《創(chuàng)新話舊》第9章

　　第九章 創(chuàng)新點(diǎn)(8) ── 一門新學(xué)科分支的建立

　　9．1 物理學(xué)中的尺度

　　物理學(xué)所研究的尺度跨越了42個(gè)數(shù)量級，最小到10－15米，（即飛米）這是核子（包括質(zhì)子和中子）的大小。按照趙凱華、羅蔚茵兩教授的著作《新概念物理教程》的《力學(xué)》卷中的說法，再往下的一個(gè)層次是夸克，每個(gè)核子由三個(gè)夸克組成， 但夸克間的相互作用有禁閉性質(zhì)。人們永遠(yuǎn)不可能分離出自由的夸克來，以致討論一個(gè)夸克有多大，就成為沒有意義的問題。核子再往上是原子，它是由核子和核外電子所組成，尺度比核子大五個(gè)量級到了10－10米（即到0.1納米）�？臻g尺度最大則是宇宙，已知宇宙的大小是1026－27米。這樣，從最小尺度到最大尺度，中間共跨越了42個(gè)數(shù)量級，叫做“宇宙的42個(gè)臺(tái)階”。

　　物理學(xué)中的規(guī)律有一個(gè)很重要的特征，就是變化規(guī)律和物體的空間尺度有關(guān)，會(huì)因尺度大小不同而改變。例如， 我們可把大小在人體尺度（數(shù)量級為1米）上下幾個(gè)數(shù)量級范圍的客體，叫做宏觀體系，而把原子尺度的客體叫做微觀體系。

兩者所服從的物理規(guī)律有根本不同。在宏觀體系中， 服從的是宏觀的、經(jīng)典物理的規(guī)律，如牛頓力學(xué)。而在微觀體系中，則 牛頓力學(xué)等規(guī)律不再適用，那里的問題需要用量子力學(xué)來處理，即它們服從于現(xiàn)代物理的規(guī)律。近年來由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已能制造出線長度為微米，寬度為幾十納米的粒子，這種尺度的粒子中所包含的原子數(shù)目其數(shù)量級為108－1011。所以它仍屬宏觀粒子，然而這種宏觀粒子在低溫條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，卻表現(xiàn)出了微觀粒子才有的量子效應(yīng)，這種呈現(xiàn)出微觀物理效應(yīng)的宏觀系統(tǒng)叫介觀系統(tǒng)。它所服從的是介觀物理學(xué)的規(guī)律，這是介乎微觀與宏觀之間的第三種規(guī)律──介觀規(guī)律。這樣，在物理學(xué)中，就因空間尺度大小的不同，而有了三種規(guī)律：宏觀世界中以牛頓力學(xué)為代表的宏觀規(guī)律；
微觀世界中以量子力學(xué)為代表的微觀規(guī)律；
以及介乎這兩者之間的介觀世界之介觀規(guī)律。

　　9．2 流體運(yùn)動(dòng)的尺度

　　與物理學(xué)中因空間尺度不同，而有不同的規(guī)律相似， 在流體運(yùn)動(dòng)中，也有尺度大小的不同， 也會(huì)有不同的規(guī)律，并且還更敏感。流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的空間尺度大小是由流動(dòng)的非均勻性所確定。對于一個(gè)完全均勻，在流向、流速上不做任何改變的流場而言，就談不上該流場的空間尺度大小。但當(dāng)流場是非均勻時(shí)，情況就不同了，該流場就具有空間尺度大小的特征，且以其非均勻場的特征尺度為該流場的尺度。例如一個(gè)平行的均勻流場從無窮遠(yuǎn)處流過來時(shí)， 若空間中沒有任何障礙物，則流場始終能保持均勻，此時(shí)就不能談該流場的空間尺度問題。反之，若在空間中有障礙物，比如說有一個(gè)圓球，則該平行均勻流場在圓球附近就發(fā)生繞流現(xiàn)象，均勻流場轉(zhuǎn)化為非均勻流場。此時(shí)，非均勻流場的空間特征尺度就可以圓球的半徑來量度。半徑越大，非均勻流場的尺度越大；
反之， 則越小。當(dāng)流場在無窮遠(yuǎn)處流速一定，且流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)一定時(shí)，則該非均勻流場性質(zhì)完全決定于圓球半徑。半徑不同流場尺度就不同，則繞流場的性質(zhì)就不同。其多樣性要比前面講的物理學(xué)的三大規(guī)律復(fù)雜得多。這種性質(zhì)上的不同，即規(guī)律上的不同，完全可以通過實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出來。趙凱華和羅蔚茵在他們的《力學(xué)》卷中舉了一個(gè)圓柱繞流的例子。這是個(gè)以圓柱繞流圖形隨雷諾數(shù)變化而改變的例子。趙凱華給出了五張圖。雷諾數(shù)最小從10－2，最大到106，跨越了8個(gè)數(shù)量級，中間又給出了三個(gè)不同大小，包括20、100、104三種雷諾數(shù)。結(jié)果五張圖的流型各不相同，也就是說五種流場的性質(zhì)和規(guī)律各不相同。從最小的雷諾數(shù)10－2開始，此時(shí)流線在繞流時(shí)始終貼著圓柱不與之脫離，繞流前后對稱，圓柱后無渦旋。雷諾數(shù)增至20時(shí)，繞流場前后不對稱。圓柱后尾流區(qū)有固定渦旋出現(xiàn)。雷諾數(shù)增至100時(shí)，渦旋脫離圓柱漂向下游，然后另一側(cè)會(huì)有新的渦旋產(chǎn)生。這樣渦旋交替產(chǎn)生，交替脫體又交替向下游漂去， 叫卡爾曼渦街。當(dāng)雷諾數(shù)再增至104時(shí) ，圓柱后的尾流中有湍流出現(xiàn)。最后當(dāng)雷諾數(shù)增至106時(shí)，圓柱的尾流區(qū)全部為湍流所充滿。流動(dòng)性質(zhì)與前面層流狀態(tài)根本不同。大家知道，雷諾數(shù)與流體的非線性慣性力成正比， 而流體的非線性慣性力又和流體的特征尺度（此例中即是圓柱半徑）與特征速度之積成正比。因此， 當(dāng)上述實(shí)驗(yàn)中上游來流速度保持不變，粘性保持不變。則上述流型隨雷諾數(shù)的變化，就完全可以看成是流型性質(zhì)隨空間尺度而做的復(fù)雜變化。此例中決定流場性質(zhì)的力有二，一是流體慣性力，另一個(gè)是流體的分子粘性力。流體的空間尺度越大，它的慣性力相對于分子粘性力就越大，流場的性質(zhì)就當(dāng)然應(yīng)該發(fā)生變化�？磥磉@要比物理學(xué)中的宏觀規(guī)律、微觀規(guī)律、介觀規(guī)律三大規(guī)律復(fù)雜得多。難怪物理學(xué)家趙凱華教授在講完這一實(shí)驗(yàn)后，緊接著說：“這實(shí)在令人嘆為觀止！”。流體運(yùn)動(dòng)隨空間尺度變化的復(fù)雜性還不止于此。一般而言，同一個(gè)流場還不止有一個(gè)特征尺度，常常有幾個(gè)特征尺度，這就比物理學(xué)中的問題更要復(fù)雜得多。比如飛機(jī)的機(jī)翼繞流就比前面講的圓球繞流、圓柱繞流遠(yuǎn)為復(fù)雜。因?yàn)樗�的特征尺度不是一個(gè)，而是幾個(gè)，至少兩個(gè)。一個(gè)是機(jī)翼的弦長，一個(gè)是機(jī)翼厚度。即使圓柱、圓球繞流，看似是一個(gè)特征尺度，實(shí)際上這只有對無粘性理想流體位勢繞流而言才對。而對粘性流體繞流而言，就不行。此時(shí)除了這種幾何學(xué)上的尺度以外，又會(huì)因流體粘性大小不同，產(chǎn)生第二個(gè)內(nèi)在的特征尺度。對高雷諾數(shù)粘性繞流就會(huì)有一粘性邊界層出現(xiàn)，邊界層的厚度就構(gòu)成第二個(gè)特征尺度。對低雷諾數(shù)粘性繞流就會(huì)有一粘性臨界距離出現(xiàn)，這又構(gòu)成了第二個(gè)特征尺度，這顯然是一個(gè)十分復(fù)雜的問題。只是到了20世紀(jì)，流體力學(xué)才創(chuàng)造出對付同時(shí)具有兩個(gè)特征尺度的流場的特殊辦法──奇異擾動(dòng)法。形成了一整套奇異擾動(dòng)理論。而對于非微擾問題就只有訴諸于巨型計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)來解決問題了。

