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氣象學、天氣學和氣候學

  地球科學(Earth science)有很多種,例如水文學(Hydrology)、海洋學(Oceanography)、地理學(Geography)、地貌學(Geomorphology)等等,而氣象學(Meteorology)亦是其中一種地球科學。各種地球科學都有緊密的關連,例如我們學習地理的時候,往往會觸及水文學和氣象學的內容。我們也常常聽見天氣學和氣候學,究竟它們是甚麼、又怎樣分別的呢?下文會為你作簡單的介紹。

氣象學

  氣象學就是研究大氣現象的科學。它是一門很廣的學問,由可見的天氣變化、熱帶氣旋路徑,以至抽象的氣候區域、理論等,都是氣象學的範圍。研究氣象學的方法主要有四種,分別為觀測研究、理論研究、數值模式研究及實驗研究。

  觀測研究,顧名思義就是藉著觀測去了解不同的大氣現象,它可以說是氣象學理論的其中一塊基石,亦是一般氣象愛好者所關注的。觀測方法亦有很多種,氣象站、高空氣球、衛星雲圖、雷達回波圖、甚至家中的長者發現家裡開始刮北風,便說「明天轉冷」,也是一種觀測方法。觀測研究不只是觀測,也有一定程度的歸納和分析,例如剛才例子中的一句「明天轉冷」,便是一種分析。繪製天氣圖、整理熱帶氣旋路徑、氣候區域分類等,亦是觀測研究所要做的。

  理論研究有三大基石,除了剛才說過的觀測外,物理和數學對理論研究亦很重要。理論可以從兩方面產生,一方面是從觀測數據中直接建立出來的,例如分析熱帶氣旋強度的「德沃扎克分析法」,另一方面是從物理理論或其他氣象理論演化出來的,例如地轉方程、氣壓梯度方程等。物理理論很多時需要數學的幫助,但反過來說,數學語言有時更能使我們明白物理和氣象理論。

  數值模式研究及實驗研究是較少大眾市民所認識的,它們都需要相當的理論知識、電腦程序技巧和實驗技巧。數值模式研究會把不同的物理和氣象方程,以電腦程序的方式放進電腦裡,再計算出未來溫度、濕度、氣壓、風力、風向等變化,以協助天氣預報或理論研究。實驗研究因數值模式研究的出現而比往日式微,但亦有其存在價值,例如要驗証某些理論,數值模式研究是做不到的。「碘化銀會有助雲的形成」就是一個必需要做實驗去驗證的例子。

  地球科學有分類,氣象學既然那麼廣,也有其本身的分類,常見的分支有天氣學、氣候學、動力氣象學、微氣象學、大氣化學等。


天氣學

  天氣學英文為 Synoptic Meteorology,Synoptic 一字的解釋為「綜觀」,由此可知天氣學的內容是與觀測息息相關的。天氣學會從觀測為起點,探討各種天氣現象(如雷暴、冰雹)、天氣系統(如熱帶氣旋、冷鋒),與及天氣圖分析和預報的基本概念。天氣學包括了氣象學中的很大部分,但這並不代表其他氣象學的分支不重要。例如動力氣象學,它也包括了氣象學中的很大部分,以物理及氣象的數學公式,為大氣運動作了各種描述,可以幫助我們更容易了解各種天氣現象和天氣系統,亦對天氣學作出不少支援。

氣候學

  氣候學(Climatology)就是研究氣候的分支。我們接觸氣候時,常常會看到平均值(mean),例如一地區的每月平均氣溫、平均年雨量等,但事實上,氣候學不單是平均值的研究,亦是極端值和分類的研究。氣候學除了記錄平均值,也會記錄極端值,用作比較及預防災害。氣候學又會以不同的角度,例如氣溫、氣團、環流等,為各地域的氣候進行分類,同時闡述氣候形成的機制與氣候變遷。故此,氣候學是一個統計的科學,有鑑古知今、預測未來的作用。

總結

  氣象學是一門廣闊而有趣的科學,不論教育水平高低、主修文科還是理科,人們都可以接觸氣象。認識氣象的好處,不在於知道何時會因打風而放假,而是可以培養自己的理性與批判性思考,亦能體會大自然的微妙,實在是一件樂事!