研究大氣的手段和方法

⑴ 大氣顆粒物的研究方法

7.5.1.1 典型環境類型的選擇

環境工作的任務是環境監測、環境評價和環境治理。大氣顆粒物主要由人為來源和自然來源，因此必須對這兩種來源的顆粒物進行綜合性的研究，方能反映顆粒物污染的全貌特徵。因而典型環境的選擇，關繫到環境監測及環境評價任務的成敗。

以大氣環境中顆粒汞污染研究為例，說明如下。

工業革命以來，隨著近現代工業的飛速發展，人為的汞排放量越來越大，引發了嚴重的環境問題。大氣沉降是汞由岩石圈進入其他圈層生態系統的主要途徑。通過在大氣中的運移，汞已經成為全球性的污染物，汞危害問題引起了國際環境、衛生界的極大關注。

我國對汞污染的研究更具緊迫性。我國是世界第一產煤大國，能源結構中煤炭比例高達74.9%。而且我國煤炭中汞含量高於世界煤，尤其是西南地區的煤炭中汞含量較高。燃煤的大氣汞排放因子為64.0%～78.2%，燃煤釋放的汞對環境生態系統的污染是嚴重的。可以預計的是，人為來源的顆粒汞排放集中於城市，尤其是城市的工業區，如金屬冶煉等。研究這些排放源對顆粒汞的影響也有著重要的意義。其次，我國南方地區（如貴州、湖南、四川）分布著世界級的汞礦群，含礦層及其相鄰地層（厚達數千米）的汞含量遠高於地殼克拉克值，存在著面積廣大的高汞地球化學異常區，是顆粒汞的自然排放的主要來源，植被的破壞、礦山的開采所帶來的生態環境惡化問題勢必加重顆粒汞的自然排放。加重了環境汞的負荷。綜合以上因素，將城市工業區和高汞地球化學異常區作為顆粒汞污染研究的典型環境類型，是適合的。

7.5.1.2 采樣點的布置

在大氣污染的監測現場，從非均勻氣體體系中採集具有代表性的大氣顆粒物樣品是研究工作中最關鍵的一環。采樣點布置的基本原則是：保證觀測數據的代表性。針對不同的研究任務和環境類型，將監測現場劃分為若干個功能區，每個功能區內布置若干個采樣點。當研究目的是反映研究區域大氣顆粒物污染特徵的一般規律時，應避開局部污染源的影響；而在進行污染源對環境的污染評價時，采樣點的位置必須保證採集到這些污染源的樣品。

采樣過程中，同時系統收集所研究地區的氣象、水文、植被和人口密度等資料。

采樣點應選擇在具有代表性的地形並考慮下墊面特徵的地方。采樣點四周視野開闊，無高大建築物的阻擋，距煙囪的距離至少為其高度10倍以上，風場比較均勻。

點位確定之後應注意取樣高度，取樣高度一般為地面以上3～17 m，最好在5～10 m范圍內。在屋頂采樣時，高度至少高於屋頂1.5 m。

7.5.1.3 樣品的採集

樣品的采樣有多種方法：重力沉降、離心分離、撞擊、過濾、靜電沉降、熱沉降、超聲凝聚等等。對於TSP、PM10和PM2.5樣品，過濾法是目前普遍採用的一種采樣方法。降塵樣品一般採用重力自然沉降方法。

過濾法就是使空氣通過濾膜而達到大氣顆粒物與氣體相分離的目的。過濾效率是濾膜選擇時必須考慮的最重要的因素之一，主要由顆粒的幾何形態、成分和流速決定，一些常用的濾膜材料的優缺點如表7.5.1所示。

每種材料都含有少量與材料種類有關的雜質，當所作分析的目標元素含量與材料的空白水平量級接近時，濾膜雜質的含量決定了樣品分析的檢出限。濾膜材料的選擇通常由取樣參數和分析方法決定，濾膜在使用之前一般都要經過酸洗或者加熱進行脫氣處理。

當被研究的大氣顆粒物樣品中包含有揮發性強的或易受氧化的成分時，采樣時間不宜太長。一旦采樣完成，應立即密封保存，盡快稱重和進行分析，否則易造成誤差。

在采樣過程中，由於濾膜易受潮，必須在恆溫、恆濕條件下，稱量采樣前後的濾膜，以求得准確的大氣顆粒物的質量。

采樣時，應保留10%的濾膜作為本底空白。以便測定目標元素在濾膜中的背景值。

採用重力自然沉降方法採集降塵樣品時，為防止風將已沉降的顆粒物吹掉，加入乙二醇水溶液可使採集器底部保持濕潤，還可以防止冰凍、抑制微生物和藻類的生長。

表7.5.1 各種濾膜的特點

7.5.1.4 樣品分析

樣品分析的內容包括：

（1）成分分析（常量元素、微量元素、特殊研究任務確定的有毒、有害元素等）

許多化學的、物理的分析方法已經廣泛應用於大氣顆粒物的組分研究。如比色法、發射光譜法、原子吸收光譜法、質子熒光分析、X射線熒光分析、掃描電鏡X熒光分析、中子活化分析等。

（2）大氣顆粒物的主要礦物組成分析

採用X射線粉末衍射分析方法。

（3）顆粒物的表面特徵分析（採用掃描電鏡結合X射線能譜分析技術進行）

包括顆粒物的形態、顆粒物表面與人為污染有關的並具有生物毒作用的金屬元素相對含量、這些元素在不同粒徑顆粒物表面的分布特點、各種元素的檢出頻率等等。

其中，成分分析是主要的研究內容。大氣顆粒物樣品具有以下特徵：

a.在大氣中的濃度很小（mg/m³～μg/m³），其中所含的目標元素的濃度很低（10³～10^-3 ng/m³），要求選擇靈敏度高、確度好的分析方法。

b.大氣顆粒物中含有大量元素，其相互間具有一定的相關關系。為了鑒別污染物的來源、計算各個污染源的貢獻率，需要進行多元素分析。

c.大氣顆粒物中含有經高溫灼燒過的碳質微粒，較難完全溶解，而且還含有部分易揮發的元素如Hg、As、Se等。因此，要求用不破壞樣品的分析方法，才能准確地測定其全量。

