大氣科學(xué)：小眾專業(yè)有大用

一聽到“大氣科學(xué)專業(yè)”這個(gè)名稱，你或許會(huì)跟我當(dāng)初一樣，覺得這大概是個(gè)做天氣預(yù)報(bào)的專業(yè)。等到真正進(jìn)入這個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)，才發(fā)現(xiàn)最開始的認(rèn)識(shí)只是“冰山一角”，在大氣科學(xué)專業(yè)，需要學(xué)習(xí)的東西遠(yuǎn)比我們想象的多。

● 從天氣預(yù)報(bào)說開去

天氣預(yù)報(bào)的背后，是對(duì)大氣的觀測(cè)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的把握。比如，抬頭看到天空中有一片烏云，你會(huì)想到什么？大概是“糟了！忘帶傘了，得趕緊找個(gè)地方避雨”吧。但是，在大氣科學(xué)專業(yè)的同學(xué)眼中，這就不僅僅是一片暗示天氣狀況的烏云了。我們會(huì)習(xí)慣性地思考：這片云是怎么形成的？它從哪兒來，又可能移動(dòng)到哪里去？當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力、風(fēng)向、濕度、地形又是怎樣影響這片云的移動(dòng)速度的？這其中就涉及對(duì)該地區(qū)自然環(huán)境的評(píng)估，還有對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)用。

沒有科學(xué)的觀測(cè)方式，就得不到精確的數(shù)據(jù)；缺乏對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)，就無法找出符合實(shí)際情況的應(yīng)用模式，有真實(shí)的數(shù)據(jù)也得不出靠譜的預(yù)報(bào)。我們這個(gè)專業(yè)，在天氣預(yù)報(bào)方面，就是在做兩件事：一是觀測(cè)，二是建模。如何觀測(cè)，選擇怎樣的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析……決定了最終天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

因此，“大氣”就成了我們研究的中心，凡是與大氣有關(guān)的，都是我們關(guān)注的內(nèi)容。而氣流的形成與運(yùn)動(dòng)，與一個(gè)地區(qū)的地勢(shì)地貌、植被狀況、河流分布等，都有著密切的關(guān)系，所以我們的視角不會(huì)只停留在大氣層，而是落到了整個(gè)地球系統(tǒng)。

● 我們更關(guān)心人類的生存發(fā)展

不過，我們關(guān)注的可不止于自然環(huán)境，還有這其中最重要的生物——人類。大氣科學(xué)不僅僅是一門研究“大氣”的學(xué)科，更是一門關(guān)乎人類生存發(fā)展的學(xué)科。我們掌握的大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律，都是為了指導(dǎo)人們的生產(chǎn)生活。

比如，周末的天氣是不是適合出游？機(jī)場(chǎng)是否具備起飛的條件？這些地方都需要大氣工作者為人們的生活提供便利。

人們的生產(chǎn)活動(dòng)，也離不開對(duì)氣象的觀測(cè)。例如，農(nóng)耕時(shí)節(jié)雨季會(huì)持續(xù)多久，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門又該做怎么樣的應(yīng)對(duì)？其中就需要?dú)庀蟛块T提供資訊，指導(dǎo)農(nóng)民安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在新能源領(lǐng)域，也有我們大氣科學(xué)的用武之地，像一些能源公司開發(fā)風(fēng)能、太陽能，也得對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行評(píng)估與測(cè)算。

從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來說，大氣科學(xué)的研究關(guān)注點(diǎn)還有人類在地球上的生存問題。很多相關(guān)的研究所早已成立，里面有許多大氣科學(xué)專業(yè)的學(xué)者在孜孜不倦地進(jìn)行研究。比如中科院的氣候變化研究中心，有一個(gè)“亞澳季風(fēng)系統(tǒng)及氣候變化對(duì)水資源變異規(guī)律研究”項(xiàng)目，就是為了應(yīng)對(duì)全球性的水資源匱乏問題而成立的專題項(xiàng)目。通過對(duì)亞澳地區(qū)季風(fēng)系統(tǒng)及氣候變化的考察分析，來預(yù)測(cè)相關(guān)地區(qū)可能出現(xiàn)的水資源變異情況，為解決水資源匱乏這一問題的決策部門提供理論支持。

