一、气象灾害学
气象指发生在大气层中的物理过程和物理现象，具体指冷、暖、干、湿、风、云、雨、雪等，其气象要素为气温、气压、湿度、风向、风速、云量、云状、降水量、降水性质等。气象灾害主要有强气流、强高压气旋、台风、龙卷风、飓风等，暴雨造成的洪灾，雪灾及雪崩，低温冻害及霜害，旱涝灾，雷灾等。气象灾害学正是研究这些灾害规律，并探讨如何减弱灾情并制定相应对策的一门科学。
一般讲，气象灾害与太阳活动、地壳活动及一些宇宙现象等自然因素有关，相当比例的人为活动又加剧气象灾害，如滥伐森林尤其是热带雨林破坏将造成全球气候反常，大气污染、温室效应导致的全球变暖等。以城市气候为例，城市气候是在不同的纬度、大气环流、海陆位置和地形所形成的区域气候的背景上，在人类活动特别是城市化的影响下而形成一种特殊的气候。城市气候反映着城市面貌与气候的关系，城市与郊区气候的区别，城市气候的特点及它们的起因以及城市气候对居民健康的影响等。也就是反映微气候过程对城市的影响，这种影响决定着城市规划与建设的特征，如炎热和干燥地区、热带、温带或寒带地区的城市建设。在城市规划、城市建设和环境保护工作中，如能了解和掌握城市气候的特点及其与大气污染的关系，采取合理的城市规划和城市建筑设计及适当的建筑措施，就可趋利避害，甚至化害为利，不然的话，就有可能造成不可弥补的损失。城市气候的成因，是由于城市里昔日的林带、绿地、水面，逐渐被高楼大厦和成片的工厂所代替；城市里交通运输频繁，道路密如蛛网，车辆多如穴蚁；城市里人口高密度紧居，耗能量剧增。在这些人为因素的影响下，形成了与郊外自然状态下的环境有明显的差别。
在城市化的地区，人类活动对气候的影响，首先是通过对下垫面性质的改变来体现的。下垫面是气候形成的重要因素，它与空气存在着复杂的物质交换、热量交换和水分交换，又是空气运动的边界面。它对空气温度、湿度、风向、风速、风质以及环境辐射、地面反射都有很大的影响，这是导致城区与郊区气候不同的重要原因之一。其次，在城市工商业繁荣的经济活动中，要消耗大量的煤、石油、煤气、瓦斯等能量，且排放大量的粉尘、一氧化碳、二氧化碳和一氧化氮等。当这些粉尘和有害气体进入空气后，往往超过其自净能力，就导致城市的大气污染。因此，改变了大气的组成成分，影响城市空气的透明度和辐射热能的收支，减弱能见度，为云雾提供丰富的凝结核，从多方面影响城市气候。其次，由于城市居民生活和生产活动，如汽车、轮船、空调机、采暖设备、家居和第三产业宾馆、酒店等各种能源所排入的热量，往往大于郊区。在某些城市甚至超过当地的太阳辐射热量。如莫斯科人为热输出率已是太阳净辐射热的3倍，纽约曼哈顿区竟高达6倍。这种人为的热量，对城市增温的影响很显著。此外，在某些工业生产和居民生活的过程中还产生一定量的人为水汽进入大气，致使城市中的水分平衡与郊区有明显的差异，为许多城市气象灾害之诱因。
体现气象灾害的城市气候学的研究对象就是包括城市边界层、城市覆盖层和市尾烟气层在内的局地气候。城市气候研究的内容是：①从城市规划与建设的应用角度，进行城市气候的观测，积累资料，分析研究为建筑规划与设计提供科学的气候设计参数。②研究城市气候形成过程与变化的趋势，分析城市气候的特征。③研究人类活动如何影响气候。分析城市气候变化给人类带来有利和不利的影响，应用其规律为城市规划、工业布局、建筑设计和环境保护等方面服务。④探讨改善城市气候条件的途径。保护和合理利用城市气候资源，提出必要的措施，使城市气候向有利于人民生活和生产的方向发展。我国城市的大气污染一般都较严重，特别是那些在河谷、盆地的城市，冬季无风，出现逆温时最为严重。引人注意的大气公害灾难有：烟雾和有害气体、酸雨和光化学烟雾等。
