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一听到“大气科学专业”这个名称,你或许会跟我当初一样,觉得这大概是个做天气预报的专业.等到真正进入这个专业学习,才发现最开始的认识只是“冰山一角”,在大气科学专业,需要学习的东西远比我们想象的多.
● 从天气预报说开去
天气预报的背后,是对大气的观测及其运动规律的把握.比如,抬头看到天空中有一片乌云,你会想到什么?大概是“糟了！忘带伞了,得赶紧找个地方避雨”吧.但是,在大气科学专业的同学眼中,这就不仅仅是一片暗示天气状况的乌云了.我们会习惯性地思考：这片云是怎么形成的?它从哪儿来,又可能移动到哪里去?当地的风力、风向、湿度、地形又是怎样影响这片云的移动速度的?这其中就涉及对该地区自然环境的评估,还有对大气运动规律的运用.
没有科学的观测方式,就得不到精确的数据；缺乏对大气运动规律的深入认识,就无法找出符合实际情况的应用模式,有真实的数据也得不出靠谱的预报.我们这个专业,在天气预报方面,就是在做两件事：一是观测,二是建模.如何观测,选择怎样的模型进行数据分析等决定了最终天气预报的准确性.
因此,“大气”就成了我们研究的中心,凡是和大气有关的,都是我们关注的内容.而气流的形成和运动,和一个地区的地势地貌、植被状况、河流分布等,都有着密切的关系,所以我们的视角不会只停留在大气层,而是落到了整个地球系统.
● 我们更关心人类的生存发展
不过,我们关注的可不止于自然环境,还有这其中最重要的生物——人类.大气科学不仅仅是一门研究“大气”的学科,更是一门关乎人类生存发展的学科.我们掌握的大气运动规律,都是为了指导人们的生产生活.
比如,周末的天气是不是适合出游?机场是否具备起飞的条件?这些地方都需要大气工作者为人们的生活提供便利.
人們的生产活动,也离不开对气象的观测.例如,农耕时节雨季会持续多久,农业生产部门又该做怎么样的应对?其中就需要气象部门提供资讯,指导农民安排农业生产.在新能源领域,也有我们大气科学的用武之地,像一些能源公司开发风能、太阳能,也得对大气环境进行评估和测算.
从更长远的角度来说,大气科学的研究关注点还有人类在地球上的生存问题.很多相关的研究所早已成立,里面有许多大气科学专业的学者在孜孜不倦地进行研究.比如中科院的气候变化研究中心,有一个“亚澳季风系统及气候变化对水资源变异规律研究”项目,就是为了应对全球性的水资源匮乏问题而成立的专题项目.通过对亚澳地区季风系统及气候变化的考察分析,来预测相关地区可能出现的水资源变异情况,为解决水资源匮乏这一问题的决策部门提供理论支持.
通俗地讲,我们这个专业研究的中心就是大气,研究的范围是整个地球系统,而研究的落脚点则是人类的生产、生活和生存.在大气科学的领域内,自然环境和人类命运就是这样紧密联系在一起的.
● 充满交互性的多元学习
我们专业的曹龙教授曾经说过：“大气科学最吸引我的地方是这个学科的交叉性.”在专业知识的学习过程中,大家都深深地感受到了曹教授所说的“交叉性”.因为学习跟气象、气候有关的专业知识,了解这些内容背后的原理,必然会涉及数学、物理、计算机等专业的学科内容.
学好了物理,才能明白大气运动的规律和模式,从而对气象、气候问题进行观测、分析.比如,一团暖气流为什么会出现在城市上空,一个小时以后它会运动到哪里去,这些都是可以通过力学规律预测出来的.
对物理原理的应用学习,又离不开数学这个基础学科.很多复杂的力学公式,都需要反复多次代入数值进行计算,这就十分考验你的数学能力了.一些观测数据的处理,也要依托数学建模进行分析,恰当的数值模式可以大大提高效率.所以,进入这个专业的时候,学长就提醒我们要打好数学基础.
计算机也是我们必不可少的工具.为了简化数据计算的过程,我们会用Fortran语言把一些测算公式编成小程序,通过运行程序达到数据计算的目的.这给我们的统计工作带来了极大的便利.但要学好它真的很不容易,我常常和室友一起,在寝室里没日没夜地练习使用Fortran语言,有幸体验了一把“码农”的艰辛生活.
有时,为了让我们熟悉天气图的形成原理,老师也会给我们一组数据,让我们手绘天气图.这个时候,我们又像是艺术系的学生,所有人拿着一大堆彩笔,伏在桌子上画画.唯一不同的是,我们需要比较一串串的气象数据,有时候是降水量,有时候是气温,要找出其中的等值线,并把它们画出来,作为后期预报天气的依据.
● “逃离”实验室：有趣的户外实践活动
比起朝九晚五泡在实验室的其他理工科专业的同学,我们这个专业的学生其实“幸福”多了,因为我们经常有机会去户外实地测量,拥抱蓝天白云,亲近大自然.
大气探测学、天气学等实践类课程特别受欢迎,因为上课时我们会到教学楼屋顶观测云量、云状和能见度,或是到校园里的小型气象观测站记录温度、降水量、风力等大三暑假,我们还会赴各地气象局实习.
那是2015年,13号台风“苏迪罗”即将登陆我国东南沿海.现在对台风移动路径的计算机评估模型已经相对成熟,把卫星探测返还的数据放入现有的预报程序,就能得出一个大致的移动路径.但台风具体的移动方向还需要气象工作者根据实际经验进行微调,以提高准确性.
由于“苏迪罗”登陆的具体地点难以确定,我们就要根据卫星探测到的实时数据进行人工判断,每隔15分钟就得发布一次台风路径预报.同时,要联系政府部门进行台风预警播报,以便相关部门最大限度地做好应对准备,减轻台风带来的危害.
整个过程特别考验专业基本功.因为你的判断决定了台风走向预报,影响着防灾抗灾工作.当时我感觉自己仿佛是在和时间赛跑,有可能你还未作出明确的判断,台风就朝着另一个方向去了.这是我第一次从真正意义上感受到了这个专业的重要性和价值,也让我意识到了自己在实践能力方面的不足.比起专业人员,我们的应对能力还是显得比较稚嫩,分析思维也不够成熟.
每一个学习大气科学专业的人,不仅要成为一名严谨理性的科学人,更得是一个有责任有担当的社会人.一方面,你得具备科学研究者基本的缜密思维；另一方面,你又得保持对社会相关问题的敏感度,对解决现实问题保持持久的热忱.只有这样,才能深入专精、学以致用.
● 作为“大气人”的未来
经常有人会问：“大气科学专业的学生以后毕业了是不是会去气象局工作啊?”
气象业务部门的确是我们这个专业的同学结束四年学习之后的主要选择,包括民航气象台、军队气象台等,在这些部门我们能够更好地发挥所学.此外,研究机构、高校、海洋、水利、农业、环境等行业也会需要大气科学专业学生.
相当一部分同学毕业后选择继续攻读硕士或博士学位,或出国留学.因为本科四年的学习只能让你在这个专业领域中掌握基本的入门知识,而更深入、更前沿的东西都在研究生阶段才会接触.
大气科学是一个小众的专业,每年报考的人可能并不多,研究的内容也不热门；但它又是充满活力和生命力的,研究的视角一直走在时代前沿,是一个面向当下、面向未来的专业.如果你有志于大气研究或环境保护工作,那么这个专业还是挺适合你的.
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参考文献：
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