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书名：中国学科发展战略·大气科学
定价：58.0
ISBN：9787030488046
作者：国家自然科学基金委员会，中国科学院 编
版次：1
出版时间：2016-07
内容提要：
《中国学科发展战略·大气科学》回顾了国内外近百年来大气科学发展历程，特别是中国科学家对国际大气科学和全球气候变化研究发展所做的贡献；深入、全面地论述了大气科学及各分支学科的研究内容，以及在经济社会发展中的重要科学价值；系统分析了当前国际大气科学和全球气候变化研究发展特点、动向和趋势，提炼出大气科学和全球气候变化研究重大前沿科学问题、符合我国发展需求的重大战略研究方向及相应的措施；阐述了有利于我国大气科学发展的有效资助机制，提出了保障学科发展的政策措施。
目录：
目录
总序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xiii
**章科学意义与战略价值 1
**节大气科学在整个科学体系中所处的地位 1
第二节大气科学对推动其他学科和相关技术发展所起的作用...3
一、大气科学与地学其他学科相互渗透影响 3
二、大气科学与自然科学其他学科在相互促进中共同发展 4
第三节大气科学在国家总体学科发展布局中的地位 5
一、大气科学是国家科技的优先发展领域 5
二、大气科学已形成完整的学科体系 6
三、大气科学在地球科学发展中的前沿地位 7
第四节大气科学是实现国家科技发展战略日标的重要支撑之 10
一、大气科学涉及科技发展战略多个重点领域和优先主题 10
二、大气科学成为公共安全科技保障的重要基础 11
三、大气科学为提高公共服务能力提供科技支撑 12
四、大气科学聚焦面向资源环境的关键问题 12
五、大气科学是面向国家战略需求的重要基础研究 13
六、大气科学助推若干前沿技术发展 13
第五节大气科学为国民经济、社会发展和国家安全保驾护航 14
一、大气科学与公共安全 14
一、大气科学与环境健康 14
三、大气科学与水资源 15
四、大气科学与农业 16
五、大气科学与能源 16
六、大气科学与海洋 17
七、大气科学与交通运输 17
八、大气科学与航空和空天技术17
九、大气科学与城市发展 18
十、大气科学与国家安全 18
参考文献 19
第二章发展规律与研究特点 20
**节学科的定义与内涵 20
一、研究对象 20
一、研究意义 20
三、学科分支 21
第二节大气科学的发展动力 22
一、大气科学的发展简史 24
一、社会需求是大气科学发展的重要动力 25
三、全球气候变化问题推进了大气科学的迅速发展 27
四、技术革命是大气科学发展的主要推动力 29
五、大气科学发展的新方向 31
第三节大气科学学科交叉状况 32
一、大气科学学科交叉的意义 32
一、大气科学与其他学科的交叉 33
第四节大气科学成果转移态势 36
一、大气科学成果在天气、气候预报预测中的应用 37
一、大气科学成果在全球变化中的应用 37
第五节大气科学人才培养特点 37
一、学科特点 37
一、人才培养特点 39
第六节学科研究组织形式和资助管理模式 41
一、学科研究组织形式 41
二、资助管理模式 41
参考文献 43
第三章发展现状与发展态势 46
**节国际上大气科学学科的发展状况与趋势 46
一、天气学和大气动力学 46
二、气候变化和气候系统动力学 48
三、大气物理学和大气探测学 49
四、大气环境学和大气化学 50
第二节大气科学学科在国际上的地位 51
第三节我国大气科学学科的发展状况 53
一、东亚大气环流和季风研究是我国大气科学的优势学科 53
二、大气探测学是我国大气科学的薄弱学科 55
三、地球气候系统研究是*重要的交叉学科 56
第四节我国大气科学学科总体经费投入与平台建设情况 57
第五节我国大气科学学科人才队伍情况 58
第六节推动大气科学学科发展的举措59
一、加强高层次人才培养和团队建设 60
二、重视大气观测试验基地建设 60
三、建设地球系统模拟的高性能超级计算机系统 60
四、大力鼓励交叉研究 61
参考文献 61
第四章发展思路与发展方向 63
**节引言 63
第二节国内外大气科学发展成就和趋势 64
一、国内外大气科学的发展成就 65
一、大气科学的发展趋势 69
第三节国家科技发展需求和人才队伍建设需求分析 71
一、我国科技发展对大气科学研究的需求分析 71
二、我国科技发展对大气科学人才队伍建设的需求分析 73
第四节推动和制约大气科学发展的关键科学问题 75
一、我国灾害性天气和气候发生机理及其预报预测 75
一、大气环境变化的过程、机理、预报理论及其与气候相互作用 77
三、东亚气候对全球气候变化的影响、响应、机理和应对78
四、地球／气候系统各圈层相互作用过程及数值模型 79
五、大气探测的新原理和前沿技术 80
第五节我国大气科学发展的总体思路 81
一、今后我国大气科学发展应采取的思路 82
一、根据国家对大气科学研究的重大需求制订重大研究计划 84
