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[科普中国]-物理气象学

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物理气象学(physical meteorology)是大气物理学的一门分支学科,主要研究大气中的声、光、电、辐射、蒸发、凝结、云、雾等物理现象及其产生原因、演变过程和规律。

简介物理气象学是一门边缘学科,它是研究那些不直接涉及大气环流的气象现象的科学,它将气象学与某些其他科学联系起来。1物理气象学所关注的焦点落在各种气象要素上。气象要素是表征大气物理状态、物理现象以及某些对大气物理过程和物理状态有显著影响的物理量。主要包括日照、辐射、温度、湿度、气压、风、云、降水、蒸发、能见度和天气现象等。云雾降水、声光雷电气象要素是物理气象学的基础知识点。2

研究任务主要研究大气中的声、光、电、辐射、蒸发、凝结、云、雾等物理现象及其产生原因、演变过程和规律。

近代物理气象学理论的译介理论体系构成了学科建构的核心内容(部分)。我国近代的气象学知识从西方译介进来,在某种程度上也继承并参考西方的教学经验,结合我国具体背景而发展。云雾降水、声光雷电气象要素作为物理气象学的基础知识点,是我国晚清译介西方气象学的开始。我国翻译家华衡芳(字碗香,号若汀,1833-1922)笔述的《测候丛谈》,是我国晚清译介的第一本系统的气象理论知识著作,1877年在上海江南制造局出版发行。2

云、雾、降水理论的译介明末清初,意大利传教士高一志所撰的《空际格致》最早地将西方近代气象学知识译介到中国来。比南怀仁的温度计、湿度计及虹霓、晕、珥等早出30、40年。《空际格致·上卷》主要通过西方的四元素(土、水、气、火)等说明了空气寒热燥湿与水文循环之理,并与我国古代的阴阳五行理论进行了对比,对于天气现象和光像理论也做了探讨和研究。《空际格致·下卷》则通过“气属物象”,揭示出有“大气”所引发的一些列的气象现象,如“大气光像、风”等。通过“水属物象”揭示出因大气中水汽凝结及升华所产生的诸如“云、雨、雾、雪、雹、冰、霆、霜、雾等”现象,并且对于上述各种气象现象都做了科学的解释。1854年由上海墨海书馆出版发行的《地理全志》虽然是一本地理学译著,但由于我国气象学发展的局限性,当时很多的气象知识都分散在地理学译著中的。

晚清气象学知识译介始于1855年由英国传教士合信编的《博物新编》。该书对“地气论”、“热论”、“水论”、“光论”进行了启蒙性的介绍。1876年由江南制造总局出版的《测候丛谈》被认为是我国第一部系统地介绍西方近代气象学知识的专著,具有很高的学术价值。

雷电的译介雷电是大气层中伴有闪电和雷鸣的放电现象,是由于带电的雷云之间产生了电位差而产生的,伴有强烈的闪光和爆炸的轰鸣声,威慑强,破坏力大。先民在缺乏今日气象科学素养的情况下,容易对雷电现象产生畏惧心理。我国古人在缺乏相关气象理论素养的条件下,将“雷电”类比成具有某种特意功能的“雷神”意象。通过各种直观、形象、具体的形式对其进行了臆测性、甚至膜拜的方式来研究“雷电”,到能利用传统的阴阳五行学说来客观地解释“雷电”现象的成因及采取对应的预防措施。与实行、实证、实用、实效为主要特征的西方气象学理论相比,这些解释缺乏证据和逻辑论证,并不能构成科学知识,也没有形成系统的理论。我国古代气象学知识虽然未曾发展成为学科,但是其中所反映出来的气象灾害预防意识非常强烈。

英国瑙挨德所著的《电学》经傅兰雅口译,徐建寅笔述,于1867年在江南制造局出版。这是一部系统、全面地介绍西方近代电磁学的教科书,内容丰富,涉及到很多当时西方电磁学的前沿知识。作为最普遍的雷电现象,其实是由于云块之间带有不同的电荷,当该电荷之间产生了电位差,才会发生放电现象,从而导致雷电的发生。因此,对于“雷电”这一气象现象的理解,需要从学科知识点之间逻辑性出发。为了能使中国读者掌握电学理论知识,气象译著《测候丛谈》也对电学着重笔墨。原著花费了大量的篇幅来演绎电气产生的实验,并且得出正负极带电粒子的结论。

本词条内容贡献者为:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大学