第一章
一、气象与大气科学的定义
气象：在地球大气中每时每刻都在发生着风、云、雨、雪、雷电、旱涝、寒暑等等各种各样的自然现象， 这些现象统称为大气现象，简称为气象。
大 气科学：研究大气中各种现象的成因和演变规律及如何利用这些规律为人类服务的科学。
二、大气的研究对象、气象与社会经科学济发展的关系
研究对象 大气圈及大气圈与水土岩石圈、生物圈之间的相互作用。 研究任务
观测和研究各种各样的大气现象、大气层与下垫面之间的相互作用及人类活动所产生的气象效应；
系统地、科学地解释这些现象、作用和效应，阐明它们的发生和演变规律；
根据所认识的规律分析、诊断和预测过去、现在和未来的天气、气候，为国民经济和人们的日常生活服务；2
从理论和实践上探索和模拟人为天气过程、人为气候环境，为人工影响天气和气候提供科学依据。
气象与社会经济发展的关系：
气象与农业 气象与林业 气象与工业 气象与渔业、海盐生产 气象与航空 气象与军事 气象对人类健康的影响
三、大气科学的主要分支学科（11个分支学科）
普通气象学：研究气象学的基本理论和一般问题；
大气探测与遥感学：研究对大气进行观测的方法与观测数据的计算，应用各种气象仪器设备和技术对地球大气层及地表浅层进行观测与探测，包括定期观测、运载仪器和常规仪器观测、地基遥感、空基遥感等；
大气物理学：研究大气结构、大气热力学特征、大气光电声现象、云物理及人公影响天气等；
大气化学：研究酸雨、气溶胶、碳循环、降水化学、大气成分、大气中化学过程等； 天气与天气预报学：研究短期预报、中期预报、长期预报，一般天气学原理与方法、天气诊断等；
气候与气候变化学：研究不同时期和不同区域的气候与气候变化、气候系统的年际变化预报、地球物理因子对气候的影响、气候影响评估、气候与气候变化预测的方法等；
动力气象学：研究数值预报、大尺度大气动力学、气候数值模拟、非线性大气动力学等；
边界层气象学：研究海上边界层、陆地边界层、大气湍流、边界层 数值模拟、大气扩散与空气污染等；
大气环流学：研究不同纬度的大气环流系统、热带大气环流与季风、海—气相互作用、大气环流与遥相关等；
应用气象学： 研究农业气象、林业气象、水文气象、医疗气象、局地气候与小气候、应用气候等；
灾害气象学：研究灾害性天气（如气旋、台风、雷暴、阵雨、暴雨、龙卷、沙尘暴及积云对流、锋、飑线、中尺度对流等其他扰动产生的灾害效应）、灾害性气候及其损失评估等。
第二节 大气科学的历史、现状及发展趋势 一、 大气科学的发展历史与现状
气象史的两个时代：1、古气象史时代 从人类有文字记载的历史时期开始到十七世纪末。 2. 近现代气象史时代 从十七世纪末至今的三百多年。 近现代大气科学的四次飞跃：
第一次飞跃: （大约1700—1859年）气象仪器如温度表、雨量器、气压
表等相继发明，导致对信风和全球大气环流的研究。
第二次飞跃:（1860—1940）无线电报发明，地面气象观测网产生，天气图诞生，V.Bjerknes创立了锋面学说，提出了著名的斜压概念和环流理论，从此天气学和动力气象学形成并得到发展。
第三次飞跃: （大约1941—1980年） 无线电探空仪发明，高空观测网
迅速建立，Rossby提出了长波动力学，创立了长波理论。 Lorenz提出奇异吸引子与混沌理论、准地转理论、适应理论、突变理论和不稳定理论等并相继得到应用，大尺度天气学进入成熟阶段。
第四次飞跃: （大约1980—）空间和地面大气遥感探测与气象信息技术系统日趋完善，大气科学试验正从局部的专业试验向全球的综合性试验过渡，气候研究正朝着更加广泛、更加综合的方向发展。
第二章
第一节 大气的组成
地球大气由三个部分组成:干洁大气（即干空气） 水汽 悬浮在大气中的固液态杂质
一、干洁大气
干洁大气的定义及其成分变化：
定义：除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整个混合气体。
成分变化： 0~90km，主要成分和含量比例基本保持不变。 90km以上，氮稍有减少,氧稍有增多,氩和二氧化碳明显减少,其中氧分子和氮分子开始离解 。 各种成分介绍：
各成分总体状况：
表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下）
氮气（N2）：
存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。
作用：是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料。
自然条件下,氮气只能通过闪电雷暴作用形成,通过降水过程被植物和土壤吸收 氧气（O2）： 作用：
? 是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体； ? 积极参与大气中的许多化学过程；
? 对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。 臭氧（O3）： 时空变化：
? 时间变化：最大值出现在春季，最小值出现在夏季。 ? 空间变化：
水平：由赤道向两极增加。 垂直：
55～60km，含量极少。 20～25km，达最大值，形成臭氧层； 12～15km
以上，含量增加特别显著； 从10km向上，逐渐增加； 近地面，含量很少；
这幅地图显示的是臭氧空洞。
1986年，南极的臭氧量仅是30年前的一半。
1988年，探测发现北半球上空臭氧层已比20年前要薄百分之三。这种变化足以使皮肤癌的病例大幅增加。 作用：
对紫外线有着极其重要的调控作用。对高层大气有明显的增温作用。 二氧化碳（CO2）：
来源：生物的呼吸、化石燃料的燃烧、有机物质的燃烧和分解、火山喷发作用等。 时空变化： 时间变化：
a) 白天、晴天、夏季时的二氧化碳浓度小于黑夜、阴天、冬季。 b) 工业革命前小于工业革命后。 空间变化：
水平：城市大于农村； 垂直：
0～20km，含量最高； 20km以上，含量显著减少。 作用：
? ?
绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。 强烈吸收长波辐射（地面辐射、大气辐射），使地面保持较高的温度，产生“温室效应”。
二、水汽
来源：主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。
时空变化：
时间：夏季多于冬季
空间：一般低纬多于高纬，下层多于上层。 作用：
在天气气候变化中扮演了重要角色。
能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着
“温室效应”。
二、 大气中的杂质：大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污
染物质两大部分）。
气溶胶粒子：
定义：大气中沉降速率极小、尺度在10-4μm到100μm之间的固态和液态微粒。 分类：液体质粒、固体质粒 固体质粒的来源：
有机质数量较少，大多为植物花粉、微生物和细菌等；
无机质数量较多，主要来源于：尘粒、烟粒、海洋中浪花飞溅的盐粒，流星飞逝后留下的灰烬，火山尘埃等。
作用：
吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地面的太阳辐射； 缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而失去的热量； 降低大气透明度，影响大气能见度；
充当水汽凝结核，对云、雾及降水形成有重要意义。 大气中的污染物质：
定义：由于人类活动或自然过程，使局部、甚至全球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。 分布：
空间上 ：垂直：主要集中在3km以下的低层大气中； 水平：城市多，农村少；陆地多，海洋少。 时间上：冬季多，夏季少；清晨和夜间多，午后少。 来源：
自然过程形成。火山爆发、风吹扬沙和沙尘暴、雷击森林失火等。
人为过程造成。工业和交通上煤炭、石油、天然气的使用，农业上化肥、农药的喷施，生活上制冷采暖的排放与泄漏等。
大气污染的危害
第二节 大气的铅直结构