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这题真不好写…………TAT但是楼下内位明显不是议论文啊，明显是随便凑得的文啊……咱也很苦恼啊，但是以气象为题的话首先要明确自己要写的“气象”是什么，中心思想是什么。要找能讲得出来东西的话题。然后立意的话就是比较难的了，咱不会…………（对咱来说很难啊）剩下来论证的话就要有板有眼，例子不宜多，
首先要惊叹一下楼上...能作出这样的回答非常不错...然后是回答问题.这严格来说不叫"南北气温倒置".只能说是南方比历史同期气温要低北方则要高.而lz说的温度数据不知道是科学的数据还是自己的感觉.出现这种异常的原因是复杂的.具体还需要作深入研究.但如果不太负责的硬要推出一个原因,这是全球气候变暖和厄尔尼诺现象的后果.可能有人会把这两者等同起来.其实不然.厄尔尼诺现象是古已有之的,而气候变暖则是近年才变得明显的.当然两者也是相互影响作用的,只是不能严格等同.我们都知道地球其实是一个整体.所以,厄尔尼诺这种在一个地方发生的异常必然会导致另一个地方的响应.去年以来的西南干旱和过去两个月南方各地的暴雨天气简单来说都跟厄尔尼诺现象有关.回到楼主说的情况,不排除也有厄尔尼诺的作用因素.不过我没有做过严肃认真的研究,所以不能绝对的说这就是厄尔尼诺引起的.地球除了是一个整体,还存在这种整体下的局地响应.之前看到过一个很荒谬的论断,说既然全球气候变暖,为啥我(指说出这话的人)这个地方变冷了呢?没错,地球是在变暖,这是有科学的观测数据支持的.但是,地球并非是一个点,虽然地球总体平均气温是升高,可是在局地上的体现则是千差万别的.就目前看来,地球气候变化比较直接的影响之一就是局地的极端天气发生更加频繁了.不知道lz有没有发现,去年秋冬至今年春夏这段时间,南方冷的时候非常冷,但暖的时候温度又非常高.我身处的广州有一段时间是一天经历了四季的温度.这种天气变化极大的现象就是气候变化带来的恶果.不过同样,我没有做过严肃认真的研究,这种观点某程度上也只是我很主观的猜测而已.ps.本人本科气象学毕业,毕业论文是研究厄尔尼诺和拉尼娜现象对我们这边的台风的影响;现在在念研究生,研究大气环境. 如果lz愿意的话可以百度hi找我私下交流一下.
很简单， 你看过《2012》吗？这些是地球毁灭的前兆。2012里面出现的场面现在都有了，大颗粒冰雹 澳大利亚新闻讲了史上首次突遭大冰雹袭击。你要知道澳大利亚那个地方是热带和亚热带啊。再次，危地马拉地坑显现和中国地坑现象越来越厉害，2012里面开始时候就是出现坍塌裂纹。欧洲火山灰弥漫整个欧洲的事，你应该知道吧前段时间云贵大旱、近期南方十省大涝。最近气候即为反常，你知道不知道山东半岛地区5月飞雪，建国以后有记录的第一次。 再之前的大雪灾就不说了，像那一年高速被大雪覆盖，什么郴州之类的。还有，你有没有觉得近几年来地震频发啊？汶川 智利 玉树。。。 请问在上一个十年你对地震的感触有现在这么强烈吗？最重要的是，听说俄罗斯在组织大量人力物力造方舟呢。有这个资料，你去看看吧。另外，还有一个从经济学角度上分析的。为什么世界经济都在下滑而中国经济告诉增长呢？从经济学角度讲 经济流通不会造成资金减少，只会从一个地方流向另一个地方。为什么世界经济萎靡呢？因为这里面有大量资金不知去向，为什么中国恰恰这个时候上涨呢？我认为中国在集世界之各个国家国力造某个东西。现在不知道是什么，不过在西藏林芝近期援建了一个机场，说是为登山者援建的。但你知道建筑有多大吗?比首都机场都恢弘。请问为几个登山者用得着建立那么大的机场吗?而且还有进山的隧道，登山者要隧道作甚，干嘛要挖空这个山？还有，这次上海世博会，是历代世博会出展的最多的一次，甚至有一些国家最最宝贵的也展出了,为什么啊？ 这个时候都运中国来，是为什么？只有一个解释，展览完毕装船。 这些你综合起来想吧。
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农业推广作为农业科技成果转化为生产力的桥梁和纽带，是发展农业生产，提高农民收入不可缺少的重要环节。下面是我为大家整理的农业推广论文 范文 ，供大家参考。
《 农林高职院校农业推广论文 》
一、研究对象
农林高职院校农业推广与农业气象两门课程的授课班级为同一班级，授课时间分别为同一学年的春季学期与秋季学期，授课的 方法 都采用任务驱动教学法，在具体授课过程中对学习任务的设计和学生 学习方法 略有不同。
1.农林高职院校农业推广课上的任务驱动教学。师生共同设计任务。
(1)教师设计部分。综合考虑农业推广学科性质、高等职业院校开设此课程的目的、学生所在专业、任务驱动 教学方法 的特点及教学任务设计的原则，笔者在农业推广课程授课过程中采取了师生共同对教学任务进行设计的方法。即，老师将整门课程的知识点设计为一个符合课程需求的、规定了教学范围但不指定具体名称的综合性较强的教学任务(×××地×××项目的推广)，这一综合任务又下设若干子任务：①农业推广人员角色认识;②×××地农业推广项目的选择与确定;③×××农业推广项目的实施;④×××农业推广项目的 总结 评价;⑤×××农业推广项目成果报奖。整个学科的知识点分别穿插于若干个子任务中。
(2)学生具体设计任务及实施。不同专业的学生在老师的引导下明确农业推广人员角色扮演的身份及工作性质与程序;然后结合社会岗位需要、个人 兴趣 爱好 、农业专业知识掌握情况、本课程知识点、当地自然与社会条件等综合分析选择确定农业推广项目，并撰写推广项目可行性分析 报告 ;确定了具体推广项目后的工作实施过程中，学生需要结合自选项目的复杂程度、当地农民素质条件，以及硬件设施等选择确定项目的推广模式与方法，并撰写推广项目 实施方案 ，模拟推广过程中学生需要根据农民的采纳情况随时应变使用多种方法，并锻炼学习 人际交往 及演讲的沟通、交流、语言技巧;项目推广演练结束后，学生需要进行双重总结与评价，一重总结为对自身所选项目及推广情况进行专业的经济效益、社会效益、生态效益等综合总结评价，并撰写 总结报告 ，二重总结为学生之间相互对课堂学习情况进行评价总结，总结在评价过程中相互取长补短;最后，学生们需要撰写推广项目成果请奖 申请书 ，学习推广项目的报奖流程。
2.农业气象课上的任务驱动教学。
(1)教师单独设计任务。教师将学生所学专业目标与农业气象课程目标充分结合，以学生现有的知识结构和能力水平为基础，对整门课程设置了总体目标任务“×××省农业 种植 业区域规划”，课程总任务下设支撑典型任务共7个：①×××省各地农业气候资料及代表性农作物种类资料搜集;②光照对农作物生产的作用及影响;③温度对农作物生产的作用及影响;④水分对农作物生产的作用及影响;⑤风对农作物生产的作用及影响;⑥×××各地农业气候资料及代表性农作物种类资料分析;⑦观测不同作物的农田小气候特征。
(2)任务实施过程。教师在第一次课上对任务的实施过程、学习过程中使用的参考资料、学习提示等简要向学生进行说明，学生课下个人完成并小组汇总分析，第二次课上时间一分为二，前半部分时间为学生对课下学习结果进行展示，老师随时点评指导，后半部分时间由教师下达下一个任务，依次类推，直到学期结束，完成全部的典型学习任务。最后，师生共同汇总各典型任务结果并分析，完成课程总任务。
二、研究方法
1.文献资料法。本研究通过中国期刊网、中国优秀硕博士论文文库、高校图书馆期刊资料室资料进行检索，收集相关文献资料。
2.问卷调查法。两门课程在学期结束后都对该班36名同学发放了调查问卷表，两次共收回问卷调查表72份，回收率100%，有效率100%。
3.数理统计法。采用 Excel 统计软件进行图表制作和统计。
三、教学效果对比分析
农林高职院校两门课程结束后，都对该班学生进行了课程学习效果问卷调查，发放问卷调查表内容完全一样，主要从学生的学习兴趣、学习积极性与自觉性、资料查阅能力、自我分析解决问题能力、人际交往能力、语言组织表达能力、专业知识掌握全面程度、综合素质提高程度等方面入手调查。详细数据如下。
1.学习兴趣有无对比。农业推广课程：学生有学习兴趣问卷36份，比例100%;无学习兴趣问卷0份，比例0。农业气象课程：学生有学习兴趣问卷28份，比例77.8%;无学习兴趣问卷8份，比例22.2%。
2.学习积极性与自觉性提高对比。农业推广课程：提高了学习积极性与自觉性问卷34份，比例94.4%;没提高问卷2份，比例5.6%。农业气象课程：提高了学习积极性与自觉性问卷26份，比例77.8%;没提高问卷8份，比例22.2%。
3.资料查阅能力提高对比。农业推广课程：提高了资料查阅能力问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。农业气象课程：提高了资料查阅能力问卷34份，比例94.4%;没提高问卷2份，比例5.6%。
4.自我分析解决问题能力提高对比。农业推广课程：提高自我分析解决问题能力问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。农业气象课程：提高自我分析解决问题能力问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。
5.人际交往能力提高对比。农业推广课程：提高人际交往能力问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。农业气象课程：提高人际交往能力问卷24份，比例66.7%;没提高问卷12份，比例33.3%。
6.语言组织表达能力。农业推广课程：提高语言组织表达能力问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。农业气象课程：提高语言组织表达能力问卷30份，比例83.3%;没提高问卷6份，比例16.7%。
