概要

大气科学的拓展领域已经超出了基础学科气象学的范畴，包括了宽泛的学术方向，其中许多与社会直接相关。认识大气是预测强暴风雨、提高空气质量、应对气候变化和预见强太阳风暴及其他现象的基础。当今的环境挑战对大气与海洋、陆面、太空环境以及人类社会如何相互作用的知识的需求日益增加。过去50年里，我们对大气过程的认识和预见及预防天气和气候事件的能力都取得了重大进展。观测和计算工具的不断发展，使科学家能够用全新的方式认识大气。然而，推进大气科学的机会和必要性比以往任何时候都更加重要，尤其是面临不断变化的环境条件和社会对相关信息和服务需求日益增加的情况下。[第一段]     

大气运动的一些基本动力过程的研究

重力、科里奥利力以及大气和外界的热量交换是决定大气运动基本性质的主要因子。而一切热力因子的作用都必须通过大气运动的动力学过程才能实现,因此,研究大气运动的基本动力过程对于认识大气运动的基本规律,了解天气演变过程以及运动和热源的相互作用过程都有重要的意义。近几年来,我们在大气动力学方面,也就是对大气运动的一些基本动力过程,进行了研究,取得了一些有意义的结果。这里仅就一些主要内容概括     

欧亚大陆冷季积雪与亚洲夏季风的关系:区域特征与季节性

主要回顾了欧亚大陆冷季积雪与亚洲夏季风的关系,特别是积雪对季风演变和强度的影响。从Blanford(1884)着眼喜马拉雅山测站积雪开始,到20世纪70年代卫星测量的大范围雪盖资料的问世,直至近几十年来全球气候模式模拟与资料分析的结合,回顾了人们在不同时期对积雪-季风关系的不同认识以及对积雪影响季风的物理过程的不同理解。一方面,积雪通过反照率效应影响温度、温度梯度和大气环流包括季风环流;另一方面,积雪通过融化效应影响大气,特别是增强大气异常信号的持续性。在这些过程中,陆面积雪与大气运动的相互作用是一个正反馈的过程。另外,特别关注不同地区和季节的欧亚大陆积雪对不同亚洲区域季风的不同影响,以及积雪在季风演变过程中对不同阶段季风特征的作用。虽然积雪与季风的关系非常复杂,加深对这些复杂关系的认识,对理解季风系统的整体变化以及改进季风预报都尤为重要。     

现代气象观测工作及仪器介绍

一、前言尽管现代气象学已有很大进展,但仍有不少人持悲观论调,认为天气预报没法报准,而事实上也确实存在着天气预报准确性提高不快的情况。问题在于人们对大气变化的客观规律还认识得不充分。迄今为止,气象探测内容一方面不够广,另一方面也不够细。从大的大气环流到小的云雾降水微物理过程,以及大气成份的变化都还存在不少问题需要我们更深入地去认识。所幸的是,现代科学技术如空间技术、遙感技术、电子技术的发展给我们提供了手段,帮助我们去认识大气中的各种规律。气象学家们认为要解决气象学各方面的问     

微量物质对海洋的大气输入

在过去的十年中，显而易见，大气是许多自然物质和污染物从大陆输送到海洋的重要途径。这些物质的大气输入对海洋生物过程和海洋化学循环有正或负的影响。例如：很明显，大气是许多区域的重要营养成分如铁，氮等的重要输送途径。在本报告中，我们评价了这些地区的期的数据，发展向海洋的微量元素，矿物气溶胶，含氮物质合成有机物的大气通量的全球范围的估算值；比较了这些物质通过大气和河流输入的海洋比率。     

发展中的地基大气廓线探测

最初的大气廓线探测—无线电探空的出现和组网观测推动了气象学的发展。地基遥感大气廓线探测的发展将会推动对中小尺度天气系统变化规律的认识,提高对强天气过程的认识和预报能力。地基遥感大气廓线探测的主体技术已经成熟,但其复杂性和应用难度,远高于无线电探空,在应用环节、设备研制生产环节和多种技术的综合集成方面都面对技术挑战。多种大气廓线探测技术综合集成已成为大气廓线探测发展的重要特征和趋势。综合集成一方面能够提供更多要素,以满足应用需求;另一方面将改进、完善大气廓线探测能力,提高探测精度。     

