研究大气的手段和方法

⑴ 大气颗粒物的研究方法

7.5.1.1 典型环境类型的选择

环境工作的任务是环境监测、环境评价和环境治理。大气颗粒物主要由人为来源和自然来源，因此必须对这两种来源的颗粒物进行综合性的研究，方能反映颗粒物污染的全貌特征。因而典型环境的选择，关系到环境监测及环境评价任务的成败。

以大气环境中颗粒汞污染研究为例，说明如下。

工业革命以来，随着近现代工业的飞速发展，人为的汞排放量越来越大，引发了严重的环境问题。大气沉降是汞由岩石圈进入其他圈层生态系统的主要途径。通过在大气中的运移，汞已经成为全球性的污染物，汞危害问题引起了国际环境、卫生界的极大关注。

我国对汞污染的研究更具紧迫性。我国是世界第一产煤大国，能源结构中煤炭比例高达74.9%。而且我国煤炭中汞含量高于世界煤，尤其是西南地区的煤炭中汞含量较高。燃煤的大气汞排放因子为64.0%～78.2%，燃煤释放的汞对环境生态系统的污染是严重的。可以预计的是，人为来源的颗粒汞排放集中于城市，尤其是城市的工业区，如金属冶炼等。研究这些排放源对颗粒汞的影响也有着重要的意义。其次，我国南方地区（如贵州、湖南、四川）分布着世界级的汞矿群，含矿层及其相邻地层（厚达数千米）的汞含量远高于地壳克拉克值，存在着面积广大的高汞地球化学异常区，是颗粒汞的自然排放的主要来源，植被的破坏、矿山的开采所带来的生态环境恶化问题势必加重颗粒汞的自然排放。加重了环境汞的负荷。综合以上因素，将城市工业区和高汞地球化学异常区作为颗粒汞污染研究的典型环境类型，是适合的。

7.5.1.2 采样点的布置

在大气污染的监测现场，从非均匀气体体系中采集具有代表性的大气颗粒物样品是研究工作中最关键的一环。采样点布置的基本原则是：保证观测数据的代表性。针对不同的研究任务和环境类型，将监测现场划分为若干个功能区，每个功能区内布置若干个采样点。当研究目的是反映研究区域大气颗粒物污染特征的一般规律时，应避开局部污染源的影响；而在进行污染源对环境的污染评价时，采样点的位置必须保证采集到这些污染源的样品。

采样过程中，同时系统收集所研究地区的气象、水文、植被和人口密度等资料。

采样点应选择在具有代表性的地形并考虑下垫面特征的地方。采样点四周视野开阔，无高大建筑物的阻挡，距烟囱的距离至少为其高度10倍以上，风场比较均匀。

点位确定之后应注意取样高度，取样高度一般为地面以上3～17 m，最好在5～10 m范围内。在屋顶采样时，高度至少高于屋顶1.5 m。

7.5.1.3 样品的采集

样品的采样有多种方法：重力沉降、离心分离、撞击、过滤、静电沉降、热沉降、超声凝聚等等。对于TSP、PM10和PM2.5样品，过滤法是目前普遍采用的一种采样方法。降尘样品一般采用重力自然沉降方法。

过滤法就是使空气通过滤膜而达到大气颗粒物与气体相分离的目的。过滤效率是滤膜选择时必须考虑的最重要的因素之一，主要由颗粒的几何形态、成分和流速决定，一些常用的滤膜材料的优缺点如表7.5.1所示。

每种材料都含有少量与材料种类有关的杂质，当所作分析的目标元素含量与材料的空白水平量级接近时，滤膜杂质的含量决定了样品分析的检出限。滤膜材料的选择通常由取样参数和分析方法决定，滤膜在使用之前一般都要经过酸洗或者加热进行脱气处理。

当被研究的大气颗粒物样品中包含有挥发性强的或易受氧化的成分时，采样时间不宜太长。一旦采样完成，应立即密封保存，尽快称重和进行分析，否则易造成误差。

在采样过程中，由于滤膜易受潮，必须在恒温、恒湿条件下，称量采样前后的滤膜，以求得准确的大气颗粒物的质量。

采样时，应保留10%的滤膜作为本底空白。以便测定目标元素在滤膜中的背景值。

采用重力自然沉降方法采集降尘样品时，为防止风将已沉降的颗粒物吹掉，加入乙二醇水溶液可使采集器底部保持湿润，还可以防止冰冻、抑制微生物和藻类的生长。

表7.5.1 各种滤膜的特点

7.5.1.4 样品分析

样品分析的内容包括：

（1）成分分析（常量元素、微量元素、特殊研究任务确定的有毒、有害元素等）

许多化学的、物理的分析方法已经广泛应用于大气颗粒物的组分研究。如比色法、发射光谱法、原子吸收光谱法、质子荧光分析、X射线荧光分析、扫描电镜X荧光分析、中子活化分析等。