　　9．3 大氣運(yùn)動(dòng)的尺度

　　大氣是一種流體，大氣運(yùn)動(dòng)是一種特殊的流體運(yùn)動(dòng)。問題又要比上述的典型的理想流體繞流運(yùn)動(dòng)以及粘性流體繞流運(yùn)動(dòng)復(fù)雜得多。原來它的空間尺度不是一個(gè)兩個(gè)的問題，在空間尺度上它是一個(gè)非常廣闊的廣譜，尺度最大到103－104公里，可與地球半徑相比擬；
最小到微米、亞微米粘性流。尺度譜跨越了13－14個(gè)數(shù)量級，其復(fù)雜程度相對于上一節(jié)所講的只有兩個(gè)特征尺度的粘性流體繞流運(yùn)動(dòng)而言，又是后者所無法比擬的。對此，氣象學(xué)家的辦法是分區(qū)間處理。

一般共分四個(gè)區(qū)間。即：大尺度大氣運(yùn)動(dòng)，尺度在103－104公里，可與地球半徑比擬；
其次是中尺度大氣運(yùn)動(dòng)，尺度范圍大致在102公里；
再往下是小尺度大氣運(yùn)動(dòng)，尺度在1－10公里；
最后是微尺度大氣運(yùn)動(dòng)，尺度范圍從小尺度湍流區(qū)間開始（注：研究大氣湍流的學(xué)者常把大尺度和中小尺度大氣運(yùn)動(dòng)也看成是湍流，叫大尺度湍流。與此不同，把尺度最大到100米，最小到厘米、毫米的內(nèi)尺度耗散區(qū)間的湍流，叫小尺度湍流，就是本書講的微尺度大氣運(yùn)動(dòng)區(qū)間中的最大一端）；
從小尺度湍流往下還有更加微小的尺度，這就是微米、亞微米粘性流，這個(gè)尺度比大尺度大氣運(yùn)動(dòng)小了1013－1014個(gè)數(shù)量級，它是否在大氣運(yùn)動(dòng)中真正存在？ 回答是肯定的。因?yàn)楸緯�在第二章中已�?jīng)講過，地球大氣實(shí)際是一個(gè)氣溶膠系統(tǒng)，由于氣溶膠粒子的存在，就必然會(huì)在大氣中引起與氣溶膠粒子尺度大小相當(dāng)?shù)母鞣N各樣的擾動(dòng)流場。典型的氣溶膠粒子尺度是微米、亞微米量級，因此在地球大氣運(yùn)動(dòng)中必然會(huì)存在有微米、亞微米這樣微小尺度的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，再往下，氣溶膠粒子還有更小的納米級的粒子。但那時(shí)粒子尺度已經(jīng)小于空氣分子自由路徑的尺度。此時(shí)的大氣就不再能被認(rèn)為是連續(xù)介質(zhì)，對于納米級的氣溶膠粒子，或者高空空氣稀薄時(shí)的微米級粒子，或是在制造大規(guī)模與超大規(guī)模的集成電路的超凈工作間中的真空室中的微米級氣溶膠粒子而言，四周空氣都可以視為一個(gè)自由分子體系，而非連續(xù)介質(zhì)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律就已離開流體力學(xué)，屬分子動(dòng)力學(xué)范圍了。

