氣候學

氣候學是研究氣候的特徵、形成和演變，及其與人類活動的相互關係的一門學科。它既是大氣科學的分支，又是地理學的組成部分。

隨着生產規模的日益擴大，氣候和人類社會的關係越來越密切。為了合理地開發和利用氣候資源，減輕氣候災害的影響，避免人類活動對大氣環境造成的不良後果，無論是大規模的開墾、重大工程的設計和管理，還是制訂各種發展規劃和研究工農業的佈局，都需要了解所在地區的氣候特徵及其演變規律。氣候學的研究成果及其應用，正日益受到各方面的重視。 ^[1] 

隨着生產的發展，科學技術的進步人類已逐步掌握氣候的分佈和變化規律，在合理利用氣候資源、有效防禦氣象災害等方面取得成就，並開始在改善氣候方面作出努力，氣候學的研究也有了長足的發展，並形成物理氣候學、天氣氣候學、綜合氣候學、應用氣候學、衞星氣候學、年輪氣候學等分支學科。

氣候學包括一般原理、氣候特徵的時間和空間分佈、演變及其分類等。人們常以氣候要素的空間分佈圖和時間分佈圖、氣候要素的綜合關係圖和各種氣候統計圖等記述某地點、某區域或全球範圍的基本氣候特徵。某個地方的氣候志是對該地多年氣象資料整理和分析概括出的基本氣候狀況的資料。研究氣候形成、分佈、變化及其與人類活動相互關係的學科。是氣象學與自然地理學的邊緣學科。主要研究氣候的形成、氣候要素的時空分佈；區域氣候的特徵；氣候變化的規律；氣候形成諸要素間的相互影響及如何合理開發、利用氣候資源，減少或減輕氣候災害；避免人類活動對大氣環境造成不良後果等。按研究尺度分為大氣候學、中氣候學和小氣候學；按研究時段的長短，分為地質時期氣候學、歷史時期氣候學和近代氣候學；按所用原理和方法分為物理氣候學、天氣氣候學、動力氣候學等。此外，根據氣候學在國民經濟建設中的應用，結合各相應專業的特點，形成各應用氣候學的分支，如農業氣候學、林業氣候學、建築氣候學、醫療氣候學、航海氣候學、航空氣候學等。

幾千年前，人們對氣候現象已有記載。氣象觀測儀器發明後，氣候學迅速發展。至19世紀後期，人們對氣候形成、氣候要素的區域分佈及氣候分類有了初步認識。20世紀初開始從描述階段轉向理論方面的研究，同時應用氣候學受到更多的重視。20世紀40年代，隨着觀測範圍的擴大和觀測項目的增加，如輻射觀測、探空、海洋探測及為特殊研究目的而進行的大型觀測等，尤其是氣象衞星的應用，填補了沙漠、高原、海洋等地區的氣候資料；大型快速計算機的使用，使氣候學的研究進入蓬勃發展的新時期。用數值模擬方法研究人類活動對氣候的影響，重建古氣候的研究，探討預報氣候的可能性及氣候成因，氣候變化的理論研究，均使氣候學的研究進入更精確的理論分析階段。70年代以來，全球性的氣候異常引起人們普遍關注，在有關環境、糧食、水資源和沙漠化等的國際會議上，氣候問題都被擺到了重要的地位。包括大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在內的氣候系統的概念正在形成，氣候學正朝着綜合性的學科方向發展。 ^[1] 

氣候學成為一門科學是有了氣象儀器觀測以後的事。但是，有關氣候現象的記載和氣候知識的積累卻可追溯到三千年前。

人類對氣候的認識和研究，經歷了3個發展階段。

主要指16世紀以前。人類最初憑着經驗逐漸認識天氣和氣候。例如，中國殷商時代的甲骨文、周代的《詩經》，已有很多天氣和氣候知識的記載。秦漢時代出現的二十四節氣和七十二候，開始以自然物候的季節變化預報農時，一直沿用至今。宋代沈括在《夢溪筆談》中通過物候現象的地區差異説明了各地氣候的不同。古希臘時代的亞里士多德曾著《氣象學》（約公元前340）一書，對當時的天氣和氣候知識作了系統的總結。公元2世紀，托勒密將氣候從赤道到北極劃分為24個氣候帶。古希臘學者發現，從希臘往北，太陽光傾斜加劇，氣候轉寒；往南，太陽傾斜減緩，氣候轉暖。這反映出氣候的冷暖與太陽光線的傾斜程度有關。據此，他們將地球氣候劃分為五帶，即：北寒帶、北温帶、熱帶、南温帶和南寒帶。

主要指16～19世紀。氣候學成為一門學科是在有了氣象儀器觀測以後的事。16～17世紀，温度表、氣壓表等儀器相繼發明，並普遍使用。利用這些儀器的觀測記錄，開始了系統的氣候研究。1817年，德國A.von洪堡首次繪製了全球等温線圖，成為近代氣候學研究的開端。