核物探中的中子活化分析方法由於其靈敏度高、准確度好、可不破壞樣品同時測定四五十種微量元素的含量。是大氣顆粒物樣品分析的一個重要方法。

⑵ 大氣科學的學科關系

與其他學科的關系
大氣科學依據物理學和化學的基本原理，運用各種技術手段和數學工具，研究大氣的物理和化學特性、大氣運動的各種能量及其轉換過程、各種天氣氣候現象及其演變過程、天氣以及其他某些現象的預報方法、影響某些天氣過程的技術措施、大氣現象各種信息的觀測和獲取以及傳遞的方法和手段等。和其他學科一樣，大氣科學是同許多學科相互滲透、相互借鑒的。諸如：研究大氣運動，需同流體力學、熱力學、數學密切合作；研究太陽輻射以及太陽擾動在大氣中引起的各種機制，需同高層大氣物理學、太陽物理學和空間物理學密切合作；研究水分循環、海洋和大氣的相互作用，需同水文科學、海洋科學密切合作；研究地球大氣的演化、地球氣候的演變，需同地球化學、地質學、冰川學、海洋科學、生物學和生態學密切合作；研究大氣化學、大氣污染，需同化學、物理學、生物學和生態學密切合作；研究大氣問題的數值模擬、數值天氣預報等，需同計算數學等密切合作；研究大氣探測的手段和方法，需同有關的技術科學密切合作；在大氣探測、天氣預報等自動化的進程中，大氣科學還不斷同信息理論、系統工程等科學技術領域密切合作。在相互合作和相互滲透的過程中，大氣科學不斷汲取其他學科的養料；大氣科學特定的要求又不斷為其他學科開辟新的研究前沿，不斷豐富著其他學科的內容。
Atmospheric and Climate Sciences
ACS aims to rapidly publish original scientific papers in all the fields of applied and/or climate atmospheric science. It covers the latest achievements and developments in the applied climate and atmospheric sciences, including but not limited to the following scopes as well as the theoretical and practical aspects of these disciplines:
ACS的目的是快速發布原始科學論文，在所有領域的應用和/或氣候大氣科學,資料由美國科研出版社編輯出版。它涵蓋了最新成果和發展的氣候和大氣科學，包括但不限於下列范圍以及這些學科的理論和實踐方面：
Agricultural climatology
Air chemistry and the boundary layer, clouds and weather modification
Air quality, atmosphere & health
Applied meteorology
Atmospheric acoustics, electricity, optics, physics, radiation and sounding
Atmospheric and oceanic physics
Atmospheric and solar-terrestrial physics
Atmospheric chemistry
Atmospheric environment
Aviation climatology
Biometeorology
Building climatology and forestry climatology
Climate change and broadcast meteorology
Climate dynamics and variability
Climate policy
Clouds and precipitation physics
Cosmical meteorology
Dendroclimatology
Dynamics of atmospheres and ocean
Hydrology, oceans and atmosphere
Hydrometeorology
Marine meteorology and meteorology-associated geophysics
Medical meteorology and medical climatology
Meteorological, climatological and atmospheric environmental issues
Navigation climatology
Phenology and paleoclimatology
Polar meteorology
Radar meteorology and radio meteorology
Remote sensing
Satellite meteorology and synoptic meteorology
Theoretical and applied climatology
Tropical meteorology
Weather systems, numerical weather prediction

⑶ 大氣綜合防治措施有哪些怎樣綜合應用各種措施進行防治

大氣污染的防治措施有：
1.全面規則，合理布局（環境規劃）；
2.選擇有利排放方式（合理排放）；
3.區域集中供暖、供熱；
4.改變燃料構成；
5.限制汽車擁有量；
6.綠化造林；
7.擴大水域和濕地面積；
8.發展大氣污染控制技術。

大氣污染綜合治理措施：
（1）全面規劃、合理布局：環境規劃是經濟、社會發展規劃的重要組成部分，是體現環境污染綜合防治以預防為主的最重要、最高層次的手段。環境規劃的主要任務，一是綜合研究區域經濟發展將給環境帶來的影響和環境質量變化的趨勢，提出區域經濟可持續發展和區域環境質量不斷得以改善的最佳規劃方案；二是對工作失誤已經造成的環境污染和環境問題，提出對改善和控制環境污染具有指令性的最佳實施方案。
（2）嚴格環境管理：完整的環境管理體制是由環境立法、環境監測和換進保護管理機構三部分組成的。環境管理的方法是運用法律、經濟、技術、教育和行政等手段對人類的社會和經濟活動實施管理，從而協調社會和經濟發展與環境保護之間的關系。
（3）控制大氣污染的技術措施：實施清潔生產；實施可持續發展的清潔戰略；建立綜合性工業基地。
（4）控制污染的經濟政策：保證必要的環境保護投資，並隨著經濟的發展逐年增加；實行「污染者和使用者支付原則」。
（5）綠化造林：綠色植物是區域生態環境中不可缺少的重要組成部分，綠化造林不僅能美化環境，調節空氣溫濕度或城市小氣候，保持水土，防治風沙，而且在凈化空氣和降低雜訊方面皆會起到顯著作用。
（6）安裝廢棄凈化裝置：安裝廢氣凈化裝置，是控制環境空氣質量的基礎，也是實行環境規劃與治理等項綜合防治措施的前提。