关于大气过程可预报性问题的一些讨论

从非线性角度重新解读了von Neumann提出的大气运动三个分类，指出大气过程预报问题中存在两类不确定性——初始条件的不确定性和外强迫条件的不确定性，它们分别成为第一类可预报性与第二类可预报性问题的研究对象。强调了大气过程可预报性的客观存在性，由于大气过程的复杂性及人类观测手段和认识水平的限制，人们只能给出这些可预报性的估计，逐日天气预报存在上限(2周左右)。分析了预报误差产生的来源是初始条件的不确定性和预报模式的不完善性，但根本原因是大气过程的混沌本质；还分析了混沌系统误差增长理论，但由于实际大气过程包含很多显著不同的时空尺度以及不同尺度间的相互作用，人们对大气过程复杂的误差增长规律的认识还不是很清楚；最后讨论了动力学数值模式中不同的空间分辨率会改变系统的性质，指出可预报性问题的研究必须考虑空间分辨率的影响。而在讨论初值不确定性对预报的影响时，不需要考虑控制参数微小变化产生的影响，当然条件是控制参数的微小变化不会引起系统性质的重大变化。     

北太平洋夏季大气环流的持续性异常及其对中国天气的影响

对太平洋北部持续性异常的研究表明，正、负异常的形热从发生、发展到消亡的演变过程十分相似，它们都始于东亚及西太平洋区域距平形势的变化，并在北太平洋及东亚地区出现一规则排列的距平异常区域，东亚及整个北半球的大气环流也相应地发生变化。太平洋北部环流的持续性异常对东亚特别是中国夏季的天气异常有重要影响。诊断分析和数值试验表明，夏季太平洋北部大气环流发生持续性异常与太平洋中低纬的海温异常关系密切。     

空气质量——一个正在快速发展的领域——加拿大气象局大气环境领域的科学进展

加拿大气象局（MSC）的空气质量研究和服务是一项十分有特色、也是近年来正在快速拓展的工作。本文概括地介绍了加拿大气象局从服务国家需求的角度，在空气质量方面关注的主要环境问题，其大气化学及大气成分监测网络的布局结构和发展、大气过程研究的主要科学计划及进展特别是在数值模式技术研发及环境气象服务应用等方面的进展。寄此能让我们体会加拿大气象局在大气环境领域良好的科技和技术基础和服务于国家需求的意识，并能对我们在这个领域正在开展的工作有所借鉴。     

北半球50hPa与500hPa大气环流异常持续性的时空分布

近年来,由于大气环流异常特别是持续性的大气环流异常的经常出现,对社会经济的发展和人类生活都造成了很大影响。为了搞清大气环流异常的物理起因和机制及其持续性,人们已经作了大量工作。但到目前为止,已有的观测研究工作大部分都是用逐日资料针对北半球对流层而言的。 众所周知,平流层作为整个大气环流的一个重要组成部分,与对流层存在着密切联系。最近我们一系列的工作不但表明,北半球平流     

极地与青藏高原地区NOX的冰雪来源

NO_x在雪-气之间的交换能够影响到极地大气边界层的大气成分和大气化学过程,增强极地大气边界层的氧化性,并可能影响对冰雪大气成分记录的解释。近年来,人们认识到冰雪在光照下释放NO_x是极地大气边界层NO_x的一个重要来源。从以下几方面对大气边界层NO_x的冰雪来源进行综述：NO_x冰雪来源的观测和实验证据、冰雪释放NO_x的机制和影响参数、极地NO_x浓度和通量以及极地冰雪NO_x化学过程对环境的影响。近年来,笔者已在处于北半球中纬度的青藏高原观测到冰雪表面光照下释放出比极地高1个量级浓度水平的NO_x,因此需更深入的科学研究揭示其对青藏高原大气氧化性的影响。     

热带海气相互作用及其对副热带高压长期变化影响的研究

热带是推动大气热机的主要能量源地。那里大部分为海洋,海洋与大气之间的能量和各种物理量交换,在整个地球—大气系统的能量平衡中占有十分重要的位置。近几年来,我们开展了热带太平洋海气相互作用的研究。揭露了热带太平洋海气系统中存在着一类低频的振荡过程,这一振荡过程对北太平洋副热带高压的长期变化有明显的影响。同时,从物理量的诊断分     

极地气象考察与全球变化研究

南极和北极是地球上的气候敏感地区，也是多个国际计划研究全球气候变化的关键地区。极地包含了大气、海洋、陆地、冰雪和生物等多圈层相互作用的全部过程，在全球气候的形成和变化中有重要的作用。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。到2006年底，中国自主组织了23次南极考察，2次北冰洋考察和3次北极站考察；建成了南极长城站、中山站和北极黄河站，并在南极冰盖设置了3个无人自动气象站；开展了有关极地大气科学与全球变化的研究。在南北极地区，进一步加强国际合作，继续监测包括近地面温度在内的大气要素的变化，提高极地气象业务水平；拓展极地气象业务和大气科学考察研究领域，积极获取气候代用资料；进一步量化和认识极地在全球变化中的作用，及其对中国天气气候和国民经济可持续发展的影响；建立完善极地大气科学研究体系，提高极地大气科学研究水平，仍是中国极地大气科学与全球变化研究的重要内容之一。     