　　微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與大中小三種尺度的大氣運(yùn)動(dòng)有重大區(qū)別，其中最重要的一個(gè)區(qū)別就是空氣粘性所起的作用。我們知道，空氣粘性系數(shù)非常小，在厘米、克、秒單位制中，它的數(shù)量級為10－4，僅有萬分之一大小。在大尺度、中小尺度大氣運(yùn)動(dòng)中它都可忽略不計(jì)。在大尺度大氣運(yùn)動(dòng)中起作用的主要是地球自轉(zhuǎn)偏向力和大氣溫度的穩(wěn)定層結(jié)，這種穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)成一種負(fù)浮力，使熱對流發(fā)展不起來。在中尺度運(yùn)動(dòng)中，起作用的主要是地球自轉(zhuǎn)偏向力和大氣的不穩(wěn)定層結(jié)，這種層結(jié)構(gòu)成一種正浮力，可以使熱對流發(fā)展起來。甚至可以形成非常強(qiáng)的熱對流，構(gòu)成百公里尺度的災(zāi)害性天氣如暴雨、冰雹和雪暴等。到了小尺度的運(yùn)動(dòng)則地球自轉(zhuǎn)偏向力也可忽略不計(jì)了，只剩下大氣溫度的不穩(wěn)定層結(jié)，可以形成熱對流。適宜條件下，也可形成很強(qiáng)的熱對流，造成局地1－10公里范圍的災(zāi)害性天氣。對于以上三種尺度的大氣運(yùn)動(dòng)而言，一個(gè)共同特點(diǎn)即是在這類尺度中運(yùn)動(dòng)的大氣，其空氣粘性均可忽略，可把它們看成是事實(shí)上的無粘性的理想流體。這個(gè)特點(diǎn)在微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中就不復(fù)存在了。與此相反，從微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中最大的一端，即小尺度湍流開始， 空氣粘性的作用就開始顯著起來。湍流雖然是一種高雷諾數(shù)運(yùn)動(dòng)，其中流體的非線性慣性力起主要作用，流體的分子粘性力貢獻(xiàn)居第二位。但它卻是一個(gè)非微擾問題，對它甚至不可采用奇異擾動(dòng)方法處理。在奇異擾動(dòng)問題中可以在邊界層里保留分子粘性，但在湍流場中，流體的分子粘性卻處處不可忽略，不單是在邊界層中要保留它，否則就無法理解湍流的耗散性質(zhì)。湍流是一個(gè)耗散系統(tǒng)，如果沒有能源補(bǔ)充它就可自行衰變?yōu)橐?guī)則的層流。而大氣中由于風(fēng)切變的經(jīng)常存在，不穩(wěn)定層結(jié)也常有機(jī)會(huì)存在，所以大氣湍流才可經(jīng)常存在。除非在風(fēng)力十分小且逆溫層存在，層結(jié)十分穩(wěn)定條件下，此時(shí)才可以有靜風(fēng)的無湍流的存在，這正顯示出了空氣分子粘性的十分主要的耗散作用。

　　以上討論的小尺度湍流區(qū)間的運(yùn)動(dòng)，它只是在微尺度運(yùn)動(dòng)的最大一端，這一端它最小到厘米、毫米內(nèi)尺度粘性耗散區(qū)間。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，微尺度到此還沒有到頭，往下還有更小的，最小就到了 本書前面幾章中所說的，由氣溶膠粒子引起的微米、亞微米尺度的擾動(dòng)流場。雖然前面已指出，空氣的粘性系數(shù)十分小，在厘米、克。秒單位制中僅為10－4。但當(dāng)流場尺度縮小到氣溶膠粒子尺度時(shí)，由于它的尺度在厘米、克、秒單位制中與分子粘性相當(dāng)，甚至更小，為10－5－10－4，所以在這個(gè)尺度上分子粘性不但不可忽略，而且反客為主，起主導(dǎo)的支配作用，這種尺度的運(yùn)動(dòng)就完全服從于斯托克斯的粘性流運(yùn)動(dòng)方程了。不僅如此，原來在大尺度、中尺度中起主導(dǎo)作用的地球自轉(zhuǎn)偏向力，以及大中小三種尺度都起重要作用的大氣溫度層結(jié)，這兩種因子，當(dāng)尺度小到從湍流的慣性子區(qū)間開始一直到微米、亞微米尺度粘性流，就都不起作用，完全可以忽略了。大氣運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)隨空間尺度大小不同而有如此驚人的變化，可才真是令人嘆為觀止。

　　人類對大氣運(yùn)動(dòng)的研究首先從大尺度運(yùn)動(dòng)開始，事情在20世紀(jì)上半葉。1920年前后挪威氣象學(xué)家V.皮亞克尼斯（V. Bjerkness）和J.皮亞克尼斯(J. Bjerkness )提出鋒面氣旋學(xué)說，1939年美國芝加哥大學(xué)的國際氣象學(xué)大師羅斯貝提出了長波理論。至此人們對大尺度運(yùn)動(dòng)的三維結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律有了一個(gè)比較科學(xué)的認(rèn)識(shí)。以皮亞克尼斯為首的挪威氣象學(xué)派和以羅斯貝為首的芝加哥氣象學(xué)派對大尺度動(dòng)力學(xué)做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)， 為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)打下了基礎(chǔ)。到了1950年美國著名學(xué)者恰尼（Charney）等人首次成功地作出數(shù)值天氣預(yù)告，開辟了數(shù)值天氣預(yù)告的業(yè)務(wù)。在我國，也是從大尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究開始，不過比發(fā)達(dá)國家晚一些。在50年代，我國開始建立了大規(guī)模的氣象觀測網(wǎng)，重點(diǎn)開始研究東亞的大氣環(huán)流，從青藏高原對東亞環(huán)流和對中國天氣影響入手，并且很快地達(dá)到了相當(dāng)高的水平。1956年由葉篤正和顧震潮兩位先生 做出的成果贏得了我國大氣科學(xué)界的第一項(xiàng)國家自然科學(xué)獎(jiǎng)。這點(diǎn)我們已在本書前面有關(guān)章節(jié)中講過，打倒“四人幫”以后，這方面工作進(jìn)一步有了很大的發(fā)展。到了1987年，由葉篤正、陶詩言兩位先生和他們的合作者朱抱貞、陳隆勲兩位教授完成的“東亞大氣環(huán)流”重大成果贏得了國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，形成了我國大氣科學(xué)研究中的頂峰式成就，是我國建立國家自然科學(xué)獎(jiǎng)制度后，近五十年來我國大氣科學(xué)界榮獲的唯一一項(xiàng)國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

　　由于大尺度的大氣運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生各種天氣變化的主導(dǎo)因子，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁)