第六节我国大气科学的发展目标 87
一、尽快使我国从大气科学研究大国发展成为大气科学研究强国 87
一、培育和提出2～3个新的分支学科生长点 88
三、更好地服务于国家经济和社会发展的需求 89
四、成为国际大气科学人才强国89
第七节我国大气科学发展的重要研究方向 90
一、地球／气候系统各圈层相互作用过程及数值模型与模拟 90
一、全球气候变化背景下我国灾害性天气气候发生机理及其预报预测 91
三、未来我国大气环境变化过程、机理及其与气候相互作用 92
四、大气探测的新原理和前沿技术 93
参考文献 94
第五章关于自然科学基金资助机制与政策的建议 96
**节引言 96
第二节近30年来科研产出和自然科学基金资助情况 97
一、发表的SCI论文 97
一、自然科学基金资助统计 99
三、人才培养及其与美国的对比 104
第三节对学科发展的资助机制与政策建议 111
一、坚持基础研究和自由探索的导向 111
二、重视高层次人才培养 111
三、尝试专家推荐机制 113
四、转变科研评价体系 113
五、支持观测设备研发和资料共享平台 113
六、建设大气科学计算和模拟平台 115
第四节小结 117
参考文献 118
附录 119
附录一从论文发表情况和办刊水平看中国大气科学研究的国际影响力 119
一、表征我国大气科学研究国际影响力的方法 119
一、近5年中国大气科学研究的国际影响力 121
三、结论 127
附录二近五年来我国大气科学研究的经费投入分析 128
一、引言 128
二、数据来源 129
三、结果分析 129
四、结语 130
索引 134
在线试读：
**章科学意义与战略价值
**节大气科学在整个科学体系中所处的地位
地球大气是人类和其他生物赖以生存的*重要环境之一。大气层包裹着地球，但大气总质量却只有地球的一百二十万分之一。事实上，自地表到10千米左右的高空，发生着各种物理过程和化学过程，形成了雾、霜、冰雪和暴雨、寒潮、台风、冰雹、雷电等天气现象和气候变化过程。这些天气现象和气候变化过程既可造福人类，也可能带来严重的气象灾害，影响工农业生产、交通运输和人民生活，甚至威胁人民的生命财产安全。因此，大气科学一直是人类关注的一门非常重要的自然科学学科。
大气科学以地球大气为主要研究对象，是一门非常重要的自然学科，同时也是地球科学的一个重要组成部分。大气科学主要研究大气的各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务。大气科学不仅研究大气的结构、组成，物理和化学过程，演变规律，而且也研究大气与地球系统其他圈层（岩石圈、冰雪圈、水圈和生物圈）相互作用的动力，物理、化学和生物过程。在地球系统的岩石圈、冰雪圈、水圈、生物圈、大气圈等五大圈层中，大气圈是*为活跃的圈层，是地球系统中能量、物质输送和循环的关键桥梁及决定因素，大气科学与其他圈层的相互作用决定了地球系统的整体行为。
自古以来，人类为了更好地发展经济和改善生活，一直重视对地球大气进行研究和探索。事实上，大气科学是一门古老的学科。天气、气候知识起源于自古就存在的长久的生产劳动和社会生活经验总结。早在渔猎时代和农业时代，人们就逐渐积累起有关天气、气候的知识。在公元前2世纪，中国的《淮南子·天文训》和《逸周书·时训解》中就叙述了二十四节气和七十二候。这些非常重要的气候知识正是来源于生产和生活实践，并且又被用于指导农事活动。
17世纪以前，人们对大气及大气中各种现象的认识是直觉性的、经验性的。17～18世纪，由于物理学和化学的发展，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明，氮、氧等元素的相继发现，为人类定量地认识大气组成和大气运动等创造了条件。于是，大气科学研究开始由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段。1783年，法国物理学家查理制成了携带探测气象要素仪器的氢气气球，这是人们认识三维空间大气运动的开始，也是大气科学发展进程中的一次飞跃。
19世纪后，大气科学观测日益完善，大气科学理论开始逐步建立起来。1820年，利用1783年各地同一时刻的气压和风的记录，布兰德斯绘制了历史上**张天气图，开创了近代天气分析和天气预报方法，为大气科学向理论研究发展开辟了途径，这是大气科学发展史上的又一次飞跃。1835年，科里奥利力的概念和1857年白贝罗提出的风和气压的关系，成为地球大气动力学和天气分析的基石。
