大气科学发展的综合性特点和趋势

李霏

摘要：大气科学以实际观测资料为自己发展的基本依据，以不同尺度的时间和空间为自己的活动舞台，只以其他多种学科作为自己发展的理论基础和研究手段，这既表明了综合往是大气科学发展的固有属性，也决定了综合性是大气科学发展的必然趋势。纵观大气科学发展过程，特别是70年代以来世界范围内的综合性大气观测试验和数据模拟工作，表明了加强国际间合作，开展多学科间的综合研究，应是推动大气科学发展的必要途径。

关键词：大气科学;发展趋势;发现特点

本世纪60年代以来，人们越来越深刻地认识到应该把地球看做一个整体来进行科学研究。在大气科学领域中，气候系统概念（气候系统是决定气候形成、气候分布和气候变化的物理系统，包括大气圈、水圈、岩石圈、低温圈和生物圈。）的提出就是一个例证。这标志着对气候的认识不再把它看做是简单的天气状况平均的概念，意味着气候研究已涉入到气候内在属性的问题，从机械论向系统论的转变。纵观大气科学的发展过程，其综合性特点越来越明确深刻化了。以人为主体，在实践过程中，大气科学不仅与国民经济各个部门，而且同许多学科的联系越来越紧密了。积银开展它与多种学科的综合研究，特别是把地球作为一个完整的系统，重视其各个部分的相互作用及其对大气圈的影响，已经成为大气科学发展的一个必然趋势。

1综合性–大气科学发展的固有属性

一般来说，把19世纪20年代地面天气图的诞生看做是近代气象学研究起点的标志。就天气图一词，在英语中称之为synopticchart.而随后形成的天气学称为synopticmeteorology，天气预报称为synopticforecast，synoptic的原义是综观或鸟瞰的意思。meteolcogy一词源于希腊文meteros和logos，意为“上空的”和“推理”。如此使用的内涵就在于天气学是一门需要作综合判断的科学。随着现代科学技术在气象学中的使用，其研究范畴日益扩展、大大扩充了传统气象学的研究内容，使得它的综合性含义有了新的延伸和发展，远远超出了原来synoptic一词的内涵。因而，从20世纪60年代以后，比气象学名字更具有普遍性的“大气科学"术语开始使用并日益广泛起来

1.1大气科学以实际观测资料为自己发展的基本依据

大气状态的变化涉及诸多要素和因子，只有综合了解和分析这些要素和因子的真实面貌和动态特征，才能得出大气状态及其变化规律。迄今大气科学中的每一句断言和每一个结论甚至得出这些断言和结论的每一步推理过程都必须通过实际观测资料来验证其真伪。且不说近20多年来全球性大气综合观测试验发现的新观测事实并由此深入揭示出的大气科学领域中的一些新观点，就是前述的天气图也是在大量的观测记录资料基础上绘制出来的。值得提及的是，这类资料范围之广，数量之多，传递之快、确是自然科学中的奇观。仅以我国范围为例，全国有近2600个气象台站，其中约有2400个站点要发气象观测记录报。其报的内容中至少有10项要填在地面天气图上.这10个气象要素即海平面气压、温度、露点、云状、云量、能见度、风向、风速、现在天气、过去天气。按常规要求，这样的图一天要定时绘4张，所以，如果这24O0个站点的报文都要填在天气图上的话，那末，一夭就要处理近10万个数据，如此日复一日，从不间断。再如，为解决全球天气分析和预报问题，若按50o平方公里大网格考虑，则要求1oo万个网格点上具有观测资料。因此，加強大气观测工作，特别是深入开展综合性的观测试验，以积极解决资料问题，应是发展大气科学的重要途径。

1.2大气科学分支学科又分又合的发展过程

是大气科学本身综合性的又一个反映从人类文明开始到16世纪·人类对于大气科学的认识，逐步由小到多、由浅入深地积累起来，個是知识是零碎的，又多是推理性的。17世纪初起，随着气象仪器的陆续发明和不断改进，1653年在意大利建立了世界上第一个气象观测站。到18世纪80年代，在欧洲、北美洲和西伯利亚等地的近60个观测站构成了观测网，其中每个站都用统一的仪器、规范、观测大气科学趋势浅析