（2）大气颗粒物的主要矿物组成分析

采用X射线粉末衍射分析方法。

（3）颗粒物的表面特征分析（采用扫描电镜结合X射线能谱分析技术进行）

包括颗粒物的形态、颗粒物表面与人为污染有关的并具有生物毒作用的金属元素相对含量、这些元素在不同粒径颗粒物表面的分布特点、各种元素的检出频率等等。

其中，成分分析是主要的研究内容。大气颗粒物样品具有以下特征：

a.在大气中的浓度很小（mg/m³～μg/m³），其中所含的目标元素的浓度很低（10³～10^-3 ng/m³），要求选择灵敏度高、确度好的分析方法。

b.大气颗粒物中含有大量元素，其相互间具有一定的相关关系。为了鉴别污染物的来源、计算各个污染源的贡献率，需要进行多元素分析。

c.大气颗粒物中含有经高温灼烧过的碳质微粒，较难完全溶解，而且还含有部分易挥发的元素如Hg、As、Se等。因此，要求用不破坏样品的分析方法，才能准确地测定其全量。

核物探中的中子活化分析方法由于其灵敏度高、准确度好、可不破坏样品同时测定四五十种微量元素的含量。是大气颗粒物样品分析的一个重要方法。

⑵ 大气科学的学科关系

与其他学科的关系
大气科学依据物理学和化学的基本原理，运用各种技术手段和数学工具，研究大气的物理和化学特性、大气运动的各种能量及其转换过程、各种天气气候现象及其演变过程、天气以及其他某些现象的预报方法、影响某些天气过程的技术措施、大气现象各种信息的观测和获取以及传递的方法和手段等。和其他学科一样，大气科学是同许多学科相互渗透、相互借鉴的。诸如：研究大气运动，需同流体力学、热力学、数学密切合作；研究太阳辐射以及太阳扰动在大气中引起的各种机制，需同高层大气物理学、太阳物理学和空间物理学密切合作；研究水分循环、海洋和大气的相互作用，需同水文科学、海洋科学密切合作；研究地球大气的演化、地球气候的演变，需同地球化学、地质学、冰川学、海洋科学、生物学和生态学密切合作；研究大气化学、大气污染，需同化学、物理学、生物学和生态学密切合作；研究大气问题的数值模拟、数值天气预报等，需同计算数学等密切合作；研究大气探测的手段和方法，需同有关的技术科学密切合作；在大气探测、天气预报等自动化的进程中，大气科学还不断同信息理论、系统工程等科学技术领域密切合作。在相互合作和相互渗透的过程中，大气科学不断汲取其他学科的养料；大气科学特定的要求又不断为其他学科开辟新的研究前沿，不断丰富着其他学科的内容。
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的目的是快速发布原始科学论文，在所有领域的应用和/或气候大气科学,资料由美国科研出版社编辑出版。它涵盖了最新成果和发展的气候和大气科学，包括但不限于下列范围以及这些学科的理论和实践方面：
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Atmospheric and oceanic physics
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Atmospheric chemistry
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⑶ 大气综合防治措施有哪些怎样综合应用各种措施进行防治

大气污染的防治措施有：
1.全面规则，合理布局（环境规划）；
2.选择有利排放方式（合理排放）；
3.区域集中供暖、供热；
4.改变燃料构成；
5.限制汽车拥有量；
6.绿化造林；
7.扩大水域和湿地面积；
8.发展大气污染控制技术。

大气污染综合治理措施：
（1）全面规划、合理布局：环境规划是经济、社会发展规划的重要组成部分，是体现环境污染综合防治以预防为主的最重要、最高层次的手段。环境规划的主要任务，一是综合研究区域经济发展将给环境带来的影响和环境质量变化的趋势，提出区域经济可持续发展和区域环境质量不断得以改善的最佳规划方案；二是对工作失误已经造成的环境污染和环境问题，提出对改善和控制环境污染具有指令性的最佳实施方案。
（2）严格环境管理：完整的环境管理体制是由环境立法、环境监测和换进保护管理机构三部分组成的。环境管理的方法是运用法律、经济、技术、教育和行政等手段对人类的社会和经济活动实施管理，从而协调社会和经济发展与环境保护之间的关系。
（3）控制大气污染的技术措施：实施清洁生产；实施可持续发展的清洁战略；建立综合性工业基地。
（4）控制污染的经济政策：保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加；实行“污染者和使用者支付原则”。
（5）绿化造林：绿色植物是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化环境，调节空气温湿度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气和降低噪声方面皆会起到显着作用。
（6）安装废弃净化装置：安装废气净化装置，是控制环境空气质量的基础，也是实行环境规划与治理等项综合防治措施的前提。

⑷ 大气环境污染的生物监测方法有哪些各有何特点

用于生物监测的手段很多。大气污染的生物监测手段主要有：①利用指示植物监测大气污染，主要是根据各种植物在大气污染的环境中叶片上出现的伤害症状，对大气污染作出定性和定量的判断。②测定植物体内污染物的含量，估测大气污染状况。③观察植物的生理生化反应,如酶系统的变化、发芽率的降低等，对大气污染的长期效应作出判断。④测定树木的生长量和年轮等，估测大气污染的现状和历史。⑤利用某些敏感植物（如地衣、苔藓等）制成大气污染植物监测器，进行定点观测（见大气污染的生物监测）