1883年，奧地利J.F.von漢恩編著了《氣候學手冊》一書，提出較完整的氣候學研究的方法體系，併為研究全球氣候提供了資料。1884年，俄國А。И.沃耶伊科夫著《全球氣候及俄國氣候》一書，分析了太陽輻射、水分循環、下墊面等對氣候的作用。以後E.布呂克納等曾根據太陽黑子數變化週期預測未來氣候。這一時期主要是分析研究氣候要素的地區分佈，定性描述區域氣候的特徵。同年，德國的柯本對世界氣候進行了分類。這些成果奠定了氣候學的基礎。

19世紀後期，世界氣象觀測網逐漸形成。到20世紀初，氣候學研究從描述性為主發展到以理論研究為主，出現了氣旋模式、鋒面理論，氣團學説等，積累了許多天氣圖資料，開始進行氣候形成及變遷的研究，氣候學在各方面的應用受到重視。1900～1936年，德國W.P.柯本根據氣候同植物的關係，對世界氣候進行了分類(見柯本氣候分類)。1920～1925年，蘇聯Е。Е.費奧多羅夫創立綜合氣候學。1930年，柯本和R.蓋格發表《氣候學手冊》，對氣候學作了較全面的評述。30年代初，T.H.P.伯傑龍和T.海賽爾貝格開創了天氣氣候學。在30年代和40年代C.W.索恩思韋特、Б。П.阿利索夫等都進行了各自的氣候分類（見索恩思韋特氣候分類、阿利索夫氣候分類）。20世紀中期，隨着高空氣象觀測、無線電技術、氣象衞星和電子計算機的廣泛使用以及採用人工氣候模擬等方法，氣候學迅速發展。50年代，N.A.菲利普斯第一次用流體力學方法在電子計算機上模擬了氣候的形成。隨着對海洋與大氣相互關係的研究，一些學者從動力學角度研究地－氣系統的輻射收支和能量轉換，探討氣候形成原因。1950年，英國C.E.P.布魯克斯研究了地質時期和各個歷史時期的氣候。70年代初，世界範圍的氣候異常引起人們的普遍關注，從而廣泛地開展了氣候變化的研究。1972年，中國竺可楨發表《中國近五千年氣候變遷的初步研究》一文。此後，中國學者又發表了中國五百年旱澇歷史資料等。美國學者用數值方法模擬了1萬多年前的古氣候狀態。並廣泛開展了對未來氣候變化趨勢的研究。隨着氣象衞星的應用，氣候資料的數量激增，用電子計算機快速處理氣候資料的業務也隨之發展，並提出了監視地球氣候變化徵兆的氣候監測計劃。從70年代起，氣候學已擴展到同時涉及大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈的氣候系統的研究。

氣候學同各門基礎科學、技術科學及至社會科學間有着廣泛的聯繫。無論是從理論還是從方法看，氣候學和數學、物理學、化學、天文學、地學等基本學科以及大氣科學各分支都有密切的關係。氣候監測更需要應用各種技術科學。所以，氣候學是同其他多種學科廣泛聯繫的一門學科。

由於氣候涉及到人類生活和生產的各個方面，從1972年以來，在國際上關於環境、糧食、水資源、沙漠化等一系列重要會議上，氣候問題都佔有顯著地位。1979年世界氣候大會提出了世界氣候計劃，使氣候問題成為國際協作的重大課題，氣候學成了日益活躍的學科，氣候學的含義也正在不斷髮展，包括大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在內的氣候系統的概念也正在形成。雖然，當前氣候學仍以大氣為其主要研究對象，但其內容正在不斷地豐富和充實，從大氣科學的一個分支向着綜合性的氣候系統的學科發展。 ^[1] 

由於太陽輻射，大氣環流和下墊面的特徵不同，各地的氣候特徵有顯著的差異。如大陸東岸和西岸的氣候特徵各異；即使同屬東岸，歐亞大陸東岸和北美大陸東岸的氣候也不相同。這種地域性的特點，正是氣候學成為地理學分支的重要原因，也是氣候學中進行氣候分類研究的基礎。只有在廣闊的範圍內進行觀測和調查研究，才能得出具有同類氣候特徵的區域和界限。按氣候學研究的空間尺度劃分，有全球氣候、北半球氣候、大區域氣候和地方氣候等不同尺度的氣候。按時間尺度劃分，有年際氣候變化、幾十年以上的氣候變化和萬年以上變化週期的氣候變遷等。要研究年際氣候變化和較短時期的氣候變化，至少需要有連續三十年的觀測資料。而要研究幾十年週期的變化，就需要有至少十倍於該週期時間長度的資料，所以，除現代氣象資料外，還需要利用歷史記載和樹木年輪等進行分析，以延長資料年限。對於萬年以上的變化，常利用地質岩心、冰心、化石等資料進行分析推測。