⑷ 大氣環境污染的生物監測方法有哪些各有何特點

用於生物監測的手段很多。大氣污染的生物監測手段主要有：①利用指示植物監測大氣污染，主要是根據各種植物在大氣污染的環境中葉片上出現的傷害症狀，對大氣污染作出定性和定量的判斷。②測定植物體內污染物的含量，估測大氣污染狀況。③觀察植物的生理生化反應,如酶系統的變化、發芽率的降低等，對大氣污染的長期效應作出判斷。④測定樹木的生長量和年輪等，估測大氣污染的現狀和歷史。⑤利用某些敏感植物（如地衣、苔蘚等）製成大氣污染植物監測器，進行定點觀測（見大氣污染的生物監測）

⑸ 大氣學的大氣科學的主要內容

覆蓋整個地球的大氣，質量約五千三百萬億噸，約佔地球總質量的百萬分之一。由於地心引力的作用，大氣質量的90%聚集在離地表15公里高度以下的大氣層內，99.9%在48公里以內。2000公里高度以上，大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯上界。
大氣本身的可壓縮性、太陽輻射、地球的形狀和它的重力、地球的公轉和自轉、地球表面的海陸分布和地形起伏、地球的演化和地球生態系統等是造成地球大氣特定組分、特定結構和特定運動狀態的主要自然條件。人類活動及其對生態因素所起的作用，是影響大氣組分、大氣結構和大氣運動的人為條件。 地球大氣的組分以氮、氧、氬為主，它們佔大氣總體積的99.96%。其他氣體含量甚微，有二氧化碳、氪氖、氨、甲烷、氫、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。大氣中還懸浮著水滴、冰晶、塵埃、孢子、花粉等液態、固態微粒。太陽系的九大行星，都存在大氣。
地球大氣中的氧氣是人類賴以生存的物質基礎，氧氣的出現及其含量的變化，同地球的形成過程和生物的演化過程密切相關。大氣中的水汽來自江河、湖泊和海洋表面的蒸發，植物的散發，以及其他含水物質的蒸發。在夏季濕熱處，大氣中水汽含量的體積比可達4%，而冬季干寒處(如極地)，則低於0.01%。水汽隨著大氣溫度發生相變，成雲致雨，成為淡水的主要資源。
水的相變和水文循環過程不僅把大氣圈同水圈、岩石圈、生物圈緊密地聯系在一起，而且對大氣運動的能量轉換和變化有重要影響。大氣中的二氧化碳含量受植物的光合作用、動物的呼吸作用、含碳物質的燃燒以及海水對二氧化碳的吸收作用所影響，化石燃料(如煤。石油、天然氣)燃量增加，森林覆蓋面積減少的情況下，已觀測到二氧化碳含量與年俱增。大氣中本來沒有或極少存在的如甲烷、一氧化二氮等氣體，由於人類活動的影響，近年來它們的含量也迅速增加。這些有溫室效應的氣體含量的變化對大氣溫度的重要影響，已成為研究現代氣候變化的一個前沿課題。
大氣中臭氧的含量極少，即使在離地表20～30公里的濃度最大處，其含量也不到這層大氣的十萬分之一，然而大氣臭氧層能夠大量吸收太陽紫外輻射中對生命有害的部分，對人類起著十分重要的保護作用。另外，大氣臭氧層的存在，對平流層大氣的溫度也有重要作用。由於人類活動對高空光化學過程的影響會引起臭氧含量的變化，人類活動對臭氧含量影響的研究，已成為醫學界和氣象學界共同關注的問題。 地球大氣按溫度隨高度的變化，由地表向上，依次分為對流層、平流層、中層和熱層。對流層緊鄰地表，其中溫度隨高度增加而降低，平均每升高1公里約減少6.5℃，至對流層頂溫度降到極小值。對流層中的對流運動顯著，是熱量鉛直輸送的主要控制因子，雲和降水主要發生在這一層。對流層頂的高度在赤道地區約18公里，中緯度地區約12公里，極地地區約8公里。
平流層位於對流層之上，平流層頂高地表約50公里。平流層中的臭氧層吸收太陽紫外輻射，是使這層大氣溫度隨高度增加而上升的主要因子。這層大氣溫度層結非常穩定，其中的熱量輸送以輻射傳輸為主。
中層位於平流層之上，中層頂離地表約85公里，層內溫度隨高度增加而下降。熱層位於中層之上，熱層頂離地表約500公里。這層大氣由於吸收太陽紫外輻射，溫度隨高度增加而上升。熱層頂以上為外逸層，那裡大氣已極稀薄，每立方厘米不到一千萬個原子(海平面處每立方厘米約一百億億個原子)。
地球大氣按組分狀況可分為勻和層和非勻和層。高地表約35公里高度以下為勻和層，層內的大氣組分比例相同，平均分子量為常數。約110公里高度以上為非勻和層，層內大氣組分按重力分離後，輕的在上，重的在下，平均分子量隨高度增加而減小。離地表95～110公里為勻和層到非勻和層的過渡層。
地球大氣按電磁特性可分為中性層、電離層和磁層。由地表向上到60公里高度為中性層。離地表60公里到 500～1000公里高度為電離層。離地表500—1000公里以上為磁層。電離層能反射無線電波，對電波通信極為重要。磁層是地球大氣的最外層，磁層頂是太陽風動能密度和地磁場能密度相平衡的曲面。
地球大氣的運動非常復雜。地球的自轉和公轉運動以及地球自轉軸的方向產生了地球上的晝夜交替、四季變化和溫度自赤道向兩極遞減的規律。由於海陸分布和地貌等的不均勻性，地表的溫度並不完全按緯圈帶分布，而呈現出非帶狀的不均勻分布。 大氣圈外還存在著水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈這些圈層組成一個綜合系統。大氣圈中發生的各種變化都受其他圈層的影響；反之，大氣圈也影響著其他圈層的變化。研究大氣運動的能源，大氣中的物質循環、能量轉換和變化過程，大氣環流及天氣、氣候的分布和變化，都必須考慮大氣圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之間的相互影響和相互作用。
大氣圈不是孤立的，在空間和時間上具有寬廣尺度譜的各種大氣現象也不是孤立的。它們種類繁多，相互疊加又相互影響。即使同一類現象，其結構也不盡相同。影響這些大氣現象的因素非常復雜，人類至今還很難在實驗室內用人工控制的方法對它們進行完整的實驗和研究。只能以大自然為實驗室，組織從局地到全球的氣象觀測網，運用多種觀測手段對大氣現象進行長期的連續的觀測，特別是定量的觀測，以獲取資料；對有關氣候現象還需搜集地質考查、考古發掘和歷史文獻等資料。 大氣科學家們通過對大量資料的分析和綜合，提煉出量與量之間的定性的或定量的關系，歸納出典型現象的模式特徵，如鋒面、氣旋、大氣長波等。在模式的基礎上運用已知的物理學和化學的基本原理，以及數學工具和計算技術進行理論上的演繹和模擬，導出新的結論。理論模式是否合理，還需回到大自然的實驗室中進行檢驗，有些理論模式還有待於新的觀測資料加以證實。
全球大氣在不停地運動著，而且是一個整體。為掌握大氣運動變化快、范圍廣、形式多的特徵，就必須對大氣進行連續的、高頻率的、全球性的觀測。全球數以萬計的為天氣預報進行觀測的氣象站，要在相同的時間、用接近相同的儀器和觀測方法，在全球各地進行同步觀測；由氣象衛星、氣象雷達等探測手段觀測的大量資料，凡用於天氣預報業務的資料還要作同步處理。
這些資料都要在觀測完畢後的短短數十分鍾內迅速集中到世界氣象中心和各國的氣象中心。再加上為數更多的水文氣象站的觀測資料。資料的范圍之大、數量之多、傳遞之快是驚人的，這是自然科學中的奇觀。這一切只有通過國際間的密切合作才能實現。

