第一章　绪论

　　本章将扼要介绍天气学的研究对象、内容和方法。同时，对天气学发展史作一简要的说明。

　　1．1 天气学的研究对象

　　天气学是研究天气系统和天气现象发生、发展及其变化的基本规律，并利用这些规律来预测未来天气的学科。为了更好地理解天气系统的意义，现分以下几点来加以说明。

　　系统 所谓系统是指在时间或空间上可以与其他系统区分开来的一个实体。在系统与系统之间存在着一个界面，而各系统的物理量，如辐射、热量和动量等可以通过界面而进行交换。从严格意义上来说，这里所指的系统是开放系统。整个大气可看作是一个系统，因为大气与海洋之间就存在着一个明确的界面，大气中的水汽、热量与动量可以通过这个界面进行交换。但是，在天气学中，又往往把气旋或反气旋等看作是系统，虽然它们与周围大气并没有什么明确的界面，但它们与周围大气在性质上有明显的不同。对于整个大气或是整个背景场而言，在某一段时间内，其变化是较缓慢的。而气旋或反气旋的变化则相对于背景场来说是较快的，它们可以看作是背景场上的一种扰动。因此在天气学中，往往把天气系统看作是一个扰动。例如，气旋或者反气旋可看作是大气背景场或气候场中的一种扰动，称之为大尺度天气系统。而气旋中的积云对流，由于它的变化远比气旋的变化为快，这样又可把它看作是气旋中的一个扰动，是气旋系统中的一种尺度较小的天气系统。在大气中，地理系统与系统之间存在着各种物理量的交换，也就是说天气系统是一种开放系统。

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　　尺度 所谓尺度是表征一个系统在空间上的大小，或者在时间上持续的长短。例如，在一般情况下，气旋的半径大约为数百公里到数千公里，而其持续时间大约为数天到数周。可取气旋的半径作为气旋的空间尺度，而把气旋持续时间看作是气旋的时间尺度。对于积云而言，它的水平范围只有数公里到数十公里，其持续时间也只有数小时到半天。显然，气旋与积云的时间或空间尺度都是不同的。由于不同尺度的天气系统具有不同的动力学特性，因而，气旋的发生、发展机制与积云的发生、发展机制也是有所不同的。在中高纬度地区，低层大气天气系统的水平尺度与时间尺度，可概括起来如表1.1所示。而中、高层扰动的空间尺度与时间尺度，可见表1.2 所示。由这两个表可见，不论在高空还是在地面，空间尺度越小，持续时间即时间尺度也越短，而其强度一般来说也是越大。

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