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气象学 行者物语网

作者:德国赌场 发布时间:2020-08-09 10:53 点击数:

  气象学(Meteorology)是把大气当作研究的客体,从定性和定量两方面来说明大气特征的学科,集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。气象学是大气科学的一个分支。

  第一位建立气象学的人是家亚里士多德。在他的专书《气象汇论》中,他最先叙述和粗浅地解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象,而这书是世界上最早的气象书籍。直到18-19世纪,由于物理学和化学的发展以及气压、温度、湿度和风等测量仪器的陆续发明,使大气科学研究由单纯的描述进入了可以定量分析的阶段。1820年,德国人布德兰绘制了第一张地面天气图,开创了近代天气分析和预报方法。1835年,法国人科利奥里提出风偏转的概念;而1857年荷兰人白贝罗提出风和气压的关系,他们的概念都成为大气动力学和天气分析的基础。

  1920年前后,挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为“极锋学说”的理论,来说明中纬度地区的天气变化情况。这套理论在1920年代发表之后,至今已有70多年,但仍然是今日作天气预报的主要理论依据,亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础。1930年代,无线电探空仪的广泛使用,真正开始了三维空间的大气科学研究。根据大量探空资料绘制的高空天气图,发现了大气长波。1939年卡尔-古斯塔夫·罗斯贝提出了长波动力学,他的理论亦对天气预报有莫大的贡献。到了1950年代至60年代,电脑、天气雷达,卫星和遥感的技术的应用,使大气的各种现象,大至大气环流,小至雨滴的形成过程,都可依照物理学和化学的数学形式来表示,例如热力学第一定律、偏微分。从而使大气科学有了突飞猛进的发展。

  研究的方法主要有四种,分别为观测研究、理论研究、数值模式研究及实验研究:

  观测研究是藉观测去了解不同的大气现象,可以说是气象学理论的其中一块基石,亦是一般气象爱好者所关注的。观测方法亦有很多种,气象站、高空气球、卫星云图、雷达回波图等。观测研究不只是观测,也有一定程度的归纳和分析,例如一句“明天转冷”,便是一种分析。此外,绘制天气图、整理热带气旋路径、气候区域分类等,亦是观测研究所要做的。

  理论研究有三大部份,除观测外,物理和数学对理论研究亦很重要。理论可以从两方面产生,一方面是从观测数据中直接建立出来的,例如分析热带气旋强度的德沃扎克分析法,另一方面是从物理理论或其他气象理论演化出来的,例如地转方程、气压梯度方程等。物理理论很多时需要数学的帮助,反过来说,数学语言有时更能使我们明白物理和气象理论。

  现代的天气预报即是建立在数值模式上,数值模式透过非线性方程式以及超级电脑的插点格运算,反演出一地区未来数天天气。数值模式研究是较少人所认识的,它们都需要相当的理论知识、电脑程序技巧和实验技巧。数值模式研究会把不同的物理和气象方程,以电脑程序的方式放进电脑里,再计算出未来温度、湿度、气压、风向等变化,以协助天气预报或理论研究。 比较有名的天气数值模式有:

  实验研究同样是较少人所认识的,实验研究因数值模式研究的出现而比往日式微,但亦有其存在价值,例如要验证某些理论,数值模式研究是做不到的。

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