⑹ 大氣環境監測

大氣環境中CO₂濃度的監測是目前確定CO₂是否泄漏較為有效和快捷的手段之一，其主要目的是發現來自於儲存工程可能的泄漏，以及項目周邊環境有沒有受到負面影響。目前最常用的技術有紅外線氣體檢測技術、大氣CO₂示蹤、陸地生態系統通量觀測三種。

1.光學CO₂感測器

絕大多數CO₂濃度監測技術都是基於CO₂近紅外（IR）吸收光譜特徵設計的，並且都可以做到實時監測和在線數據傳輸。由於CO₂在一些近紅外光譜段有著較強的吸收特性，同時其他氣體在相應的光譜范圍內的吸收特性較弱，從而使得一些近紅外波段成為探測和監測CO₂的良好途徑。CO₂對於近紅外4.25μm太陽輻射具有較強的吸收特徵，因此該波段對於探測大氣中的CO₂非常敏感（圖10-2）。大部分固定和移動式的商業化CO₂監測設備都是利用這一近紅外通道設計和製造的。CO₂另一個較強的近紅外吸收通道是2.7μm，但其吸收強度僅有4.25μm處的1/10。這個通道對於監測CO₂也非常敏感，並且基本不受其他氣體的干擾。該通道被美國國家航空航天局（NASA）的火星探險號用於探測CO₂濃度。2μm處也是一個比較有潛力的通道，但CO₂在該通道的吸收率僅為在4.25μm處的1/250，這一弱吸收通道已經被用來探測燃燒環境中的CO₂濃度。在4.41～4.45μm處，¹³CO₂具有較強的吸收特性。由於¹3C的濃度要遠低於¹²C的濃度（大約為其的1/100），所以這一通道可以用來探測CO₂濃度較高的環境，探測范圍可以達到0.27％。CO₂在1.57μm處仍有一個吸收谷，在這一波段的吸收率很低，約為在2μm 處的1/100。但這一波段幾乎完全不受其他氣體的干擾，所以這一弱吸收波段不適宜短程CO₂監測（例如燃燒室等），但卻在CO₂濃度處於典型大氣濃度范圍時，是長程CO₂濃度監測的理想波段（Shu1er et al.，2002）。

CO₂濃度監測儀和渦度相關法都只能監測較小范圍內的CO₂濃度。當需要監測較大范圍（幾公里范圍）的大氣中CO₂濃度變化情況時，就需要採用開放路徑監測設備，例如使用激光發射出電磁波（選擇CO₂較為敏感的吸收波段），然後接收從地表反射回來的電磁波，由於發射和反射的電磁波受到了不同物質的吸收（例如大氣中的CO₂），所以可以通過分析接收到的電磁波的衰減程度，在較大范圍內監測CO₂濃度變化。激光雷達技術就是一種光探測技術，當前激光及差分吸收雷達技術已經被用於CO₂濃度監測。

如果需要在更大范圍內監測CO₂濃度，例如幾千平方千米或者更大，則就需要使用衛星遙感技術（激光也屬於遙感技術的一種）。盡管當前已經有利用衛星遙感探測大氣CO₂濃度的技術和應用，例如日本的溫室氣體觀測衛星（GOSAT）、歐洲太空局ENVISAT衛星上搭載的SCIAMACHY等，但當前的CO₂遙感監測精度相對CO₂地質儲存的需求仍存在較大差異。但這類技術無疑是高效、高頻率、低成本CO₂濃度監測的最佳選擇，隨著技術進步，遙感技術必將在CO₂地質儲存環境監測中發揮越來越重要的作用。

⑺ 大氣環境評價方法的研究進展

環境質量會由於自然的原因和人類活動而變得不適宜人類的生存和可持續發展，因此需要對其進行評價。環境評價主要是對環境有影響的人類活動進行評價，或者對人類活動可能產生的環境後果進行分析，即對可能對環境產生不良影響的活動進行環境影響分析。