　　所以對大尺度運(yùn)動(dòng)的研究始終居大氣科學(xué)領(lǐng)域的核心地位。近年來又有了新的發(fā)展，由于70年代以來出現(xiàn)了世界范圍的氣候異常，人類面臨著日益嚴(yán)重的糧食、能源和水資源危機(jī)。這就使得大尺度的研究，在時(shí)間上向更長的氣候尺度前進(jìn)。氣候變化的動(dòng)力學(xué)研究做為一個(gè)新的重大的前沿課題，擺在了氣象界面前。在我國又是葉篤正先生承擔(dān)了開辟并發(fā)展氣候動(dòng)力學(xué)的任務(wù)。不僅如此，全球氣候變化還涉及到多國國際合作，和多學(xué)科合作研究的問題。不是一個(gè)國家一個(gè)單獨(dú)的氣象學(xué)科所能完成。因此，1986年國際科學(xué)聯(lián)合會(huì)決定要制定一個(gè)宏偉的國際地圈-生物圈研究計(jì)劃（IGBP），并成立了相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)該計(jì)劃的組織、規(guī)劃、實(shí)施和協(xié)調(diào)。1988年由中國氣象學(xué)會(huì)、中國環(huán)境學(xué)會(huì)、中國水利學(xué)會(huì)、中國林學(xué)會(huì)、中國自然資源學(xué)會(huì)、中國生態(tài)學(xué)會(huì)以及中國礦物巖石和地球化學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合組建了上述國際地圈-生物圈研究計(jì)劃（IGBP）的中國委員會(huì)。葉篤正先生又理所當(dāng)然地被選為該委員會(huì)的主席。由此可見，大尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究現(xiàn)在已經(jīng)演變?yōu)橐粋�(gè)規(guī)模十分壯觀、十分宏偉的超巨型的大科學(xué)研究規(guī)劃了。這當(dāng)然是在人類社會(huì)發(fā)展所面臨的危機(jī)推動(dòng)下促成的。

　　然而單單的大尺度研究還不能滿足人類社會(huì)的全部要求。由于現(xiàn)有的氣象臺(tái)站網(wǎng)，尤其是探空臺(tái)站網(wǎng)是為了捕捉大尺度大氣運(yùn)動(dòng)而建立起來的，它的網(wǎng)距尺度數(shù)量級就是102公里，用這樣粗的網(wǎng)當(dāng)然無法捕捉到比大尺度小的中小尺度的天氣系統(tǒng)。不幸，一些災(zāi)害性天氣往往是和中小尺度，特別是中尺度系統(tǒng)相聯(lián)系。因此就常會(huì)有災(zāi)害性天氣已經(jīng)發(fā)生，但是在反映大尺度運(yùn)動(dòng)的一般天氣圖上卻找不到它的蹤影。于是開展中小尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究勢在必行。這事的起步大體在20世紀(jì)中葉。對中小尺度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究，國際上大體上始于50年代，我國則從60年代開始，到現(xiàn)在它已成為一個(gè)相當(dāng)活躍的，又一個(gè)重要前沿課題，與大尺度運(yùn)動(dòng)，和氣候動(dòng)力學(xué)一起，是氣象學(xué)中的三大前沿重點(diǎn)課題。單單拿中小尺度系統(tǒng)所形成的一個(gè)冰雹問題而言，就吸引了眾多的科學(xué)家的注意。在我國，由于我國是一個(gè)雹災(zāi)多發(fā)地區(qū)，研究者就更多，工作就更加活躍。我們在本書前面已提到我的老同學(xué)許煥斌教授等人的《雹云物理與防雹的原理和設(shè)計(jì)》是最新的一項(xiàng)成果，發(fā)表于2004年。在此之前，早在1978年已故氣象學(xué)家雷雨順等人就出版了《冰雹概論》一書。緊接著在1979年徐家騮又出版了《冰雹微物理與成雹機(jī)制》一書。然后，1980年黃美元等人又出版了《人工防雹導(dǎo)論》。1994年王雨增等人出版了《人工防雹實(shí)用技術(shù)》。1999年段炎等人又出版了《冰雹》一書。這樣，從1978年開始到2004年為止，26年來就相繼出版了6本包括冰雹微物理、宏觀動(dòng)力學(xué)與人工防雹等課題的專著，可見這方面工作之活躍，由中小尺度系統(tǒng)引發(fā)的冰雹災(zāi)害之嚴(yán)重。除此之外，還有暴雨和雪暴災(zāi)害等等。因此中尺度大氣系統(tǒng)之所以能成為氣象界的一個(gè)前沿重點(diǎn)問題就是理所當(dāng)然了。

　　9．4 微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究

　　科學(xué)總是在不斷向前發(fā)展。國家和人民對氣象學(xué)的要求更是多種多樣。除了要求氣象界能報(bào)出未來的天氣變化和氣候變化以為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)外，國家還有著更多更直接的要求。這些問題都要大氣科學(xué)工作者給以回答。于是20世紀(jì)的中葉，與人們向中小尺度問題進(jìn)軍同時(shí)，人們還開始了比小尺度還要小的微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究。其創(chuàng)始人則是英國著名氣象學(xué)家薩頓。這位國際氣象界的著名學(xué)者以他在1953年發(fā)表的《微氣象學(xué)》一書開辟了人類對微尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究的新時(shí)代。半個(gè)世紀(jì)以來，這本著作在國際大氣科學(xué)界已經(jīng)成為一本影響深遠(yuǎn)的經(jīng)典著作。那一年剛好是我考入北京大學(xué)的一年，1957年我畢業(yè)于北大物理系的氣象專業(yè)。

兩年以后， 在1959年這本書則由南京大學(xué)已故著名氣象學(xué)家徐爾灝教授和他的合作者吳和賡翻譯成中文由高教出版社出版。50年代是氣象界經(jīng)典著作接二連三地涌現(xiàn)時(shí)代，1953年是薩頓發(fā)表了《微氣象學(xué)》；
1955年是富克斯的《氣溶膠力學(xué)》；
1957年是梅森的《云物理學(xué)》；
巴切勒的“均勻各向同性湍流理論”則發(fā)表在1953年；
1959年 則是塔塔爾斯基的《湍流大氣中波的傳播理論》。確切地說，都屬于微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的范圍。半個(gè)世紀(jì)以來，也都成了影響深遠(yuǎn)的經(jīng)典名著。而薩頓的書則成為微尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究的開路先鋒。