⑸ 大气学的大气科学的主要内容

覆盖整个地球的大气，质量约五千三百万亿吨，约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的作用，大气质量的90%聚集在离地表15公里高度以下的大气层内，99.9%在48公里以内。2000公里高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。
大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。人类活动及其对生态因素所起的作用，是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。 地球大气的组分以氮、氧、氩为主，它们占大气总体积的99.96%。其他气体含量甚微，有二氧化碳、氪氖、氨、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。太阳系的九大行星，都存在大气。
地球大气中的氧气是人类赖以生存的物质基础，氧气的出现及其含量的变化，同地球的形成过程和生物的演化过程密切相关。大气中的水汽来自江河、湖泊和海洋表面的蒸发，植物的散发，以及其他含水物质的蒸发。在夏季湿热处，大气中水汽含量的体积比可达4%，而冬季干寒处(如极地)，则低于0.01%。水汽随着大气温度发生相变，成云致雨，成为淡水的主要资源。
水的相变和水文循环过程不仅把大气圈同水圈、岩石圈、生物圈紧密地联系在一起，而且对大气运动的能量转换和变化有重要影响。大气中的二氧化碳含量受植物的光合作用、动物的呼吸作用、含碳物质的燃烧以及海水对二氧化碳的吸收作用所影响，化石燃料(如煤。石油、天然气)燃量增加，森林覆盖面积减少的情况下，已观测到二氧化碳含量与年俱增。大气中本来没有或极少存在的如甲烷、一氧化二氮等气体，由于人类活动的影响，近年来它们的含量也迅速增加。这些有温室效应的气体含量的变化对大气温度的重要影响，已成为研究现代气候变化的一个前沿课题。
大气中臭氧的含量极少，即使在离地表20～30公里的浓度最大处，其含量也不到这层大气的十万分之一，然而大气臭氧层能够大量吸收太阳紫外辐射中对生命有害的部分，对人类起着十分重要的保护作用。另外，大气臭氧层的存在，对平流层大气的温度也有重要作用。由于人类活动对高空光化学过程的影响会引起臭氧含量的变化，人类活动对臭氧含量影响的研究，已成为医学界和气象学界共同关注的问题。 地球大气按温度随高度的变化，由地表向上，依次分为对流层、平流层、中层和热层。对流层紧邻地表，其中温度随高度增加而降低，平均每升高1公里约减少6.5℃，至对流层顶温度降到极小值。对流层中的对流运动显着，是热量铅直输送的主要控制因子，云和降水主要发生在这一层。对流层顶的高度在赤道地区约18公里，中纬度地区约12公里，极地地区约8公里。
平流层位于对流层之上，平流层顶高地表约50公里。平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射，是使这层大气温度随高度增加而上升的主要因子。这层大气温度层结非常稳定，其中的热量输送以辐射传输为主。
中层位于平流层之上，中层顶离地表约85公里，层内温度随高度增加而下降。热层位于中层之上，热层顶离地表约500公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加而上升。热层顶以上为外逸层，那里大气已极稀薄，每立方厘米不到一千万个原子(海平面处每立方厘米约一百亿亿个原子)。
地球大气按组分状况可分为匀和层和非匀和层。高地表约35公里高度以下为匀和层，层内的大气组分比例相同，平均分子量为常数。约110公里高度以上为非匀和层，层内大气组分按重力分离后，轻的在上，重的在下，平均分子量随高度增加而减小。离地表95～110公里为匀和层到非匀和层的过渡层。
地球大气按电磁特性可分为中性层、电离层和磁层。由地表向上到60公里高度为中性层。离地表60公里到 500～1000公里高度为电离层。离地表500—1000公里以上为磁层。电离层能反射无线电波，对电波通信极为重要。磁层是地球大气的最外层，磁层顶是太阳风动能密度和地磁场能密度相平衡的曲面。
地球大气的运动非常复杂。地球的自转和公转运动以及地球自转轴的方向产生了地球上的昼夜交替、四季变化和温度自赤道向两极递减的规律。由于海陆分布和地貌等的不均匀性，地表的温度并不完全按纬圈带分布，而呈现出非带状的不均匀分布。 大气圈外还存在着水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈这些圈层组成一个综合系统。大气圈中发生的各种变化都受其他圈层的影响；反之，大气圈也影响着其他圈层的变化。研究大气运动的能源，大气中的物质循环、能量转换和变化过程，大气环流及天气、气候的分布和变化，都必须考虑大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响和相互作用。
大气圈不是孤立的，在空间和时间上具有宽广尺度谱的各种大气现象也不是孤立的。它们种类繁多，相互叠加又相互影响。即使同一类现象，其结构也不尽相同。影响这些大气现象的因素非常复杂，人类至今还很难在实验室内用人工控制的方法对它们进行完整的实验和研究。只能以大自然为实验室，组织从局地到全球的气象观测网，运用多种观测手段对大气现象进行长期的连续的观测，特别是定量的观测，以获取资料；对有关气候现象还需搜集地质考查、考古发掘和历史文献等资料。 大气科学家们通过对大量资料的分析和综合，提炼出量与量之间的定性的或定量的关系，归纳出典型现象的模式特征，如锋面、气旋、大气长波等。在模式的基础上运用已知的物理学和化学的基本原理，以及数学工具和计算技术进行理论上的演绎和模拟，导出新的结论。理论模式是否合理，还需回到大自然的实验室中进行检验，有些理论模式还有待于新的观测资料加以证实。
全球大气在不停地运动着，而且是一个整体。为掌握大气运动变化快、范围广、形式多的特征，就必须对大气进行连续的、高频率的、全球性的观测。全球数以万计的为天气预报进行观测的气象站，要在相同的时间、用接近相同的仪器和观测方法，在全球各地进行同步观测；由气象卫星、气象雷达等探测手段观测的大量资料，凡用于天气预报业务的资料还要作同步处理。
这些资料都要在观测完毕后的短短数十分钟内迅速集中到世界气象中心和各国的气象中心。再加上为数更多的水文气象站的观测资料。资料的范围之大、数量之多、传递之快是惊人的，这是自然科学中的奇观。这一切只有通过国际间的密切合作才能实现。