进入20世纪，大气科学的理论体系开始建立，现代大气科学进入了一个重要的发展时期。1920年前后，气象学家皮耶克尼斯、索尔贝格和伯杰龙等提出的气团、锋面和气旋学说，为天气分析和预报1～2天以后的天气变化奠定了理论基础。20世纪30年代，无线电探空仪开始普遍使用，为了解大气的垂直结构提供了条件。根据探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波，真正三度空间的大气科学研究从此开始。1939年，气象学家罗斯贝提出了长波动力学，并由此推导出了位势涡度方程，创立了长波理论。这不仅使有理论依据的天气预报期限延伸到3～4天，而且为后来的数值天气预报和大气环流的数值模拟开辟了道路。1942年，厄特尔（Ertel）从完整的大气运动学方程组出发，得出Ertel位涡方程，包括非绝热加热和摩擦效应，从而把位涡方程拓宽到开放消耗系统中，成为研究气候动力学的有效工具。与此同时，大气科学的重要组成部分大气物理学也得到很大发展，如1946年朗缪尔、谢弗和冯内古特的“播云”试验，探明了在过冷云中播撒固体二氧化碳或碘化银，可以使云中的过冷水滴冰晶化，增加云中的冰晶数目，促进降水，这种人工影响天气的试验，加深了人们对大气物理过程的理解。
20世纪50年代以前，大气科学虽然取得了很大的进展，但受海洋、沙漠等人烟稀少地区缺乏资料的限制，以及大多数大气科学无法重复试验的制约，大气科学的研究还不能摆脱定性或半定性的研究状态。20世纪50年代后，以卫星探测为代表的遥感探测技术及计算机技术的发展，打破了这一局面，从而使大气科学进入全新的发展阶段。20世纪40年代中期，冯·诺依曼开发出了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法。电子计算机的使用、大气运动的数值模拟和数值天气预报使得大气科学成为可以重复试验验证的科学体系，使大气科学研究进入了定量和试验研究的新阶段。大气的各种现象，大至全球的大气环流，小至雨滴的形成过程，都可以依照物理和化学原理以数学形式表达，并用电子计算机模拟这些现象的发生、发展和消亡过程。同时，由于采用气象卫星、气象火箭，激光、微波、红外等遥感探测手段，以及各种化学痕量分析手段等新技术，对大气的观测能力大大增强，观测范围大大拓宽。例如, 极轨卫星和赤道上空地球同步卫星的使用,几乎能提供全球大气同一时间的状况，气象卫星在大气层外的探测，不仅拓宽了观测范围，也极大地丰富了观测内容。
气象卫星、新型气象雷达、飞机等探测手段的联合应用，以及大规模数值模拟计算技术的发展，不仅为早期发现和追踪诸如台风及生命史短至几小时的小尺度灾害性天气系统提供了条件，大大提高了天气预报的水平，而且也使得人们可以开展几星期、几个月、一年以上甚至几十年大气可能出现状态的数值模拟和预测评估。运用全球数值模式来进行天气预报和气候预测预估，是未来大气科学服务于社会发展的方向。可以预期，未来*大的超级计算机都将会应用于大气科学研究和业务发展。
第二节大气科学对推动其他学科和相关技术发展
所起的作用
大气科学与地球科学其他分支学科，以及数学、物理、化学、生物、农业、社会科学等基础和应用性学科之间紧密相连，促进了地球科学及相关自然科学的发展。发展大气科学既是国内外地学领域的重要科学问题，也是促进其他学科和技术发展，以及服务于国民经济和社会发展的重大现实问题。
一、大气科学与地学其他学科相互渗透影响
在很长一段时期内，大气科学先是以天气学、气候学，大气的热力学和动力学问题，大气中的物理现象(如电象、光象、声象)和比较一般的化学现象等为主要研究内容，传统称之为“气象学”。随着现代科学技术在气象学中的应用，其研究范畴日益扩展，因而从20世纪60年代以来，“大气科学”术语的日益广泛应用，在很大程度上扩充了传统气象学的研究内容。
近年来，由于人类越来越认识到大气圈与岩石圈、冰雪圈、水圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要性，要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈层变化过程进行研究。因此，大气科学的研究内容越来越广泛，与其他学科之间的相互渗透也越来越深入。比如，要研究大气运动，需同流体力学、热力学、数学等学科领域密切合作；要研究太阳辐射及太阳扰动在大气中引起的各种变化与机制，需同高层大气物理学、太阳物理学和空间物理学等学科领域密切合作；要研究水分循环、海洋和大气的相互作用，需同水文科学和海洋科学等学科领域密切合作；要研究地球大气的演化、地球气候的演变，需同地球化学、地质学、冰川学、海洋科学、生物学和生态学等学科领域密切合作；要研究大气化学和大气污染，需同化学、物理学、生物学和生态学等学科领域密切合作；要研究大气问题的数值模拟、数值天气预报等，需同计算数学等学科领域密切合作；要研究大气探测的手段和方法，需同有关的技术科学密切合作；在大气探测、天气预报等自动化的进程中，大气科学还不断同信息理论、系统工程等科学技术领域密切合作。在相互合作和相互渗透的过程中，大气科学不断汲取其他学科的养料；大气科学特定的要求又不断为其他学科开辟新的研究方向，不断丰富着其他学科的内容。
二、大气科学与自然科学其他学科在相互促进中共同发展