　　當(dāng)然人們對微尺度的研究嚴(yán)格地說，還要開始得更早。早在20世紀(jì)上半葉就已有了萌芽，例如對大氣邊界層的研究應(yīng)該起始于20世紀(jì)初。在1905年由�？寺�（Ekman）發(fā)現(xiàn)的著名的�？寺�螺線層，在這層中的風(fēng)速向量，從邊界層底的地面向上逐漸向右偏轉(zhuǎn)，一直到邊界層頂達(dá)到與自由大氣中的地轉(zhuǎn)風(fēng)一致。和流體力學(xué)中的邊界層的定義基本相同，在大氣邊界層中湍流粘性應(yīng)力不可忽略，起重要作用（在流體力學(xué)中則是分子粘應(yīng)力不可忽略起重要作用），在大氣邊界層上空則湍流粘應(yīng)力可以忽略，所以叫自由大氣（在流體力學(xué)中則在邊界層之上為無分子粘性力的理想流體），這一大氣邊界層厚度數(shù)量級是1公里。在這一邊界層的底層還有一個(gè)更薄的，尺度為50－100米的近地面層，在這一層中，湍流粘應(yīng)力起著支配作用，在溫度層結(jié)為中性條件下，可以得到風(fēng)速隨高度呈對數(shù)變化規(guī)律。這實(shí)際上就是在普朗托1925年混合長理論基礎(chǔ)上，1933年還是由普朗托本人假定湍流混合長隨高度成正比，從而導(dǎo)出的風(fēng)速變化的對數(shù)規(guī)律。所以可以說湍流大氣邊界層中的風(fēng)場結(jié)構(gòu)早在20世紀(jì)上半葉就已有了初步的研究成果。另一方面，近地面層中的湍流大氣擴(kuò)散，正是在1934年由薩頓本人，把泰勒1921年一般的湍流擴(kuò)散的統(tǒng)計(jì)理論，推廣到近地面湍流擴(kuò)散中來。根據(jù)中性溫度層結(jié)條件下的近地面湍流擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)得到了在初始階段以后煙團(tuán)彌散尺度隨時(shí)間有一個(gè)7/4次方增長階段。顯然泰勒定理也好，薩頓的7/4次方的冪次擴(kuò)散關(guān)系也好，這都是在20世紀(jì)上半葉發(fā)生的事。然而把20世紀(jì)上半葉大氣邊界層研究成果以及近地面短距離湍流擴(kuò)散研究等成果綜合在一起，正式在氣象學(xué)中引入了微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的概念，并以“微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中的氣象學(xué)”，即“微氣象學(xué)”的提法來概括這一新的發(fā)展，那還是由1953年薩頓專著所完成。因此人們可以1953年為微尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究的開創(chuàng)年。薩頓則為微尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究的創(chuàng)始人。

　　與一切學(xué)說無不具有局限性一樣，薩頓的微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究也不例外。概括說來，其局限性有二。第一，在薩頓的微尺度運(yùn)動(dòng)中，他僅限于微尺度運(yùn)動(dòng)的最大一端──即小尺度湍流運(yùn)動(dòng)區(qū)間，而把微尺度運(yùn)動(dòng)最小的一端──即微米、亞微米尺度的粘性流區(qū)間排除在外。到現(xiàn)在薩頓的《微氣象學(xué)》幾乎已成為大氣湍流，特別是大氣湍流邊界層研究的同義語。第二個(gè)局限性在于，在小尺度湍流區(qū)間中，他僅限于大氣湍流邊界層的研究，而把其它的湍流大氣物理現(xiàn)象排除在外，以至于到現(xiàn)在，微氣象學(xué)幾乎僅僅成為邊界層氣象的同義語。1973年美國氣象學(xué)會(huì)新編了一本《微氣象學(xué)》，其內(nèi)容就都是關(guān)于邊界層氣象的研究。這就把微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究局限在過去狹小的范圍之中。

　　在總結(jié)我們過去幾十年走過的歷程時(shí)，我驚異地發(fā)現(xiàn)，在不知不覺中，我已全面地突破了薩頓的《微氣象學(xué)》的這兩個(gè)局限性，雖然我們的研究確實(shí)仍然屬于微尺度大氣運(yùn)動(dòng)范圍。于是我感到有必要突破薩頓的“微氣象學(xué)”的概念，從而提出新的提法，那就是“微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中的物理學(xué)”（英文可譯為：The Physics in Micro –Scale Atmospheric Motions ）進(jìn)一步簡化的提法，就是“微大氣物理學(xué)”（英文可譯為：Micro-Atmospheric Physics）。

