与风云的浪漫邂逅
一百斤的胖子
“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂。”（杜牧《清明》）“空山新雨后，天气晚来秋。”（王维《山居秋暝》）这些诗句都与天气变化有关。在我国古代，设有钦天监一职来观察天象、推算節气、制定历法，他们主要依据动物的行为以及常识来预测天气;而到了现代，我国开设了一门专门研究天气变化的学科——大气科学。
对于一般人来说，离大气科学最近的时候，要么是看中央电视台每天晚上播出的天气预报，要么是用手机里为我们提供穿衣、洗车、运动等指数的各种天气App。大气科学类专业主要研究大气的各种现象及其演变规律，主要包括大气科学和应用气象学两个专业。大气科学偏向于基础理论研究，应用气象学则偏向于实际应用。
学习大气科学类专业是一种什么样的体验？天气预报是如何产生的？大气科学与应用气象学有什么区别？学应用气象学专业为什么还要“种地”？想要知道这些问题的答案，且听我慢慢道来。
大气科学
数理基础要扎实
——“这个公式你看懂了吗？”
——“没懂，你呢？”
大气科学的核心就是在数理知识的基础上推导公式，从大一开始我们就学习高等数学、大学物理、普通化学等基础课程，为后续专业课学习打下基础。从大二开始我们陆续接触专业课，如气象学原理与气候学、大气物理、流体力学、天气学原理、大气探测学等，都有大量的公式要推导，简直令人“头秃”！“草稿纸带够了吗？”这是我们常挂在嘴边的一句话，因为每节课都要和老师一起推公式，草稿纸不够怎么行呢？而且每节专业课黑板上必是满满的公式，当老师拿起黑板擦准备写下一页时，同学们都会惊呼：“老师别擦，我们还没看懂！”
课程虽难，但只要用心学习，收获也很大。以大气物理为例，我们学习了云的产生、云的分类、云和雾的区别，还有露点、等温大气和锋的分类;学会通过对云的识别，判断是否会下雨以及雨的持续时间;学会看天气图，区分高压区和低压区等。这些知识学下来，我们就掌握了观云知天的常识了。还有大气探测，这门课主要以实验的方式进行，通过探测仪器获取各种气象要素，比如我们在天气预报中常听到的气温、雨量、气压、风向和风速等。而且这门课还会教我们如何制作气象探测仪器。通过学习流体力学，我们能掌握大气的运动规律和特征，对作用于大气上的气压梯度力、重力、分子黏性力、科里奥利力有深入的认识，还能学会建立大气运动方程。学了这些专业基础课之后，我们就能对大气科学专业有一个直观的认识了。
教你进行天气预报
天气预报的背后，是对大气的观测及对其运动规律的把握。比如当你抬头，发现天空中有一片乌云，再加上电闪雷鸣，你会想到什么？是不是“糟了，快下雨了，回家收衣服”啊？但是在我们大气科学专业的同学眼中，这不仅仅是乌云和闪电，我们会分析：这片云是如何产生的？它从哪来，将移动到哪去？这片云是积雨云还是对流云？闪电是如何产生的？此时的风力、风向如何？每次我们一见到云，都少不了对大气运动规律的分析，这也算是一种专业习惯吧。
进行天气预报需要分两个步骤，首先是获取气象要素，这当然少不了我们最为熟悉的观测站啦。观测站一般设在平整开阔的广场，内设百叶箱、雨量筒、风速风向仪、气压表等仪器，用于获取温度、气压、风速风向等基础气象要素，高空气温则要通过探空气球获取。
除了最基本的观测站，我们还有高端的观测设备——雷达。提起雷达，大家脑子里是不是浮现出战争的场面，我方通过雷达锁定敌方战机，然后实施火力打击将其摧毁？其实不太一样，气象观测中使用的雷达是多普勒雷达，外观是一个白色的大圆球。多普勒雷达通过向大气发射电磁波，再接收反射回来的电磁波来判断空气中的含水率，对降水监测很有效果。
除了雷达，我们还使用气象卫星进行观测，比如目前的风云系列卫星，卫星上搭载各种气象遥感装置，接收地球及大气中的各种辐射，然后将其转换为电信号传输给地面接收站。通过气象卫星可以获取云量、云层厚度、地面植被等要素。
获取气象要素后就可以进行天气预报了，传统的天气学方法是将同一时刻同一高度的气象数据绘制在天气图上，通过对天气图上各种气象要素进行分析，我们就可以了解当前天气系统的分布和结构，判断天气系统与具体天气的联系及其未来演变情况，从而进行天气预报。比如天气图上如果出现副热带高压，那么在其控制之下将会是酷暑;而在其边缘与冷空气交会的话将会是连绵阴雨，江南梅雨季节就是在副热带高压的边缘形成的准静止锋造成的。天气图上如果出现冷涡，则预示着强对流天气异常旺盛，将会有暴雨来袭。