大气科学所研究的是自然界中重要的现象，大气科学的理论对自然科学的发展也起了很大的推动作用。20世纪20年代，挪威著名气象学家皮叶克尼斯(V.Bjerknes)提出斜压大气和环流理论，推动了整个宏观流体动力学的研究; 1922年，英国科学家理查森(L.F.Richardson)提出逐步积分的概念，促进了后来计算科学的发展; 20世纪30年代，著名的美籍瑞典气象学家罗斯贝(C.G.Rossby)提出，我国著名气象学家叶笃正、曾庆存所发展的大气适应理论说明了在大气、海洋这种自然界中质量的分布与运动互相作用，运动由于质量分布不均匀产生，而质量的分布是在运动中形成的，这是自然辩证法的一个很好的发展;在20世纪60年代初，美国伟大的气象学家洛伦兹(E.N.Lorenz)提出了混沌和奇异吸引子概念。他指出了科学上的确定论与随机论不能截然分开，而且还可以互相联系起来，这被公认为是当代自然科学的重大突破。这些概念的提出不仅推动了大气动力学的发展，而且使数学、物理学、生物学等自然科学取得重大突破，同时也使社会科学得到了很大发展。哲学界认为自然科学发展中有“三次革命”:**次科学革命是17世纪初牛顿创立的经典力学，它使观测和实验所得到的科学现象上升为理论，产生了近代自然科学理论;第二次科学革命是20世纪初爱因斯坦提出的狭义和广义相对论，为量子力学等现代科学的发展奠定了理论基础;第三次科学革命就是伟大气象学家洛伦兹所提出的非线性系统的“混沌和奇异吸引子”概念，这个理论把自然界的确定变化与随机变化联系了起来，从而可以描述自然界物体运动的多样性、奇异性和复杂性。因此，大气科学与自然科学其他学科是相互影响、相互促进的。
第三节大气科学在国家总体学科发展布局中的地位
大气科学在国民经济和社会发展中的地位越来越重要。在全球变暖的背景下，我国极端天气气候事件频繁发生，严重的气象灾害影响到国民经济和社会发展的方方面面。20世纪90年代以前，我国每年因灾害性天气气候造成的经济损失占我国GDP总量的3%~6%，而2010以后占GDP总量的1%~3%。弄清我国天气气候演变规律和成因，提出天气气候变化的预测理论，服务于减灾防灾，是国民经济和社会发展的重大迫切需求。随着全球气候变暖，大气科学的重要性日益凸显，大气科学已成为地球系统科学中*活跃的领域。为了防灾减灾和应对气候变化，大气科学从来没有像今天这样受到政府、社会和公众的重视和关注。
一、大气科学是国家科技的优先发展领域
2006年，我国发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006—2020年)》，该纲要表明大气科学与我国国民经济和社会发展有着极其重要的关系。在该纲要中，大气科学涉及11个重点领域中的5个，即资源、环境、农业、城镇化与城市发展和公共安全，6个与大气科学有关的问题成为优先主题。在18个基础科学研究问题中，大气科学涉及一个科学前沿问题，即地球系统过程与资源、环境和灾害效应；涉及两个面向国家重大战略需求的基础研究问题，即人类活动对地球系统的影响机制、全球变化与区域响应。
2006年，国务院3号文件《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》发布，从国家和政府层面上提出加快气象事业发展的重要性和紧迫性。该意见指出：加快我国气象事业发展是应对突发灾害事件、保障人民生命财产安全的迫切需要，是应对全球气候变化、保障国家安全的迫切需要，是应对我国资源压力、保障可持续发展的迫切需要。气象与我国国民经济和社会发展的关系越来越紧密，气象事业的社会关注度越来越高。中国气象局提出我国气象事业发展的战略新理念，即公共气象、资源气象、安全气象。我国气象业务已从传统的天气、气候预报拓展到天气、气候、气候变化、生态与农业气象、大气成分、人工影响天气、空间天气及雷电防护等多种业务。
2007年，国务院办公厅颁发了《关于进一步加强气象灾害防御工作的意见》的49号文件。2007年，党的十七大明确提出，加强应对气候变化能力建设，为保护全球气候做出新贡献。
2012年，党的十八大报告首次专门论述了生态文明，“加强防灾减灾体系建设，提高气象、地质、地震灾害防御能力。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。坚持共同但有区别的责任原则、公平原则、各自能力原则，同国际社会一道积极应对全球气候变化”。2015年，党的十八届五中全会再次阐释了生态文明、绿色发展的重要战略，并强调了以科技创新推动发展的重要意义，启动了减灾防灾和环境保护领域的“十三五”国家首批重大专项。
二、大气科学已形成完整的学科体系
大气科学作为地球科学的重要学科分支，事关我国地球科学发展水平、国家科技进步、国家安全和人民群众的福祉安康。大气科学的发展，一直伴随着整个地学乃至自然科学的发展，并对自然科学的学科发展起到了重要的促进作用。地球科学及其他基础学科、技术学科的发展，国民经济和社会发展及国家安全与国家资源环境战略需求，以及大气科学自身发展的需求推动了大气科学的发展。
目前，在国家总体学科发展布局中，中国气象局、中国科学院及高校共同组成了气象业务科学研究、大气科学基础和应用基础研究、大气科学领域的人才培养的体系框架。其中，中国气象局承担了中国气象业务服务的主要任务和大气科学研究的重要任务，中国科学院承担了大气科学研究的重要任务和高层次人才培养的重要任务，教育部高校和部分省属高校承担了大气科学领域人才培养的主要任务和大气科学研究的重要任务。迄今为止，民营的
