大气科学研究特点不能仅限于大气圈在地球表层，除大气圈以外，还存在着水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈，这些圈层组成一个综合系统

大气圈中发生的各种变化都受其他圈层的影响；反之，大气圈也影响着其他圈层的变化

研究大气运动的能源，大气中的物质循环、能量转换和变化过程，大气环流及天气、气候的分布和变化，都必须考虑大气圈同水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响和相互作用

如：大气运动的根本能源是太阳辐射

但大气直接吸收的太阳辐射能仅占到达大气上界辐射能的19%，大部分太阳辐射能（约51%）是被地表吸收后，再通过感热通量、潜热通量和辐射通量方式供给大气的

这些通量受近地层大气状态、地表的状态（如海洋、陆地、植被、冰雪）及其热力特性等所控制

又如：大气的组分及其物理和化学性质，除受大气内部物理、化学过程的影响外，还受水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的影响

海洋通过水的相变、水汽通量和感热通量过程，植被通过光合作用和散发过程，土壤通过水汽通量和感热通量过程等影响大气的温度、水汽和二氧化碳等的含量

火山爆发和人类活动等影响大气中气溶胶含量、大气成分和辐射过程等

再如：地形起伏和植被状况对气流的摩擦作用，影响着地表和大气之间的动量交换（见大气角动量平衡）；大地形对气流的强迫绕流和强迫爬升及下滑作用，影响着大气的环流特征；海陆分布的不均匀性，影响着大气环流和天气、气候的非带状分布和南北半球的非对称分布

大自然是实验基地大气圈不是孤立的

在空间和时间上具有宽广尺度谱的各种大气现象也不是孤立的

它们种类繁多，相互叠加又相互影响

即使同一类现象，其结构也不尽相同

影响这些大气现象的因素非常复杂，人类至今还很难在实验室内用人工控制的方法对它们进行完整的实验和研究

只能以大自然为实验室，组织从局地到全球的气象观测网，运用多种观测手段（如气象卫星、气象雷达、飞机等）对大气现象进行长期的连续的观测，特别是定量的观测，以获取资料；对有关气候现象还需搜集地质考查、考古发掘和历史文献等资料

大气科学家们通过对大量资料的分析和综合,提炼出量与量之间的定性的或定量的关系，归纳出典型现象的模式特征，如锋面、气旋、大气长波等，在模式的基础上运用已知的物理学和化学的基本原理以及数学工具和计算技术进行理论上的演绎和模拟，导出新的结论

理论模式是否合理，还需回到大自然的实验室中进行检验，有些理论模式还有待于新的观测资料加以证实

经实践检验的理论才可指导实践（如指导天气预报等）

大气科学正是通过大自然这个实验室，遵循观测（实践）—理论—观测（实践）这个基本法则不断发展，不断为社会的生产和人类的生活服务的

国际合作推动发展全球大气在不停地运动着，而且是一个整体，一个地区的大气运动受着其他地区大气运动的影响，不同尺度的大气运动又相互作用着，其变化之快、变化范围之广、变化形式之多，是自然界突出的

为掌握大气运动变化快、范围广、形式多的特征，就必须对大气进行连续的、高频率的、全球性的观测

为掌握全球大气的各种信息，必须在站网布局、观测项目、资料处理规范、信息传输等方面作出统一规划和求得协调

全球数以万计的为天气预报进行观测的气象站，要在相同的时间、用接近相同的仪器和观测方法，在全球各地进行同步观测；由气象卫星、气象雷达等探测手段观测的大量资料，凡用于天气预报业务的资料还要作同步处理

这些资料都要在观测完毕后的短短数十分钟内迅速集中到世界气象中心和各国的气象中心

再加上为数更多的水文气象站的观测资料

资料的范围之大、数量之多、传递之快是惊人的，这是自然科学中的奇观

这一切只有通过国际间的密切合作才能实现

大气科学研究中的这种高度分散（观测站点）、高度集中（资料迅速集中）、高度协调（观测站址、观测仪器和方法）、高度合作（国际间合作）的特点，是其他学科无法比拟的

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