7.专业知识掌握全面程度对比。农业推广课程：专业知识掌握全面问卷36份，比例100%;不全面问卷0份，比例0。农业气象课程：专业知识掌握全面问卷30份，比例83.3%;不全面问卷6份，比例16.7%。
8.综合素质提高程度。农业推广课程：提高综合素质问卷36份，比例100%;没提高问卷0份，比例0。农业气象课程：提高综合素质问卷29份，比例80.6%;没提高问卷7份，比例19.4%。由上图可以看出，农业推广课程教学过程中学生的学习兴趣、积极性与自觉性、人际交往能力、语言表达能力、专业知识掌握全面程度、综合素质提高程度明显优越于农业气象课程;查阅资料能力与自我分析解决问题能力相差不明显。可见，虽然任务驱动教学的优越于传统填鸭式教学，但应用任务驱动教学过程中师生共同根据课程需要、专业需求、社会岗位需要、个人兴趣设计任务的教学效果又比单纯由教师根据课程目标设计任务的教学效果优越。
四、结语
目前，各级各类农林高职院校的各门课程都在不断探索应用任务驱动教学模式进行教学，其目的旨在提高教学效果，提高学生的技能应用能力及综合素质。建议授课过程中，在教师的引导下，让学生创造性地探究设计学习任务，可以很大程度上体现学生的自我价值，而学生的自我价值一旦能够得以肯定，其学习兴趣与积极性、学习潜能则被无限激发，学生自然受益匪浅。
《 农业技术农业推广论文 》
1.基层农业技术推广体系现状
农业研究所及高校科研骨干等下乡下户，结合当地农时农事调查取证，慎重选择适合当地的农业科技推广项目。建立示范田及样板场地，让农民对农业科技有切身感受，在现场对农民进行农业技术指导。结合农业产品销售以及农业物资现实情况，基层农技推广部门适时调整农业技术的推广方向。民间互助交流带动了农业技术的推广。同地区农民之间一般有相同种植项目，经常交流切磋种植 经验 。各种形式的农业专业协会、农业合作经济体在农村成立迅速。
新型农村合作组织以农民为主题，以承包经营为基础模式，聘用科研机构人员作为技术顾问，结合农村基层农业技术人员的指导和培训，成为新型农村生产的发展模式。每年我国农村合作经济组织数量呈上升趋势发展，参与农村经济合作组织的农民也在逐年增多。农村经济合作组织的生产发展方式适合众多农民的现实要求。
因地制宜的选择新型农业科技项目、快速有效的向农民推广技术要点有效弥补了单纯依靠政府部门扶持的农业技术推广方式，加快了我国农业发展的步伐。农村供销合作社依然是农产品流通的主要 渠道 ，主要包括农业生产资料的经营和农产品的收购。供销合作社是市场与农民之间的桥梁，及时掌握市场行情把握市场动态，向农民提供产品销售情况和市场发展方向，跟随市场导向提高农产品生产的科技含量。
2.农业技术推广服务存在的问题
作为传统的农业大国，农业是社会向前发展的根基，依靠科学技术进步提高农业生产效率已成为历史发展的必然。市场经济的发展推动了农村家庭联产承包责任制的普及，计划经济下由政府主导的传统农业生产也逐渐被以农民为主体、以市场为导向的新型农业所代替。在政府扶持和财政支持下农村的基层农技推广工作取得一定的发展，过去政府设定技术项目财政负担所有经费，现在是农民自己找项目财政给予相应的补贴。
虽然农技推广的模式有所增多，但新型农业科技成果的转化率仍远低于发达国家水平，推广效果远低于预期水平。根据我国现阶段农业发展水平，农村对高效多产的新型农业生产技术的需求应该是巨大的，但总体上接受新型农业技术并用于生产实践的农民数量并没有明显增加。造成这些问题除了农技推广工作没有做到位外，主要原因是农业生产的主体农民对科技成果的应用受到了多方面的制约。
农业是受地理条件、气候变化影响较大的行业，农业科技成果的应用存在着技术风险和自然条件影响风险等多种不可控因素。传统农业生产时根据经验耕种，农民用经验推断可能需要采取的耕种 措施 。对待农业新技术农民只是根据程序按部就班的耕种，对可能出现的问题无法预测更不可能采取有效措施进行修正和补救。从根本上说农作物的生产离不开光照、土地、水源等自然因素的相互配合，新型科技成果的生产流程是否能适应当地的自然条件也给农产品的生产带来许多不确定因素。
多种不确定因素和可能出现的失败让农民对新技术更加小心翼翼，时常持观望态度。以家庭为单位的农民生产投入能力有限，分散到户的小块儿土地作业给新技术推广造成障碍。许多新型农业技术具有提高劳动生产率、增加产出、减轻作业者劳动强度等特点，这也是农民选择新型农业生产技术的主要原因。当前农村主要采用家庭联产承包责任制的生产模式，独门独户的生产使种植规模受到局限，达不到新技术要求的高投入高产出的生产效果，没能有效提高农业生产的劳动产出比。新技术的效果没有显现出来并且生产效益没有明显提高，影响农民的期望和对新技术的后续采纳。另一方面，我国农民 文化 素质偏低的现状也限制了科技成果向现实生产力的转化。
全国农民中受过高中以上 教育 的占不到十分之一，小学及初中文化的占到百分之八十，剩下多为文盲和半文盲，真正从事农业生产的农民文化水平更是低于这个比例。农民在生产中技术接受能力较差，达不到增产增收的效果，也限制了农业技术的再推广。
3.基层农业推广体系建设的建议
我国未来农业发展的目标是适应市场经济规律努力提高农民生产收益，这也是广大农民真心期盼的结果。完善社会主义市场经济体制建设、推进城乡一体化和社会主义新农村向前发展、彻底解决“农业、农村、农民”问题是现阶段我国面临的主要任务。生产力的提高、物质资料的丰富、人民生活水平的改善全面带动了农村生产生活的发展。与此同时，计划经济遗留下的城乡二元结构和经济模式依然存在，城市和乡村差距明显存在。新农村建设带动一部分农民先富起来，农户之间也出现明显的贫富差异。这些都需要加强和改善新型农业技术推广工作，适应市场经济制度也带动农民共同富裕起来。
目前我国农业技术推广的主体依然是政府部门，技术推广的经费主要由财政预算负担，社会团体、民企组织等其他非政府来源的经费依然占较少比例。长久以来，地方政府农技推广经费短缺问题一直严重，这也是导致农业科技成果转化为现实生产力低的重要原因。专项经费不足，农业基础设施建设落后，都严重阻碍农业技术推广工作的开展。因此，完善推广体制、增加推广经费是农村政府工作的重点。有针对性的增加农民的技术培训，让农民掌握技术要领，降低生产投资风险，提前采取规避措施降低损失，真正在生产中见到收益.
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推广与普及气象科技，是建设社会主义新农村不可分割的一部分，我为大家整理的气象科技论文 范文 ，希望你们喜欢。 气象科技论文范文篇一 气象科技在社会主义新农村建设中的作用 摘要：推广与普及气象科技，是建设社会主义新农村不可分割的一部分，其作用将直接影响农民的切身利益。作为气象工作者，我们要想农民之所想，急农民之所急。把气象科技知识运用到建设社会主义新农村的工作中去。 关键词：社会主义新农村;农业现代化;宣传气象科技;灾害性天气;考核评估 0 引言 农村现代化建设首先要提高广大农民的科技现代化的素质水平，创建科技学习型农村是建设社会主义新农村的重要组成部分。党中央提出要建设社会主义新农村的伟大号召，是非常符合中国国情的。我国是个农业大国，80%以上的人口都集中在农村，把中国农村建设好，是富国富民的根本出路。在这种形势下，同样要求气象部门为建设社会主义新农村办实事，做贡献。根据衢州的实际情况分析，为了充分发挥气象科技的独特优势，积极配合市委，市政府及有关部门为建设社会主义新农村，做出我们应尽的贡献。 1 明确建设社会主义新农村中气象科技的工作目标 根据建设社会主义新农村的要求和衢州农村工作的实际情况，气象科技服务的主要目标是以建设经济发达，行为文明，环境优美，产业水土结构配置合理，不断改善小气候环境，推进社会主义新农村建设，最终实现农业现代化的目标。这就要求广大的气象工作者，重视气象科技在建设社会主义新农村中的重要性。要把气象科技为农村和农业服务工作落到实处。农业气象是我们气象部门多年研究的主要学科，在建设社会主义新农村中就要把我们气象科研成果应用到新农村建设中去。 2 创建气象科技在建设社会主义新农村的工作载体 在气象科技为建设社会主义新农村的过程中，要根据衢州市农村经济发展的实际情况和农村中不同人群的不同需要开展气象科技宣传活动。要精心设计并运用好各种载体开展气象科技宣传活动。 2.1 可开展“流动气象科技宣传日”活动 不定期的流动到各乡镇或村宣传气象科技，围绕着“气象与自然”“自然与人”这样的主题，创新气象科技宣传形式，丰富气象科技宣传的内容，深入浅出，使广大农民能够听得懂，用得上。 2.2 结合政府“三下乡活动”开展气象科技传播活动 这就是由乡镇在农村集镇组织开展农村实用技术知识宣传，农村实用科技图书销售和科技致富家庭结合等活动中开展气象科技知识的宣传。 2.3 通过衢州的农技110平台开展气象科技的宣传活动 用网络宣传和推广气象科技是一条非常好的 渠道 。现在网络已通到广大农村，而农技110也是在衢州农村中家喻户晓，我们可以借助这个平台，开展气象科技为农业和农村服务活动，推动高效生态农业的发展。 2.4 用群众性读书活动来开展气象科技的宣传 组织开展村镇“读书服务日”活动，送一些气象科普书籍到村镇，建立村镇读书小组，在一些有条件的村镇开展气象科技知识讲座活动，吸引广大农民关心气象，重视气象，应用气象知识为社会主义新农村建设服务。 3 推进气象科技知识在农村的普及 在建设社会主义新农村过程中，气象部门要充分发挥自己的科技优势，这就要突出以邓小平理论，江泽民“三个代表”重要思想和胡锦涛同志“八荣八耻”要求为核心的社会科学知识的份量。 