另一种是数值预报方法，说白了就是通过计算机建模，根据大气的实际情况，在一定初始值和边界条件下，通过数值计算，求解描叙天气演变过程的流体力学和热力学方程组，预报未来天气。常见的天气预报模式有中尺度WRF模式、中国新一代数值预报模式GRAPES等。
逃不开的编程语言
学习大气科学专业需要掌握编程语言，我们纷纷感叹：“感觉我们学的是计算机专业。”从大一下学期开始我们就要学习C++，这是一门面向对象的编程语言，我觉得是所有编程语言里最难的了。“其他语言可以实现从入门到精通，C++却是从入门到放弃”是我们对它的一致看法，不过通过学习我们能掌握基本的编程语法及编程逻辑，为后续学习打下基础。到了大二我们开始学习Fortran语言，它的优点是简单好写，与C++相比编译性更强，计算效率非常高，非常适合大气运动模式的计算。目前世界上绝大多数天气预报模式都是用Fortran语言编写，该语言的最大用户群体就是气象工作者，所以大气科学专业的学子得好好学习这门语言。
除此之外我们还学习python语言，python的特点是数据处理能力强大。我们在学习中遇到的气温、气压、风速等气象要素一般都是从1951年开始的长序列数据，还有些逐小时、逐分、逐秒的数据量就更大了，使用excel电子表格来处理的话不仅费时费力，而且人还没崩溃，excel就先崩溃了。使用python处理这些数据则相当快，往往只需十多行代码就能解决。用于图表展示的R语言也是我们学习的重点，R语言的优势就在于数理统计及数据可视化，使用它我们可以制作出气温变化图、风向玫瑰图等精美而实用的图表。大气科学与计算机类专业具有一定的交叉性，假如我们毕业后不从事气象类工作，掌握了这些编程语言的话，也具备成为一名程序员的基础条件了。
令人绝望的考试周
“平时不用功，考试望天空。”考试周的压力，跟做销售到了月底没卖出东西的压力如出一辙。大气科学专业的考试周更是难熬，首先是没有考试重点，因为整本书都是考试重点！平时认真听讲还好，没划重点也无所谓，大不了整本书过一遍就行了，反正这些知识老师都在课上讲过，无非就是再加深理解，加强记忆罢了。对于一些上课时“摸鱼”的同学就不太友好了，知识点没有连贯起来，到了考试的时候“满满的求生欲”，于是乎赶紧抱住学霸的大腿。你有机会看到这样的一幕——一群同学集中于一个宿舍，围成一圈，并且灯火通明，这是干啥呢？哦，原来是“学霸小课堂”开课了，同学们纷纷来这“取经”呢！
其次是考试难度大，“流体力学听了一个学期的课真的啥也不懂。”“大气物理就像天书一样。”“湍流、紊流、层流、平流傻傻分不清楚。”没经历过的同学真的体会不到那种绝望，每到考试周我们的“发量”都会直线下降。而考试科目集中也是我们经常吐槽的——你感受过7天考10门课的紧迫感吗？甚至上午刚考完一门，下午紧接着又来一门，真是令人措手不及。其他专业的考试周还没开始，我们专业就已经开始了;其他专业所有的课都考完了，我们却还在考——到了最后，图书馆里都没有其他专业的同学了，只剩下我们在备考！
在气象局里实习
在大三下学期时，学院会安排大气科学专业的同学到各气象局进行实习，了解气象局工作的方方面面，为将来择业提供参考。我实习的地方是山西省一个地市级气象局，接下来我带大家了解一下气象局的日常工作。
气象局平常都干啥？气象局里业务人员主要分为预报员和观测员两类，预报员负责天气预报，观测员负责观测各种气象要素。观测员每天早上8点就要起床到观测场获取数据，然后将数据订正后及时导入专用系统，14点、20点还要进行相同的操作。预报员每天早上8点准时参与全国天气会商，听听国家气象局的权威专家们对当前重点天气的预测;大约8点半时参与全省的天气会商，省级专家会对全省的天气情况进行分析预测，他们的意见对于本省的天气预测适用性更强。会商结束后就要进行预报了，主要是使用数值预报，说白了就是将观测员获得的数据导入系统，然后利用计算机计算出气温、降水概率等数值，然后根据天气会商时专家的意见稍微修改，比如把气温调高1—2℃，把降水概率降低5%—10%等，然后将预报进行发布即可。除了观测和预报，业务人员在平时还承担科研任务，这和单位发展、个人职称评审都有一定关系。