以下我們就來談一下“微大氣物理學(xué)”的產(chǎn)生過程，它的主要內(nèi)容和意義。

　　9．5 微大氣物理學(xué)的建立

　　9．5．1 總結(jié)往事

　　本書第一章已經(jīng)談過“微大氣物理學(xué)”這一創(chuàng)新點(diǎn)，并不是在幾十年前，當(dāng)我開始從事大氣物理研究時(shí)，就已確立好的宏偉目標(biāo)。事實(shí)上，它只是一項(xiàng)事后的總結(jié)，而不是在事情開始時(shí)的有目的、有計(jì)劃的行動(dòng)。當(dāng)時(shí)間進(jìn)入80年代，我以前在大氣物理所工作的一些朋友已相繼出版了一些學(xué)術(shù)專著。我也想出書，但是，我能出什么樣的專著呢？回顧我?guī)资�年走過的道路，我搞的課題是夠多、夠雜的了，甚至我有一種“雜家”之感。什么課題都搞過一點(diǎn)，可什么問題似乎都不夠?qū)�。云物理搞過，但我不能說自己是云物理學(xué)家。大氣擴(kuò)散搞過，但又不能說自己是大氣擴(kuò)散專家。大氣光學(xué)也做了，但也不能說自己是大氣光學(xué)專家。湍流搞過一點(diǎn)，但也不能說自己是湍流專家。說是氣溶膠力學(xué)專家有點(diǎn)像了，但在當(dāng)時(shí)時(shí)間又太短。而且那前幾十年的工作又算甚麼呢？我有些茫然。不過“茫然”的時(shí)間不太長，當(dāng)我冷靜地坐下來，回顧分析了我這一生所走過的道路，我的頭腦漸漸地清晰起來，原來在我所做過的工作中還是有一條清晰的線索。那就是微尺度大氣運(yùn)動(dòng)。幾十年來，雖然我的具體題目換來換去，但非常僥幸，雖然是不自覺，卻都沒有變到微尺度大氣運(yùn)動(dòng)以外。而且我發(fā)現(xiàn)，在找到了這條線索以后，課題換的花樣比較多就不是甚麼缺點(diǎn)，反而成為我的一個(gè)長處。它使我能夠從更全面的角度來重新審視一下薩頓的《微氣象學(xué)》。于是我就較為容易地發(fā)現(xiàn)我這幾十年的工作已經(jīng)在不知不覺中比較全面地突破了薩頓的兩個(gè)局限性。在尺度范圍問題上，我已經(jīng)用幾項(xiàng)氣溶膠力學(xué)的突破性成果，突破了他的小尺度湍流區(qū)間范圍，把對微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究擴(kuò)展到了微米、亞微米尺度的粘性流范圍。這是一個(gè)重要的突破，因?yàn)樽运_頓之后直到現(xiàn)在，大家都接受了薩頓對微尺度的定義，認(rèn)為所謂微尺度就是小尺度湍流。但是從我對氣溶膠力學(xué)的研究經(jīng)驗(yàn)看，這顯然不夠。既然大氣實(shí)際上是一個(gè)氣溶膠系統(tǒng)，那在大氣中就必然存在由氣溶膠粒子擾動(dòng)引起的微米亞微米尺度的粘性流。否認(rèn)在大氣的微尺度運(yùn)動(dòng)中存在這樣更小尺度的運(yùn)動(dòng)，顯然站不住腳。另一方面，在小尺度湍流區(qū)間中我也突破了他的邊界層氣象研究范圍，大大豐富了湍流區(qū)間中的研究內(nèi)容。因此再用薩頓的《微氣象學(xué)》來概括我這幾十年的研究工作就不合適了，需要有新的概括，需要有提出新的學(xué)科概念的勇氣。而這勇氣也來自我在劍橋的研究經(jīng)驗(yàn)，正是在劍橋使我破除了對科學(xué)的神秘感，增添了我在學(xué)科上也要有敢于創(chuàng)新的勇氣。于是一個(gè)新的提法──“微大氣物理學(xué)”，亦即“微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中的物理學(xué)”，也就由此應(yīng)運(yùn)而生。從基本精神講，它繼承了薩頓的《微氣象學(xué)》的微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究。同時(shí)，在內(nèi)容上它發(fā)展了人們對微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，可以說是“微氣象學(xué)”的新階段。以下將進(jìn)一步介紹這門新學(xué)科的內(nèi)容和意義。

　　9．5．2 變化萬千的世界

　　雖然，相對于大尺度和中小尺度運(yùn)動(dòng)而言，微尺度大氣運(yùn)動(dòng)其尺度非常微小。但在其中發(fā)生的物理現(xiàn)象卻是千變?nèi)f化，復(fù)雜多樣。應(yīng)該說這是一個(gè)內(nèi)容十分豐富的，奧妙萬千、引人入勝的世界。本書前面幾章講的僅僅是其中一部分，本節(jié)將做一更全面的簡要介紹。

　　在微尺度最大的一端，即小尺度湍流區(qū)間中，首先是湍流的微結(jié)構(gòu)問題。其中湍流的不連續(xù)性（即間歇性），以及湍流的相干結(jié)構(gòu)都是意義十分重大的前沿課題。其次電磁波和聲波在湍流大氣中的傳播時(shí)的散射過程；
短波在湍流大氣中傳播時(shí)的參數(shù)起伏（如振幅起伏和相位起伏）；
光波在湍流大氣中傳播時(shí)產(chǎn)生的光強(qiáng)之大氣閃爍現(xiàn)象，光束的漂移，到達(dá)角的起伏，像點(diǎn)的抖動(dòng)，聚集光束的散焦作用等，這些都是重要的研究課題。再次，在湍流起伏條件下，對流云中的云滴隨機(jī)增長問題，包括了隨機(jī)凝結(jié)增長與隨機(jī)重力碰并增長兩大研究課題。煙羽的湍流大氣擴(kuò)散，尤其是在非均勻地形中的湍流擴(kuò)散問題，都是近年來十分引人注目的新課題。而邊界層氣象，近地面物理這樣一些傳統(tǒng)的微氣象學(xué)，由于大氣污染等社會(huì)問題的緊迫需要，也都大大加強(qiáng)了對它們的研究。

　　另一方面在微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中的最小一端，即由氣溶膠粒子的存在引起的微米、亞微米尺度粘性區(qū)間，內(nèi)容也十分豐富。首先是，在氣溶膠多粒子流體動(dòng)力相互作用下，所引發(fā)的低雷諾數(shù)擾動(dòng)流場結(jié)構(gòu)，這問題涉及到多體問題同樣是十分重大的前沿課題。其次是與此直接有關(guān)的氣溶膠的一些力學(xué)過程。這包括了氣溶膠粒子在外力作用下，粒子和介質(zhì)的分離過程；
又如氣溶膠粒子在外力、外流場力、粒子間相互作用勢力；
以及來自介質(zhì)分子無規(guī)撞擊的布朗熱動(dòng)力，在以上這些力的作用下，粒子間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，最后發(fā)生碰撞或粘連或并合在一起，從而從體系中消失的過程（粒子被障礙物捕獲的過程也包括在內(nèi)）；
再如氣溶膠粒子和介質(zhì)之間的質(zhì)量與熱量的交換過程；
還有氣溶膠整體作為一個(gè)均質(zhì)流體看，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁)