3.1 提高农民群众的思想道德素质和人文素质 要强调政治理论和 法律知识 的学习，这是我们在社会主义新农村建设中普及气象科技的指导思想。 3.2 将气象科技知识应用到实践中去 用气象科技知识结合衢州农村的实际情况，讲解一些灾害性天气形成的原理和过程，教会广大农民如何应对灾害性天气。比如：衢州是柑桔之乡，主要经济作物就是柑桔，但桔树不扛冻，冻害发生时，很多桔树就要冻死，结合这种实际，告诉 种植 户们冻害是如何形成的，怎样防冻，用人工的形成如何解除冻害等。以及在雷雨多发季节，普及一些雷电的防范知识等。 3.3 气象科技与人类的生存有着密切的关系 在建设社会主义新农村中，把气象科学知识普及到广大农村中，有着非常重要的意义。 4 建立气象科技在建设社会主义新农村中的考核评估体系 为了推进气象科技在建设社会主义新农村中做贡献能够深入开展。我们应该注意探索气象科技知识普及型村镇建设的长效管理机制，建立相对完善的气象科技普及型村镇建设的考核评估体系。 4.1 将评估标准具体化 要从组织领导、载体建设、设施完善、培训有续、信息沟通、实际成果等六个方面提出考核评估标准。 4.2 讨论学习，积累 经验 在开展示范点达标的工作中，要及时 总结 经验，对工作中出现的问题要及时展开分析讨论以达到解决问题的目的。不断推进气象科技在建设社会主义新农村中的作用，使气象科技为建设社会主义新农村制度化、规范化、经常化服务。 5 气象科技要为新农村建设做出应有的贡献 气象是一门学术科学，同时也是一门应用科学。气象科技研究的直接成果就是要应用到 社会实践 中去。在建设社会主义新农村中就是要把气象科技产品直接应用到农业生产中。 5.1 通过气象科技的宣传提高农民的科技素质 要使广大农民在气象科技宣传和应用中自身素质得到普遍提高。要使广大农民知道气象科学的一些基本原理，懂得如何应对突发性、灾害性天气。 5.2 建立相关设施，使气象科技发挥其应有的作用 要有计划地、逐步地在乡镇建立天气预警电子显示屏，其目的就是在第一时间将气象科技产品及气象信息送到用户手中，使乡镇第一时间了解气象，从而使乡镇的形象在气象科技服务活动中得到整体提升。 5.3 要使气象科技更好地为农村服务 我们要用先进的气象科技手段服务于社会主义新农村的建设。人工影响天气在衢州得到落实，这就是气象部门为社会主义新农村建设办的又一件实事。应用先进的气象科技技术服务社会，达到减灾防灾的目的。 作者简介：栗建勇(1954-),男,中专,浙江省衢州市气象局工程师，从事气象科技服务工作。 气象科技论文范文篇二 气象科技服务对公共气象服务的促进和发展思考 [摘要]气象信息在我国的社会经济发展和人们的日常生活中都有着重要的作用，随着社会经济的不断发展和科学技术的进步，我国的气象监测技术得到了迅速的发展。人们生活水平的不断提高，对公众气象信息服务的要求越来越高。因此，气象信息服务部门应该根据发展现状，采取有效的 措施 提高公众气象信息的服务发展水平，以适应人们日益增加的需要。 [关键词]公众 气象 信息服务 发展 思考 分析 中图分类号： P4 文献标识码： A 前言 现代生活中互联网的广泛应用，已经引起了气象科技服务形式和 方法 的变化，然而随着科学技术水平的进一步提高，必然会有更进一步的创新。公共气象服务的不断发展，需要良好的气象科技服务。这要求气象从业者不但要了解气象科技服务进步带来的积极影响，还要努力满社会需求。只有这样，才能为公共气象服务健康、良好的发展奠定基础。 1 气象科技服务对公共气象服务的促进作用 1.1 有利于公共气象服务平台的创建和气象信息覆盖范围的扩大 公共气象服务是各种气象服务的最初目的，也是最终目标，而且作为政府公共服务体系中非常重要的组成部分，公共气象服务对社会有着非常大的影响。只有气象科技服务水平不断提高，山东省的公共气象服务才能不断完善。另外，社会的发展、科技的进步使气象科技服务水平不断地提高，从单一的广播播报方式到广播、电视、网络相结合的播报方式，还有手机的短信气象服务，都使气象信息的覆盖范围不断扩大，越来越多的地区能随时随地了解天气情况。 1.2广度上，扩大气象信息服务范围 改革开放三十多年来，我国的气象科技得到了前所未有的飞速发展，从简单的防雷检测到服务功能多样化，从单一的电台播报到电台、手机、互联网等多位一体，气象科技正往多样化的方向发展，气象信息随之走向了更广的范围。无论你身处何方，只要有网络或者手机信号的地方，都可以得到你想要的气象信息。 1.3提供气象部门的防灾减灾服务 随着气候的不断变化，气象灾害频发，防灾减灾工作就十分重要。为了在灾害前，提示人们做好防灾减灾工作，气象部门在发布气象服务信息的时候，一定要提供相关的防灾减灾服务。例如，我国的气象局专门建立了气象灾害警示系统，对灾害性天气进行监测和预防。气象部门利用不同的信息传播方法，实现对气象信息和预警信息的及时发布，可以有效的减少气象灾害造成的损失。手机气象短信服务，在信息传输的渠道中，具有广泛的覆盖面，比较便捷，可以实现对气象信息的迅速传播，为气象信息服务的发展提供了良好的条件。 2 气象科技服务存在的问题 2.1 气象科技服务的公益性和盈利性问题 气象科技服务虽然属于公共气象服务，但是它并不是无偿的服务，而是属于盈利性的;而它又能利用各种科技知识，向社会提供气象信息，又具有一定的公益性，这两者具有对立统一的关系。如何处理好公益性和盈利性的关系，成了聊城市阳谷县气象局一个比较棘手的问题。当然只有尽最大可能地体现气象科技服务的公益性，才能使公共气象服务更加的完善。 .2.2 市场机制尚未健全 不健全的市场机制是制约气象科技服务发展的又一大原因。不健全的市场机制主要表现为气象科技服务的运行机制与现有的市场经济体制不相适应，具体来说： 2.2.1气象科技服务没有形成一套整体发展的规模，欠缺一些龙头企业以及一些主打产品的统领; 2.2.2气象科技服务没有形成一个竞争和发展的环境，存在恶性竞争的现象; 2.2.3气象科技服务欠缺资金以及人才方面的投入机制。 2.2.4 气象科技服务从业队伍的组建机制不合理 3市场竞争力不足 目前的气象科技服务还仅仅以气象部门为主，一些项目只是补偿性的收取些许费用，并不完全是市场行为，而商业性气象科技服务还没有得到发展，气象科技服务的市场还有待于培育和发展，目前气象科技服务的综合实力和市场能力仍旧相对薄弱，因此还不具备开发海外市场的条件，海外市场的份额还比较小。 4促进公共气象服务发展的措施 4.1 加大对气象科技服务的投资，促进气象科技服务的发展 气象科技服务的公益性是建立在其盈利性的基础之上的。想要处理好气象科技服务的公益性和盈利性问题，就得从资金问题入手，有了充足的资金，才能使气象科技服务部门设备的不断完善，才能确保气象服务人员的基本经济利益，才能使他们对气象科技服务更有信心且对工作充满积极性。政府加大对气象科技服务的投资，满足了气象科技服务的盈利性，其公益性才能更好地显现出来，才能切实促进公共气象服务的发展。 4.2 推进气象科技服务创新体系的建设 在行业管理方面，最主要的就是要不断推进创新体系的建设，通过不断加强各种气象科技服务资源的配置，不断融合行业的相关机构，最终形成一个优势互补、相互配合的气象科技服务体系，尽最大的努力开发利用一切可利用的气象科技服务的基础资源，不断进行创新，包括用人机制以及项目建设方面的探索与创新等，最终建立起一套各部门、各行业协调配合的高效运转体制。此外还需要建立一套关于气象科技服务及其实施效果的外部评价体系，对各种项目的实施进行合理的评价，不断引导科技服务项目的开发和利用，最终实现气象科技服务资源的合理配置。 4.3 加大对气象科技服务的投资，促进气象科技服务的发展 气象科技服务的公益性是建立在其盈利性的基础之上的。想要处理好气象科技服务的公益性和盈利性问题，就得从资金问题入手，有了充足的资金，才能使气象科技服务部门设备的不断完善，才能确保气象服务人员的基本经济利益，才能使他们对气象科技服务更有信心且对工作充满积极性。政府加大对气象科技服务的投资，满足了气象科技服务的盈利性，其公益性才能更好地显现出来，才能切实促进公共气象服务的发展。 4.4加大投入，为气象科技的发展提供充足的财力支持 处理好气象科技服务公益性与盈利性之间的矛盾，一个必要条件就是加大国家对气象事业的财政投入。气象科技行业属于国家的事业单位，国家按照事业单位的管理办法来管理气象科技行业，但是，与其他事业单位不同的是，气象科技行业具有双重性质，它在社会中的特殊地位决定了社会公益性是其盈利性的前提。在国家财政投入不足的情况下，要求气象科技行业以社会公益性为前提，那么气象行业就没办法养活行业内部的从业人员，这样势必会造成气象科技从业人员的积极性。所以，为了确保气象科技行业从业人员的积极性，确保气象行业以社会公益性为前提，国家应相应地增加财政投入。 . 4.5 形成机制，增强竞争力 打造气象科技服务的全方位服务理念，拓展服务范围。可适当增加互联网、手机通讯等气象科技服务业务，在方便群众及时掌握气象信息的同时，增加市场占有份额，同时注重海外市场的投入与开发，增强竞争力。 5、结语 气象科技服务作为公共气象服务的重要组成部分，对公共气象服务的发展起着重要作用。当前我国的气象科技服务在取得了长足发展的同时存在着一些问题，本文立足于气象科技服务对公共气象服务的促进与发展作用，研究分析了二者间的关系，探讨了目前气象科技服务存在的问题，并提出了个人建议，以期促进气象科技服务与公共气象服务的协调发展。 参考文献 [1] 张鹏，杨秀华，杨秋利，等.新农村建设中气象服务的探讨[J].农技服务，2011(03). [2] 刘宇.在新形势下发展我省气象科技服务的思考[C].陕西省气象学会，陕西省气象学会2005年学术交流会论文集.2005(4). [3] 胡玉蓉.新形势对气象科技服务发展的思考[J].气象软科学，2008(3). 看了“气象科技论文范文”的人还看： 1. 关于科技论文范文 2. 关于雾霾的科技论文1000字 3. 1500字科学论文范文 4. 办公自动化论文范文3篇 5. 标准学术论文范文