青藏高原大气边界层结构特征研究综述

青藏高原对我国东部地区的天气和气候、亚洲季风乃至全球大气环流和天气气候都有重要影响,而高原大气边界层作为连接高原独特下垫面和自由大气的桥梁,在上述影响过程中扮演了重要作用。高原大气边界层观测资料的匮乏严重制约着青藏高原天气与气候研究。本文回顾了青藏高原大气边界层结构特征的研究历史,将这些成果进行了总结和分析,并对目前研究中存在的不足之处进行了探讨。     

黑河实验（HEIFE）的一些研究成果

本文回顾了黑河实验（ＨＥＩＦＥ）的执行情况，总结了到目前为止的主要研究成果。得到了干旱地区陆面过程地表参数、地表能量平衡特征和湍流通量参数化的结果。同时得到了干旱地区陆面过程的物理机制同湿润地区有质的差异这一认识：同湿润地区不同，干旱地区地表蒸散和植被过程并不是地表能量平衡中的控制因子，因为感热并不输送到自由大气仅是大气边界层的强迫因子；而潜热输送给自由大气并且潜热的释放是大气环流的主要能源，但干旱地区很少或没有水汽和潜热输送到自由大气，所以干旱地区自由大气不能从地面得到热能；地表反射率大和向上长波辐射强致使净辐射亏损大；基于以上原因，干旱地区可能是一个水汽输送和热能的“汇”。这些结果使我们能更好地理解干旱地区的陆面过程。黑河实验的结果以系统的观测事实证实了绿洲的冷岛效应，临近绿洲沙漠的逆湿现象，即夏季白天常常是绿洲有感热向下输送，临近绿洲的沙漠有水汽向下输送。这些结果揭示了绿洲和沙漠环境相互作用的较完整图像     

大气环流：一个在不断演变的问题

本文回顾了十七世纪中叶到１９７０年间关于大气环流流行观点的演变过程，如以物理量羔代表我们对于那结已经意识到但学没有解释清楚的大气环流若干特征的程度的话，则分析Ｕ经历了四次明显的循环。１９７０年以后，再没有出现额外的循环，这一时期，大气环流研究的显著特征是它的多样性，为此，我们认为大气充研究本身是一种混沌过程，即在任何时候，即使能消除许多可能性，对大气环流研究未来的发展我法驾确切地预测的。     

大气探测技术的变革、现状和发展趋势

气象学是以大气为研究对象的一门应用科学,其任务是认识大气运动的规律,预报大气的行为,进而对天气进行人工控制。各国的大气科学研究和气象业务实践,历来都是围绕这些任务展开的。认识大气是完成上述各项任务的前提。耍认识大气,就必须开展气象观测,进行大气探测。能否通过观测、探测获得准确而又足够的气象资料,关系到能否不断改进对大气运动规律的认识;关系到天气预报、人工影响天气以及许多应用气象领域的研究工作     

南海夏季风爆发过程合成分析

在与1982／1983年强ENSO过程比较的基础上，揭示了1997／1998年ENSO暖事件发展迅速、强度极大、结束突然等关键性特点，进一步分析了这次暖事件爆发过程中热带印度洋和西太平洋大气季节内振荡的变化特点。并对1997／1998年ENSO过程中海洋和大气演变特征进行深入的诊断分析，对于认识ENSO机制，提高ENSO预报水平具有十分重要的科学意义。     

川东北地区持续性暴雨的初步研究

本文应用诊断分析方法研究了1982年7月川东北地区历史罕见的持续性暴雨天气过程,分析了大气边界层动力特征与暴雨天气的关系。得到大气边界层内风场,涡度、散度场及垂直运动场对暴雨的发生发展有重要影响,加深了对四川盆地暴雨形成物理机制的认识。     

黑河实验的一些研究成果

本文回顾了黑河实验的执行情况，总结了到目前为止的主要研究成果?得到了干旱地区陆面过程地表参数，地表能量平衡特征和湍流通量参数化的结果，同时得到了干旱地工我陆面过程的物理机制同湿润地区有质的差异这一认识；同湿润地区不同，干旱地区地表蒸散和植被过程并不是地表能量平衡中的控制因子，因为感热并不输送到自由大气仅是大气边界层的强迫因子；而潜热输送给自由大气并且潜热的释放是大气环流的主要能源，但干旱地区很少或