(huán)境實驗室有密切合作。

在中尺度災害性天氣方向，科羅拉多州立大學擁有美國國家級的雷達基地—CHILL雷達，是美國雷達氣象的主要研究中心。美國俄克拉荷馬大學擁有美國目前最大的雷達研究中心，發(fā)展了先進相控陣雷達、成像雷達等系統。懷俄明大學擁有自己的觀測飛機，可以實現用飛機觀測云和降水的微物理特征。英國的雷丁大學從模式的模擬、資料同化、預報到災害的影響等方向均有相對完備的研究力量。總的來說，國際上各單位都是在某一類觀測上重點發(fā)展，如科羅拉多州立大學和俄克拉荷馬大學都是重點發(fā)展雷達，均有國家級的雷達觀測平臺，圍繞雷達系統設計、電磁波理論、云降水物理、強對流和臺風等不同方向開展研究。懷俄明大學則是重點發(fā)展飛機觀測，研究領域包括儀器原理和關鍵技術、雷達和衛(wèi)星遙感理論、模式模擬、資料同化、災害影響評估、火星大氣、極地和北極氣象學、大數據和機器學習等。氣候學方向當今國際上的研究前沿為氣候無縫隙預測、氣候變化及其適應，相關的國際計劃主要有IPCC、Future Earth等。大氣物理與大氣環(huán)境方向的國外優(yōu)勢單位主要有赫爾辛基大學、華盛頓大學、雷丁大學、德州農工大學和利茲大學，這些單位在該方向的實力強勁，目前研究的國際前沿問題是大氣和地球系統關鍵過程的觀測、理解和模擬。

三、國內高校大氣科學學科發(fā)展的幾點不足

與國際一流高校大氣科學學科相比，國內大氣科學學科交叉的深度和廣度仍需加強，在水文、海洋、生態(tài)文明、健康等領域的交叉研究不夠。對水資源、海岸線、海水、山地計劃、人類命運共同體、冰川和三極等國際熱點議題的關注度欠缺，對人類命運共同體、生態(tài)文明建設、天氣防災減災和“碳中和”等國家重大需求問題的研究力度不夠，對大數據、信息化、智能化、遙感技術等新技術新前沿的考慮不夠。導致在論文的影響力上與國外仍有較大差距，科研成果顯示度不夠，科研上的重大創(chuàng)新還有待進一步突破。

此外，課程設置上偏于老化，缺乏關于學科前沿科學熱點和學科交叉科學問題的講授，且實操實踐類的課程設置較少，講課方式過于傳統，停留于書本的理論傳授，缺乏生動的課堂演示和自由的探討環(huán)節(jié)。

國際化水平和國際影響力需提高。國內的大氣學科參與國際化重大工程和項目較少，所以國際話語權有待提高，此外國際化人才培養(yǎng)體系尚不夠完善，課程設置缺乏國際化理念，全英文課程建設還不成體系。

四、在二十大報告指引下，未來國內高校大氣科學學科的發(fā)展方向

黨的二十大報告指出，未來要加強基礎學科、新興學科、交叉學科建設，加快建設中國特色、世界一流的大學和優(yōu)勢學科。因此，學科交叉是大氣科學學科進一步內涵式發(fā)展的第一要義。子學科內涵發(fā)展與子學科的交叉可以作為學科提升的突破口，在傳統優(yōu)勢基礎上拓展學科交叉的深度和廣度，進一步關注交叉和新興學科方向，促進大氣與生態(tài)、社會、人文、城市規(guī)劃等學科的交叉，拓寬學科內涵。建立不同院校間的學術交流平臺，鼓勵不同方向教師之間的學術交流，促進分支學科方向的交叉和團隊合作，鼓勵中青年科學家立足國際熱點和國家重大需求等問題開展交叉研究。此外，可以進一步發(fā)揮數據科學和人工智能等技術對于新興學科發(fā)展的支撐作用，發(fā)展人工智能與氣象學，應對國家“雙碳”戰(zhàn)略目標，發(fā)展“氣象+新能源”，從而形成新的學科增長點。

二十大報告指出，未來需要進一步擴大國際科技交流合作，加強國際化科研環(huán)境建設，形成具有全球競爭力的開放創(chuàng)新生態(tài)。因此，更高水平的國際合作是未來國內大氣科學學科發(fā)展的一大重要支點。全球化時代國際合作是推動科技創(chuàng)新、提升人才培養(yǎng)質量和應對天氣、氣候和環(huán)境變化的重要途徑。未來需要進一步與國外一流科研機構開展深入地和實質性地合作交流，短期引進國際學術大師開展合作，并鼓勵年輕教師到海外進行1～2年的短期合作，從而進一步提升科研的協同創(chuàng)新能力。同時，進一步鼓勵中青年教師在重要國際組織中任職，建立起一支具有國際視野的高水平科研隊伍，提升學科國際影響力。未來相當一段時間，以全球變暖為特征的全球氣候變化問題仍然是當前人類社會面臨的重大挑戰(zhàn)，也是天然的國際合作主題，未來國內高校需要積極主導，與國際一流高校圍繞相關主題開展聯合科學研究以及人才培養(yǎng)合作。

黨的二十大報告還指出，教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐。其中，科技是第一生產力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力。因此，未來需要進一步強化人才在學科發(fā)展中的戰(zhàn)略性地位，進一步優(yōu)化指揮棒，以評價體系的改革激發(fā)人才隊伍的創(chuàng)新活力，立足“反五唯”思想，更加注重成果的質量，而不是數量，更加注重人才的實際貢獻，而不是資歷，鼓勵論文要寫在祖國的大地上，從而進一步激發(fā)青年教師的工作熱情、提高其科研追求、明確其努力的方向。加強對于國際一流人才的引進力度，培養(yǎng)和引進一批在國內外有影響力的學術大師和有頂尖科研水平的青年教師人才，形成多支引領學科方向的頂尖學術團隊，從制度層面做好改革，為國際一流人才提供更好的制度土壤。

大氣科學學科的發(fā)展離不開第一手觀測資料的獲取，觀測能力的提升可以說是目前國內大氣科學學科發(fā)展的“卡脖子”問題。基礎建設能力的提升可以支撐國際前沿研究成果的產出，高質量的第一手觀測資料也是原創(chuàng)性重大科學發(fā)現的重要基礎。未來國內大氣科學學科發(fā)展方向可以以重大觀測平臺建設作為重點任務，加強國家重大科技基礎設施建設，以促進整個學科發(fā)展，并更好地服務國家和地方重大科技需求。

（陳楚，南京大學大氣科學學院行政學科秘書、研究生輔導員。）