论文任务书主要有四个部分，每个部分的具体写法如下：
1、毕业设计（论文）的目的：
应该用一句话说明你的毕业设计（论文）的研究内容和研究目标。再列出拟解决的关键问题，可以列二到三个问题。不宜太少也不宜太多。
2、毕设任务的内容和要求：
此部分可分两项来写。
（1）任务内容：可填写诸如“认真查找资料，研读相关文献，了解该研究主题的国内外研究现状”等比较笼统的任务，再具体到到熟悉本研究相关的理论，如何收集合适的数据（或语料），如何处理数据，如何进行研究等，简单说明即可。
（2）任务要求：可以笼统写“论文要在观点、逻辑、用语、语法格式等各方面符合学术论文的基本要求，做到逻辑层次清晰，中心突出，内容丰富，材料运用得当，论据充分，结论合理，并有一定创新。工作态度积极。”
3、主要参考文献：
列出与选题相关的参考文献15条以上，注意外文文献和中文文献各占一半，既有期刊文献，也有学术著作。学位论文和会议论文也可以作为参考文献。如果撰写的是外语类毕业论文，建议外语文献占2/3。
文献要有新有旧，必须有最近三五年发表的参考文献，以示本研究既有前人研究作为基础，又跟踪到该研究的最新成果，说明本研究选题不会过于陈旧。
参考文献的写法必须根据各个学校本科毕业论文格式规范来撰写。
4、毕业设计（论文）进度计划：
一般以表格形式呈现，有多栏表格，每个环节均需要填写“起讫日期”和“工作内容”。这部分需要学生自己留意论文写作过程各个环节的时间和具体内容，例如：
（1）何时确定导师，何时初步选定论文题目，老师给过什么参考意见？
（2）何时开始收集文献，提交论文大纲，师生何时讨论和修改大纲。
（3）何时提交初稿？导师给出什么主要修改建议？
撰写毕业论文的目的：
写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
以上内容参考：百度百科-毕业论文
毕业设计（论文）任务书是本科毕业生撰写毕业论文之前必须填写的一份论文写作规划或设想，学生们将之简称为“毕设”。
毕设任务书一般由“毕业设计（论文）的目的”，“毕业设计（论文）任务的内容和要求”，、“主要参考文献”，“毕业设计（论文）进度计划”四个部分构成。每个部分均有各自的填写要求。
一、毕业设计（论文）的目的
应该用一句话说明你的毕业设计（论文）的研究内容和研究目标。再列出拟解决的关键问题，可以列二到三个问题。不宜太少也不宜太多。
二、毕设任务的内容和要求
此部分可分两项来写。
任务内容：可填写诸如“认真查找资料，研读相关文献，了解该研究主题的国内外研究现状”等比较笼统的任务，再具体到到熟悉本研究相关的理论，如何收集合适的数据（或语料），如何处理数据，如何进行研究等，简单说明即可。
任务要求：可以笼统写“论文要在观点、逻辑、用语、语法格式等各方面符合学术论文的基本要求，做到逻辑层次清晰，中心突出，内容丰富，材料运用得当，论据充分，结论合理，并有一定创新。工作态度积极。”
研究大气中物理现象和物理过程及其变化规律的科学。气象学的研究领域很广，研究方法的差异很大。气象学分成许多分支学科：大气物理学、天气学、动力气象学、气候学等等。随着生产的发展，气象学的应用日益广泛，又相继出现海洋气象学、航空气象学，农业气象学、森林气象学、污染气象学等应用学科。现代科学技术在气象学领域的应用，又有新的分支学科出现，如雷达气象学、卫星气象学、宇宙气象学等。气象学是一门和生产、生活密切相关的涉及许多学科的应用科学。 几千年前，人们对大气现象已有记载。随着科学技术的发展，气象观测仪器的发明、探测手段、通信装备及计算工具的发展，人类对大气现象探索的扩大及加深，使之逐步发展为科学的气象学。20世纪以来，现代科学技术新成果在气象科学领域广泛应用，使气象科学进入崭新时期。如电子技术的引进，使大气探测走向自动化、遥感化、系统化；天气雷达的出现使气象工作者能监测、追踪强风暴的移动和发展；电子计算机的应用，使数值预报变为现实，使天气预报走向客观化、定量化；气象卫星的应用，填补了沙漠、高原、海洋等地区的气象资料；空间技术的发展，使大气的研究向宇宙空间扩展，人类可从外层空间俯瞰地球大气等等。当前，随着信息科学的发展，世界正面临以微电子技术、新材料、新能源及海洋技术为主要标志的新技术革命，必将促进气象科学的飞速发展。
暴雨与湿证的生物气象学研究 摘要:从生物气象学角度对暴雨及湿证之间的关系作了研究，认为暴雨致病总属湿邪，而又多挟风、寒、热等邪。暴雨致病从清湿、浊湿两条途径侵袭人体，清湿多挟气机不畅；浊湿多伴血行不畅。对于暴雨所致之湿证的防治方法也进行了探讨。 Abstract:Torrential rain and damp syndrome were reviewed from the biometeorological angle.It was indicated that the diseases resulted from torrential rain were caused by dampness,and always accompanied with wind,cold and heat.Torrential rain resulted in disease by the way of clear dampness and turbid dampness.Clear dampness caused stagnation of qi.Turbid dampness caused stagnation of blood.Prophylactic therapeutic measures of damp syndrome were discussed too. Key words:Torrential rainDampnessDamp syndrome 暴雨是一种灾害性天气，严重影响人们的生产、工作与生活。暴雨又是一种致病因素，但其与人类疾病的关系，尤其是与湿证的生物气象学研究报道不多。笔者对有关暴雨与湿证的生物气象学研究探讨如下： 1生物气象学与气象病 自古以来，人们就注意到天气和气候能影响人的健康。但只是在近几十年来才进行了比较系统、深入地研究，并逐渐形成一门新的综合性学科——生物气象学［1］。据国际生物气象学会的定义：生物气象学是研究大气以及地球外的微观环境和宏观环境给予植物、动物、人类即生物体的一般理化因素的规律或不规律、直接或间接影响的科学。即使是健康人，由于天气、气候和季节的变化，其精神和身体也受到直接或间接的影响。气候变化大的时候就会引起疾病，甚至可使原有病情加重乃至死亡。因此，把与气象有密切关系的症候群叫气象病。近年，伴随着城市化、工业化，大气污染已经引起了一些疾病，这种人为环境的变化所产生的疾病可称为广义的气象病［2］。 2暴雨对人体健康的影响 暴雨前后一般都有风向、风力、气温、空气湿度、气压等的变化，影响着人体的健康，甚至诱发或引起某些疾病。多数病毒和革兰氏阴性细菌随湿度的增高而数量增加，而革兰氏阳性细菌和流感病毒则随湿度和风速的减低而数量增加［1］［3］。在蚊子可以全年繁衍及活动的热带，雨量对其个体数的增减有密切关系。通过对泰国北部秦吗地区脑炎患者月发生率和平均气温及雨量关系的调查表明，脑炎患者约半数是日本脑炎，但其高峰不在气温最高的4月，而在降雨量最多的7、8月(注：日 本脑炎病毒以保毒小型赤家蚊为媒介传染)。而在日本等温带，夏季里媒介蚊的个体数急剧上升，日本脑炎发生率也达到最高峰［4］。 在我国，有学者证实，气象因素与小儿肺炎发病密切相关，气温、相对湿度与肺炎发病率呈负相关，气压与肺炎发病率呈正相关。在炎热多雨的夏秋季，小儿机体抵抗力下降可感染为肺炎［5］。 不同的气象环境条件下给予的药物也可产生不同的作用。如毛地黄在暴风雨且有气压急骤下降的情况下使用其毒性增高，在平静的高气压条件下使用其毒性减低［1］。 3关于湿证的研究 湿邪为病在临床上极为常见，其治疗又非常棘手。有云“六气之中，湿热为病，十居八九”，湿邪“非若寒邪之一汗即解，温热之邪之一凉即退，故难速已。”［6］ 3.1病因 湿之为病，所感不同，有从外得者，如居处潮湿、冒雨涉水、汗出沾衣等；有从内得者，如恣饮酒浆乳酪，过食瓜果生冷，致伤脾败胃而生［6］。内湿与外湿相互关联，有内湿者易受外湿侵袭而为病；感受外湿，日久不去，亦易使脾胃失运，酿成内湿。外湿的内涵，姜春华曾说：“湿就是空气中含水量增多。”［7］湿本身是一种正常气候变化的构成要素，只有当湿气过盛，侵入人体造成疾病时，就成为湿邪。而与风、寒、暑、燥、火不同的是，湿邪在天地间的存在形式是多种多样的，如雾、露、雨、雪、霜、水、冰以及蒸腾于空气中的湿热之气等［8］。 3.2病机 湿有天地之分，自天而降之湿，即清湿，包括雾、露、霜、雪、雨及蒸腾于天地间的湿热之气，其性轻散，中病易入气分，走上焦，中营卫，或内舍脏气(困脾)；在地之湿，即浊湿，包括水、泉、冰、泥，其性重着，中病易入血分，走下焦，留滞于皮肉、筋骨、血脉［8］。 湿邪致病繁杂，善于变易。湿为弥漫性水气，形无定体，上下中外，无处不到。犯上则头重项强；停中则痞满呕恶；流下则足胫浮肿；阻于脉络则气滞血瘀；聚于关节则骨骱烦痛不利；客于肌肤则寒热疼痛；散于孔窍则流浊不通；著于脏腑则气化受阻……。因而诸多病证，不是因湿而病，就是因病而生湿，为泻、为痹、为疸、为疟、为淋、为瘀……，其莫不与湿相关。况且湿能伤脾，脾土一亏，百病丛生［6］。 