定价：58.0
ISBN：9787030488046
作者：国家自然科学基金委员会，中国科学院 编
版次：1
出版时间：2016-07
内容提要：
《中国学科发展战略·大气科学》回顾了国内外近百年来大气科学发展历程，特别是中国科学家对国际大气科学和全球气候变化研究发展所做的贡献；深入、全面地论述了大气科学及各分支学科的研究内容，以及在经济社会发展中的重要科学价值；系统分析了当前国际大气科学和全球气候变化研究发展特点、动向和趋势，提炼出大气科学和全球气候变化研究重大前沿科学问题、符合我国发展需求的重大战略研究方向及相应的措施；阐述了有利于我国大气科学发展的有效资助机制，提出了保障学科发展的政策措施。
目录：
目录
总序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xiii
**章科学意义与战略价值 1
**节大气科学在整个科学体系中所处的地位 1
第二节大气科学对推动其他学科和相关技术发展所起的作用...3
一、大气科学与地学其他学科相互渗透影响 3
二、大气科学与自然科学其他学科在相互促进中共同发展 4
第三节大气科学在国家总体学科发展布局中的地位 5
一、大气科学是国家科技的优先发展领域 5
二、大气科学已形成完整的学科体系 6
三、大气科学在地球科学发展中的前沿地位 7
第四节大气科学是实现国家科技发展战略日标的重要支撑之 10
一、大气科学涉及科技发展战略多个重点领域和优先主题 10
二、大气科学成为公共安全科技保障的重要基础 11
三、大气科学为提高公共服务能力提供科技支撑 12
四、大气科学聚焦面向资源环境的关键问题 12
五、大气科学是面向国家战略需求的重要基础研究 13
六、大气科学助推若干前沿技术发展 13
第五节大气科学为国民经济、社会发展和国家安全保驾护航 14
一、大气科学与公共安全 14
一、大气科学与环境健康 14
三、大气科学与水资源 15
四、大气科学与农业 16
五、大气科学与能源 16
六、大气科学与海洋 17
七、大气科学与交通运输 17
八、大气科学与航空和空天技术17
九、大气科学与城市发展 18
十、大气科学与国家安全 18
参考文献 19
第二章发展规律与研究特点 20
**节学科的定义与内涵 20
一、研究对象 20
一、研究意义 20
三、学科分支 21
第二节大气科学的发展动力 22
一、大气科学的发展简史 24
一、社会需求是大气科学发展的重要动力 25
三、全球气候变化问题推进了大气科学的迅速发展 27
四、技术革命是大气科学发展的主要推动力 29
五、大气科学发展的新方向 31
第三节大气科学学科交叉状况 32
一、大气科学学科交叉的意义 32
一、大气科学与其他学科的交叉 33
第四节大气科学成果转移态势 36
一、大气科学成果在天气、气候预报预测中的应用 37
一、大气科学成果在全球变化中的应用 37
第五节大气科学人才培养特点 37
一、学科特点 37
一、人才培养特点 39
第六节学科研究组织形式和资助管理模式 41
一、学科研究组织形式 41
二、资助管理模式 41
参考文献 43
第三章发展现状与发展态势 46
**节国际上大气科学学科的发展状况与趋势 46
一、天气学和大气动力学 46
二、气候变化和气候系统动力学 48
三、大气物理学和大气探测学 49
四、大气环境学和大气化学 50
第二节大气科学学科在国际上的地位 51
第三节我国大气科学学科的发展状况 53
一、东亚大气环流和季风研究是我国大气科学的优势学科 53
二、大气探测学是我国大气科学的薄弱学科 55
三、地球气候系统研究是*重要的交叉学科 56
第四节我国大气科学学科总体经费投入与平台建设情况 57
第五节我国大气科学学科人才队伍情况 58
第六节推动大气科学学科发展的举措59
一、加强高层次人才培养和团队建设 60
二、重视大气观测试验基地建设 60
三、建设地球系统模拟的高性能超级计算机系统 60
四、大力鼓励交叉研究 61
参考文献 61
第四章发展思路与发展方向 63
**节引言 63
第二节国内外大气科学发展成就和趋势 64
一、国内外大气科学的发展成就 65
一、大气科学的发展趋势 69
第三节国家科技发展需求和人才队伍建设需求分析 71
一、我国科技发展对大气科学研究的需求分析 71
二、我国科技发展对大气科学人才队伍建设的需求分析 73
第四节推动和制约大气科学发展的关键科学问题 75
一、我国灾害性天气和气候发生机理及其预报预测 75
一、大气环境变化的过程、机理、预报理论及其与气候相互作用 77
三、东亚气候对全球气候变化的影响、响应、机理和应对78
四、地球／气候系统各圈层相互作用过程及数值模型 79
五、大气探测的新原理和前沿技术 80
第五节我国大气科学发展的总体思路 81
一、今后我国大气科学发展应采取的思路 82
一、根据国家对大气科学研究的重大需求制订重大研究计划 84
第六节我国大气科学的发展目标 87