全球環境監測系統（GEMS）是聯合國組織的一項科學活動項目，它的目的就是組織國際協作，收集、分析和評價有關環境狀態變化的資料；觀測由於人類生產活動的影響而引起的自然環境狀態的變化；觀測影響源，評價環境狀態並進行預報。該系統為 環境評價提供基礎資料，評價內容包括質量控制，檢查監測網，監測時空最佳密度以及對照環境標准，檢查環境狀況，預報趨勢 。

大氣環境評價的基本任務是從保護環境的目的出發，通過調查、預測等手段，分析、判斷建設項目在建設施工期和建成後生產期所排放的大氣污染物對大氣環境質量影響的程度和范圍，為建設項目的廠址選擇，污染源設置、制定大氣污染防治措施以及其他有關的工程設計提供科學依據或指導性意見

⑻ 關於大氣科學進展的資料，誰能幫我提供一點

大氣科學是研究大氣的各種現象及其演變規律，以及如何利用這些規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、岩石圈、生物圈是人類賴以生存的主要環境。如何認識大氣中的各種現象，如何及時而又正確地預報未來的天氣、氣候，並對不利的天氣、氣候條件進行人工調節和防禦，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、氣候知識起源於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世紀見於《淮南子·天文訓》和《逸周書·時訓解》的二十四節氣和七十二候，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象的認識是直覺的、經驗性的。17～18世紀，由於物理學和化學的發展，溫度、氣壓、風和濕度等測量儀器的陸續發明，氮、氧等元素的相繼發現，為人類定量地認識大氣的組成、大氣的運動等創造了條件。於是，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天氣圖，開創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展開辟了途徑。這是大氣科學發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年前後，氣象學家皮耶克尼斯，索爾貝格和伯傑龍等提出的鋒面、氣旋和氣團學說，為天氣分析和預報1～2天以後的天氣變化奠定了理論基礎。

1783年，法國查理製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。根據探空資料繪制的高空天氣圖，發現了大氣長波。1939年氣象學家羅斯比提出了長波動力學，並由此引出了位勢渦度理論。這不僅使有理論依據的天氣預報期限延伸到3～4天，而且為後來的數值天氣預報和大氣環流的數值模擬開辟了道路。

1946年朗繆爾、謝弗和馮內古特的「播雲」試驗，探明了在過冷雲中播撒固體二氧化碳或碘化銀，可以使雲中的過冷水滴冰晶化，增加雲中的冰晶數目，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。50年代以後，由於各種新技術特別是電子計算機和氣象衛星的採用，大氣科學有了突飛猛進的發展。

由於採用氣象衛星、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星和兩個極軌衛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。

氣象衛星、新型氣象雷達、飛機等探測手段聯合應用，為開展各種規模的綜合觀測試驗，為早期發現和追蹤台風及生命史短至幾小時的小尺度災害性天氣系統，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、雲的微觀結構、大氣的輻射平衡等。氣象衛星已成為現代大氣科學發展的支柱之一。

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。大氣的各種現象，大至全球的大氣環流，小至雨滴的形成過程，都可以依照物理和化學原理以數學形式表達，然而只有用電子計算機才可能進行運算並模擬這些現象的發生、發展和消亡的過程。

此外，科學技術的發展，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的狀態。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。電子計算機是現代大氣科學發展的另一個支柱。可以預期下一代甚至再下一代最大的電子計算機將首先用於大氣科學。

大氣科學的內容

覆蓋整個地球的大氣，質量約五千三百萬億噸，約佔地球總質量的百萬分之一。由於地心引力的作用，大氣質量的90%聚集在離地表15公里高度以下的大氣層內，99.9%在48公里以內。2000公里高度以上，大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯上界。

大氣本身的可壓縮性、太陽輻射、地球的形狀和它的重力、地球的公轉和自轉、地球表面的海陸分布和地形起伏、地球的演化和地球生態系統等是造成地球大氣特定組分、特定結構和特定運動狀態的主要自然條件。人類活動及其對生態因素所起的作用，是影響大氣組分、大氣結構和大氣運動的人為條件。

地球大氣的組分以氮、氧、氬為主，它們佔大氣總體積的99.96%。其他氣體含量甚微，有二氧化碳、氪氖、氨、甲烷、氫、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。大氣中還懸浮著水滴、冰晶、塵埃、孢子、花粉等液態、固態微粒。太陽系的九大行星，都存在大氣。

地球大氣中的氧氣是人類賴以生存的物質基礎，氧氣的出現及其含量的變化，同地球的形成過程和生物的演化過程密切相關。大氣中的水汽來自江河、湖泊和海洋表面的蒸發，植物的散發，以及其他含水物質的蒸發。在夏季濕熱處，大氣中水汽含量的體積比可達4%，而冬季干寒處(如極地)，則低於0.01%。水汽隨著大氣溫度發生相變，成雲致雨，成為淡水的主要資源。

水的相變和水文循環過程不僅把大氣圈同水圈、岩石圈、生物圈緊密地聯系在一起，而且對大氣運動的能量轉換和變化有重要影響。大氣中的二氧化碳含量受植物的光合作用、動物的呼吸作用、含碳物質的燃燒以及海水對二氧化碳的吸收作用所影響，化石燃料(如煤。石油、天然氣)燃量增加，森林覆蓋面積減少的情況下，已觀測到二氧化碳含量與年俱增。大氣中本來沒有或極少存在的如甲烷、一氧化二氮等氣體，由於人類活動的影響，近年來它們的含量也迅速增加。這些有溫室效應的氣體含量的變化對大氣溫度的重要影響，已成為研究現代氣候變化的一個前沿課題。