可见，现代城市气候问题无疑越来越多地表现为灾害及其防御问题。再如农业气象灾害为例，农业气象灾害是农业生产过程中发生的不利天气或气候条件的总称。我国农业受灾损失的70％～80％都是由于气象灾害引起的。农业气象灾害按其致灾气象因子可作如下分类：光、热、水、气等气候要素既是农业生物生活的必需因子，又构成其生存环境。在满足农业生物的要求时成为有利的环境气象条件，可看作是一种气候资源。灾害的气象条件是指气象要素不能满足农业生物生长发育和农业生产活动的正常进行，成为一种胁迫因素。当严重到能造成显著的危害和经济损失时称为农业气象灾害。气象要素的数量或强度在一定范围内才能满足农业生物的需求，过强过弱，过高过低都可能产生不利影响，甚至形成灾害，这也是农业气象灾害与其他灾害的一个显著区别。不同农业生物对环境气象条件的要求不同，对某种生物不利的气象条件，对另一种生物却可能有利。因此，农业气候资源与农业气象灾害具有一定的相对性，两者之间没有绝对的界限。但就某一个农业区域而言，已形成了适应当地常年气候条件的农业结构及技术体系，一旦遇到气候异常时会因不适应而导致经济损失酿成灾害。气候异常是古今中外常见的现象，一般来说，大陆性气候和季风气候的季节和年际变化较大，气象灾害更为频繁。一国的经济实力强弱和生态环境保护的水平也决定着对自然灾害的调节、缓冲和抗御能力。土地利用强度大，复种指数高，产量水平也较高的地区，农业生产对气象灾害也更敏感。我国大部地区为大陆性季风气候，又是人多地少复种指数很高的国度，经济发展水平不高，几千年来农业生态环境持续恶化，总体抗灾能力薄弱。这些都决定了我国是世界上农业气象灾害非常严重的国家。因此，这些都决定了加强气象灾害学研究的必要性，下列基础研究为重要前沿课题：①全球变化的气象灾害问题；②气候系统动力学与气候变化预测；③中小尺度系统动力学；④大气环境与边界层物理状况，如温室气体的变化特征；⑤自然控制论与非线性动力学，如气候系统变化中的自组织问题等。
二、加强气象研究
人类的生活以及社会实践活动主要在大气环境之中进行，天气、气候及其变化与人类的生存环境息息相关，对人民生活、经济、社会、环境、政治、国防等都有重要影响。
我国幅员辽阔，自然条件复杂，是世界上自然灾害最严重的国家之一。在我国各类自然灾害中，气象灾害占到了70%，平均每年造成的直接经济损失约占国民生产总值的3%～6%。随着我国经济的快速增长，干旱、洪涝、台风、高温、冷害、沙尘暴等气象灾害对经济社会发展的影响日益加剧，造成的经济损失也越来越大，已成为制约我国经济社会发展的重要因素。据国家民政部门统计，近十年来我国大陆平均每年因洪涝灾害造成的经济损失近2000亿元。考虑到气象灾害引发的生态、环境、地质等次生灾害，则损失更为严重。减轻气象及其相关自然灾害所造成的损失，对国民经济的增长具有重要意义。因此，准确及时的气象预警预报为政府防灾减灾提供决策依据，是提高减灾能力的有效途径。
气象资源是自然资源的重要组成部分，并且是可再生、无污染的资源。大气降水是全球淡水资源的主要来源，无论是地表江、河、湖中的水资源，还是地下水和土壤含水的补给，都主要依赖于大气降水。气候资源是农业生产中不可缺少的主要物质资源之一，光、热、水等气候要素提供了农作物生长发育所需的能量和物质，气候要素的不同组合对农业生产的布局及其产量都有重要的影响。气候与生态更是密不可分，全球生物群落的分布与气温和降水有很好的对应关系，气候资源是决定生物群落分布的主要因素。为满足环境保护和可持续发展的需求，工业产业结构、能源结构将会产生变化，发展循环经济和绿色资源利用型产业已成为新的经济热点，可再生无污染的空中水资源、风能、光能（太阳能）等气象资源的产业化利用，将成为利用气象为经济发展服务的新的增长点和产业开发点。
在经济社会发展中，气象信息不仅在防灾减灾、趋利避害和可持续发展中起着越来越重要的作用，也是重要的经济资源，其社会和经济价值得到了越来越多的承认。越来越多的与天气和气候直接或间接相关的经济产业，如农业、能源、保险业、建筑业、旅游业、交通运输业、批发零售业、制造业等经济部门开始利用气象信息指导生产经营，越来越多的商家、企业利用气象信息来挖掘商机。根据世界气象组织的调查，气象部门对国民经济的间接贡献相当于其投入经费的10～100倍。