⑹ 大气环境监测

大气环境中CO₂浓度的监测是目前确定CO₂是否泄漏较为有效和快捷的手段之一，其主要目的是发现来自于储存工程可能的泄漏，以及项目周边环境有没有受到负面影响。目前最常用的技术有红外线气体检测技术、大气CO₂示踪、陆地生态系统通量观测三种。

1.光学CO₂传感器

绝大多数CO₂浓度监测技术都是基于CO₂近红外（IR）吸收光谱特征设计的，并且都可以做到实时监测和在线数据传输。由于CO₂在一些近红外光谱段有着较强的吸收特性，同时其他气体在相应的光谱范围内的吸收特性较弱，从而使得一些近红外波段成为探测和监测CO₂的良好途径。CO₂对于近红外4.25μm太阳辐射具有较强的吸收特征，因此该波段对于探测大气中的CO₂非常敏感（图10-2）。大部分固定和移动式的商业化CO₂监测设备都是利用这一近红外通道设计和制造的。CO₂另一个较强的近红外吸收通道是2.7μm，但其吸收强度仅有4.25μm处的1/10。这个通道对于监测CO₂也非常敏感，并且基本不受其他气体的干扰。该通道被美国国家航空航天局（NASA）的火星探险号用于探测CO₂浓度。2μm处也是一个比较有潜力的通道，但CO₂在该通道的吸收率仅为在4.25μm处的1/250，这一弱吸收通道已经被用来探测燃烧环境中的CO₂浓度。在4.41～4.45μm处，¹³CO₂具有较强的吸收特性。由于¹3C的浓度要远低于¹²C的浓度（大约为其的1/100），所以这一通道可以用来探测CO₂浓度较高的环境，探测范围可以达到0.27％。CO₂在1.57μm处仍有一个吸收谷，在这一波段的吸收率很低，约为在2μm 处的1/100。但这一波段几乎完全不受其他气体的干扰，所以这一弱吸收波段不适宜短程CO₂监测（例如燃烧室等），但却在CO₂浓度处于典型大气浓度范围时，是长程CO₂浓度监测的理想波段（Shu1er et al.，2002）。

CO₂浓度监测仪和涡度相关法都只能监测较小范围内的CO₂浓度。当需要监测较大范围（几公里范围）的大气中CO₂浓度变化情况时，就需要采用开放路径监测设备，例如使用激光发射出电磁波（选择CO₂较为敏感的吸收波段），然后接收从地表反射回来的电磁波，由于发射和反射的电磁波受到了不同物质的吸收（例如大气中的CO₂），所以可以通过分析接收到的电磁波的衰减程度，在较大范围内监测CO₂浓度变化。激光雷达技术就是一种光探测技术，当前激光及差分吸收雷达技术已经被用于CO₂浓度监测。

如果需要在更大范围内监测CO₂浓度，例如几千平方千米或者更大，则就需要使用卫星遥感技术（激光也属于遥感技术的一种）。尽管当前已经有利用卫星遥感探测大气CO₂浓度的技术和应用，例如日本的温室气体观测卫星（GOSAT）、欧洲太空局ENVISAT卫星上搭载的SCIAMACHY等，但当前的CO₂遥感监测精度相对CO₂地质储存的需求仍存在较大差异。但这类技术无疑是高效、高频率、低成本CO₂浓度监测的最佳选择，随着技术进步，遥感技术必将在CO₂地质储存环境监测中发挥越来越重要的作用。

⑺ 大气环境评价方法的研究进展

环境质量会由于自然的原因和人类活动而变得不适宜人类的生存和可持续发展，因此需要对其进行评价。环境评价主要是对环境有影响的人类活动进行评价，或者对人类活动可能产生的环境后果进行分析，即对可能对环境产生不良影响的活动进行环境影响分析。

全球环境监测系统（GEMS）是联合国组织的一项科学活动项目，它的目的就是组织国际协作，收集、分析和评价有关环境状态变化的资料；观测由于人类生产活动的影响而引起的自然环境状态的变化；观测影响源，评价环境状态并进行预报。该系统为 环境评价提供基础资料，评价内容包括质量控制，检查监测网，监测时空最佳密度以及对照环境标准，检查环境状况，预报趋势 。

大气环境评价的基本任务是从保护环境的目的出发，通过调查、预测等手段，分析、判断建设项目在建设施工期和建成后生产期所排放的大气污染物对大气环境质量影响的程度和范围，为建设项目的厂址选择，污染源设置、制定大气污染防治措施以及其他有关的工程设计提供科学依据或指导性意见

⑻ 关于大气科学进展的资料，谁能帮我提供一点

大气科学是研究大气的各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。大气科学是地球科学的一个组成部分。它的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈，此外也研究太阳系其他行星的大气。