　　它的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變而與純凈流體不同，如體系的有效粘性，有效熱傳導(dǎo)率等，這也是一個(gè)有重要意義的研究課題；
氣溶膠粒子譜在各種微觀與宏觀動(dòng)力過程作用下的演變過程，也是當(dāng)前氣溶膠科學(xué)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)；
最后，氣溶膠光學(xué)效應(yīng)，聲學(xué)效應(yīng)，氣溶膠與輻射傳輸，氣溶膠的氣候效應(yīng)等也都是一些意義十分重大的研究課題。由此可見，微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的空間尺度雖 十分微小，但發(fā)生在其中的物理過程，卻豐富多彩，奧妙萬千，在微小的空間尺度中存在著種類繁多千變?nèi)f化的世界。

　　9．5．3 微大氣物理學(xué)的三大共同特征

　　在研究課題如此多種多樣的微大氣物理學(xué)中存在以下三個(gè)共同特征。

　　第一，直接在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國防建設(shè)以及社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值。大尺度與中小尺度的研究， 是通過對天氣預(yù)報(bào)和氣候變化預(yù)測來為國家服務(wù)。而微尺度則與此不同，它直接服務(wù)于國家建設(shè)的某一方面的特殊需要，它的研究成果目前一般還看不出和天氣預(yù)報(bào)這個(gè)氣象界的核心問題有何聯(lián)系。但它們大都有自己的直接的服務(wù)對象。近半個(gè)世紀(jì)來對光波在湍流大氣中傳播過程的大量研究，是在以激光武器為代表的各類激光大氣工程，以天文臺(tái)站建設(shè)為代表的各類光學(xué)工程，以大氣科學(xué)中的大氣探測工程等的促進(jìn)下才蓬蓬勃勃地發(fā)展起來。同樣近半個(gè)世紀(jì)來對邊界層氣象和大氣擴(kuò)散的大量研究是在大氣污染、防原子戰(zhàn)防化學(xué)戰(zhàn)、防細(xì)菌戰(zhàn)等社會(huì)問題的需要以及軍事問題的需要促進(jìn)下才十分迅猛地發(fā)展起來。人工影響天氣，包括人工增雨、人工防雹等工作是對云物理研究的有力促進(jìn)。對于環(huán)境污染的控制與監(jiān)測，對于各種工業(yè)氣溶膠技術(shù)的開發(fā)和利用，對于研制大規(guī)模集成電路與超大規(guī)模集成電路的超凈工作間，對于與人體健康密切相關(guān)的氣溶膠粒子在人體呼吸系統(tǒng)中的沉淀問題，都是半個(gè)世紀(jì)來氣溶膠力學(xué)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。所有以上情況說明了直接的在國家建設(shè)和社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值正是微大氣物理學(xué)的各分支領(lǐng)域的一個(gè)共同的特征。

　　第二，第二個(gè)共同的特征就是微尺度大氣運(yùn)動(dòng)都服從黏性流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，不論是微尺度中最大的小尺度湍流區(qū)間，還是最小的微米、亞微米粘性流區(qū)間，都服從于黏性流體運(yùn)動(dòng)的納維-斯托克斯方程，而與大尺度、中小尺度有根本的不同。那里的大氣運(yùn)動(dòng)卻可以近似成無粘性的理想流體。其中地球大氣的各種特有的作用力，如地球自轉(zhuǎn)偏向力等卻突出起來。此外，微尺度大氣運(yùn)動(dòng)是微尺度范圍各種物理現(xiàn)象的主導(dǎo)因子而且具有理論性和定量性。這點(diǎn)又與大尺度、中小尺度大氣運(yùn)動(dòng)不同，大尺度、中小尺度運(yùn)動(dòng)雖然也是發(fā)生各種天氣現(xiàn)象的主導(dǎo)因子， 但它不具有理論性和定量性，而往往帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)。于是，發(fā)生在微尺度范圍中的各種物理過程的規(guī)律，就常常帶有相應(yīng)尺度大氣運(yùn)動(dòng)的“印記”�？聽柲�果洛夫的局地各向同性湍流理論和2/3定律，決定了煙團(tuán)擴(kuò)散中彌散度隨時(shí)間3次方增長關(guān)系。又決定了光波在短距離湍流大氣中傳播時(shí)，大氣閃爍強(qiáng)度隨距離的11/6次方成正比的關(guān)系。另一方面，在微米、亞微米粘性流區(qū)間，由于此時(shí)黏性流體運(yùn)動(dòng)的納維-斯托克斯方程可以線性化為斯托克斯粘性流方程，許多問題可以嚴(yán)格求解，從而存在著比小尺度湍流區(qū)間更加嚴(yán)格的定量規(guī)律，那里的一些系數(shù)往往就可以直接從理論中解出，而不像湍流理論中往往含有只能從實(shí)驗(yàn)測定出的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。例如巴切勒的單分散沉降公式，巴切勒和我的多分散沉降公式。與此同時(shí)，氣溶膠力學(xué)中的一些問題往往也是由于斯托克斯粘性流的慢衰減特點(diǎn)，又使它的有關(guān)積分常成為發(fā)散積分，是氣溶膠力學(xué)研究中的一個(gè)嚴(yán)重障礙。對比大尺度天氣預(yù)報(bào)工作中，氣象臺(tái)站預(yù)報(bào)員在預(yù)報(bào)出大尺度流場變化以后，主要還是根據(jù)預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)來預(yù)報(bào)相應(yīng)的天氣現(xiàn)象，微大氣物理的這一特點(diǎn)就更加使人印象深刻。