大氣中臭氧的含量極少，即使在離地表20～30公里的濃度最大處，其含量也不到這層大氣的十萬分之一，然而大氣臭氧層能夠大量吸收太陽紫外輻射中對生命有害的部分，對人類起著十分重要的保護作用。另外，大氣臭氧層的存在，對平流層大氣的溫度也有重要作用。由於人類活動對高空光化學過程的影響會引起臭氧含量的變化，人類活動對臭氧含量影響的研究，已成為醫學界和氣象學界共同關注的問題。

地球大氣的密度、溫度、壓力、組分和電磁特性等都隨高度而變化，具有多層次的結構特徵。大氣的密度和壓力一般隨高度按指數律遞減；溫度、組分和電磁特性隨高度的變化不同，按各自的變化特徵可分為若干層次。

地球大氣按溫度隨高度的變化，由地表向上，依次分為對流層、平流層、中層和熱層。對流層緊鄰地表，其中溫度隨高度增加而降低，平均每升高1公里約減少6.5℃，至對流層頂溫度降到極小值。對流層中的對流運動顯著，是熱量鉛直輸送的主要控制因子，雲和降水主要發生在這一層。對流層頂的高度在赤道地區約18公里，中緯度地區約12公里，極地地區約8公里。

平流層位於對流層之上，平流層頂高地表約50公里。平流層中的臭氧層吸收太陽紫外輻射，是使這層大氣溫度隨高度增加而上升的主要因子。這層大氣溫度層結非常穩定，其中的熱量輸送以輻射傳輸為主。

中層位於平流層之上，中層頂離地表約85公里，層內溫度隨高度增加而下降。熱層位於中層之上，熱層頂離地表約500公里。這層大氣由於吸收太陽紫外輻射，溫度隨高度增加而上升。熱層頂以上為外逸層，那裡大氣已極稀薄，每立方厘米不到一千萬個原子(海平面處每立方厘米約一百億億個原子)。

地球大氣按組分狀況可分為勻和層和非勻和層。高地表約35公里高度以下為勻和層，層內的大氣組分比例相同，平均分子量為常數。約110公里高度以上為非勻和層，層內大氣組分按重力分離後，輕的在上，重的在下，平均分子量隨高度增加而減小。離地表95～110公里為勻和層到非勻和層的過渡層。

地球大氣按電磁特性可分為中性層、電離層和磁層。由地表向上到60公里高度為中性層。離地表60公里到 500～1000公里高度為電離層。離地表500—1000公里以上為磁層。電離層能反射無線電波，對電波通信極為重要。磁層是地球大氣的最外層，磁層頂是太陽風動能密度和地磁場能密度相平衡的曲面。

地球大氣的運動非常復雜。地球的自轉和公轉運動以及地球自轉軸的方向產生了地球上的晝夜交替、四季變化和溫度自赤道向兩極遞減的規律。由於海陸分布和地貌等的不均勻性，地表的溫度並不完全按緯圈帶分布，而呈現出非帶狀的不均勻分布。

整個大氣圈通過各種機制相互緊密地聯系在一起，形成了空間尺度小至幾米以下、大至幾千公里甚至上萬公里，時間尺度短至幾秒、長至數十天或更長時間的多種大氣運動系統。在影響大氣運動的因素中，人為的因素在變化著(如工農業生產引起大氣中有溫室效應的氣體增加，大面積森林砍伐等)，自然的因素也在變化著(如火山爆發等引起輻射能的變化，地球自轉軸方向的變化等)。大氣的運動也就呈現出既有規律性又有隨機性的特點。

大氣科學的研究對象——地球大氣，無論它的組分，它的結構，還是它的運動，都存在著確定性和不確定性兩個方面。這正是大氣科學研究復雜性的一面。

大氣圈以外，還存在著水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈這些圈層組成一個綜合系統。大氣圈中發生的各種變化都受其他圈層的影響；反之，大氣圈也影響著其他圈層的變化。研究大氣運動的能源，大氣中的物質循環、能量轉換和變化過程，大氣環流及天氣、氣候的分布和變化，都必須考慮大氣圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之間的相互影響和相互作用。

大氣圈不是孤立的，在空間和時間上具有寬廣尺度譜的各種大氣現象也不是孤立的。它們種類繁多，相互疊加又相互影響。即使同一類現象，其結構也不盡相同。影響這些大氣現象的因素非常復雜，人類至今還很難在實驗室內用人工控制的方法對它們進行完整的實驗和研究。只能以大自然為實驗室，組織從局地到全球的氣象觀測網，運用多種觀測手段對大氣現象進行長期的連續的觀測，特別是定量的觀測，以獲取資料；對有關氣候現象還需搜集地質考查、考古發掘和歷史文獻等資料。

大氣科學家們通過對大量資料的分析和綜合，提煉出量與量之間的定性的或定量的關系，歸納出典型現象的模式特徵，如鋒面、氣旋、大氣長波等。在模式的基礎上運用已知的物理學和化學的基本原理，以及數學工具和計算技術進行理論上的演繹和模擬，導出新的結論。理論模式是否合理，還需回到大自然的實驗室中進行檢驗，有些理論模式還有待於新的觀測資料加以證實。

全球大氣在不停地運動著，而且是一個整體。為掌握大氣運動變化快、范圍廣、形式多的特徵，就必須對大氣進行連續的、高頻率的、全球性的觀測。全球數以萬計的為天氣預報進行觀測的氣象站，要在相同的時間、用接近相同的儀器和觀測方法，在全球各地進行同步觀測；由氣象衛星、氣象雷達等探測手段觀測的大量資料，凡用於天氣預報業務的資料還要作同步處理。

這些資料都要在觀測完畢後的短短數十分鍾內迅速集中到世界氣象中心和各國的氣象中心。再加上為數更多的水文氣象站的觀測資料。資料的范圍之大、數量之多、傳遞之快是驚人的，這是自然科學中的奇觀。這一切只有通過國際間的密切合作才能實現。

