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气象学与天气预报的进展

发布日期:2010-12-22 14:12:55 来源:市科协 字体:【    

气象学是研究地球大气圈的科学,是地球科学的一个分支。当代气象学以物理学为基础,以数学和电子计算机为定量工具。第二次世界大战后,大量雷达改为民用,用于气象观测;微波技术也用于气象方面,无线电气象学很快发展起来。50年代末空间科学技术的兴起,为气象学提供了新的有效观察工具。自1945年初美国发射第一支气象火箭起,世界陆续建立了全球气象火箭网。1960年,美国发射了第一颗气象卫星" 泰罗斯1 " ,开始了空间观测全球大气的时代。卫星上的遥感仪器能观测到地球的每一地区,可以收集到海洋、两极、沙漠、山区、丛林、冰原、沼泽等不易观测地区的丰富气象资料。目前全世界已发射了一百多颗气象卫星。中国也发射了自己的气象卫星。卫星资料特别是云图已被气象业务部门普遍使用,成为天气预报和科学研究的重要资料。

  1967年,第五次世界气象大会正式通过决议成立世界天气监测网,1968年开始执行。全球观测系统的地上观测由各国的部分台站网组成的全球台站网来进行,卫星观测由各组各系列业务气象卫星组成。全球资料加工系统把观测资料用最快速度加工成天气图和天气预报图,并把资料加工成气候资料或历史资料存档。世界天气监测网的建立,提高了各国的天气预报能力。

  数值预报是利用流体力学和热力学来预测大气的物理状况。早在20年代,英国科学家就做过数值预报的尝试,但因计算过于复杂而无法实用。50年代,电子计算机的应用使数值预报成为可能。1975年开展这项工作时,只有20多个国家,两年后就增加到40多个。数值预报是气象学史上的一大进步。从此,短期天气预报更加精确,中长期天气预报也逐步实现定量化。50年代末,由于电子计算机和计算数学的发展,数值模拟在气象学中开始应用。

  1956年,第一次用数值模拟北半球大气环流的发展获得成功。人们把数值模拟作为研究大气运动的工具,从而使地球大气层可" 缩小" 在实验室进行实验,以验证从观察中总结出来的概念、定理。

  气象科学的另一个重大进展是用人工方法影响局部天气。1946年,美国用云层中撒放干冰的方法促云变雨,第一次实现" 人工降雨".现在人们可以改变云中微物理过程,以实现局部地区的人工降水、人工消雹、人工消雾、人工消闪电,还可以降低台风中心的风速。随着新的巨大能源的开发利用,将有多种影响天气的措施出现。小尺度天气的影响将逐步工程化,中尺度天气的人工影响将成为主攻方向,气候控制亦将展开。

  80年代以来,对厄尔尼诺现象的研究取得重大进展。厄尔尼诺现象是由于赤道东太平洋冷水域中的秘鲁寒流水温异常升高,从而导致太平洋的热带海洋和大气发生异常的现象。对厄尔尼诺现象的研究,从20年代起一直在进行。1984年,美国的巴尼特报告了他对1950-1981 年间收集的天气资料的研究结果。他认为,当中太平洋上的东向信风减弱,使异常的暖表面海水流向南美洲时,厄尔尼诺现象就开始了。他还发现,有一种缓慢运动的大尺度海浪,在形成厄尔尼诺现象中起着较重要的作用。巴尼特的研究表明,厄尔尼诺现象在产生前几个月就可预报出来。这对于防止和减轻厄尔尼诺现象的危害有重要意义。

  对臭氧层的研究,是80年代气象学中的一个新课题。1984年,科学家发现南极上空的臭氧层破了个巨大的洞。1985年,美国卫星观测表明,这个洞的面积相当于美国国土,象珠穆朗玛峰那样高。1986年,加拿大科学家发现北极上空也有一个臭氧空洞。据美国航空航天局观测,横跨美国、加拿大、日本、中国、原苏联、西欧等国的辽阔天空,臭氧已减少了3 %。臭氧层的破坏,致使大量紫外线直射地面,对人类生存危害极大。对于臭氧层破坏的原因,许多科学家认为是氟利昂的大量使用造成的。另一些科学家不同意这一观点,甚至对空洞照片持怀疑态度。目前对臭氧层破坏问题的争论还在继续。

摘自世界全史百卷本第097卷世界当代科学技术史

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