天氣學

“天氣學”一詞來源於西方國家，英文名詞Synoptic meteorology中，Synoptic的原義是綜觀的或鳥瞰的意思，即指將大範圍各地區氣象台站在同一時刻觀測所得的氣象資料，填繪在一張空白地圖上，進行綜觀的分析。20世紀60年代以後，同時還配合探測資料的分析，然後由此作出天氣預報。 ^[3] 

天氣學的研究已有一百多年的歷史，它的發展同手段和技術的革新，以及同的發展相聯繫，經歷了4個階段：在20世紀20年代以前，主要用地面等，分析各種氣壓系統及其天氣分佈，這屬第一階段。20年代以後，由於探空儀的研製成功而獲得了高空氣象資料，從而對的研究由地面擴展到了三維空間，這是第二階段。在這個階段中，挪威氣象學家提出了極鋒學説，瑞典氣象學家提出了學説。極鋒學説概括了典型的極鋒模型(包括氣旋從初生、發展到消亡的生命史)，指出在温帶的移動性氣旋內，有來自極地的冷空氣和來自熱帶的暖空氣形成的分界面，這種分界面稱作極鋒(見)。氣團學説認為：中緯度的天氣變化,是由於來自不同源地的相互作用的結果。當某地為某種氣團控制時，往往出現某種典型的天氣。而在兩種氣團交綏的地方，則天氣變化往往非常激烈。20世紀30年代以後，天氣學進入第三階段。其標誌是理論的提出和應用。1939年，瑞典氣象學家通過對大量高空天氣圖的分析，提出了長波（行星波）理論，並發現極鋒氣旋是在長波的特定位置上發展起來的，氣旋的運動和發展，都和長波有密切的聯繫。在此階段裏，天氣學開始和動力氣象學結合，除了廣泛應用羅斯比的長波公式外，英國氣象學家R.C.薩特克利夫和挪威氣象學家S.佩特森在簡化渦度方程(見)的基礎上，分別提出了判斷地面天氣系統發生、發展的條件。此外，芬蘭氣象學家對西風帶大尺度天氣系統的特性，美國氣象學家C.W.牛頓對強對流風暴等做了大量的研究。美國氣象學家H.里爾在熱帶天氣分析、熱帶大氣環流和的研究方面，都作出了貢獻（見）。60年代以後，天氣學進入第四階段。由於高速電子計算機的使用，天氣學和動力氣象學的結合更加緊密。具體表現在對天氣系統的數值模擬試驗(見)和診斷分析（見）兩方面，由此，對天氣系統發生發展的物理機制，有了進一步的瞭解。同時由於氣象衞星提供了人煙稀少地區(如海洋、兩極、高原和沙漠地區)的大量氣象資料，熱帶氣象學和得到了迅速的發展，許多新的大氣運動現象也不斷髮現。再由於等探測手段的不斷改進，對中小尺度天氣系統、強對流天氣的研究也更加深入了。

中國氣象學家竺可楨於1925年首先對中國天氣類型進行了分類；沈孝凰於1931年對中國江淮流域的氣旋作了研究；李憲之於1934～1936年期間對南半球和西北太平洋之間的關係進行了研究，並初步提出了兩個半球之間大氣環流的相互作用；盧於1943年寫出了中國第一本《天氣預告學》，並對30～40年代的中國寒潮和颱風進行了研究；以後，對中國歷史上的特大暴雨、寒潮、高原氣象學和的研究，對高空切斷低壓（見）、中國降水天氣系統和中、低緯度環流的相互作用的研究，對和熱帶環流的研究，以及朱炳海對氣團、鋒等的研究，都對天氣學的發展作出了貢獻。 ^[3] 

天氣學是一門理論與實踐緊密結合的應用學科。天氣學的發展始於農業、航海等對天氣預報的需要，準確的天氣預報一直是天氣學研究的主要目標。由於控制大氣運動因子的複雜性和大氣運動本身的隨機性，天氣預報還不能像日月星辰位置的預報那樣準確，但基本上已能實用，並在經濟建設中起着重要的作用。特別是20世紀50年代以來，由於電子計算機和氣象衞星的運用，天氣預報的精度已有很大提高。