工作压力大不大？气象局的工作和天气情况有关，没天气过程的时候没压力，可以正常上下班;遇到复杂天气系统的时候压力就很大，加班是常态。我实习的时候是暑假期间，正值汛期，整整一个月都在加班，简直“累成狗”;而在西北地区某气象局实习的同学却是“闲庭信步笑看云卷云舒”，因为他们那里是大晴天，没有复杂的天气过程，真是令人羡慕。
我们的就业单位
对于大气科学专业的我们来说最对口的就业单位就是气象局了，目前国家气象局一般需要博士，省级气象局一般需要硕士及以上，地市级气象局视当地经济水平而定（经济发达地区一般需要硕士及以上），县级气象局本科毕业就可以进。所以想进地市级以上气象局的同学，就需要考虑读研、读博了。除了气象局，我们还可以选择航空公司空管部门，负责对天气情况进行预测，判断飞机是否可以正常起降。我们还可以选择专业的气象公司，这些公司有的主要生产销售气象仪器、设备，有的主要进行天气情况推送，比如墨迹天气、天气通等App背后的公司。
应用气象学
与大气科学相比，应用气象学更偏向实际应用，比如遥感与卫星气象、农业气象、污染防治、人工降雨等。应用气象学也开设有大气科学的基础课程，只不过大气科学注重学习的深度，而应用气象注重学习的广度。
既然涉及农业，这里就不得不提应用气象学专业有趣的“种地之旅”——农业气象学这门课了。我们学院为每一名应用气象学专业的同学分配了约1平方米的土地，要求同学们在上面种植小麦、西红柿、黄瓜等农作物，从播种、施肥、除草再到收获，全流程都由我们自己管理。同学们身穿白大褂，手持锄头，在地里挥汗如雨，干得热火朝天。“你的小麦今年产量如何？”“干热风严重，瘪粒多，产量不行。”——乍一听还以为是农民伯伯在讨论今年收成呢！这门课的结课方式是以论文形式分析光、温、水、肥对作物产量的影响，从而让我们体会到气象与农业生產息息相关。平时常往地里跑，悉心管理作物的同学，对种植自然有一番心得，在这门课中往往能取得好成绩;而那些对作物不闻不问的同学，有时候连自己种的西红柿被偷吃了也不知道，最后只能重修，而且一等就是一年，毕竟一年中只有一段时间适宜种植。
我们还有一门作物识别课程，要求说出试验田里作物的名称及其科属，更是令人崩溃。我们还以为考试的时候是去室外进行识别，可以事先记住哪个位置是什么作物，属于什么科等，万万没想到，老师居然将作物采摘回实验室进行考试，真是让我们措手不及！
人工增雨实习也是一次很有趣的经历。在你的眼里，人工增雨是不是只要朝天上打一炮，晴空万里立刻就变成瓢泼大雨？其实人工增雨的基本原理是采用人工方法对空中可能下雨或者正在下雨的云层施加某种影响，以达到增加降水量的目的，只有云已经降水或者近于降水的条件下，人工增雨才能发挥作用。应用气象学专业的同学会被安排到气象系统里的人工影响天气部门进行实习，在适宜降水的气象条件下，我们开着皮卡车，驮着火箭来到开阔地带，组装火箭后朝天空中发射增雨弹。一发发炮弹尾部拖着火焰，“嗖”的一声飞到空中，场面宛如军事演习现场。增雨弹能上升到7至8千米的高度，然后释放碘化银实施增雨，与此同时，增雨弹内的降落伞打开，弹壳缓缓下降，在地面上看就像伞兵从天而降一样。
应用气象学专业的对口就业单位和大气科学专业一样，也是气象局、航空公司、气象公司等，不过在气象系统内大气科学专业的同学似乎更受欢迎，毕竟专业内容学得更深入，对一些理论理解得更透彻。不过，应用气象学专业的同学还可以选择农林牧渔、农业保险、环境评估等行业，就业面比大气科学宽一些。
在气象系统内，大气科学和应用气象学的同学有点互相看不起，在大气科学专业同学心中：“基础理论才是核心，数值计算和公式推导才是气象研究的应有之义，我们才是正宗的‘气象人！”而在应用气象学专业同学看来：“所有基础研究的终极目标都是服务于社会发展，只研究基础理论不谋求应用的专业都是耍流氓！”大有金庸武侠小说里剑宗、气宗相争之势，不得不让人感叹：本是同根生，相煎何太急？
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