3.3诊疗 湿邪致病广泛，其临床表现错综复杂，常见症状有：困重乏力，倦怠少动，精神萎靡，苔腻，脉濡等。现代医学中许多疾病与湿邪有关，如：病毒性疾病与中医湿证的临床表现相似［9］；原发性肾小球肾炎无论是其病程中的哪一阶段都与湿邪有关，湿邪既是病理产物又是致病因子，湿邪内蕴是肾炎的基本病理变化［10］；慢性肾炎的基本病理为“湿热久羁，阻滞三焦”，［11］与湿邪密切相关。而这些疾病大都病程较长，缠绵难愈。 祛湿之法，因病位不同，治亦有别。病在上焦者，宜辛香宣透，芳香化浊，常用藿香、佩兰、白芷等。湿阻中焦者，宜以燥湿，湿重于热者，用半夏、苍术、草果等苦温燥湿；热重于湿者，宜黄芩、黄连、栀子之类苦寒清热燥湿。湿在下焦者，宜滑石、木通、茯苓之类淡渗利湿。而湿常困脾，故治重在中焦，临床常配健脾益气之茯苓、薏苡仁及醒胃消导之砂仁、麦芽等［12］。又湿邪致病多有阻遏气机，郁困清阳，气郁愈深，湿愈难解。因此，治疗湿证除运用祛湿诸法外，必须配合宣开、宣通等宣展气机之法，借助脏腑组织器官的气机活动，促使湿闭得开，湿郁得解，给湿邪以外泄之机。这样，才能尽快驱邪外出，提高疗效，缩短病程［13］。 3.4护理 祛湿棘手，失度则伏，其来也渐去也缓，隐伏体内，难以速去，缓图有望［6］，故湿证护理非常重要。其护理宜避免重受湿邪，居处环境不宜潮湿，防冒雨涉水，防汗出淋漓，衣服需穿吸湿性强的柔软装，衣服湿后需及时更换干净、干燥，饮食防过饮酒浆乳酪，勿过食生冷瓜果等等。如护理得当，则可有效地配合治疗。 4暴雨与湿邪的关系 唐以前，“雨”被认为是一种致病因素。如公元前514年，秦国医和就提出“阴、阳、风、雨、晦、明”为六种致病因素；《素问*调经论》提出风、雨 、寒、暑为致病因素。直到唐代王冰补运气七篇，才提出风、寒、暑、湿、燥、火为“六气”，太过则为致病因素，称“六淫”。［14］可见，“雨”邪已归纳入其它邪气中，而根据湿邪的病因研究，雨邪属于湿邪。暴雨较微雨、小雨、大雨等量大、危害性大，对人体影响也更大，故而，暴雨属湿邪，湿邪包括暴雨。暴雨降时可作为“清湿”伤气分，走上焦；既降则又可为在地之湿，为“浊湿”，走下焦，易入血分。暴雨因其发生前后大都有风力、风向、温度等的变化，故其致病多兼挟风、寒等邪。 5人工气象室研究 为了方便研究，美国的Hollander制作了精密的人工气象室进行实验，即制作了温度、湿度、气压、气流和离子浓度五个可随意变化的气象条件，称之为Climatron房间。创造了在外面操纵而住在里面的风湿病患者并不知道的气象条件，观察此种条件对风湿症状的影响。结果，当气压下降而湿度上升时，患者症状立即加重，如单纯是气压下降或湿度上升，症状几乎没有变化。虽然气象条件变化时可导致恶化，但是在一定的时间内即使条件恶化，症状也不太受影响。此结果与风湿病患者经常主诉的气象前锋经过时症状加重是一致的，特别是雨前疼痛加重、雨后减轻这一事实在科学上是有根据的。［15］ 综上所述，天气和气候变化能够影响人的健康，而暴雨作为一种灾害性天气会对人体产生很大影响。不同的人在不同的条件下，对同一种气象刺激亦可表现不同的反应，产生不同的结果。湿证作为一种常见证候、难治证，与暴雨又有密切关系，我们就可通过多种手段对之进行治疗，如随气象和季节变化，进行相应的饮食疗法、运动疗法、精神疗法、康复等［16］。已病者可起到治疗作用，从各途径防止病情进展，未病者亦可起到预防保健的效果。 [NextPage]
竺可桢(1890—1974年) 我国卓越的科学家和教育家，当代著名的地理学家和气象学家，中国近代地理学的奠基人。建国前他先后执教于武昌高等师范学校、东南大学和中央大学，1928年任中央研究院气象研究所所长，1936年出任浙江大学校长直至1949年奉命北上筹建中国科学院。中华人民共和国诞生后，他担任中国科学院第一任副院长，同时担任中国科学技术协会副主席，中国气象学会理事长、名誉理事长，中国地理学会理事长等职。他还当选为历届全国人民代表大会常务委员会委员，并于1962年光荣地参加了中国共产党。他为发展我国科学和教育事业，奋斗了半个多世纪，真正做到了鞠躬尽，呕心呖血，他不愧是我国近代科学家、教育家的一面旗帜，气象学界、地理学界的一代宗师。 竺可桢字藕舫，浙江省绍兴市人。于1890年出生在东关镇一个普通家庭里。他的大哥是一位从事语文教学的秀才。在家庭的影响下，他从小就在私塾里读书，学习十分勤苦。中学阶段，读书于上海澄衷学堂和复旦公学，因嫌复旦学风太差退学，后到唐山路矿学堂读书。由于他学习努力，成绩卓著，五次考试都名列全班第一。1910年他以优异的成绩考取了公费留学生，赴美国伊利诺斯大学学习农学。后又转入哈佛大学地学系专攻气象。哈佛大学求实崇新、自由探讨的学风，给他深刻影响。1918年他以台风研究的优秀论文获得了博士学位，时年28岁。他怀着“科学救国”的理想，回到了祖国，先后执教于武昌高等师范学校和南京高等师范学校。1920年他受聘担任南京高师地学教授，次年，学校改称东南大学，在竺可桢主持下，建立了地学系，下设地理、气象、地质、矿物四个专业，并新任系主任。这是我国高校建立地学系之始。1927年学校又改名中央大学。在此期间，他一面担任地理系主任，主持日常行政工作；一面教授地学通论。气候学，气象学等课程，培养了我国第一批气象学和地理学研究及教育人才。张宝堃、吕炯、黄厦千、沈孝凰、胡焕庸等，都是这个时期培养出来的优秀学者。他还积极参加中国科学社，做了大量宣传工作。 在东南大学任教期间，他积极筹建校南农场气象测候所。1922年他主持购买了各种仪器设备，定期观测温度、湿度、气压、雨量、日照等项目。逐月发行南京气候报告。这是我国自建和创办气象事业的起点和标志。 1927年北代胜利，政府筹建中央研究院，下设观象台筹备委员会，分设天文、气象两研究所，担任中国气象学会副会长的竺可桢，又被任命为气象研究所所长。这时的气象研究所，既是全国的气象学术研究单位，又是领导全国气象事业建设的国家机构。竺可桢白手起家，克服了重重困难，努力发展我国气象事业，他首先领导了中国气象台站网的建设，提出了《全国设立气象测候所计划书》计划在十年的时间内，全国建立气台10处，测候处150处，雨量测候所1000处。在气象所成立的当年，就首先建成了南京北极阁气象台，这是我国近代气象科学事业的发祥地，也是当时中国气象科学研究中心和业务指导中心。在此期间，还开展了天气预报业务，拟订了《气象观测实施规程》，统一了观测时制、电码型式、风力等级标准、天气现象的编码等，开展了气象资料整编的出版业务。先后出版了《中国之雨量》、《中国之温度》、《中国气候资料》以及《气象月报》、《气象季刊》、《气象年报》等。1934年他发起成立中国地理学会。 1936年4月，他担任浙江大学校长，历时13年。他以“求是”为校训，明确提出中国的大学，必须培养“合乎今日的需要”的“有用的专门人才”的进步主张，抗日战争爆发后，他团结全校师生，携带图书仪器，先后经浙江建德，江西吉安、泰和，广西宜山等地，于1939年底迁至贵州省遵义和湄潭。在极端艰苦的条件下，他一面组织师生上课，一面以实际行动支援抗战，并为当地群众服务。在民主爱国的学潮中，他始终站在进步学生一面，保护浙大师生的爱国正义行动。办学中，他十分重视学生的入学教育和毕业教育，注意培养学生坚实的基础理论和广博的知识，注重学生的实践训和智能培养，注重师资队伍的建设。 1949年4月杭州解放前夕，竺可桢领导浙大师生，积极准备迎接解放。同时电告国民党政府，坚决拒绝迁往台湾。他一个人隐居上海，闭户谢客，迎接解放。解放后，他高兴地出席了全国人民政治协商会议，积极投身新中国的建设。新中国成立后，竺可桢被任命为中国科学院副院长，同时兼任中国科学院生物学地学部主任、综合考察委员会主任、中国地理学会理事长、中国气象学会名誉理事长、全国科学技术协会副主席等职务。还被选为历届人民代表大会代表、人大常委会委员。 作为新中国地学界的组织者和教育家，他倡导建立了许多新的研究机构，并培养了大批地学骨干力量。强调地理学一定要摆脱单纯描述，用最新的科学成果和仪器设备，进行定位观测，建立实验室，采用现代化的工作方法，综合运用生物、物理、化学、数学等基础科学方面最新的理论来进行研究论证。 竺可桢于1956年领导创建了中国科学院综合考察委员会，并一直兼任主任职务。他多次指出：要合理开发自然资源，发展国民经济，必须进行大规模的综合考察工作。综合考察应为国家和地方编制国民经济计划提供科学依据。其任务首先是调查自然条件和自然资源的基本特征与数量、质量，并在此基础上提出自然资源开发利用与治理保护的科学方案。早在解放初期，他就急国家之所急，积极投身于海南岛、雷州半岛和广西南部以发展橡胶为目的的地理调查研究工作。1951年又组织筹建了西藏工作队。为治理黄河，他主持组织了黄河中游水土保持综合考察队。此后，中科院专门成立了综合考察委员会，组织开展了四项重大考察任务。其一是西藏高原和康滇横断山区研究；其二是新疆、青海、甘肃、内蒙古地区的考察研究；其三是热带地区特种生物资源的研究；其四是主要河流水利资源的考察研究。在他的支持下。仅 1956—1957年两年间，就先后建立了6个综合考察队。它们是：黑龙江综合考察队，新疆综合考察队，华南与云南热带生物资源综合考察队。长江、黄河流域土壤调查队，柴达木盐湖科学考察队等。此外，还组织了治沙考察队，南水北调考察队等。到他去世时为止，在他领导下，中科院先后组织了25年规模不同的综合考察队，参加工作的达100多个单位，1万多人次。积累了大批珍贵资料，取得了丰硕科研成果。 作为卓越地理学家和地理教育家的竺可桢，不仅创建了我国最早的地理系，培养了一大批地理科学专门人才，而且在许多地理学重大领域和重大问题上，提出了创造性意见。他认为：地理学是经济建设事业中的基础科学，是研究现代地面环境的科学。