大气科学作为一门古老而现代的科学,不仅在人类日常生活中扮演着不可替代的角色,还为社会稳定和发展保驾护航。随着科技的发展和数据科学的不断进步,气象服务的精细度和效率得到了显著提升,为各行业的决策提供了坚实的科学支撑,为预测自然灾害和气候变化提供了强有力的工具。
大气科学的历史演变与现代发展
大气科学在适应和改造自然中诞生。16世纪以前,温度计等气象仪器缺乏,基本上凭借肉眼或简单工具对天气进行预测;17世纪至19世纪20年代,气象仪器的发明给大气科学带来了范式革命,这也奠定了气象科学的科学基础;19世纪20年代至20世纪10年代,近代天气预报业务逐渐建立,迎来了天气图时代;20世纪10年代至50年代,流体动力学等的发展使数值方式预报天气成为可能;20世纪50年代至今,大气科学迅猛发展,高空观测、实验模拟、数学模型不断完善。因大气运动的复杂性和不确定性,大气科学与探测技术、计算机技术、信息技术等多学科紧密交叉,蓬勃发展。而且,信息科学的大数据和计算机科学中的人工智能应用和发展将进一步推动大气科学的发展。
党的十八大以来,习近平总书记在青岛峰会、中阿峰会、中海峰会等多个重要国际会议,以及会见所罗门群岛总理、出访越南等多个重要外交场合作出中方愿利用风云气象卫星为各方提供气象服务的庄严承诺。在2024年9月举行的中非合作论坛北京峰会上,习近平总书记明确要求建设气象早期预警业务平台,助力非洲实现绿色发展。2022年4月28日,国务院印发的《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》要求加快高端气象装备与仪器、人工影响天气等领域核心技术攻关,以新理论和新技术研究气象智能感知、气象大数据分析、天气预报预测及气象观测与自动化装置等,完善空天地海立体气象智能观测网,提升极端天气灾害预警自动观测系统性能,突破高精尖气象观测系统研发瓶颈。联合国秘书长古特雷斯在2024年7月发表声明,呼吁积极行动,以应对极端高温天气;在新年致辞中,他继续表达对气候问题的担忧。无论是国际需求,还是国内社会发展需要,大气科学都展现了其在服务国家战略、保障社会发展等方面的重要作用。
大气科学的专业概述
大气科学开设专业概况 自2011年起,大气科学类本科专业目录包含大气科学和应用气象学两个专业。直至2020年新增本科专业气象技术与工程专业,旨在培养应用型气象专业人才,目前仅在南京信息工程大学、成都信息工程大学和国防科技大学招收本科。2021年,国家职业教育本科层次新增智慧气象技术专业,仅兰州资源环境职业技术大学(原兰州气象学校)开设。2022年新增本科专业地球系统科学,是基于清华大学传统地学学科、生物科学、经济学和计算机科学与技术等多学科交叉发展起来的专业,目前仅在清华大学招生。
大气科学与物理学、计算机、遥感、农业等多个专业紧密联系。因此,在研究生学术学位方向中,除了常规的大气科学、气象学、应用气象学外,还包括大气物理学与大气环境、遥感信息科学与技术、大气科学(物理海洋学)、3S(遥感科学与技术、地理信息系统、全球定位系统)集成与气象应用、大气遥感与大气探测、空间天气学和水文气象学,共计11个专业方向。
基础和专业主干课程 大气科学的基础和专业主干课程构成了大气科学高校教育的核心。大气科学的基础课程是构建大气科学知识体系的基石,通常在大学低年级阶段开设,是后续深入学习专业知识的前提条件。而专业主干课程紧密围绕大气科学的主要研究方向和业务领域,一般在学生完成基础课程学习后开设,是培养学生专业素养和专业技能的关键课程。以南京信息工程大学为例,第一学年基础课程为大气科学导论和大气探测学,第二学年基础课程则包含大气物理学、流体力学、现代气候学和天气学原理。专业主干课程则包含动力气象学、大气化学、天气学分析基础、气象统计方法、数值天气预报、气象程序设计及绘图6门,这些课程基本上在第二、第三学年学习完成。高年级的课程实行模块化设置,分为气象学、大气物理学、大气探测学、水文气象学和大气环境5个模块的选修课程。这些课程是大气科学教育的主干。