通俗地講，我們這個(gè)專業(yè)研究的中心就是大氣，研究的范圍是整個(gè)地球系統(tǒng)，而研究的落腳點(diǎn)則是人類的生產(chǎn)、生活與生存。在大氣科學(xué)的領(lǐng)域內(nèi)，自然環(huán)境與人類命運(yùn)就是這樣緊密聯(lián)系在一起的。

● 充滿交互性的多元學(xué)習(xí)

我們專業(yè)的曹龍教授曾經(jīng)說過：“大氣科學(xué)最吸引我的地方是這個(gè)學(xué)科的交叉性?！痹趯I(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，大家都深深地感受到了曹教授所說的“交叉性”。因?yàn)閷W(xué)習(xí)跟氣象、氣候有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，了解這些內(nèi)容背后的原理，必然會(huì)涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的學(xué)科內(nèi)容。

學(xué)好了物理，才能明白大氣運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和模式，從而對(duì)氣象、氣候問題進(jìn)行觀測(cè)、分析。比如，一團(tuán)暖氣流為什么會(huì)出現(xiàn)在城市上空，一個(gè)小時(shí)以后它會(huì)運(yùn)動(dòng)到哪里去，這些都是可以通過力學(xué)規(guī)律預(yù)測(cè)出來的。

對(duì)物理原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)，又離不開數(shù)學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。很多復(fù)雜的力學(xué)公式，都需要反復(fù)多次代入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，這就十分考驗(yàn)?zāi)愕臄?shù)學(xué)能力了。一些觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，也要依托數(shù)學(xué)建模進(jìn)行分析，恰當(dāng)?shù)臄?shù)值模式可以大大提高效率。所以，進(jìn)入這個(gè)專業(yè)的時(shí)候，學(xué)長(zhǎng)就提醒我們要打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)也是我們必不可少的工具。為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)計(jì)算的過程，我們會(huì)用Fortran語言把一些測(cè)算公式編成小程序，通過運(yùn)行程序達(dá)到數(shù)據(jù)計(jì)算的目的。這給我們的統(tǒng)計(jì)工作帶來了極大的便利。但要學(xué)好它真的很不容易，我常常和室友一起，在寢室里沒日沒夜地練習(xí)使用Fortran語言，有幸體驗(yàn)了一把“碼農(nóng)”的艱辛生活。

有時(shí)，為了讓我們熟悉天氣圖的形成原理，老師也會(huì)給我們一組數(shù)據(jù)，讓我們手繪天氣圖。這個(gè)時(shí)候，我們又像是藝術(shù)系的學(xué)生，所有人拿著一大堆彩筆，伏在桌子上畫畫。唯一不同的是，我們需要比較一串串的氣象數(shù)據(jù)，有時(shí)候是降水量，有時(shí)候是氣溫，要找出其中的等值線，并把它們畫出來，作為后期預(yù)報(bào)天氣的依據(jù)。

● “逃離”實(shí)驗(yàn)室：有趣的戶外實(shí)踐活動(dòng)

比起朝九晚五泡在實(shí)驗(yàn)室的其他理工科專業(yè)的同學(xué)，我們這個(gè)專業(yè)的學(xué)生其實(shí)“幸?！倍嗔耍?yàn)槲覀兘?jīng)常有機(jī)會(huì)去戶外實(shí)地測(cè)量，擁抱藍(lán)天白云，親近大自然。

大氣探測(cè)學(xué)、天氣學(xué)等實(shí)踐類課程特別受歡迎，因?yàn)樯险n時(shí)我們會(huì)到教學(xué)樓屋頂觀測(cè)云量、云狀與能見度，或是到校園里的小型氣象觀測(cè)站記錄溫度、降水量、風(fēng)力……大三暑假，我們還會(huì)赴各地氣象局實(shí)習(xí)。