大气圈，特别是地球表面的低层大气，以及和它相关的水圈、岩石圈、生物圈是人类赖以生存的主要环境。如何认识大气中的各种现象，如何及时而又正确地预报未来的天气、气候，并对不利的天气、气候条件进行人工调节和防御，是人类自古以来一直不断探索的领域。

随着科学技术和生产的迅速发展，大气科学在国民经济和社会生活中的巨大作用日益显着，其研究领域已经越出通常所称的气象学的范围。

大气科学简史

大气科学是一门古老的学科，有关天气、气候知识起源于长久的生产劳动和社会生活的经验之中。早在渔猎时代和农业时代，人们就逐渐积累起有关天气、气候变化的知识。中国在公元前2世纪见于《淮南子·天文训》和《逸周书·时训解》的二十四节气和七十二候，就是从生产和生活实践中总结出来的，它又被用来指导农事活动。

17世纪以前，人们对大气以及大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的。17～18世纪，由于物理学和化学的发展，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明，氮、氧等元素的相继发现，为人类定量地认识大气的组成、大气的运动等创造了条件。于是，大气科学研究开始由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段。这是大气科学发展进程中的一次飞跃。

1820年，在气压、温度、湿度、风等气象要素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下，布兰德斯绘制了历史上第一张天气图，开创了近代天气分析和天气预报方法，为大气科学向理论研究发展开辟了途径。这是大气科学发展史上的又一次飞跃。

1835年科里奥利力的概念和1857年白贝罗提出的风和气压的关系，成为地球大气动力学和天气分析的基石。1920年前后，气象学家皮耶克尼斯，索尔贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团学说，为天气分析和预报1～2天以后的天气变化奠定了理论基础。

1783年，法国查理制成了携带探测气象要素仪器的氢气气球。20世纪30年代无线电探空仪开始普遍使用，这就能够了解大气的铅直结构，真正三度空间的大气科学研究从此开始。根据探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波。1939年气象学家罗斯比提出了长波动力学，并由此引出了位势涡度理论。这不仅使有理论依据的天气预报期限延伸到3～4天，而且为后来的数值天气预报和大气环流的数值模拟开辟了道路。

1946年朗缪尔、谢弗和冯内古特的“播云”试验，探明了在过冷云中播撒固体二氧化碳或碘化银，可以使云中的过冷水滴冰晶化，增加云中的冰晶数目，促进降水，从此进入了人工影响天气的试验阶段。

20世纪50年代以前，大气科学虽然取得了很大的进展，但因受海洋、沙漠等人烟稀少地区缺乏资料的限制以及计算上的困难，还不能摆脱定性或半定性的研究状态。50年代以后，由于各种新技术特别是电子计算机和气象卫星的采用，大气科学有了突飞猛进的发展。

由于采用气象卫星、气象火箭和激光、微波、红外等遥感探测手段以及各种化学痕量分析手段等新技术，对大气的观测能力增强了，观测空间扩展了。如赤道上空五个地球同步卫星和两个极轨卫星几乎能提供全球大气同时间的情况，不再存在气象资料的空白地区。

气象卫星、新型气象雷达、飞机等探测手段联合应用，为开展各种规模的综合观测试验，为早期发现和追踪台风及生命史短至几小时的小尺度灾害性天气系统，为提高短期和短时预报水平，以及改进中期预报提供了条件。气象卫星在大气层外探测大气，不仅加大了观测范围，而且极大地丰富了观测内容，如广阔洋面的温度、云的微观结构、大气的辐射平衡等。气象卫星已成为现代大气科学发展的支柱之一。

电子计算机的使用，使大气科学研究进入了定量和试验研究的新阶段。大气的各种现象，大至全球的大气环流，小至雨滴的形成过程，都可以依照物理和化学原理以数学形式表达，然而只有用电子计算机才可能进行运算并模拟这些现象的发生、发展和消亡的过程。

此外，科学技术的发展，人类往往需要了解几星期、几个月甚至一年以上大气可能出现的状态。这也需依靠高速计算机获取和处理全球资料，以全球模式来进行天气预报和气候预报。电子计算机是现代大气科学发展的另一个支柱。可以预期下一代甚至再下一代最大的电子计算机将首先用于大气科学。

大气科学的内容

覆盖整个地球的大气，质量约五千三百万亿吨，约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的作用，大气质量的90%聚集在离地表15公里高度以下的大气层内，99.9%在48公里以内。2000公里高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。

大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。人类活动及其对生态因素所起的作用，是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。

地球大气的组分以氮、氧、氩为主，它们占大气总体积的99.96%。其他气体含量甚微，有二氧化碳、氪氖、氨、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。太阳系的九大行星，都存在大气。

地球大气中的氧气是人类赖以生存的物质基础，氧气的出现及其含量的变化，同地球的形成过程和生物的演化过程密切相关。大气中的水汽来自江河、湖泊和海洋表面的蒸发，植物的散发，以及其他含水物质的蒸发。在夏季湿热处，大气中水汽含量的体积比可达4%，而冬季干寒处(如极地)，则低于0.01%。水汽随着大气温度发生相变，成云致雨，成为淡水的主要资源。