　　第三，第三個(gè)個(gè)共同特征是，它們都具有隨機(jī)性質(zhì)。因此，概率論和隨機(jī)過程論，以及隨機(jī)場論就成為解決微大氣物理問題中共同的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具。在小尺度湍流區(qū)間，隨機(jī)性源于流動(dòng)在高雷諾數(shù)條件下自發(fā)的不穩(wěn)定性。由此，發(fā)生在湍流中的各種物理過程，就無不帶有隨機(jī)過程的特點(diǎn)。在微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中最小的微米、亞微米尺度的粘性流范圍，那里的流動(dòng)雖然由于分子粘性起支配作用而使流動(dòng)是穩(wěn)定的，不帶有隨機(jī)性。但是當(dāng)物體小到像氣溶膠粒子那樣，微米、亞微米尺度范圍時(shí)，來自四周流體介質(zhì)中的分子熱運(yùn)動(dòng)的無規(guī)撞擊就顯著起來，隨機(jī)的布朗運(yùn)動(dòng)就成為氣溶膠粒子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)主要特征。與氣溶膠粒子有關(guān)的一切物理現(xiàn)象，也就都具有隨機(jī)性質(zhì)。概率論與隨機(jī)過程論也就成為解決這一領(lǐng)域中物理問題的主要數(shù)學(xué)工具。當(dāng)然，我們在第一章中已經(jīng)講過，在把概率論與隨機(jī)過程論應(yīng)用到微大氣物理問題中來時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生出一些難于求解的數(shù)學(xué)方程，這時(shí)還主要是靠把物理思想注入于數(shù)學(xué)之中來解決問題�？梢哉f一部微大氣物理的發(fā)展史，正是物理思想和數(shù)學(xué)理論相互結(jié)合相互促進(jìn)的歷史，單純的數(shù)學(xué)技巧是不能解決問題的。

　　基于以上幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，從黏性流體力學(xué)角度出發(fā)，對微大氣物理學(xué)的發(fā)展做了一次系統(tǒng)、全面的總結(jié)，1989年我們出版了微大氣物理的第一部專著──《微大氣物理學(xué)導(dǎo)論》（科學(xué)出版社，北京），這本書的重點(diǎn)放在氣溶膠力學(xué)，把湍流大氣物理放在第二位。隨后，我們又從概率論、隨機(jī)過程論和隨機(jī)場論出發(fā)，對微大氣物理學(xué)的發(fā)展做了又一次總結(jié)，1995年出版了微大氣物理的第二部專著──《概率論和微大氣物理學(xué)》（氣象出版社，北京），與第一本不同，這本書的重點(diǎn)放在湍流大氣物理，而把氣溶膠力學(xué)放在第二位。這兩部書的出版，標(biāo)志著一門微大氣物理學(xué)新學(xué)科分支的建立，這在大氣科學(xué)中開辟了一個(gè)新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)然它是否能站住腳，還有待大家的檢驗(yàn)，有待時(shí)間的考驗(yàn)。

回顧往事，我這一生在朋友們的幫助下解決了微尺度大氣運(yùn)動(dòng)中特別是氣溶膠尺度中的一些問題，對此我很高興。當(dāng)然還有更多的問題有待解決。自1953年薩頓開創(chuàng)了微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究后，半個(gè)世紀(jì)來它已經(jīng)有了很大的發(fā)展。由于國家建設(shè)的需要和社會(huì)發(fā)展的需要，又由于它擁有許許多多引人入勝的科學(xué)問題，相信在未來的歲月中，對于微尺度大氣運(yùn)動(dòng)的研究，尤其是對氣溶膠這樣微小尺度的研究，無論在理論上和實(shí)驗(yàn)上，也無論在基礎(chǔ)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域，都會(huì)吸引更多的年輕朋友投身到這里來，從而使它有一個(gè)更大的發(fā)展，對此我充滿了信心。

　　（注：我在上面已經(jīng)談到，我的“微大氣物理學(xué)”是否能站住腳，是否能為大家所接受，還有待大家的檢驗(yàn)，有待時(shí)間的考驗(yàn)。然而說實(shí)在的我確實(shí)有點(diǎn)擔(dān)心。我已經(jīng)說過微尺度大氣運(yùn)動(dòng)研究本來就不處于大氣科學(xué)研究的核心地位，何況它又是一個(gè)“標(biāo)新立異”的新說法，我本人又游離于大氣科學(xué)界之外。所以很有可能它經(jīng)不住時(shí)間的檢驗(yàn)，很快就會(huì)被人們遺忘。然而又是非常幸運(yùn)，近來我發(fā)現(xiàn)我的“微大氣物理學(xué)”新學(xué)科竟然經(jīng)受住了自它誕生以來這一段時(shí)間的考驗(yàn)，逐漸為人們所接受，這不能不使我感到驚喜。

還是先由上一章最后講的《湍流，間歇性和大氣邊界層》一書的作者胡非先生給我的來信說起。在那封信里他除了說到我的“湍流不連續(xù)性”一文外，他還談到本章所講的“微大氣物理學(xué)”專著。他說：“您以前寫的“微大氣物理學(xué)”一書和您譯的塔塔爾斯基的書，長期以來都在我的案頭和身邊書架上，作為重要的學(xué)術(shù)參考書使用，從中我也受益極大”。胡非先生是我國大氣湍流研究中有成就的專家，知道我的微大氣物理學(xué)在大氣湍流研究中會(huì)有如此好的作用，這使我感到十分欣慰。

又如本書前面曾提到的我國著名的云物理學(xué)家許煥斌教授的名著《雹云物理與防雹的原理和設(shè)計(jì)》一書。這本書很受大家的歡迎，自2004年出版后短短的幾年來它已經(jīng)出了第二版，這在大氣科學(xué)界并不多見，是件了不起的事。很幸運(yùn)地我發(fā)現(xiàn)該書也引用了我那第二本微大氣物理專著《概率論和微大氣物理學(xué)》。微大氣物理學(xué)的研究竟然可以應(yīng)用到雹云物理和防雹工程中來，這不能不使我感到十分欣喜。

再如前不久我在為《科技導(dǎo)報(bào)》審閱了一篇?dú)馊苣z力學(xué)的文稿。該文的第一篇參考文獻(xiàn)就引了我的第一本專著《微大氣物理學(xué)導(dǎo)論》。那本書是1989年出的，經(jīng)歷了十八年時(shí)間的考驗(yàn)，它還沒有被人忘記�？紤]到該文作者所在單位是北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，它的前身是北京鋼鐵學(xué)院，可以設(shè)想作者不可能是學(xué)大氣物理的，而他們也竟然知道這本微大氣物理學(xué)的書，并且還知道從這本微大氣物理書中可以找到有關(guān)氣溶膠力學(xué)的論述，從這件事我想到歷經(jīng)了十幾年的時(shí)間，該書的影響已擴(kuò)展到了大氣科學(xué)界之外，這又不能不使我感到十分高興。

究竟自己的研究成果有沒有生命力，這才是做研究的人所最關(guān)心的事啊。

　　溫景嵩2007年12月4日注于南開園）

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