大氣科學的分支學科

大氣科學的分支學科主要有大氣探測、氣候學、天氣學、動力氣象學、大氣物理學、大氣化學、人工影響天氣、應用氣象學等。

大氣探測是一門研究探測地球大氣中各種現象的方法和手段的學科。按探測范圍和探測手段劃分，大氣探測有地面氣象觀測、高空氣象觀測、大氣遙感、氣象雷達、氣象衛星等次一層分支。探測手段的飛躍往往帶來以往難以預計的重大發現，在大氣科學的發展進程中，大氣探測起了十分重要的作用。

氣候學是一門研究氣候的特徵、形成和演變以及氣候同人類活動相互關系的學科。研究內容主要包括氣候特徵、氣候分類、氣候區劃、氣候成因、氣候變化、氣候與人類活動的關系、氣候預報和應用氣候等。電子計算機的採用，促進了對氣候變化物理因子和氣候模擬的研究，氣候預測已不再是虛無縹緲的難題，而已成為一個具有戰略意義的課題了。

天氣學是一門研究大氣中各種天氣現象發生發展的規律以及如何應用這些規律來製作天氣預報的學科。研究內容主要包括天氣現象、天氣系統、天氣分析和天氣預報等。氣候學和天氣學研究的成果，不但為大氣科學提供豐富的研究課題，而且還直接為國民經濟服務。

動力氣象學是一門應用物理學和流體力學定律及數學方法，研究大氣運動的動力和熱力過程及其相互關系的學科。研究內容主要包括大氣熱力學、大氣動力學、大氣環流、大氣湍流、數值天氣預報和數值模擬等，動力氣象學的發展對更深刻地認識大氣運動的機理、掌握天氣和氣候變化的規律有十分重要的作用，它是大氣科學的理論基礎學科。

大氣物理學是一門研究大氣的物理現象、物理過程及其該變規律的學科。研究內容主要包括雲和降水物理學、大氣光學、大氣電學、大氣聲學、大氣輻射學等。大氣物理學也是大氣科學中的理論基礎學科。50年代以後，也有人把動力氣象學包括在內都稱為大氣物理學。

大氣化學是一門研究大氣組成和大氣化學過程的學科。研究內容主要包括大氣微量氣體及其循環、大氣氣溶膠、大氣放射性物質和降水化學等。

人工影響天氣，研究如何通過影響雲和降水的微物理過程使某些大氣現象、大氣過程發生改變的技術和方法。如人工降水、人工防雹、人工消霧等。人工影響天氣是人類改造自然的一個組成部分。

應用氣象學是將氣象學的原理、方法和成果應用於農業、水文、航海、航空、軍事、醫療等方面，同各個專業學科相結合而形成的邊緣性學科，也是充分開發利用氣候資源的重要領域。

大氣科學的各個分支學科彼此不是孤立的，如天氣學和氣候學與動力氣象學相結合，產生了天氣動力學和物理動力氣候學。

探測手段的不斷革新和痕量化學分析技術的發展，推動了對大氣的物理性質和化學性質的分析研究，促進了大氣化學的發展。尤其是大氣中二氧化碳和甲烷等微量氣體對氣候影響的日益顯著，以及大氣污染和酸雨問題的出現，不僅使人們更加認識到大氣化學在大氣科學中的重要性，而且隨著研究的深入，更認識到大氣化學過程和大氣物理過程的相互作用，從而促進了這兩個分支學科的相互結合。

大氣科學與其它學科的關系

大氣科學在很長的歷史發展過程中，先是以氣候學、天氣學、大氣的熱力學和動力學問題，以及大氣中的物理現象(如電象、光象、聲象)和比較一般的化學現象等為主要研究內容，傳統稱之為「氣象學」。隨著現代科學技術在氣象學中的應用，其研究范疇日益擴展，因而從20世紀60年代以來，「大氣科學」術語的應用日益廣泛，它大大擴充了傳統氣象學的研究內容。

近年來，由於人類越來越認識到大氣圈與水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈之間相互作用和相互影響的重要性，要了解大氣變化過程就不能不深入到其他圈層變化過程的研究。因此，大氣科學的研究內容越來越廣泛，與其他學科之間的相互滲透也越來越深入。

比如：研究大氣運動，需同流體力學、熱力學、數學密切合作；研究太陽輻射以及太陽擾動在大氣中引起的各種機制，需同高層大氣物理學、太陽物理學和空間物理學密切合作；研究水分循環、海洋和大氣的相互作用，需同水文科學海洋科學密切合作；研究地球大氣的演化、地球氣候的演變，需同地球化學、地質學、冰川學、海洋科學、生物學和生態學密切合作；研究大氣化學、大氣污染，需同化學、物理學、生物學和生態學密切合作；研究大氣問題的數值模擬、數值天氣預報等，需同計算數學等密切合作；研究大氣探測的手段和方法，需同有關的技術科學密切合作；在大氣探測、天氣預報等自動化的進程中，大氣科學還不斷同信息理論、系統工程等科學技術領域密切合作。在相互合作和相互滲透的過程中，大氣科學不斷汲取其他學科的養料；大氣科學特定的要求又不斷為其他學科開辟新的研究前沿，不斷豐富著其他學科的內容。

大氣科學的迅猛發展正方興未艾。隨著世界氣候計劃及其他專項計劃的執行，在常規觀測系統的基礎上，將更多地運用氣象衛星、海洋觀測衛星、多普勒雷達和各種特殊裝備的飛機等多種探測手段，以及新的大氣化學觀測和分析方法，進行各種特殊項目的觀測，如海面高度、太陽常數、雲和輻射的反饋、近海面風力、土壤濕度、碳循環等。