水的相变和水文循环过程不仅把大气圈同水圈、岩石圈、生物圈紧密地联系在一起，而且对大气运动的能量转换和变化有重要影响。大气中的二氧化碳含量受植物的光合作用、动物的呼吸作用、含碳物质的燃烧以及海水对二氧化碳的吸收作用所影响，化石燃料(如煤。石油、天然气)燃量增加，森林覆盖面积减少的情况下，已观测到二氧化碳含量与年俱增。大气中本来没有或极少存在的如甲烷、一氧化二氮等气体，由于人类活动的影响，近年来它们的含量也迅速增加。这些有温室效应的气体含量的变化对大气温度的重要影响，已成为研究现代气候变化的一个前沿课题。

大气中臭氧的含量极少，即使在离地表20～30公里的浓度最大处，其含量也不到这层大气的十万分之一，然而大气臭氧层能够大量吸收太阳紫外辐射中对生命有害的部分，对人类起着十分重要的保护作用。另外，大气臭氧层的存在，对平流层大气的温度也有重要作用。由于人类活动对高空光化学过程的影响会引起臭氧含量的变化，人类活动对臭氧含量影响的研究，已成为医学界和气象学界共同关注的问题。

地球大气的密度、温度、压力、组分和电磁特性等都随高度而变化，具有多层次的结构特征。大气的密度和压力一般随高度按指数律递减；温度、组分和电磁特性随高度的变化不同，按各自的变化特征可分为若干层次。

地球大气按温度随高度的变化，由地表向上，依次分为对流层、平流层、中层和热层。对流层紧邻地表，其中温度随高度增加而降低，平均每升高1公里约减少6.5℃，至对流层顶温度降到极小值。对流层中的对流运动显着，是热量铅直输送的主要控制因子，云和降水主要发生在这一层。对流层顶的高度在赤道地区约18公里，中纬度地区约12公里，极地地区约8公里。

平流层位于对流层之上，平流层顶高地表约50公里。平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射，是使这层大气温度随高度增加而上升的主要因子。这层大气温度层结非常稳定，其中的热量输送以辐射传输为主。

中层位于平流层之上，中层顶离地表约85公里，层内温度随高度增加而下降。热层位于中层之上，热层顶离地表约500公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加而上升。热层顶以上为外逸层，那里大气已极稀薄，每立方厘米不到一千万个原子(海平面处每立方厘米约一百亿亿个原子)。

地球大气按组分状况可分为匀和层和非匀和层。高地表约35公里高度以下为匀和层，层内的大气组分比例相同，平均分子量为常数。约110公里高度以上为非匀和层，层内大气组分按重力分离后，轻的在上，重的在下，平均分子量随高度增加而减小。离地表95～110公里为匀和层到非匀和层的过渡层。

地球大气按电磁特性可分为中性层、电离层和磁层。由地表向上到60公里高度为中性层。离地表60公里到 500～1000公里高度为电离层。离地表500—1000公里以上为磁层。电离层能反射无线电波，对电波通信极为重要。磁层是地球大气的最外层，磁层顶是太阳风动能密度和地磁场能密度相平衡的曲面。

地球大气的运动非常复杂。地球的自转和公转运动以及地球自转轴的方向产生了地球上的昼夜交替、四季变化和温度自赤道向两极递减的规律。由于海陆分布和地貌等的不均匀性，地表的温度并不完全按纬圈带分布，而呈现出非带状的不均匀分布。

整个大气圈通过各种机制相互紧密地联系在一起，形成了空间尺度小至几米以下、大至几千公里甚至上万公里，时间尺度短至几秒、长至数十天或更长时间的多种大气运动系统。在影响大气运动的因素中，人为的因素在变化着(如工农业生产引起大气中有温室效应的气体增加，大面积森林砍伐等)，自然的因素也在变化着(如火山爆发等引起辐射能的变化，地球自转轴方向的变化等)。大气的运动也就呈现出既有规律性又有随机性的特点。

大气科学的研究对象——地球大气，无论它的组分，它的结构，还是它的运动，都存在着确定性和不确定性两个方面。这正是大气科学研究复杂性的一面。

大气圈以外，还存在着水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈这些圈层组成一个综合系统。大气圈中发生的各种变化都受其他圈层的影响；反之，大气圈也影响着其他圈层的变化。研究大气运动的能源，大气中的物质循环、能量转换和变化过程，大气环流及天气、气候的分布和变化，都必须考虑大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响和相互作用。

大气圈不是孤立的，在空间和时间上具有宽广尺度谱的各种大气现象也不是孤立的。它们种类繁多，相互叠加又相互影响。即使同一类现象，其结构也不尽相同。影响这些大气现象的因素非常复杂，人类至今还很难在实验室内用人工控制的方法对它们进行完整的实验和研究。只能以大自然为实验室，组织从局地到全球的气象观测网，运用多种观测手段对大气现象进行长期的连续的观测，特别是定量的观测，以获取资料；对有关气候现象还需搜集地质考查、考古发掘和历史文献等资料。

大气科学家们通过对大量资料的分析和综合，提炼出量与量之间的定性的或定量的关系，归纳出典型现象的模式特征，如锋面、气旋、大气长波等。在模式的基础上运用已知的物理学和化学的基本原理，以及数学工具和计算技术进行理论上的演绎和模拟，导出新的结论。理论模式是否合理，还需回到大自然的实验室中进行检验，有些理论模式还有待于新的观测资料加以证实。