一、尽快使我国从大气科学研究大国发展成为大气科学研究强国 87
一、培育和提出2～3个新的分支学科生长点 88
三、更好地服务于国家经济和社会发展的需求 89
四、成为国际大气科学人才强国89
第七节我国大气科学发展的重要研究方向 90
一、地球／气候系统各圈层相互作用过程及数值模型与模拟 90
一、全球气候变化背景下我国灾害性天气气候发生机理及其预报预测 91
三、未来我国大气环境变化过程、机理及其与气候相互作用 92
四、大气探测的新原理和前沿技术 93
参考文献 94
第五章关于自然科学基金资助机制与政策的建议 96
**节引言 96
第二节近30年来科研产出和自然科学基金资助情况 97
一、发表的SCI论文 97
一、自然科学基金资助统计 99
三、人才培养及其与美国的对比 104
第三节对学科发展的资助机制与政策建议 111
一、坚持基础研究和自由探索的导向 111
二、重视高层次人才培养 111
三、尝试专家推荐机制 113
四、转变科研评价体系 113
五、支持观测设备研发和资料共享平台 113
六、建设大气科学计算和模拟平台 115
第四节小结 117
参考文献 118
附录 119
附录一从论文发表情况和办刊水平看中国大气科学研究的国际影响力 119
一、表征我国大气科学研究国际影响力的方法 119
一、近5年中国大气科学研究的国际影响力 121
三、结论 127
附录二近五年来我国大气科学研究的经费投入分析 128
一、引言 128
二、数据来源 129
三、结果分析 129
四、结语 130
索引 134
在线试读：
**章科学意义与战略价值
**节大气科学在整个科学体系中所处的地位
地球大气是人类和其他生物赖以生存的*重要环境之一。大气层包裹着地球，但大气总质量却只有地球的一百二十万分之一。事实上，自地表到10千米左右的高空，发生着各种物理过程和化学过程，形成了雾、霜、冰雪和暴雨、寒潮、台风、冰雹、雷电等天气现象和气候变化过程。这些天气现象和气候变化过程既可造福人类，也可能带来严重的气象灾害，影响工农业生产、交通运输和人民生活，甚至威胁人民的生命财产安全。因此，大气科学一直是人类关注的一门非常重要的自然科学学科。
大气科学以地球大气为主要研究对象，是一门非常重要的自然学科，同时也是地球科学的一个重要组成部分。大气科学主要研究大气的各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务。大气科学不仅研究大气的结构、组成，物理和化学过程，演变规律，而且也研究大气与地球系统其他圈层（岩石圈、冰雪圈、水圈和生物圈）相互作用的动力，物理、化学和生物过程。在地球系统的岩石圈、冰雪圈、水圈、生物圈、大气圈等五大圈层中，大气圈是*为活跃的圈层，是地球系统中能量、物质输送和循环的关键桥梁及决定因素，大气科学与其他圈层的相互作用决定了地球系统的整体行为。
自古以来，人类为了更好地发展经济和改善生活，一直重视对地球大气进行研究和探索。事实上，大气科学是一门古老的学科。天气、气候知识起源于自古就存在的长久的生产劳动和社会生活经验总结。早在渔猎时代和农业时代，人们就逐渐积累起有关天气、气候的知识。在公元前2世纪，中国的《淮南子·天文训》和《逸周书·时训解》中就叙述了二十四节气和七十二候。这些非常重要的气候知识正是来源于生产和生活实践，并且又被用于指导农事活动。
17世纪以前，人们对大气及大气中各种现象的认识是直觉性的、经验性的。17～18世纪，由于物理学和化学的发展，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明，氮、氧等元素的相继发现，为人类定量地认识大气组成和大气运动等创造了条件。于是，大气科学研究开始由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段。1783年，法国物理学家查理制成了携带探测气象要素仪器的氢气气球，这是人们认识三维空间大气运动的开始，也是大气科学发展进程中的一次飞跃。
19世纪后，大气科学观测日益完善，大气科学理论开始逐步建立起来。1820年，利用1783年各地同一时刻的气压和风的记录，布兰德斯绘制了历史上**张天气图，开创了近代天气分析和天气预报方法，为大气科学向理论研究发展开辟了途径，这是大气科学发展史上的又一次飞跃。1835年，科里奥利力的概念和1857年白贝罗提出的风和气压的关系，成为地球大气动力学和天气分析的基石。
