气象学

气象学是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。气象学是大气科学的一个分支。第一位建立气象学的人是古希腊哲学家亚里士多德。在他的专书《气象汇论》中，他最先叙述和粗浅地解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象，而这书是世界上最早的气象书籍。直到18-19世纪，由于物理学和化学的发展以及气压、温度、湿度和风等测量仪器的陆续发明德国]]人布德兰绘制了第一张地面天气图，开创了近代天气分析和预报方法。1835年，法国人科利奥里提出风偏转的概念；而1857年荷兰人白贝罗提出风和气压的关系，他们的概念都成为大气动力学和天气分析的基础。1854年11月14日克里米亚战争期间，一场暴雨使亨利四世的军舰及商船毁坏殆尽，造成400人死亡，当时的国防部长瓦扬（Vaillant）请天文学家于尔班·勒维耶负责找出原委。经过研究后，于尔班证明这场暴风雨在11月12日即已存在，且在两天之内便自西北往东南方向袭卷整个欧洲。因此他指出影响天气的大部分因子都具有迁移性。此次事件使他认为有必要发展气象学，他促使这门学科在1855年获得正式地位，现代气象学就此踏出第一步。1920年前后，挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为“极锋学说”的理论，来说明中纬度地区的天气变化情况。这套理论在1920年代发表之后，至今已有70多年，但仍然是今日作天气预报的主要理论依据，亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础。1930年代，无线电探空仪的广泛使用，真正开始了三维空间的大气科学研究。根据大量探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波。1939年卡尔-古斯塔夫·罗斯贝提出了长波动力学，他的理论亦对天气预报有莫大的贡献。到了1950年代至60年代，电脑、天气雷达，卫星和遥感的技术的应用，使大气的各种现象，大至大气环流，小至雨滴的形成过程，都可依照物理学和化学的数学形式来表示，例如热力学第一定律、偏微分。从而使大气科学有了突飞猛进的发展。研究的究：观测研究是藉观测去了解不同的大气现象，可以说是气象学理论的其中一块基石，亦是一般气象爱好者所关注的。观测方法亦有很多种，气象站、高空气球、卫星云图、雷达回波图等。观测研究不只是观测，也有一定程度的归纳和分析，例如一句“明天转冷”，便是一种分析。此外，绘制天气图、整理热带气旋路径、气候区域分类等，亦是观测研究所要做的。理论研究有三大部分，除观测外，物理和数学对理论研究亦很重要。理论可以从两方面产生，一方面是从观测数据中直接建立出来的，例如分析热带气旋强度的德沃扎克分析法，另一方面是从物理理论或其他气象理论演化出来的，例如地转方程、气压梯度方程等。物理理论很多时需要数学的帮助，反过来说，数学语言有时更能使我们明白物理和气象理论。现代的天气预报即是建立在数值模式上，数值模式透过非线性方程式以及超级电脑的插点格运算，反演出一地区未来数天天气。数值模式研究是较少人所认识的，它们都需要相当的理论知识、电脑程序技巧和实验技巧。数值模式研究会把不同的物理和气象方程，以电脑程序的方式放进电脑里，再计算出未来温度、湿度、气压、风向等变化，以协助天气预报或理论研究。比较有名的天气数值模式有：实验研究同样是较少人所认识的，实验研究因数值模式研究的出现而比往日式微，但亦有其存在价值，例如要验证某些理论，数值模式研究是做不到的。其它：