氣候學是應用性很強的學科。從工農業生產、交通、通信、能源、軍事以至人類的一切活動，都和氣候有密切的關係，大量的邊緣學科，如城市氣候、建築氣候、軍事氣候、農業氣候、森林氣候、海洋氣候以及旅遊氣候等逐漸形成。

太陽輻射、大氣環流，下墊面狀況(如海、陸、植被)是氣候形成的幾個主要因子，然而，這些因子之間如何互相作用而形成一個地方的氣候特徵，尚待進一步研究；還有，由於人類活動使大氣中的微量元素和污染物質含量的增加而對氣候變化的影響，以及各種地球天文參數對氣候的影響等。這些都使氣候形成理論的研究變得極其複雜，至今還缺乏精確有效的理論模式。

氣候學概論包括氣候學一般原理、氣候特徵的時間和空間分佈、演變及其分類等。人們常以氣候要素的空間分佈圖和時間分佈圖、氣候要素的綜合關係圖和各種氣候統計圖等記述某地點、某區域或全球範圍的基本氣候特徵。某個地方的氣候志是對該地多年氣象資料整理和分析概括出的基本氣候狀況的資料。

物理氣候學與動力氣候學主要以動力學的理論和方法研究氣候形成和氣候變化的原因。主要內容包括：輻射平衡、熱量平衡、水分循環以及大氣中各種污染物質和微量元素等的變化與氣候的關係。運用大型電子計算機進行氣候模擬，是研究物理動力氣候學的重要方法，這一新分支的出現，為氣候學的理論研究開闢了新的前景。

天氣氣候學是研究多年間大氣環流的一般狀態及其變動的規律性。如：環流的分型及其出現的頻率，天氣系統的頻率、強度和路徑，大範圍氣候異常與大氣環流的關係等問題。

應用氣候學根據工農業生產和生活等各方面的特殊需要，研究它們同氣候的相互關係，以及如何將氣候知識廣泛應用於各個方面。主要研究內容為：氣候資源的利用，氣候災害的防禦，大氣環境的分析、評定和區劃，以及各有關專業相應的氣候問題。此外，氣候學還可按大氣的分層分為：近地層氣候學和平流層氣候學等。

氣候學同各門基礎科學、技術科學及至社會科學間有着廣泛的聯繫。無論是從理論還是從方法看，氣候學和數學、物理學、化學、天文學、地學等基本學科以及大氣科學各分支都有密切的關係。氣候監測更需要應用各種技術科學。所以，氣候學是同其他多種學科廣泛聯繫的一門學科。

由於氣候涉及到人類生活和生產的各個方面，從1972年以來，在國際上關於環境、糧食、水資源、沙漠化等一系列重要會議上，氣候問題都佔有顯著地位。1979年世界氣候大會提出了世界氣候計劃，使氣候問題成為國際協作的重大課題，氣候學成了日益活躍的學科，氣候學的含義也正在不斷髮展，包括大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在內的氣候系統的概念也正在形成。

雖然，當前氣候學仍以大氣為其主要研究對象，但其內容正在不斷地豐富和充實，從大氣科學的一個分支向着綜合性的氣候系統的學科發展。 ^[1] 

現代氣候學研究主要有以下幾個方面：

①氣候形成。研究太陽輻射、大氣環流、下墊面狀況在氣候形成中的作用，以及人類活動和地球天文參數變化對氣候的影響，如對輻射氣候、動力氣候、物理氣候、季風氣候、污染氣候等的研究。

②氣候分佈。研究各地氣候的物徵和差異、各種氣候要素的分佈規律，如對氣候分類和氣候區劃、區域氣候、近地層氣候、高空氣候、海洋氣候等研究。③氣候變遷。研究地球形成以來各個時期和未來的氣候特徵和變化規律，如對地質時期氣候、歷史氣候、現代氣候、氣候預測等的研究。

④氣候與其他自然因素的關係。研究氣候與地形、水文、植被、土壤等之間的相互作用和相互關係，如對小氣候、地形氣候、水文氣候、植被氣候和土壤氣候等的研究。

⑤應用氣候。研究氣候對人類生產活動、生活活動以及軍事等的影響，如對氣候資源利用、氣候災害防禦、大氣環境分析和評價，以及農業氣候、工業氣候、建築氣候、航空氣候、城市氣候、醫療氣候、軍事氣候等的研究。

⑥氣候與人類的關係。研究人類對氣候的影響，包括有意識地改善氣候條件和無意識地使氣候惡化。

人類生產和生活各個方面與氣候關係密切。合理地利用氣候資源，有效地防禦氣候災害已成為氣候學研究越來越重要的問題。未來的氣候變化受到人們極大的關注。自世界氣象組織(WMO)1979年制定了世界氣候計劃(WCP)以來，各國學者對氣候變化和異常及其對人類的影響，進行了更為廣泛深入的研究。新技術和新方法的普遍應用，使氣候學研究的範圍大為擴大，氣候學正向綜合研究氣候系統的方向發展。 ^[1] 

大氣科學、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、衞星氣象學、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。