大气科学的高校选择
全国大气科学高校概况 截至2024年,共有40所高校设有大气科学相关招生点。从本科招生规模来看,南京信息工程大学、成都信息工程大学、中国民用航空飞行学院、兰州大学、广东海洋大学、无锡学院、中国民航大学、南京大学、中国海洋大学、兰州资源环境职业技术大学在招生人数上位居前列,其中南京信息工程大学的招生规模最大。在硕士招生规模方面,南京信息工程大学、中山大学、成都信息工程大学、兰州大学、南京大学、中国气象科学研究院、北京师范大学和复旦大学名列前茅。
在博士招生规模方面,较大的院校有中国科学院大学、南京信息工程大学、南京大学、中山大学和复旦大学。总体而言,大气科学专业在全国的高校和科研机构中均有分布,各高校会依据地域特点和行业需求,在招生层次与专业方向上各有侧重。
南京信息工程大学 南京信息工程大学是国家“双一流”建设高校和江苏高水平大学建设高峰计划A类建设高校,以气象学科为特色,综合实力位居国内高校前列。学校始建于1960年,在原南京大学气象系基础上成立南京大学气象学院。1963年5月14日,南京大学气象学院独立为南京气象学院。1978年被确定为全国重点大学。2004年5月更名为南京信息工程大学,实现从单科性学院向多科性大学的转型。经过多年的发展,该校在气象学、气候系统与气候变化、大气物理学与大气环境、大气遥感与大气探测、应用气象学和海洋气象学6个学科方向,均有硕士和博士学位授权点。在气象专业领域已建立完整的本科、硕士、博士教育培养体系。
大气科学作为南京信息工程大学的“双一流”学科主干专业,近三年在上海软科“世界一流学科排名”中连续排名全国第一,学科特色和优势明显,稳居世界前列,2023年全球排名跃升至第3位。近年来,该专业本科生就业率超98%,升学出国率约50%。硕士和博士毕业生就业质量高,硕士绝大部分进入事业单位,博士主要就职于学校、科研院所和事业单位。
学校培养了包括两院院士在内的大批高素质研究、业务和管理人才,得到国外知名大学和研究机构的广泛承认。
2020年9月,学校大气科学成功入选基础学科拔尖学生培养计划2.0基地,学校成为成功获评的33所高校中唯一一所省属高校。在拔尖班的培养模式中,70%的学生有机会进入“4+5”本硕博连读计划。此外,龙山书院进行大类招生,学生入学时不分专业,完成大类基础课程学习后,根据个人兴趣和学校分流原则,进入具体专业学习,为高考学子提供大气科学类各个分支学科的基础且系统的学习机会。南京信息工程大学与英国雷丁大学联合举办的雷丁学院实行大气科学“3+1”国际合作班学制,学生在南京信息工程大学学习3年后可转入雷丁大学完成最后1年学习,并有机会获得两校学位。除此之外,南京信息工程大学积极推动学生参与国际组织实习。2021年10月,该校与世界气象组织签署《世界气象组织与南京信息工程大学关于实习生合作备忘录》,允许每年选派优秀研究生至世界气象组织总部及区域协会实习,为学生提供更多国际实习机会。
随着气象服务市场规模的迅速扩大,2016年气象服务产业收入规模突破400亿元,到2023年市场规模增长至约2500亿元,年复合增长率约为30%。这一增长趋势不仅显示了气象服务行业的快速成长和市场需求的不断增加,也预示着气象行业正处于一个快速发展的阶段。在科技创新、市场规模扩大、服务提质增效和技术潜能深挖的推动下,气象行业展现出了强劲的发展势头和未来趋势。因此,对于即将面临高考志愿填报的学生来说,选择大气科学专业,也是一个顺应时代发展需求、实现人生广阔前景的方式之一。