全球大气在不停地运动着，而且是一个整体。为掌握大气运动变化快、范围广、形式多的特征，就必须对大气进行连续的、高频率的、全球性的观测。全球数以万计的为天气预报进行观测的气象站，要在相同的时间、用接近相同的仪器和观测方法，在全球各地进行同步观测；由气象卫星、气象雷达等探测手段观测的大量资料，凡用于天气预报业务的资料还要作同步处理。

这些资料都要在观测完毕后的短短数十分钟内迅速集中到世界气象中心和各国的气象中心。再加上为数更多的水文气象站的观测资料。资料的范围之大、数量之多、传递之快是惊人的，这是自然科学中的奇观。这一切只有通过国际间的密切合作才能实现。

大气科学的分支学科

大气科学的分支学科主要有大气探测、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学、大气化学、人工影响天气、应用气象学等。

大气探测是一门研究探测地球大气中各种现象的方法和手段的学科。按探测范围和探测手段划分，大气探测有地面气象观测、高空气象观测、大气遥感、气象雷达、气象卫星等次一层分支。探测手段的飞跃往往带来以往难以预计的重大发现，在大气科学的发展进程中，大气探测起了十分重要的作用。

气候学是一门研究气候的特征、形成和演变以及气候同人类活动相互关系的学科。研究内容主要包括气候特征、气候分类、气候区划、气候成因、气候变化、气候与人类活动的关系、气候预报和应用气候等。电子计算机的采用，促进了对气候变化物理因子和气候模拟的研究，气候预测已不再是虚无缥缈的难题，而已成为一个具有战略意义的课题了。

天气学是一门研究大气中各种天气现象发生发展的规律以及如何应用这些规律来制作天气预报的学科。研究内容主要包括天气现象、天气系统、天气分析和天气预报等。气候学和天气学研究的成果，不但为大气科学提供丰富的研究课题，而且还直接为国民经济服务。

动力气象学是一门应用物理学和流体力学定律及数学方法，研究大气运动的动力和热力过程及其相互关系的学科。研究内容主要包括大气热力学、大气动力学、大气环流、大气湍流、数值天气预报和数值模拟等，动力气象学的发展对更深刻地认识大气运动的机理、掌握天气和气候变化的规律有十分重要的作用，它是大气科学的理论基础学科。

大气物理学是一门研究大气的物理现象、物理过程及其该变规律的学科。研究内容主要包括云和降水物理学、大气光学、大气电学、大气声学、大气辐射学等。大气物理学也是大气科学中的理论基础学科。50年代以后，也有人把动力气象学包括在内都称为大气物理学。

大气化学是一门研究大气组成和大气化学过程的学科。研究内容主要包括大气微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。

人工影响天气，研究如何通过影响云和降水的微物理过程使某些大气现象、大气过程发生改变的技术和方法。如人工降水、人工防雹、人工消雾等。人工影响天气是人类改造自然的一个组成部分。

应用气象学是将气象学的原理、方法和成果应用于农业、水文、航海、航空、军事、医疗等方面，同各个专业学科相结合而形成的边缘性学科，也是充分开发利用气候资源的重要领域。

大气科学的各个分支学科彼此不是孤立的，如天气学和气候学与动力气象学相结合，产生了天气动力学和物理动力气候学。

探测手段的不断革新和痕量化学分析技术的发展，推动了对大气的物理性质和化学性质的分析研究，促进了大气化学的发展。尤其是大气中二氧化碳和甲烷等微量气体对气候影响的日益显着，以及大气污染和酸雨问题的出现，不仅使人们更加认识到大气化学在大气科学中的重要性，而且随着研究的深入，更认识到大气化学过程和大气物理过程的相互作用，从而促进了这两个分支学科的相互结合。

大气科学与其它学科的关系

大气科学在很长的历史发展过程中，先是以气候学、天气学、大气的热力学和动力学问题，以及大气中的物理现象(如电象、光象、声象)和比较一般的化学现象等为主要研究内容，传统称之为“气象学”。随着现代科学技术在气象学中的应用，其研究范畴日益扩展，因而从20世纪60年代以来，“大气科学”术语的应用日益广泛，它大大扩充了传统气象学的研究内容。

近年来，由于人类越来越认识到大气圈与水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要性，要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈层变化过程的研究。因此，大气科学的研究内容越来越广泛，与其他学科之间的相互渗透也越来越深入。

比如：研究大气运动，需同流体力学、热力学、数学密切合作；研究太阳辐射以及太阳扰动在大气中引起的各种机制，需同高层大气物理学、太阳物理学和空间物理学密切合作；研究水分循环、海洋和大气的相互作用，需同水文科学海洋科学密切合作；研究地球大气的演化、地球气候的演变，需同地球化学、地质学、冰川学、海洋科学、生物学和生态学密切合作；研究大气化学、大气污染，需同化学、物理学、生物学和生态学密切合作；研究大气问题的数值模拟、数值天气预报等，需同计算数学等密切合作；研究大气探测的手段和方法，需同有关的技术科学密切合作；在大气探测、天气预报等自动化的进程中，大气科学还不断同信息理论、系统工程等科学技术领域密切合作。在相互合作和相互渗透的过程中，大气科学不断汲取其他学科的养料；大气科学特定的要求又不断为其他学科开辟新的研究前沿，不断丰富着其他学科的内容。

