雾霾这么严重,看看未来5~10年我国大气科学研究的6大需求

科学出版社 2020-06-21 09:51:54


我国科技发展对大气科学研究有着重大的国家需求,今后随着我国经济和社会的发展,特别是国家防灾减灾和应对全球气候变化对大气科学研究的需求将越来越高。未来5~10年是我国经济、社会和科技迅速发展的时期,也是我国大气科学发展的战略机遇期,此时期对大气科学研究发展可能有如下需求。


1. 我国天气气候灾害的发生机理与预测理论、模型及方法


我国处于东亚季风区,受季风年际、年代际变化的影响,我国夏季旱涝、酷暑等气候灾害和台风、暴雨等天气灾害频繁发生,在冬季时常遭受低温雨雪冰冻等灾害,并且春季沙尘暴时常发生。这些天气气候灾害给我国带来严重的经济损失和重大人员伤亡,我国每年因天气气候灾害造成的损失可占到我国自然灾害总损失的71%以上,而且,随着全球气候变暖,天气气候灾害有加剧的趋势。今后5~10年,国家为减轻这些灾害造成的损失,急需提高灾害性天气气候的预报预测准确率。因此,深入认识我国灾害性天气气候的发生特征、规律、成因,以及提出更好的预测理论、模型和方法仍是国家今后5~10年对大气科学研究的重大需求。


2. 全球和东亚气候变化趋势及预估


我国是世界上最大的发展中国家,也是自然灾害频发的国家,受全球气候变化的影响,我国天气气候灾害有加剧的趋势。因此,如何科学地应对全球和我国的气候变化,争取在国际气候变化大会上有更多的话语权,这是未来5~10年国家对大气科学研究的一个重大需求。这要求我国大气科学研究不仅要研究全球气候变化的现状、特征、成因、趋势和影响,而且要研究东亚和我国气候变化的基本情况、主要特征、成因和机理,并预估今后我国和全球气候可能的变化趋势及其对环境、生态、水资源、农业和人民健康的影响,以便为国家制定应对气候变化的措施提供科学依据,并为在国际气候谈判中争取更多的话语权提供可靠的科学依据。


3. 大气环境变化成因、机理、预报和调控


由于工业的迅速发展,以及城市化进程的加快和汽车尾气排放量大幅增加,我国大气环境没有根本好转,局部地区环境日益恶化。在我国,不仅南方酸雨频繁发生,而且在华北、华东、华中和华南地区大气中PM2.5等微细颗粒含量不断上升,从而致使这些地区出现雾和霾天气的天数不断增多、范围不断扩大,严重影响交通和人民身体健康;突发性环境灾害事件也时有发生。因此,环境保护和空气质量的预报、预警和调控对大气环境变化的成因、机理,以及预报模型和调控的研究需求越来越迫切,这也是今后5~10年国家科技发展对大气科学研究的重大需求。


4. 气溶胶与季风相互作用过程及其机理


气候与环境相互作用是当今大气科学和全球气候变化研究中具有挑战性的一个重大科学问题。由于工业发展,我国工业排放的气溶胶不断增多,特别是汽车拥有量急速上升及城镇化进程加快所带来的施工扬尘不断加剧等造成了大气中气溶胶特别是PM2.5粒子浓度剧增,并引起雾霾天气频繁出现。气溶胶浓度剧增不仅影响大气能见度和人民身体健康,而且还通过影响到达地表的太阳辐射和作为云雾的凝结核而影响季风。一方面,季风通过气流的辐散、辐合来影响气溶胶在大气中的分布;另一方面,大气中气溶胶又影响季风降水。然而,当前气溶胶与季风相互作用的过程还很不清楚,特别是气溶胶在多大程度上影响季风的减弱既是一个很不确定的问题,又是一个很难说清楚的问题。因此,大气中气溶胶与季风相互作用,特别是气溶胶云辐射季风相互作用是我国大气科学今后5~10年急需研究的一个重要科学问题。


5. 人工影响天气机理和方法


出于防灾的需要,大气科学对人为影响局部小尺度天气系统的变化做了不少研究,当前可以局部影响局地小尺度天气系统。近年来,我国人工影响天气的实验和作业迅速发展,特别是人工增雨作业蓬勃发展。然而,目前人工影响天气作业的效率和一些机理还没有完全搞清楚,这些都是今后5~10年急需进一步研究的科学问题。


6. 中层大气动力学及遥感探测


国家安全及和平利用空间不断对大气科学研究提出更高的要求。然而,目前我国对平流层上层至热层的临近空间的大气状况了解甚少,并缺乏30多千米以上的平流层高空风和温度的观测资料,对平流层、中间层大气环流和波动情况的认识远远满足不了国家有关部门的需求,因此,平流层和中间层的风、温度及有关要素的观测资料的获取和整编是当前国家所急需的;并且,气象和资源卫星发射都要经过地球大气的平流层和中间层,因此进一步深入认识这两层大气环流和波动的变化特征、数值模式无论对于今后气候研究还是对于和平利用空间都是非常重要的。


总之,未来5~10是我国经济、社会和科技迅速发展的时期,也是我国大气科学发展的战略机遇期。在此时期,我国经济、社会和科技发展对大气科学研究提出更重大的需求。因此,我国大气科学发展应依据今后国家经济和社会发展对大气科学研究的重大需求,以及我国大气科学研究与国际先进水平的差距来制定我国今后5~10年大气科学研究的发展战略。



本文由刘四旦摘编自国家自然科学基金委员会、中国科学院编《中国学科发展战略·大气科学》(北京:科学出版社,2016-07)一书。原文标题为“我国科技发展对大气科学研究的需求分析”



ISBN:978-7-03-048804-6


《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的发展历程,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,以及在国民经济和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的发展特点、动向和趋势,提炼出大气科学和全球气候变化研究的重大前沿科学问题、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。


《中国学科发展战略:大气科学》适合高层次的战略和管理专家,相关领域的高等院校师生、研究机构的研究人员阅读,是科技工作者洞悉学科发展规律、把握前沿领域和重点方向的重要指南,也是科技管理部门重要的决策参考,同时也是公众了解大气科学学科发展现状及趋势的读本。



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