随着经济社会的发展以及科技的不断进步，气象事业服务于国家安全的领域越来越广泛和深入，涉及到人类的生存安全、能源安全、食物安全、水安全、生态安全以及气候变化与环境外交等诸多领域。
我国气象灾害发生频繁，对人民的生存环境造成了巨大的影响。1998年，由于持续性强降水造成长江流域及松花江、嫩江流域发生特大洪涝灾害，造成的直接经济损失高达2500亿元，死亡人数超过3000人。我国是世界上台风重灾国家之一，大陆地区平均每年因台风造成的经济损失可达246亿元，死亡人数570 人。进入20世纪90年代，伴随着全球气候变暖趋势的加剧，我国北方干旱频繁发生。2001年2～5月，我国北方地区发生了近10年来持续时间最长，影响范围最广最为严重的干旱灾害。农田受旱面积达3.41亿亩，有1580万人、1140万头大牲畜发生饮水困难。此外，干旱还会造成河道断流，天然水域缩小，致使水资源匮乏，工业生产和生活用水严重不足，生态环境恶化，水质变坏，火灾多发，土壤墒情下降，土地沙化、盐碱化。由于水资源缺乏而过量开采地下水，还导致地面沉降。中国现有70多个城市发生了地面沉降，有的达到20多米。
20 世纪90年代以后，我国人均口粮消费减少，而高品质的农产品消费增加，导致了粮食间接需求的增加，使得食物质量安全问题突出。进入21世纪以来，出现了人口快速增长、气候变暖、农业自然资源快速消耗、生物多样性减少、农业环境恶化等一系列重大资源与环境问题，在一定程度上影响了农业发展、食物数量和质量安全。13亿人口的食物安全问题与天气和气候的变化息息相关。气候变暖引起农业生产布局和结构的变动，使农业生产条件发生变化，从而影响农业生产的成本和投资格局。天气气候变化对食物综合生产能力、食物储备能力、农作物品质、品种结构、病虫害发生等都有严重影响，引起农业生产不稳定性增加，产量波动大。在国际上，气候变化会影响粮食生产大国和主要粮食进口国的粮食产量，进而影响国际粮食市场的价格走向。
能源是国家战略性公共产品，无论是电力、煤炭工业，油气开采、输送和利用，风能、太阳能开发利用等，都离不开气象条件。化石燃料的开采、运输和加工与气象密不可分，如石油钻井平台受大风的影响，输送管道受地温等气象要素影响。在海上和陆地进行长距离油气运输的气象保障是近年来提出的一个新问题。对于电力来说，水电发电量的多少与降水的多少密切相关；气温高低与空调等能源消耗有直接联系。在电力调度方面，根据气温等中短期预报，对错开用电高峰，合理安排电力供应具有非常重要的意义。我国自然资源相对匮乏，但气候资源丰富多样。对无污染、可再生的风能、太阳能的开发利用，对于保护国家的能源安全和保护环境具有重要作用。发展风能、太阳能等气象资源，需要规划确定发电厂位置、发电资源量，这些与诸多气象要素紧密相关。同时，根据气象要素的预测，也可对风能、太阳能的发电量进行预测。
环境外交是当今国际关系和各国外交实践的一个全新领域，主要涉及通过协调各国间的关系，寻求国际环境合作的方式，制定国际合作法规，履行国际环境公约和协定，处理国际环境纠纷和围绕资源而发生的领土、领海争端等。全球气候变暖及其影响是关系到人类社会生存与发展的重大问题，气候变暖造成水资源短缺、大面积干旱、极端天气气候事件频发、海平面上升、冰川退缩、荒漠化土地扩展等。造成气候变化的可能原因之一是人类大量使用矿物燃料，向地球大气排放二氧化碳等温室气体以及气溶胶等。“联合国气候变化框架公约”是国际上处理气候变化问题的基本框架，是确定各国气候变化责任和义务的主要依据。为了应对全球气候变化问题，国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大。我国减排温室气体的潜力受能源资源结构、技术和资金的限制，减排将对我国经济持续发展构成威胁和压力，产生严重的影响。
人与自然的关系是人类社会生存与发展必须面对的基本关系。抵御气象灾害，适应气候变暖，利用气候资源始终与人类社会的发展相伴随。中国气象事业的发展，必将对经济发展、社会进步和实施可持续发展战略，起到重要的促进作用。