大气科学的迅猛发展正方兴未艾。随着世界气候计划及其他专项计划的执行，在常规观测系统的基础上，将更多地运用气象卫星、海洋观测卫星、多普勒雷达和各种特殊装备的飞机等多种探测手段，以及新的大气化学观测和分析方法，进行各种特殊项目的观测，如海面高度、太阳常数、云和辐射的反馈、近海面风力、土壤湿度、碳循环等。

总之。人类生产和生活的发展，将不断提出新的问题和要求，推动大气科学新理论和新分支的发展。大气科学新的发展，必将不断提高它为生产和生活服务的能力，如提高天气和气候预报的准确率、为开发利用气象资源和制定经济政策提供更加可靠的科学依据等，其经济效益和社会效益将不可估量。

其它大气科学分支学科

大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学

⑼ 控制大气污染最根本的办法是什么具体措施有哪些

【控制大气污染最根本的办法】减少废气和废物排放是控制大气污染最根本的办法。
【大气污染控制】是为了对付大气污染物而采取的污染物排放控制技术和控制污染物排放政策，各种工业排放的特殊气体污染物，比较容易通过改变生产工艺或甚至关闭、迁移工厂的方式解决。目前主要的大气污染物是由于燃烧化石燃料产生的烟尘、二氧化碳和硫化物，以及汽车尾气排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。
大气污染控制可从两方面来理解：
1、是从立法的角度，指用法律来限制或禁止污染物的扩散。这就需要确定哪些物质应受限制，控制到什么程度，研究有害物质对人体健康的影响、对财产的损害、对美学的危害以及不同污染物质在大气中的相互作用、污染物在大气中的迁移转化规律等。近几年来，这种污染控制的研究范围还在扩大。
2、另一方面，“控制”一词具有防止的意思。用什么方法来防止大气污染发生呢？除了取消哪些使环境生态遭到严重破坏的污染源之外，还可采用一些手段把污染物排放量降到不致严重污染大气的程度。这种手段是利用某种装置来实现的。这就需要进行工程分析，进行防污染设备的研制、设计、建造、安装和运行，以达到预期的效果。

⑽ 大气科学包括哪些分支学科。

大气科学的分支学科主要有大气探测、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学
、大气化学、人工影响天气、应用气象学等。

大气探测是一门研究探测地球大气中各种现象的方法和手段的学科。按探测范围和
探测手段划分，大气探测有地面气象观测、高空气象观测、大气遥感、气象雷达、气象
卫星等次一层分支。探测手段的飞跃往往带来以往难以预计的重大发现，在大气科学的
发展进程中，大气探测起了十分重要的作用。

气候学是一门研究气候的特征、形成和演变以及气候同人类活动相互关系的学科。
研究内容主要包括气候特征、气候分类、气候区划、气候成因、气候变化、气候与人类
活动的关系、气候预报和应用气候等。电子计算机的采用，促进了对气候变化物理因子
和气候模拟的研究，气候预测已不再是虚无缥缈的难题，而已成为一个具有战略意义的
课题了。

天气学是一门研究大气中各种天气现象发生发展的规律以及如何应用这些规律来制
作天气预报的学科。研究内容主要包括天气现象、天气系统、天气分析和天气预报等。
气候学和天气学研究的成果，不但为大气科学提供丰富的研究课题，而且还直接为国民
经济服务。

动力气象学是一门应用物理学和流体力学定律及数学方法，研究大气运动的动力和
热力过程及其相互关系的学科。研究内容主要包括大气热力学、大气动力学、大气环流
、大气湍流、数值天气预报和数值模拟等，动力气象学的发展对更深刻地认识大气运动
的机理、掌握天气和气候变化的规律有十分重要的作用，它是大气科学的理论基础学科
。

大气物理学是一门研究大气的物理现象、物理过程及其该变规律的学科。研究内容
主要包括云和降水物理学、大气光学、大气电学、大气声学、大气辐射学等。大气物理
学也是大气科学中的理论基础学科。50年代以后，也有人把动力气象学包括在内都称为
大气物理学。

大气化学是一门研究大气组成和大气化学过程的学科。研究内容主要包括大气微量
气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。

人工影响天气，研究如何通过影响云和降水的微物理过程使某些大气现象、大气过
程发生改变的技术和方法。如人工降水、人工防雹、人工消雾等。人工影响天气是人类
改造自然的一个组成部分。

应用气象学是将气象学的原理、方法和成果应用于农业、水文、航海、航空、军事
、医疗等方面，同各个专业学科相结合而形成的边缘性学科，也是充分开发利用气候资
源的重要领域。

大气科学的各个分支学科彼此不是孤立的，如天气学和气候学与动力气象学相结合
，产生了天气动力学和物理动力气候学。

探测手段的不断革新和痕量化学分析技术的发展，推动了对大气的物理性质和化学
性质的分析研究，促进了大气化学的发展。尤其是大气中二氧化碳和甲烷等微量气体对
气候影响的日益显着，以及大气污染和酸雨问题的出现，不仅使人们更加认识到大气化
学在大气科学中的重要性，而且随着研究的深入，更认识到大气化学过程和大气物理过
程的相互作用，从而促进了这两个分支学科的相互结合。