进入20世纪，大气科学的理论体系开始建立，现代大气科学进入了一个重要的发展时期。1920年前后，气象学家皮耶克尼斯、索尔贝格和伯杰龙等提出的气团、锋面和气旋学说，为天气分析和预报1～2天以后的天气变化奠定了理论基础。20世纪30年代，无线电探空仪开始普遍使用，为了解大气的垂直结构提供了条件。根据探空资料绘制的高空天气图，发现了大气长波，真正三度空间的大气科学研究从此开始。1939年，气象学家罗斯贝提出了长波动力学，并由此推导出了位势涡度方程，创立了长波理论。这不仅使有理论依据的天气预报期限延伸到3～4天，而且为后来的数值天气预报和大气环流的数值模拟开辟了道路。1942年，厄特尔（Ertel）从完整的大气运动学方程组出发，得出Ertel位涡方程，包括非绝热加热和摩擦效应，从而把位涡方程拓宽到开放消耗系统中，成为研究气候动力学的有效工具。与此同时，大气科学的重要组成部分大气物理学也得到很大发展，如1946年朗缪尔、谢弗和冯内古特的“播云”试验，探明了在过冷云中播撒固体二氧化碳或碘化银，可以使云中的过冷水滴冰晶化，增加云中的冰晶数目，促进降水，这种人工影响天气的试验，加深了人们对大气物理过程的理解。
20世纪50年代以前，大气科学虽然取得了很大的进展，但受海洋、沙漠等人烟稀少地区缺乏资料的限制，以及大多数大气科学无法重复试验的制约，大气科学的研究还不能摆脱定性或半定性的研究状态。20世纪50年代后，以卫星探测为代表的遥感探测技术及计算机技术的发展，打破了这一局面，从而使大气科学进入全新的发展阶段。20世纪40年代中期，冯·诺依曼开发出了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法。电子计算机的使用、大气运动的数值模拟和数值天气预报使得大气科学成为可以重复试验验证的科学体系，使大气科学研究进入了定量和试验研究的新阶段。大气的各种现象，大至全球的大气环流，小至雨滴的形成过程，都可以依照物理和化学原理以数学形式表达，并用电子计算机模拟这些现象的发生、发展和消亡过程。同时，由于采用气象卫星、气象火箭，激光、微波、红外等遥感探测手段，以及各种化学痕量分析手段等新技术，对大气的观测能力大大增强，观测范围大大拓宽。例如, 极轨卫星和赤道上空地球同步卫星的使用,几乎能提供全球大气同一时间的状况，气象卫星在大气层外的探测，不仅拓宽了观测范围，也极大地丰富了观测内容。
气象卫星、新型气象雷达、飞机等探测手段的联合应用，以及大规模数值模拟计算技术的发展，不仅为早期发现和追踪诸如台风及生命史短至几小时的小尺度灾害性天气系统提供了条件，大大提高了天气预报的水平，而且也使得人们可以开展几星期、几个月、一年以上甚至几十年大气可能出现状态的数值模拟和预测评估。运用全球数值模式来进行天气预报和气候预测预估，是未来大气科学服务于社会发展的方向。可以预期，未来*大的超级计算机都将会应用于大气科学研究和业务发展。
第二节大气科学对推动其他学科和相关技术发展
所起的作用
大气科学与地球科学其他分支学科，以及数学、物理、化学、生物、农业、社会科学等基础和应用性学科之间紧密相连，促进了地球科学及相关自然科学的发展。发展大气科学既是国内外地学领域的重要科学问题，也是促进其他学科和技术发展，以及服务于国民经济和社会发展的重大现实问题。
一、大气科学与地学其他学科相互渗透影响
在很长一段时期内，大气科学先是以天气学、气候学，大气的热力学和动力学问题，大气中的物理现象(如电象、光象、声象)和比较一般的化学现象等为主要研究内容，传统称之为“气象学”。随着现代科学技术在气象学中的应用，其研究范畴日益扩展，因而从20世纪60年代以来，“大气科学”术语的日益广泛应用，在很大程度上扩充了传统气象学的研究内容。
近年来，由于人类越来越认识到大气圈与岩石圈、冰雪圈、水圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要性，要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈层变化过程进行研究。因此，大气科学的研究内容越来越广泛，与其他学科之间的相互渗透也越来越深入。比如，要研究大气运动，需同流体力学、热力学、数学等学科领域密切合作；要研究太阳辐射及太阳扰动在大气中引起的各种变化与机制，需同高层大气物理学、太阳物理学和空间物理学等学科领域密切合作；要研究水分循环、海洋和大气的相互作用，需同水文科学和海洋科学等学科领域密切合作；要研究地球大气的演化、地球气候的演变，需同地球化学、地质学、冰川学、海洋科学、生物学和生态学等学科领域密切合作；要研究大气化学和大气污染，需同化学、物理学、生物学和生态学等学科领域密切合作；要研究大气问题的数值模拟、数值天气预报等，需同计算数学等学科领域密切合作；要研究大气探测的手段和方法，需同有关的技术科学密切合作；在大气探测、天气预报等自动化的进程中，大气科学还不断同信息理论、系统工程等科学技术领域密切合作。在相互合作和相互渗透的过程中，大气科学不断汲取其他学科的养料；大气科学特定的要求又不断为其他学科开辟新的研究方向，不断丰富着其他学科的内容。
二、大气科学与自然科学其他学科在相互促进中共同发展
