大氣科學是研究大氣的各種現(xiàn)象及其演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類服務的一門學科。大氣科學是地球科學的一個組成部分。它的研究對象主要是覆蓋整個地球的大氣圈，此外也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，以及和它相關的水圈、巖石圈、生物圈是人類賴以生存的主要環(huán)境。如何認識大氣中的各種現(xiàn)象，如何及時而又正確地預報未來的天氣、氣候，并對不利的天氣、氣候條件進行人工調節(jié)和防御，是人類自古以來一直不斷探索的領域。

隨著科學技術和生產的迅速發(fā)展，大氣科學在國民經濟和社會生活中的巨大作用日益顯著，其研究領域已經越出通常所稱的氣象學的范圍。

大氣科學簡史

大氣科學是一門古老的學科，有關天氣、氣候知識起源于長久的生產勞動和社會生活的經驗之中。

早在漁獵時代和農業(yè)時代，人們就逐漸積累起有關天氣、氣候變化的知識。中國在公元前2 世紀見于《淮南子·天文訓》和《逸周書·時訓解》的二十四節(jié)氣和七十二候，就是從生產和生活實踐中總結出來的，它又被用來指導農事活動。

17 世紀以前，人們對大氣以及大氣中各種現(xiàn)象的認識是直覺的、經驗性的。17～18 世紀，由于物理學和化學的發(fā)展，溫度、氣壓、風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)，為人類定量地認識大氣的組成、大氣的運動等創(chuàng)造了條件。于是，大氣科學研究開始由單純定性的描述進入了可以定量分析的階段。這是大氣科學發(fā)展進程中的一次飛躍。

1820 年，在氣壓、溫度、濕度、風等氣象要素的測定和氣象觀測站網逐步建立的條件下，布蘭德斯繪制了歷史上第一張?zhí)鞖鈭D，開創(chuàng)了近代天氣分析和天氣預報方法，為大氣科學向理論研究發(fā)展開辟了途徑。這是大氣科學發(fā)展史上的又一次飛躍。

1835 年科里奧利力的概念和1857 年白貝羅提出的風和氣壓的關系，成為地球大氣動力學和天氣分析的基石。1920 年前后，氣象學家皮耶克尼斯，索爾貝格和伯杰龍等提出的鋒面、氣旋和氣團學說，為天氣分析和預報1～2 天以后的天氣變化奠定了理論基礎。

1783 年，法國查理制成了攜帶探測氣象要素儀器的氫氣氣球。20 世紀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構，真正三度空間的大氣科學研究從此開始。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 年氣象學家羅斯比提出了長波動力學，并由此引出了位勢渦度理論。這不僅使有理論依據(jù)的天氣預報期限延伸到3～4 天，而且為后來的數(shù)值天氣預報和大氣環(huán)流的數(shù)值模擬開辟了道路。

1946 年朗繆爾、謝弗和馮內古特的“播云”試驗，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，促進降水，從此進入了人工影響天氣的試驗階段。

20 世紀50 年代以前，大氣科學雖然取得了很大的進展，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，由于各種新技術特別是電子計算機和氣象衛(wèi)星的采用，大氣科學有了突飛猛進的發(fā)展。

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以及各種化學痕量分析手段等新技術，對大氣的觀測能力增強了，觀測空間擴展了。如赤道上空五個地球同步衛(wèi)星和兩個極軌衛(wèi)星幾乎能提供全球大氣同時間的情況，不再存在氣象資料的空白地區(qū)。

氣象衛(wèi)星、新型氣象雷達、飛機等探測手段聯(lián)合應用，為開展各種規(guī)模的綜合觀測試驗，為早期發(fā)現(xiàn)和追蹤臺風及生命史短至幾小時的小尺度災害性天氣系統(tǒng)，為提高短期和短時預報水平，以及改進中期預報提供了條件。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容，如廣闊洋面的溫度、云的微觀結構、大氣的輻射平衡等。氣象衛(wèi)星已成為現(xiàn)代大氣科學發(fā)展的支柱之一。

電子計算機的使用，使大氣科學研究進入了定量和試驗研究的新階段。大氣的各種現(xiàn)象，大至全球的大氣環(huán)流，小至雨滴的形成過程，都可以依照物理和化學原理以數(shù)學形式表達，然而只有用電子計算機才可能進行運算并模擬這些現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程。

此外，科學技術的發(fā)展，人類往往需要了解幾星期、幾個月甚至一年以上大氣可能出現(xiàn)的狀態(tài)。這也需依靠高速計算機獲取和處理全球資料，以全球模式來進行天氣預報和氣候預報。電子計算機是現(xiàn)代大氣科學發(fā)展的另一個支柱�？梢灶A期下一代甚至再下一代最大的電子計算機將首先用于大氣科學。