天氣學是根據實際觀測資料概括出天氣學的規律或模式，並以動力氣象學為理論基礎進行研究的學科。天氣學和物理學不同，大部分天氣現象不能在實驗室內進行觀察，而需把整個大氣圈作為“實驗室”，在收集世界各地大量觀測資料的基礎上，運用天氣圖表及其他工具進行研究。

天氣學是一門地方性很強的學科。由於大氣的流動性，各地天氣變化有着十分密切的關聯。即使有許多普遍性的規律，由於地理因素不同，各地的天氣也各有自己的特色，故在天氣學的研究中，既要考慮大氣整體的運動規律，又要考慮地理、地形和海陸分佈等地方性因素的重大影響。

天氣學主要研究大氣環流、天氣系統、天氣過程等大氣運動現象，綜合歸納大氣運動規律；研究大氣中各種不同尺度的天氣系統的結構、發生、發展和移動等特徵，建立各種天氣系統發生發展的物理圖象；研究各種天氣系統之間的相互作用以及大氣環流和天氣過程的演變等的物理機制；研究天氣預報方法，即研究怎樣根據天氣圖及其他有關工具的分析，對各地未來的天氣作出預報。

天氣學的研究是以氣象觀測資料為依據的，所以氣象觀測是其發展的基礎。天氣學發現的大氣運動現象，為動力氣象學提供了研究課題。動力氣象學的研究結果，又為天氣學的研究提供了理論依據，並直接應用於天氣預報中。

天氣學與氣候學有所不同，天氣學主要研究瞬時的大氣物理現象及其短期變化過程，而氣候學則主要研究長期的平均的大氣物理現象，及其長期變化規律。但二者又相互聯繫，如天氣氣候學即是其結合的產物。天氣預報為各專業的朋務推動了應用氣象學的發展。而應用氣象學中各種不同的要求，又推動了天氣學的研究和發展。 ^[3] 

天氣學主要研究三方面內容：

①揭示和發現大氣環流、天氣系統、天氣過程等大氣運動現象，綜合歸納大氣運動規律。

②研究大氣中不同尺度的天氣系統的結構、發生、發展和移動等特徵，各種天氣系統之間的相互作用及大氣環流和天氣過程的演變等的物理機制。

③研究天氣預報方法。首先必須仔細分析天氣圖中的觀測資料，瞭解天氣系統與天氣狀況分佈與演變的特點；然後，利用天氣學原理，診斷與分析為什麼在這些地區有這樣的天氣出現，為什麼有這樣的天氣特點；最後，利用天氣學和動力學原理，結合天氣學模型和數值預報的產品，以及最新的觀測資料，進行未來的天氣預報，這是天氣預報的一般原理與方法。

天氣學的研究是以氣象觀測資料為依據的，所以氣象觀測是其發展的基礎。天氣學發現的大氣運動現象，為動力氣象學提供了研究課題。動力氣象學的研究結果，又為天氣學的研究提供了理論依據，並直接應用於天氣預報中。天氣學與雲和降水物理學不同，前者主要研究大氣的宏觀過程，後者則主要研究微觀過程，但兩者又存在着密切的關係。如對降水的研究。只有同時考慮降水的宏觀和微觀過程，才能得出正確的結論。天氣學與氣候學也有所不同，天氣學主要研究瞬時的大氣物理現象及其短期變化過程，而氣候學則主要研究長期的平均的大氣物理現象及其長期變化規律。但二者又相互聯繫，如天氣氣候學即是其結合的產物。天氣預報為各專業的服務推動了應用氣象學的發展。而應用氣象學中各種不同的要求，又推動了天氣學的研究和發展。 ^[1] 

①天氣學和動力氣象學日趨結合，以及數值試驗的開展，使天氣學由半定性的研究向着更加精確和理論化的方向發展，天氣預報也向着更加定量化和自動化的方向發展。

②衞星氣象學、雷達氣象學在天氣學中的應用，以及飛機、火箭、定高氣球等探測手段提供的各種非實時資料的運用，使天氣學和天氣預報更可利用衞星雲圖等多種工具進行分析研究和預報，使天氣學朝着更加綜合的方向發展。

③氣象衞星探測以及許多大規模的國際聯合試驗，獲得了大量低緯度地區和極地的資料，使以研究中、高緯度地區為主的天氣學向着研究全球天氣變化的方向發展。

④多普勒雷達等新技術的應用，使嚴重的災害性天氣預報向着更加準確及時的方向發展。