總之。人類生產和生活的發展，將不斷提出新的問題和要求，推動大氣科學新理論和新分支的發展。大氣科學新的發展，必將不斷提高它為生產和生活服務的能力，如提高天氣和氣候預報的准確率、為開發利用氣象資源和制定經濟政策提供更加可靠的科學依據等，其經濟效益和社會效益將不可估量。

其它大氣科學分支學科

大氣科學、氣候學、物候學、古氣候學、年輪氣候學、大氣化學、動力氣象學、大氣物理學、大氣邊界層物理、雲和降水物理學、雲和降水微物理學、雲動力學、雷達氣象學、無線電氣象學、大氣輻射學、大氣光學、大氣電學、平流層大氣物理學、大氣聲學、天氣學、熱帶氣象學、極地氣象學、衛星氣象學、生物氣象學、農業氣象學、森林氣象學、醫療氣象學、水文氣象學、建築氣象學、航海氣象學、航空氣象學、軍事氣象學、空氣污染氣象學

⑼ 控制大氣污染最根本的辦法是什麼具體措施有哪些

【控制大氣污染最根本的辦法】減少廢氣和廢物排放是控制大氣污染最根本的辦法。
【大氣污染控制】是為了對付大氣污染物而採取的污染物排放控制技術和控制污染物排放政策，各種工業排放的特殊氣體污染物，比較容易通過改變生產工藝或甚至關閉、遷移工廠的方式解決。目前主要的大氣污染物是由於燃燒化石燃料產生的煙塵、二氧化碳和硫化物，以及汽車尾氣排放的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物。
大氣污染控制可從兩方面來理解：
1、是從立法的角度，指用法律來限制或禁止污染物的擴散。這就需要確定哪些物質應受限制，控制到什麼程度，研究有害物質對人體健康的影響、對財產的損害、對美學的危害以及不同污染物質在大氣中的相互作用、污染物在大氣中的遷移轉化規律等。近幾年來，這種污染控制的研究范圍還在擴大。
2、另一方面，「控制」一詞具有防止的意思。用什麼方法來防止大氣污染發生呢？除了取消哪些使環境生態遭到嚴重破壞的污染源之外，還可採用一些手段把污染物排放量降到不致嚴重污染大氣的程度。這種手段是利用某種裝置來實現的。這就需要進行工程分析，進行防污染設備的研製、設計、建造、安裝和運行，以達到預期的效果。

⑽ 大氣科學包括哪些分支學科。

大氣科學的分支學科主要有大氣探測、氣候學、天氣學、動力氣象學、大氣物理學
、大氣化學、人工影響天氣、應用氣象學等。

大氣探測是一門研究探測地球大氣中各種現象的方法和手段的學科。按探測范圍和
探測手段劃分，大氣探測有地面氣象觀測、高空氣象觀測、大氣遙感、氣象雷達、氣象
衛星等次一層分支。探測手段的飛躍往往帶來以往難以預計的重大發現，在大氣科學的
發展進程中，大氣探測起了十分重要的作用。

氣候學是一門研究氣候的特徵、形成和演變以及氣候同人類活動相互關系的學科。
研究內容主要包括氣候特徵、氣候分類、氣候區劃、氣候成因、氣候變化、氣候與人類
活動的關系、氣候預報和應用氣候等。電子計算機的採用，促進了對氣候變化物理因子
和氣候模擬的研究，氣候預測已不再是虛無縹緲的難題，而已成為一個具有戰略意義的
課題了。

天氣學是一門研究大氣中各種天氣現象發生發展的規律以及如何應用這些規律來制
作天氣預報的學科。研究內容主要包括天氣現象、天氣系統、天氣分析和天氣預報等。
氣候學和天氣學研究的成果，不但為大氣科學提供豐富的研究課題，而且還直接為國民
經濟服務。

動力氣象學是一門應用物理學和流體力學定律及數學方法，研究大氣運動的動力和
熱力過程及其相互關系的學科。研究內容主要包括大氣熱力學、大氣動力學、大氣環流
、大氣湍流、數值天氣預報和數值模擬等，動力氣象學的發展對更深刻地認識大氣運動
的機理、掌握天氣和氣候變化的規律有十分重要的作用，它是大氣科學的理論基礎學科
。

大氣物理學是一門研究大氣的物理現象、物理過程及其該變規律的學科。研究內容
主要包括雲和降水物理學、大氣光學、大氣電學、大氣聲學、大氣輻射學等。大氣物理
學也是大氣科學中的理論基礎學科。50年代以後，也有人把動力氣象學包括在內都稱為
大氣物理學。

大氣化學是一門研究大氣組成和大氣化學過程的學科。研究內容主要包括大氣微量
氣體及其循環、大氣氣溶膠、大氣放射性物質和降水化學等。

人工影響天氣，研究如何通過影響雲和降水的微物理過程使某些大氣現象、大氣過
程發生改變的技術和方法。如人工降水、人工防雹、人工消霧等。人工影響天氣是人類
改造自然的一個組成部分。

應用氣象學是將氣象學的原理、方法和成果應用於農業、水文、航海、航空、軍事
、醫療等方面，同各個專業學科相結合而形成的邊緣性學科，也是充分開發利用氣候資
源的重要領域。

大氣科學的各個分支學科彼此不是孤立的，如天氣學和氣候學與動力氣象學相結合
，產生了天氣動力學和物理動力氣候學。

探測手段的不斷革新和痕量化學分析技術的發展，推動了對大氣的物理性質和化學
性質的分析研究，促進了大氣化學的發展。尤其是大氣中二氧化碳和甲烷等微量氣體對
氣候影響的日益顯著，以及大氣污染和酸雨問題的出現，不僅使人們更加認識到大氣化
學在大氣科學中的重要性，而且隨著研究的深入，更認識到大氣化學過程和大氣物理過
程的相互作用，從而促進了這兩個分支學科的相互結合。