那是2015年，13號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇迪羅”即將登陸我國(guó)東南沿?！，F(xiàn)在對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑的計(jì)算機(jī)評(píng)估模型已經(jīng)相對(duì)成熟，把衛(wèi)星探測(cè)返還的數(shù)據(jù)放入現(xiàn)有的預(yù)報(bào)程序，就能得出一個(gè)大致的移動(dòng)路徑。但臺(tái)風(fēng)具體的移動(dòng)方向還需要?dú)庀蠊ぷ髡吒鶕?jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行微調(diào)，以提高準(zhǔn)確性。

由于“蘇迪羅”登陸的具體地點(diǎn)難以確定，我們就要根據(jù)衛(wèi)星探測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判斷，每隔15分鐘就得發(fā)布一次臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)。同時(shí)，要聯(lián)系政府部門進(jìn)行臺(tái)風(fēng)預(yù)警播報(bào)，以便相關(guān)部門最大限度地做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，減輕臺(tái)風(fēng)帶來的危害。

整個(gè)過程特別考驗(yàn)專業(yè)基本功。因?yàn)槟愕呐袛鄾Q定了臺(tái)風(fēng)走向預(yù)報(bào)，影響著防災(zāi)抗災(zāi)工作。當(dāng)時(shí)我感覺自己仿佛是在與時(shí)間賽跑，有可能你還未作出明確的判斷，臺(tái)風(fēng)就朝著另一個(gè)方向去了。這是我第一次從真正意義上感受到了這個(gè)專業(yè)的重要性與價(jià)值，也讓我意識(shí)到了自己在實(shí)踐能力方面的不足。比起專業(yè)人員，我們的應(yīng)對(duì)能力還是顯得比較稚嫩，分析思維也不夠成熟。

每一個(gè)學(xué)習(xí)大氣科學(xué)專業(yè)的人，不僅要成為一名嚴(yán)謹(jǐn)理性的科學(xué)人，更得是一個(gè)有責(zé)任有擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?huì)人。一方面，你得具備科學(xué)研究者基本的縝密思維；另一方面，你又得保持對(duì)社會(huì)相關(guān)問題的敏感度，對(duì)解決現(xiàn)實(shí)問題保持持久的熱忱。只有這樣，才能深入專精、學(xué)以致用。

● 作為“大氣人”的未來

經(jīng)常有人會(huì)問：“大氣科學(xué)專業(yè)的學(xué)生以后畢業(yè)了是不是會(huì)去氣象局工作?。俊?/p>

氣象業(yè)務(wù)部門的確是我們這個(gè)專業(yè)的同學(xué)結(jié)束四年學(xué)習(xí)之后的主要選擇，包括民航氣象臺(tái)、軍隊(duì)氣象臺(tái)等，在這些部門我們能夠更好地發(fā)揮所學(xué)。此外，研究機(jī)構(gòu)、高校、海洋、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等行業(yè)也會(huì)需要大氣科學(xué)專業(yè)學(xué)生。

相當(dāng)一部分同學(xué)畢業(yè)后選擇繼續(xù)攻讀碩士或博士學(xué)位，或出國(guó)留學(xué)。因?yàn)楸究扑哪甑膶W(xué)習(xí)只能讓你在這個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中掌握基本的入門知識(shí)，而更深入、更前沿的東西都在研究生階段才會(huì)接觸。

大氣科學(xué)是一個(gè)小眾的專業(yè)，每年報(bào)考的人可能并不多，研究的內(nèi)容也不熱門；但它又是充滿活力與生命力的，研究的視角一直走在時(shí)代前沿，是一個(gè)面向當(dāng)下、面向未來的專業(yè)。如果你有志于大氣研究或環(huán)境保護(hù)工作，那么這個(gè)專業(yè)還是挺適合你的。