因而应着重研究现代地表面的岩石圈、水圈、气圈与人类的相互作用，研究地球外壳结构及其组成部分的发生、发展、分布和各组成部分之间相互制约、相互转换的科学。我国的地理学，正是沿着这一方向健康发展的，在地理学研究方法方面，他十分重视地域分异规律的研究，早在1929年他就发表了《中国气候区域论》，开创了这方面研的先例。1958年他发表了《中国亚热带》一文，指出：不应将热带北界移至南岭，也不应将华北各地、东北南部和新疆南部都划归亚热带。他说：亚热带的气候可以这样规定：即冬日微寒，足使喜热的热带作物不能良好生长。每年冬季，虽有冰雪，但无霜期在八个月以上。作物一年可以有两造收获。他不仅提出了划分的标准，同时明确指出了亚热带的北界和南界。他的见解，得到学术界的公认。 竺可桢在气象气候学研究中的成就，引起了国内外学术界的高度重视。他早年就从事台风和东亚季风的研究，在气候变迁领域的研究中，更有着卓越的贡献。他持之以恒，锲而不舍，数十年如一日，研究了大量经、史、子、集，及中外文献，研究中国和世界历史时期的气候变迁。1961年他撰写了《历史时代世界气候的波动》，1972年他又发表了《中国近五千年来气候变迁初步研究》等学术论文。前者依据北冰洋海冰衰减、苏联冻土带南界北移、世界高山冰川后退、海面上升等有关文献资料记述的地理现象，证明了二十世纪气候逐步转暖，并由此追溯了历史时期和第四纪世界气候、各国水旱寒暖转变波动的历程，发现十七世纪后半期长江下游的寒冷时期与西欧的“小冰期”相一致。最后指出：太阳辐射强度的变化，可能是引起气候波动的一个重要原因。从而为历史气候的研究提供了新的论据。后一篇论文，可说是他数十年深入研究历史气候的心血的结晶，是一项震动国内外的重大学术成就，他充分利用了我国古代典籍与方志的记载，以及考古的成果、物候观测和仪器记录资料，进行去粗取精、去伪存真的研究，得出了令人信服的结论。文章指出：从仰韶文化到安阳殷墟的二千年间，黄河流域的年平均温度大致比现在高2℃，一月温度约3—5℃；此后的一系列冷暖变动，幅度大致在1—2℃，每次波的周期，历时约400年至800年；历史上的几次低温出现于公元前 1000年、公元400年、1200年和1700年；在每一400年至800年的周期中，又有周期为50—100年的小循不，温度变动的幅度0.5— 1℃；气候的历史波动是世界性的，但每一最冷时期，似乎都是先从东亚太平洋沿岸出现，而后波及欧洲与非洲的大西洋沿岸。大变动的原因主要受太阳辐射的控制，小变动的原则与大气环流活动有关。这项研究，博大精深，严谨缜密，为学术界树立了光辉的榜样，受到国内外学者的高度赞扬。我国历史地理学家谭其骧： “每读一遍使我觉得此文功夫之深，分量之重，为多年所少见的作品，理应侧身于世界名著之林。”日本气候学家吉野正敏说：“在气候学的历史中，竺可桢起了巨大的作用。……经过半个世纪到今天，他所发表的论文，仍然走在学术界的前面。” 在气象科学研究中，竺可桢一向十分重视气象气候与生产及人类生活的联系。早在1922年，他就发表过《气象学与农业之关系》的学术论文。1964年他又发表了《中国气候特点及其粮食作物生产的关系》，他运用植物学的原理，以太阳辐射总量、温度、雨量三个气候要素为依据，分析了我国气候的特点，气候与农作物生产的关系，论述了我国粮食作物在各地区发展的潜力及限度，为改革栽培制度提出了方向性的意见。这篇论文，受到学术界的高度重视，竺可桢也因之受到毛泽东主席的接见。 竺可桢又是我国物候学研究的创始者。他从1921年起就观察记录物候。1963年和宛敏渭合著《物候学》出版。内容丰富，文字通俗，，普及了物候学知识，提倡因地制宜，利用物候规律安排农事活动。此书一出就迅速销售一空。 竺可桢热爱中国共产党，热爱社会主义事业，1962年6月他以七十二岁高龄，光荣地参加了中国共产党，实现了他多年的夙愿。他品德高尚，大公无私，严以律己，宽以待人；他治学严谨，精益求精，持之以恒，实事求是；他关心青年，奖掖后进，待人诚恳，平易近人；他工作深入，认真细致，鞠躬尽瘁，艰苦奋斗；他坚持原则，追求真理，不畏强御，刚直不阿；他勤奋好学，联系实际，锲尔不舍，始终如一。他不仅在创建近代地理学和气象气候学方面做出了卓越贡献，他追求真理、公而忘私的精神，他的治学态度和工作态度，也为青年一代树立了光辉的榜样。 竺可桢也是我国现代物候学发展的推动者，物候学是他呕心沥血做出了重要贡献的领域之一。我国现代物候学的每一成就都是和他的工作分不开的。 他是我国现代物候观测网的倡导者和组织者。组织起统一的、严格的物候观测网，是现代物候学发展的重要标志。早在1931年的《论新月令》一文里，竺可桢在总结了我国古代物候方面的成就后，就倡议应用新方法开展物候观测。在他的推动下，从1934 年起，前中央研究院气象研究所便选定了21种植物、9种动物、几种水文气象现象和差不多全部农作物，委托各地的农事试验场进行观测，这是我国最早的有组织的物候观测。现在保留有1934—1940年的7年记录，由于抗战期间不少地方停测，其中仅有1934—1936年的记录比较完整。比较正规和连续的观测是从解放后开始的。1953年开始冬小麦的物候观测工作，继而又进行了棉花、水稻的物候观测。1957年起把农作物物候的观测工作推向了全国。1961 年，在竺可桢的指导下，由中国科学院地理研究所主持建立了全国物候观测网，制定了物候观测方法（草案），确定国内共同物候观测种类：木本植物33种、草本植物2种、动物11种。可惜1966—1971年中，多数单位中断了观测，直至1972年才得以恢复。近年，国家气象局所属的各农业气象试验站也开始了物候观测。观测资料已陆续出版，第一期年报的命名和内容，都是竺可桢亲自审定过的。 他还带头撰写物候专著，普及物候知识。1963年出版、1973年增订重印的《物候学》一书，是竺可桢多年研究物候的结晶。他结合我国的实际，系统地介绍了物候学的基本原理，我国古代的物候知识，世界各国物候学的发展，物候学的基本定律，利用物候预告农时的方法等。1973年重印本中增加的“一年中生物物候推移的原动力”一章中他应用唯物辩证法，阐释了物候变化的内外因素及其联系；由于物候变化原因的复杂性，他提出应从生理学、遗传学等方面探索其奥秘。他还认为，物候工作是群众性的工作，希望能在农村广泛开展起来。全书深入浅出，通俗易懂，具有较高的科学性、知识性。他的《中国五千年来气候变迁的初步研究》一文，大量引用了古物候资料和采用了物候学分析方法。日本气候学家吉野正敏评介该文时，说：“在气候学的历史中，竺可桢起了巨大的作用……经过半个世纪到今天，他所发表的论文，仍然走在学术界的前面。
来自于德国马普太阳系研究所、加拿大艾伯塔大学和美国加州大学洛杉矶分校的科学家们已经提出了一个新的三维计算机模型，成功地描述和解释了木星带状风圈的所有重要特征。这项模拟暗示，木星上的风流系统也许一直深入到7000公里以下的深层大气之中。 驱动这些风流的力量是一些较小的湍流，它们被行星弯曲的表面和迅速的自转整理成了环绕行星的带状风圈。这个计算机模型还解释了为什么会存在两种类型的风圈：赤道附近的是强劲而宽阔的风圈，而较高纬度则是狭窄的微风带。这些原因深藏在行星的内部，在那里，极大的压强使得大气呈现出一种金属状态。（《自然（Nature）》杂志，2005年11月10日）电脑模拟的木星。Image credit: UCLA. 点击放大 木星，我们太阳系中最大的行星，提供了一幅迷人的景色。许多不同色彩的云带就像腰带一样环抱着这颗行星，这些云带反映出了一个极其强劲和稳定的，沿着东西方向吹动的风流系统。将1979年的旅行者号（VOYAGER）和最近的卡西尼（CASSINI）飞船所做的测量进行比较，结果显示这个系统几乎没有发生过变化。这些风随着云带的变化而改变方向：赤道两边暗云带中的风吹向东方，而两极附近暗云带中的风则吹向西方。最强的风圈位于赤道上，以每秒170米的速度吹向东方。这些风圈可以被分成两类 ：较强、较宽的风圈集中在赤道附近，而较高纬度的风圈通常较弱、较窄。德国、加拿大和美国的研究者组成的小组已经提出了第一个计算机模型，能够模拟木星风圈系统的所有重要性质，并且可以解释它的起源。关于木星大气动力学的模型可以被分 为两类：浅层模型和深层模型。浅层模型的支持者们将地球气象学中发展起来的技术应用到木星的大气层之中。因为与行星的直径相比，地球的大气层是非常薄的，它的球壳形态可以用一个简化的球面来近似，这使得计算机模拟可以运行得迅速得多。 这种模型也成功地产生出了几条云带，但在其他方面却失败了：赤道风圈——木星上最强的风圈吹错了方向，两类风圈之间的差别也消失了，所有的风圈都差不多。在上世纪70年代，德国拜罗伊特大学的荣誉退休教授弗雷德里克·伯西（Friedrich Busse）发展出第一个深层动力学模型。他指出，木星和地球大气之间，存在着一个重要的差异：地球的大气是有行星的岩石表面做为边界的。而木星是一个气体行星。根本没有一个底面能够将风限制在薄薄的 一层球面上。木星的大气主要由氢和氦所组成。气压随着深度的增加而增大。在某个临界点，氢气分子会被压缩得非常靠近，以至于形成了一种金属性的导电状态。木星的强磁场会在更深层的导电区域中阻止任何速度较快的运动。这样，高速风流就被限制在了外侧10%的行星半径之内。基于弗雷德里克·伯西的这个想法，新的计算机模型模拟了深达7000公里的外层大气。德国马普太阳系研究所的约翰尼斯·威屈（Johannes Wicht）已经发展了一种计算机程序，可以在一个自转的球壳中模拟由对流驱动的流体运动。计算结果为木星风流系统的发展过程和形成原因提供了一种新颖的看法。在地球上，气候变化是由来自于太阳的热量驱动的。然而在木星上，来自于行星内部的热量扮演了更重要的角色。这种强大的能源首先驱动了小尺度上狂暴的对流运动。但是就像行星一样，自转系统中的流体动力学展示了一些特别的性质：这些系统的流动总是趋向于保持自转轴方向不变。因此对流运动，比如地球上的飓风，就会试图将自己组织成圆柱状的结构。但是柱状的结构与行星的球体形状是冲突的。球面曲率很难影响较小的涡流结构。可是，存在着一个特定的临界涡流大小，此时球面曲率的影响就会变得与对流力量同样重要了。这个由理论上计算出来的大小被称为莱茵斯长度， 这是以华盛顿大学的一位教授彼得·莱茵斯（Peter B Rhines）的名字命名的。当涡流的直径达到莱茵斯长度时，行星的曲率就开始将对流性的动能组织成环球性的风圈。因此，莱茵斯长度不仅决定了行星表面风圈的宽度，还决定了风圈的数量。但是为什么会存在两种不同类型的风圈呢？计算机模型也为这个问题提供了答案。环绕着赤道的风圈可以向南北两个半球延伸。这在较高纬度的地区是不可能的，因为这些风的延伸范围会被行星内部的导电区域所阻隔。导电区域形成的内侧边界拥有更高的曲率，改变了高纬度区域莱茵斯长度的数值。当考虑了这种效 应之后，模拟和观测就完全一致了：这些风圈比那些赤道周围的风圈更窄，形成了另一类不同的风圈。
