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大气物理学


  研究大气地物理现象、物理进程及其演变规则(规律)地学科,是大气科学地一个分支。它首要研究大气中地声象、光象、电象、辐射进程、云和降水物理、近地面层大气物理、平流层和中层大气物理,既是大气科学地基础理论部分,又是环境科学地一个部分。
  发展  人们对大气中地许多物理现象,如虹、晕、华、雷、闪电等早已留神,并进行过研究,但内容分散在物理、化学、天文、无线电等学科之中,把它们归入大气物理学一个学科,则是近三、四十年中地事情。
  20世纪40年代以来,有几个重要要素推动着大气物理学迅速发展:
  ① 随着人类在大气中活动范围地迅速扩展,大气物理学地研究领域不时扩大。如为了改良大气中地电波通讯、光波通讯、提高导弹制导水平,就需要明白理解它们所赖以传播地大气介质及互相作用,因而就要研究大气地声、光、电和无线电气候;又如,为避免晴空湍流惹起飞机堕毁地事故,就要研究大气湍流。
  ② 由工业生产排入大气中地大量气溶胶和污染物通过扩散造成大气污染,有些通过沉降或降水形成酸雨等,又被送到地面,招致土地河流污染、造成对植物和人类地严重影响。既要发展生产,又必须使大气不超过其对污染物质地稀释才能,这就要具体研究大气边界层地物理特性。
  ③ 生产活动和人类地其她活动,影响着自然环境。如大气中二氧化碳含量逐年增加,影响着大气辐射进程和睦候变化规则(规律)。这些又影响农业生产,特别是粮食生产。粮食情况招致对气候变化地关注,进而促进了对大气辐射情况地研究。
  ④ 工农业用水逐年增加,就必须充分利用大气中丰厚地水分,这就要开发大气中地水资源;此外,为避免或减轻天气灾害,又推动着人工影响天气实验研究地普遍开展,从而促进了云和降水物理学地研究。
  ⑤ 60年代以来,遥感技术飞速地发展起来,辐射传输是遥感地基础,由此推动着大气辐射学地研究;人造卫星、电子计算机地发展,新技术(如激光、雷达、微波)地应用,给大气物理研究提供了有力地探测工具,获得了更多地探测资料,从而大大加速大气物理学发展地进程。
  内容  大气物理学首要包含大气边界层物理学、云和降水物理学、雷达气候学、无线电气候学、大气声学、大气光学和大气辐射学、大气电学、平流层和中层大气物理学。它们都各有自己地特别之处:大气声学、大气光学、大气电学和无线电气候学,研究大气中声、光、电地现象和声波、电磁波在大气中传播地特性;雷达气候学研究用气候雷达探测大气地原理和方法,及其在天气分析预报、云和降水物理中地应用;大气辐射学研究辐射在地球大气系统内地传输转换进程和辐射平衡;云和降水物理学研究云和降水地形成、发展和消散地进程;大气边界层物理研究受地面影响较大地大气低层地温度、湿度、风等要素地水平和铅直分布,大气湍流和扩散,水汽和热量传输等;平流层和中层大气物理学研究对流层顶(10公里左右)到80~90公里大气层中发生地物理进程。大气进程常是多要素综合作用地结果,故大气物理诸方面常常互相联系,如大气电学同云和降水物理学都研究雷暴,既各有偏重,又严密相关。
  与其她分支学科地关系  大气物理学和大气科学其她分支有严密地联系,如大气物理进程受到天气背景地制约,同时大气物理研究和探测地结果,又普遍用于天气分析和预报,所以它和天气学关系密切;云动力学是大气物理学和大气动力学结合地产物;大气物理学地许多内容触及对气候变化地研究;大气物理学是大气探测和应用气候学地基础,而这两个学科地发展,又丰厚了大气物理学地内容,例如大气物理为气候雷达观测提供原理依据,而雷达地气候信息则为研究大气物理进程提供了丰厚地资料。
  大气中很多进程还和大气化学相关系,特别是工农业污染物排入大气中,使大气物理进程繁杂化,如平流层和中层大气地辐射进程,光化学反应是重要要素之一。
  瞻望  科学技术地许多新成绩,推动大气物理学向前发展,又不时向大气物理学提出新地要求,人类在大气中活动频繁,成心和无意地影响大气,使大气状态变得愈加繁杂。怎 样进一步认识大气地精密结构,深入明白理解大气三维空间地演变,有效天时用、妥善地保护和不时地改造大气,是大气物理学长期地重大任务。
  参考书目
 J.T.霍顿著,中国科学院大气物理研究所译:《大气物理学》,科学出版社,北京,1981。(J.T.Houghton,The Physics of Atmosphere,Cambridge Univ. Press,London,1977.)
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 R.G.Fleagle,et al.,An Introduction to Atmos-pheric Physics,2nd ed.,Academic Press,New York,1980.

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