大气科学所研究的是自然界中重要的现象，大气科学的理论对自然科学的发展也起了很大的推动作用。20世纪20年代，挪威著名气象学家皮叶克尼斯(V.Bjerknes)提出斜压大气和环流理论，推动了整个宏观流体动力学的研究; 1922年，英国科学家理查森(L.F.Richardson)提出逐步积分的概念，促进了后来计算科学的发展; 20世纪30年代，著名的美籍瑞典气象学家罗斯贝(C.G.Rossby)提出，我国著名气象学家叶笃正、曾庆存所发展的大气适应理论说明了在大气、海洋这种自然界中质量的分布与运动互相作用，运动由于质量分布不均匀产生，而质量的分布是在运动中形成的，这是自然辩证法的一个很好的发展;在20世纪60年代初，美国伟大的气象学家洛伦兹(E.N.Lorenz)提出了混沌和奇异吸引子概念。他指出了科学上的确定论与随机论不能截然分开，而且还可以互相联系起来，这被公认为是当代自然科学的重大突破。这些概念的提出不仅推动了大气动力学的发展，而且使数学、物理学、生物学等自然科学取得重大突破，同时也使社会科学得到了很大发展。哲学界认为自然科学发展中有“三次革命”:**次科学革命是17世纪初牛顿创立的经典力学，它使观测和实验所得到的科学现象上升为理论，产生了近代自然科学理论;第二次科学革命是20世纪初爱因斯坦提出的狭义和广义相对论，为量子力学等现代科学的发展奠定了理论基础;第三次科学革命就是伟大气象学家洛伦兹所提出的非线性系统的“混沌和奇异吸引子”概念，这个理论把自然界的确定变化与随机变化联系了起来，从而可以描述自然界物体运动的多样性、奇异性和复杂性。因此，大气科学与自然科学其他学科是相互影响、相互促进的。
第三节大气科学在国家总体学科发展布局中的地位
大气科学在国民经济和社会发展中的地位越来越重要。在全球变暖的背景下，我国极端天气气候事件频繁发生，严重的气象灾害影响到国民经济和社会发展的方方面面。20世纪90年代以前，我国每年因灾害性天气气候造成的经济损失占我国GDP总量的3%~6%，而2010以后占GDP总量的1%~3%。弄清我国天气气候演变规律和成因，提出天气气候变化的预测理论，服务于减灾防灾，是国民经济和社会发展的重大迫切需求。随着全球气候变暖，大气科学的重要性日益凸显，大气科学已成为地球系统科学中*活跃的领域。为了防灾减灾和应对气候变化，大气科学从来没有像今天这样受到政府、社会和公众的重视和关注。
一、大气科学是国家科技的优先发展领域
2006年，我国发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006—2020年)》，该纲要表明大气科学与我国国民经济和社会发展有着极其重要的关系。在该纲要中，大气科学涉及11个重点领域中的5个，即资源、环境、农业、城镇化与城市发展和公共安全，6个与大气科学有关的问题成为优先主题。在18个基础科学研究问题中，大气科学涉及一个科学前沿问题，即地球系统过程与资源、环境和灾害效应；涉及两个面向国家重大战略需求的基础研究问题，即人类活动对地球系统的影响机制、全球变化与区域响应。
2006年，国务院3号文件《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》发布，从国家和政府层面上提出加快气象事业发展的重要性和紧迫性。该意见指出：加快我国气象事业发展是应对突发灾害事件、保障人民生命财产安全的迫切需要，是应对全球气候变化、保障国家安全的迫切需要，是应对我国资源压力、保障可持续发展的迫切需要。气象与我国国民经济和社会发展的关系越来越紧密，气象事业的社会关注度越来越高。中国气象局提出我国气象事业发展的战略新理念，即公共气象、资源气象、安全气象。我国气象业务已从传统的天气、气候预报拓展到天气、气候、气候变化、生态与农业气象、大气成分、人工影响天气、空间天气及雷电防护等多种业务。
2007年，国务院办公厅颁发了《关于进一步加强气象灾害防御工作的意见》的49号文件。2007年，党的十七大明确提出，加强应对气候变化能力建设，为保护全球气候做出新贡献。
2012年，党的十八大报告首次专门论述了生态文明，“加强防灾减灾体系建设，提高气象、地质、地震灾害防御能力。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。坚持共同但有区别的责任原则、公平原则、各自能力原则，同国际社会一道积极应对全球气候变化”。2015年，党的十八届五中全会再次阐释了生态文明、绿色发展的重要战略，并强调了以科技创新推动发展的重要意义，启动了减灾防灾和环境保护领域的“十三五”国家首批重大专项。
二、大气科学已形成完整的学科体系
大气科学作为地球科学的重要学科分支，事关我国地球科学发展水平、国家科技进步、国家安全和人民群众的福祉安康。大气科学的发展，一直伴随着整个地学乃至自然科学的发展，并对自然科学的学科发展起到了重要的促进作用。地球科学及其他基础学科、技术学科的发展，国民经济和社会发展及国家安全与国家资源环境战略需求，以及大气科学自身发展的需求推动了大气科学的发展。
目前，在国家总体学科发展布局中，中国气象局、中国科学院及高校共同组成了气象业务科学研究、大气科学基础和应用基础研究、大气科学领域的人才培养的体系框架。其中，中国气象局承担了中国气象业务服务的主要任务和大气科学研究的重要任务，中国科学院承担了大气科学研究的重要任务和高层次人才培养的重要任务，教育部高校和部分省属高校承担了大气科学领域人才培养的主要任务和大气科学研究的重要任务。迄今为止，民营的