从Fortran到arXiv.org，这些计算机编码和平台让生物学、气候科学和物理学等学科的发展达到了真正“日新月异”的速度。
2019年，事件视界望远镜团队让世界首次看到了黑洞的样子。不过，研究人员公布的这张发光环形物体的图像并不是传统的图片，而是经过计算获得的。利用位于美国、墨西哥、智利、西班牙和南极地区的射电望远镜所得到的数据，研究人员进行了数学转换，最终合成了这张标志性的图片。研究团队还发布了实现这一壮举所用的编程代码，并撰文记录这一发现，其他研究者也可以在此基础上进一步加以分析。
这种模式正变得越来越普遍。从天文学到动物学，在现代每一项重大科学发现的背后，都有计算机的参与。美国斯坦福大学的计算生物学家迈克尔·莱维特因“为复杂化学系统创造了多尺度模型”与另两位研究者分享了2013年诺贝尔化学奖，他指出，今天的笔记本电脑内存和时钟速度是他在1967年开始获奖工作时实验室制造的计算机的1万倍。“我们今天确实拥有相当可观的计算能力，”他说，“问题在于，我们仍然需要思考。”
如果没有能够解决研究问题的软件，以及知道如何编写并使用软件的研究人员，一台计算机无论再强大，也是毫无用处的。如今的科学研究从根本上已经与计算机软件联系在一起，后者已经渗透到研究工作的各个方面。近日，《自然》（Nature）杂志将目光投向了幕后，着眼于过去几十年来改变科学研究的关键计算机代码，并列出了其中10个关键的计算机项目。
这台CDC 3600型计算机于1963年交付给位于科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心，研究者在Fortran编译器的帮助对其进行了编程
语言先驱：Fortran编译器（1957年）
最初的现代计算机并不容易操作。当时的编程实际上是手工将电线连接成一排排电路来实现的。后来出现了机器语言和汇编语言，允许用户用代码为计算机编程，但这两种语言都需要对计算机的架构有深入的了解，使得许多科学家难以掌握。
20世纪50年代，随着符号语言的发展，特别是由约翰·巴克斯及其团队在加州圣何塞的IBM开发的“公式翻译”语言Fortran，这种情况发生了变化。利用Fortran，用户可以用人类可读的指令来编程，例如x = 3 + 5。然后由编译器将这些指令转换成快速、高效的机器代码。
不过，这一过程仍然很不容易。早期的程序员使用打孔卡来输入代码，而复杂的模拟可能需要数万张打孔卡。尽管如此，新泽西州普林斯顿大学的气候学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）还是指出，Fortran让非计算机科学家也能编程，“这是我们第一次能够自己给计算机编程”。他和同事们利用这种语言开发的气候模型是最早取得成功的模型之一。
Fortran发展至今已经到了第八个十年，它仍然广泛应用于气候建模、流体动力学、计算化学等学科，这些学科都涉及到复杂线性代数并需要强大的计算机来快速处理数字。Fortran生成的代码速度很快，而且仍然有很多程序员知道如何编写。古早的Fortran代码库仍然活跃在世界各地的实验室和超级计算机上。“以前的程序员知道他们在做什么，”美国海军研究院的应用数学家和气候模型师弗兰克·吉拉尔多说，“他们非常注重内存，因为他们拥有的内存非常少。”
信号处理器：快速傅立叶变换（1965）
当射电天文学家扫描天空时，他们捕捉到的是随时间变化的复杂信号杂音。为了理解这些无线电波的本质，他们需要看到这些信号作为频率的函数时是什么样的。一种名为“傅里叶变换”的数学过程可以帮到研究人员，但它的效率很低，对于一个大小为N的数据集需要N^2次计算。
1965年，美国数学家詹姆斯·库利和约翰·杜基想出了一种加速该过程的方法。快速傅里叶变换（FFT）通过递归（一种通过重复将问题分解为同类的子问题而解决问题的编程方法）将计算傅里叶变换的问题简化为N log2（N）步。随着N的增加，速度也会提高。对于1000个点，速度提升大约是100倍；100万个点则是5万倍。
这个“发现”实际上是一个再发现，因为德国数学家高斯在1805年就对此进行了研究，但他从未发表过。而詹姆斯·库利和约翰·杜基做到了，他们开启了傅里叶变换在数字信号处理、图像分析、结构生物学等领域的应用，成为应用数学和工程领域的重大事件之一。FFT在代码中的应用已有很多次，近年一个流行的方案是FFTW，被认为是世界上最快的FFT。
保罗·亚当斯是加州劳伦斯伯克利国家实验室分子生物物理学和综合生物成像部门的主任，他回忆称，当他在1995年改进细菌蛋白质凝胶的结构时，即使使用FFT和超级计算机，也需要“很多个小时，甚至数天”的计算。“如果在没有FFT的情况下尝试做这些，我不知道在现实中应该如何做到，”他说，“那可能要花很长时间。”
分子编目：生物数据库（1965年）
数据库是当今科学研究中不可或缺的组成部分，以至于人们很容易忘记它们也是由软件驱动的。过去的几十年中，数据库资源的规模急剧膨胀，影响了许多领域，但或许没有哪个领域的变化会比生物学领域更引人注目。
蛋白质数据库Protein Data Bank拥有超过17万个分子结构的档案，包括这种细菌的“表达子”（expressome），其功能是结合RNA和蛋白质合成的过程。
今天，科学家所用的庞大基因组和蛋白质数据库源于美国物理化学家玛格丽特·戴霍夫的工作，她也是生物信息学领域的先驱。20世纪60年代初，当生物学家们致力于梳理蛋白质的氨基酸序列时，戴霍夫开始整理这些信息，以寻找不同物种之间进化关系的线索。她与三位合著者于1965年发表了《蛋白质序列和结构图谱》，描述了当时已知的65种蛋白质的序列、结构和相似性。 历史 学家布鲁诺·斯特拉瑟在2010年写道，这是第一个“与特定研究问题无关”的数据集，它将数据编码在打孔卡中，这使得扩展数据库和搜索成为可能。
其他“计算机化”的生物数据库紧随其后。蛋白质数据库Protein Data Bank于1971年投入使用，如今详细记录了超过17万个大分子结构。加州大学圣地亚哥分校的进化生物学家拉塞尔·杜利特尔在1981年创建了另一个名为Newat的蛋白质数据库。1982年，美国国立卫生研究院（NIH）与多个机构合作，成立了GenBank数据库，这是一个开放获取的DNA序列数据库。
这些数据库资源在1983年7月证明了其存在价值。当时，由伦敦帝国癌症研究基金会蛋白质生物化学家迈克尔·沃特菲尔德领导的团队，与杜利特尔的团队各自独立报道了一个特殊的人类生长因子序列与一种导致猴子出现癌症的病毒蛋白质之间的相似性。观察结果显示了一种病毒诱发肿瘤机制——通过模仿一种生长因子，病毒会诱导细胞不受控制地生长。美国国家生物技术信息中心（NCBI）前主任詹姆斯·奥斯特尔说：“这一结果让一些对计算机和统计学不感兴趣的生物学家头脑里灵光一闪：我们可以通过比较序列来了解有关癌症的一些情况。”
奥斯特尔还表示，这一发现标志着“客观生物学的到来”。除了设计实验来验证特定的假设，研究人员还可以挖掘公共数据集，寻找那些实际收集数据的人可能从未想到的联系。当不同的数据集连接在一起时，这种力量就会急剧增长。例如，NCBI的程序员在1991年通过Entrez实现了这一点；Entrez是一个可以让研究人员在DNA、蛋白质和文献之间自由检索和比对的工具。
预测领先者：大气环流模式（1969年）
在第二次世界大战结束时，计算机先驱约翰·冯·诺伊曼开始将几年前用于计算弹道轨迹和武器设计的计算机转向天气预测问题。真锅淑郎解释道，在那之前，“天气预报只是经验性的”，即利用经验和直觉来预测接下来会发生什么。相比之下，冯·诺伊曼的团队“试图基于物理定律进行数值天气预测”。
新泽西州普林斯顿的美国国家海洋和大气管理局（NOAA）地球物理流体动力学实验室的建模系统部门负责人Venkatramani Balaji表示，几十年来，人们已经熟知这些方程式。但早期的气象学家无法实际解决这些问题。要做到这一点，需要输入当前的条件，计算它们在短时间内会如何变化，并不断重复。这个过程非常耗时，以至于在天气状况实际出现之前还无法完成数学运算。1922年，数学家刘易斯·弗莱·理查森花了几个月时间计算德国慕尼黑的6小时预报。根据一段 历史 记载，他的结果是“极不准确的”，包括“在任何已知的陆地条件下都不可能发生的”预测。计算机使这个问题变得很容易解决。
20世纪40年代末，冯·诺伊曼在普林斯顿高等研究院建立了天气预报团队。1955年，第二个团队——地球物理流体动力学实验室——开始进行他所谓的“无限预测”，也就是气候建模。