时次和记录格式，并将所得资料集中管理。1820年德国人布兰德斯利用这种资料绘成了世界上第一张天气图。在观测网的建立、天气图的出现以及流体力学理论发展的基础上，大气科学的主要分支学科（天气学、动力气象学、气候学、云和降水物理学等）相继形成。从本世纪50年代开始，随着遥感技术和计算机技术等引入大气科学领域，一些新分支学科又不断涌现出来。

2大气科学综合性的外向表现-大气科学的发展与其他多种学科的发展密不可分

众所周知，大气科学的形成和发展，离不开物理学和数学的支持。这是因为一切大气现象莫不服从于物理和化学规律，需要各种数学工具作为研究手段。比如，研究大气运动，需要同流体力学、热力学、数学密切合作;研究数值天气预报，需用计算数学等理论知识。

全球变化过程的两个基本类型（物理气候系统和生物地球化学循环）通过无处不有的全球水分（水汽、水、冰）相联系在一起的，除了太阳（还含其他天文因素）外，还把人类活动作为全球变化的引发因素之一。不言而喻，大气科学与海洋学、水文学、天文学和生物学等多种学科的关系也是非常密切的。这就是说，研究水分循环、海洋与大气的关系等，需要水文学、海洋学相配合;研究大气的演化、地球气候的变化，需用到地球化学、地质学、冰川学、生物学、生态学等知识。此外，研究大气探测的手段和方法，则需要有关的技术科学相配合

现代技术比如信息技术（遥感技术、通信技术、计算机技术）的迅速发展，并不断被大气科学所采用，已经使大气科学技术面貌和科研水平发生了根本性的变革。加上不断涌出的新的学术思想和理论观点，如突变理论、灰色理论、模糊数学等，往往立即在大气科学中得到应用，促使其前沿学科领域不断产生。

3推动大气科学综合性发展的必要途径一国际合作

全球大气。作为一个整体、在不停地运动着.大气没有国界，一个地区（或国家内）的大气运动受到其他地区（或国家内）的大气运动的影响，反之亦然

大气科学研究中需用的观测资料所具有的高度分散（观测站点）、高度集中（资料迅速集中）和高度协调（观测站址、观测仪器和方法）的特点，要求高度的国际间合作。近30年来的世界天气监视网及全球大氣研究计划的实施和发展，就是国际合作的一个范例。这不仅表明了开展国际间综合性大气观测试验和数值模拟已经成为大气科学研究的重要手段，而且这也是大气科学本身的综合性特点所要求的。

1978年12月至1979年11月的全球大气研究计划第一次全球大气试验、在全球范围内有140个国家投入试验的地面站9200个、高空站1000个、静止气象卫星5颗、极轨气杂卫星4颗、船50艘、飞机100架、定高气球300个、海洋浮标300多个。该试验按预定计划完成，已整理出一套完整的高质量资料。在此期间，全球大气探测达到空前未有的程度，对这些资料分析，为人们提供了大气运动最完整的图像。

为着研究全球大气变化，由国际科联协调的一次最大的综合性计划：国际地圈一生物图计划（ICBP1984～2000），它的产生充分代表了地球科学所属各学科相互渗透、相互融合并进而与社会科学紧密相结合的总趋势。目前已有近30个国家相应成立了IGBP国家委员会。

从IGBP的4个主要科学问题（陆地生物圈与大气化学过程的相互作用，海洋生物幽与大气的相互作用，水循环的生物学问题.气候变化对陆地生态系统的影响）可以看出，这个计划与大气科学的关系异常密切，它的实施必将全面推动大气科学的发展。因此、可以认为，这个计划是当前（至少到21世纪）大气科学综合性研究之汇总，更可以认为，它构成了全球变化科学研究的总轮廓。

参考文献：

[1] 汪勤模.大气科学发展的综合性特点和趋势[J].科学学研究，1992（4）：5-10.

（作者单位：济宁市气象局）