成都信息工程学院大气科学系李国平编写2005年1月 被认为是20世纪大气科学一个重要的理论成就。 大尺度大气动力学研究发展史上最重要的成果应是20世纪30~40年代以罗斯贝为首的美国芝 加哥学派所创立的大气长波理论。这个重要理论的创立,不仅有观测事实的基础,而且也有理论基 础。苏联莫尔恰诺夫在1928年发明了无线探空仪以后,高空大气观测逐渐增多,高层气流的观测事 实日渐清楚。美国籍瑞典人罗斯贝1939年在高空天气图上发现并从理论上得到了控制天气和大气环 流变化的大气长波。他从二维无辐散的涡度方程出发导出了长波公式,求得了与实际吻合的长波移 速和发展率,指出这种长波是与地面天气图所看到的高、低压相对应的。在这之后,他的学生(如 郭晓岚、叶笃正)和合作者相继提出了斜压不稳定理论、正压不稳定理论以及大气长波的频散理论, 对大气长波产生机制进行了深入研究,很好地说明了大气环流的演变。40年代,罗斯贝、帕尔门等 确认了高空西风急流和长波的结构和变化,以及它们与地面气旋波的关系。这些理论形成了在大气 科学理论中占有重要位置的芝加哥学派。该学派的工作一方面增强了天气学与热力学和动力学的联 系,充实了天气分析和预报的物理基础:另一方面也为研究大型大气运动提供了理论依据,而且使 后来的数值天气预报和大气环流数值试验成为可能,奠定了现代大气环流与大气动力学的基础。 个理论使得人们对大气环流的看法有了一个根本性改变。芝加哥学派提出:大气环流是复杂的,是 非对称的,它的变化是基本气流与扰动相互作用的结果,扰动通过角动量和热量输送滋养着基本气 流,而基本气流又为扰动发展提供能量。这种看法比20世纪以前所提出的轴对称大气环流的看法不 仅更符合实际,而且更辩证、更科学。此外,芝加哥学派在研究方法方面引入了小扰动理论,使得 控制大气环流的非线性方程有办法得以求解,这为动力学理的论进一步发展提供了一种有效的研究 方法。因此,芝加哥学派在动力气象学发展史上占有非常重要的地位,所建立的大气波及大尺度运 动的动力学理论体系是20世纪大气科学发展的核心部分,它带动了大气科学其它分支学科的发展。 20世纪50年代起,人们对大气环流形成机理进行了不少。从大气运动的能量平衡来解释大气 环流的演变,特别是提出了有效位能的概念,以及提出大气温度在空间分布的不均匀性是引起大气 运动的根本原因,这使得人们对大气环流演变的物理本质有了更深刻的认识。通过大量观测事实分 析,发现哈德莱环流对全球角动量平衡的重要作用法。50年代,我国在大气环流变化和地转适应理 论方面也作出了许多国际领先的研究。我国学者通过分析大量的东亚大气环流演变的事实,提出了 东亚大气环流季节转换是突变的观点,这比80年代国际上提出的大气环流的非线性突变要早20多 年。另外,我国学者指出地转适应过程存在一个运动尺度问题,并证明:对于大尺度运动,应是风 场向气压场调整,而对于中、小尺度运动,应是气压场向风场调整。我国学者还发展了半地转适应、 球面大气适应和有源的地转适应等理论,使国际上40年代提出的大气运动的准地转理论在50年代 得到完善和发展。成都信息工程学院大气科学系 李国平编写 2005 年 1 月 3 被认为是 20 世纪大气科学一个重要的理论成就。 大尺度大气动力学研究发展史上最重要的成果应是 20 世纪 30～40 年代以罗斯贝为首的美国芝 加哥学派所创立的大气长波理论。这个重要理论的创立，不仅有观测事实的基础，而且也有理论基 础。苏联莫尔恰诺夫在 1928 年发明了无线探空仪以后，高空大气观测逐渐增多，高层气流的观测事 实日渐清楚。美国籍瑞典人罗斯贝 1939 年在高空天气图上发现并从理论上得到了控制天气和大气环 流变化的大气长波。他从二维无辐散的涡度方程出发导出了长波公式，求得了与实际吻合的长波移 速和发展率，指出这种长波是与地面天气图所看到的高、低压相对应的。在这之后，他的学生（如 郭晓岚、叶笃正）和合作者相继提出了斜压不稳定理论、正压不稳定理论以及大气长波的频散理论， 对大气长波产生机制进行了深入研究，很好地说明了大气环流的演变。40 年代，罗斯贝、帕尔门等 确认了高空西风急流和长波的结构和变化，以及它们与地面气旋波的关系。这些理论形成了在大气 科学理论中占有重要位置的芝加哥学派。该学派的工作一方面增强了天气学与热力学和动力学的联 系，充实了天气分析和预报的物理基础；另一方面也为研究大型大气运动提供了理论依据，而且使 后来的数值天气预报和大气环流数值试验成为可能，奠定了现代大气环流与大气动力学的基础。这 个理论使得人们对大气环流的看法有了一个根本性改变。芝加哥学派提出：大气环流是复杂的，是 非对称的，它的变化是基本气流与扰动相互作用的结果，扰动通过角动量和热量输送滋养着基本气 流，而基本气流又为扰动发展提供能量。这种看法比 20 世纪以前所提出的轴对称大气环流的看法不 仅更符合实际，而且更辩证、更科学。此外，芝加哥学派在研究方法方面引入了小扰动理论，使得 控制大气环流的非线性方程有办法得以求解，这为动力学理的论进一步发展提供了一种有效的研究 方法。因此，芝加哥学派在动力气象学发展史上占有非常重要的地位，所建立的大气波及大尺度运 动的动力学理论体系是 20 世纪大气科学发展的核心部分，它带动了大气科学其它分支学科的发展。 20 世纪 50 年代起，人们对大气环流形成机理进行了不少。从大气运动的能量平衡来解释大气 环流的演变，特别是提出了有效位能的概念，以及提出大气温度在空间分布的不均匀性是引起大气 运动的根本原因，这使得人们对大气环流演变的物理本质有了更深刻的认识。通过大量观测事实分 析，发现哈德莱环流对全球角动量平衡的重要作用法。50 年代，我国在大气环流变化和地转适应理 论方面也作出了许多国际领先的研究。我国学者通过分析大量的东亚大气环流演变的事实，提出了 东亚大气环流季节转换是突变的观点，这比 80 年代国际上提出的大气环流的非线性突变要早 20 多 年。另外，我国学者指出地转适应过程存在一个运动尺度问题，并证明：对于大尺度运动，应是风 场向气压场调整，而对于中、小尺度运动，应是气压场向风场调整。我国学者还发展了半地转适应、 球面大气适应和有源的地转适应等理论，使国际上 40 年代提出的大气运动的准地转理论在 50 年代 得到完善和发展