真锅淑郎于1958年加入气候建模团队，开始研究大气模型；他的同事柯克·布莱恩将这一模型应用在海洋研究中。1969年，他们成功将二者结合起来，创造了《自然》杂志在2006年所说的科学计算“里程碑”。
今天的模型可以将地球表面划分为一个个25公里 25公里的正方形，并将大气层划分为数十层。相比之下，真锅淑郎和布莱恩的海洋-大气联合模型划分的面积为500平方公里，将大气分为9个层次，只覆盖了地球的六分之一。尽管如此，Venkatramani Balaji表示，“这个模型做得很好”，使研究团队第一次能够通过计算机预测二氧化碳含量上升的影响。
数字运算机：BLAS（1979年）
科学计算通常涉及到使用向量和矩阵进行相对简单的数学运算，但这样的向量和矩阵实在太多了。但在20世纪70年代，还没有一套普遍认可的计算工具来执行这些运算。因此，从事科学工作的程序员会将时间花在设计高效的代码来进行基本的数学运算，而不是专注于科学问题。
加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Cray-1超级计算机。在BLAS编程工具于1979年问世之前，并没有线性代数标准可供研究人员在Cray-1超级计算机等机器上工作
编程世界需要一个标准。1979年，这样的标准出现了：基本线性代数程序集（Basic Linear Algebra Subprograms，简称BLAS）。这是一个应用程序接口（API）标准，用以规范发布基础线性代数操作的数值库，如矢量或矩阵乘法。该标准一直发展到1990年，为向量数学和后来矩阵数学定义了数十个基本例程。
美国田纳西大学计算机科学家、BLAS开发团队成员杰克·唐加拉表示，事实上，BLAS把矩阵和向量数学简化成了和加法和减法一样基本的计算单元。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学家Robert van de Geijn指出，BLAS“可能是为科学计算定义的最重要的接口”。除了为常用函数提供标准化的名称之外，研究人员还可以确保基于BLAS的代码在任何计算机上以相同方式工作。该标准还使计算机制造商能够优化BLAS的安装启用，以实现在其硬件上的快速操作。
40多年来，BLAS代表了科学计算堆栈的核心，也就是使科学软件运转的代码。美国乔治·华盛顿大学的机械和航空航天工程师洛雷娜·巴尔巴称其为“五层代码中的机械”。而杰克·唐加拉说：“它为我们的计算提供了基础结构。”
显微镜必备：NIH Image（1987年）
20世纪80年代初，程序员韦恩·拉斯班德在马里兰州贝塞斯达的美国国立卫生研究院的脑成像实验室工作。该实验室拥有一台扫描仪，可以对X光片进行数字化处理，但无法在电脑上显示或分析。为此，拉斯班德写了一个程序。
这个程序是专门为一台价值15万美元的PDP-11小型计算机设计的，这是一台安装在架子上的计算机，显然不适合个人使用。然后，在1987年，苹果公司发布了Macintosh II，这是一个更友好、更实惠的选择。拉斯班德说：“在我看来，这显然是一种更好的实验室图像分析系统。”他将软件转移到新的平台上，并重新命名，建立了一个图像分析生态系统。
NIH Image及其后续版本使研究人员能在任何计算机上查看和量化几乎任何图像。该软件系列包括ImageJ，一个拉斯班德为Windows和Linux用户编写的基于Java的版本；以及Fiji，这是ImageJ的分发版，由德国德累斯顿的马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的Pavel Tomancak团队开发，其中包括关键的插件。“ImageJ无疑是我们所拥有的最基础的工具，”布洛德研究所（由麻省理工学院和哈佛大学联合创立）成像平台的计算生物学家贝丝·契米妮说，“我从来没有和一个使用过显微镜，但没有使用过ImageJ或Fiji的生物学家说过话。”
拉斯班德表示，部分原因可能是这些工具是免费的。但威斯康星大学麦迪逊分校的生物医学工程师Kevin Eliceiri指出，另一个原因是用户可以很容易地根据自己的需求定制工具。自拉斯班德退休后，Kevin Eliceiri的团队一直领导着ImageJ的开发。ImageJ提供了一个看似简单、极简主义的用户界面，自20世纪90年代以来基本上没有改变。然而，由于其内置的宏记录器（允许用户通过记录鼠标点击和菜单选择的序列来保存工作流）、广泛的文件格式兼容性和灵活的插件架构，该工具具有无限的可扩展性。该团队的编程主管柯蒂斯·鲁登表示，有“数以百计的人”为ImageJ贡献了插件。这些新添加的功能极大扩展了研究人员的工具集，例如在视频中跟踪对象或自动识别细胞的功能。
Kevin Eliceiri说：“这个程序的目的不是做到一切或终结一切，而是服务于用户的目标。不像Photoshop和其他程序，ImageJ可以成为你想要的任何东西。”
序列搜索器：BLAST （1990年）
可能没有什么能比把软件名称变成动词更能说明文化的相关性了。提到搜索，你会想到谷歌；而提到遗传学，研究者会立刻想到BLAST。
通过诸如替代、删除、缺失和重排等方式，生物将进化中的改变蚀刻在分子序列中。寻找序列之间的相似性——特别是蛋白质之间的相似性——可以让研究人员发现进化关系，并深入了解基因功能。在迅速膨胀的分子信息数据库中，想要快速而准确地做到这一点并不容易。
玛格丽特·戴霍夫在1978年提供了关键的进展。她设计了一种“点接受突变”矩阵，使研究人员不仅可以根据两种蛋白质序列的相似程度，还可以根据进化距离来为评估它们的亲缘关系。
1985年，弗吉尼亚大学的威廉·皮尔森和NCBI的大卫·利普曼引入了FASTP，这是一种结合了戴霍夫矩阵和快速搜索能力的算法。
数年后，利普曼与NCBI的沃伦·吉什和斯蒂芬·阿特舒尔，宾夕法尼亚州立大学的韦伯·米勒，以及亚利桑那大学的吉恩·迈尔斯一起开发了一种更强大的改进技术：BLAST（Basic Local Alignment Search Tool）。BLAST发布于1990年，将处理快速增长的数据库所需的搜索速度，与提取进化上更为遥远的匹配结果的能力结合起来。与此同时，该工具还可以计算出这些匹配发生的概率。
阿特舒尔表示，计算结果出来得非常快，“你可以输入搜索内容，喝一口咖啡，搜索就完成了。”但更重要的是，BLAST很容易使用。在一个通过邮寄更新数据库的时代，沃伦·吉什建立了一个电子邮件系统，后来又建立了一个基于网络的架构，允许用户在NCBI计算机上远程运行搜索，从而确保搜索结果始终是最新的。
哈佛大学的计算生物学家肖恩·艾迪表示，BLAST系统为当时处于萌芽阶段的基因组生物学领域提供了一个变革性的工具，即一种根据相关基因找出未知基因可能功能的方法。对于各地的测序实验室，它还提供了一个新颖的动词。“它是众多由名词变成动词的例子之一，”艾迪说，“你会说，你正准备BLAST一下你的序列。”
预印本平台：arXiv.org （1991年）
20世纪80年代末，高能物理学家经常将他们已投稿的论文手稿副本邮寄给同行，征求他们的意见——但只发给少数人。物理学家保罗·金斯帕格在2017年写道：“处于食物链较低位置的人依赖于一线研究者的成果，而非精英机构中有抱负的研究人员则往往身处特权圈以外。”
1991年，当时在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室工作的金斯帕格编写了一个电子邮件自动应答程序，希望建立一个公平的竞争环境。订阅者每天都会收到预印本列表，每一篇都与文章标识符相关联。只需通过一封电子邮件，世界各地的用户就可以从实验室的计算机系统中提交或检索论文，并获得新论文的列表，或按作者或标题进行搜索。
金斯帕格的计划是将论文保留三个月，并将内容限制在高能物理学界。但一位同事说服他无限期地保留这些文章。他说：“就在那一刻，它从布告栏变成了档案馆。”于是，论文开始从比各个领域如潮水般涌来。1993年，金斯伯格将这个系统迁移到互联网上，并在1998年将其命名为arXiv.org，沿用至今。
arXiv成立已近30年，拥有约180万份预印本，全部免费提供，而且每月有超过1.5万份论文提交，下载量达3000万次。十年前，《自然-光子学》（Nature Photonics）的编辑在评论arXiv创立20周年时写道：“不难看出为什么arXiv的服务会如此受欢迎，这个系统让研究人员能快速而方便地插上旗帜，显示他们所做的工作，同时避免投稿传统同行评议期刊时的麻烦和时间成本。”
arXiv网站的成功也促进了生物学、医学、 社会 学和其他学科同类预印本网站的繁荣。在如今已出版的数万份关于新冠病毒的预印本中就可以看到这种影响。“很高兴看到30年前在粒子物理学界之外被认为是异端的方法，现在被普遍认为是平淡无奇和自然而然的，”金斯伯格说，“从这个意义上说，它就像一个成功的研究项目。”
数据浏览器：IPython Notebook （2011年）
2001年，费尔南多·佩雷斯还是一位希望“寻找拖延症”的研究生，当时他决定采用Python的一个核心组件。
Python是一种解释型语言，这意味着程序是逐行执行的。程序员可以使用一种称为“读取-评估-打印循环”（read–evaluate–print loop，简称REPL）的计算调用和响应工具，在其中输入代码，然后由解释器执行代码。REPL允许快速 探索 和迭代，但佩雷斯指出，Python的REPL并不是为科学目的而构建的。例如，它不允许用户方便地预加载代码模块，也不允许打开数据可视化。因此，佩雷斯自己编写了另一个版本。
结果就是IPython的诞生，这是一个“交互式”Python解释器，由佩雷斯在2001年12月推出，共有259行代码。十年后，佩雷斯与物理学家布莱恩·格兰杰和数学家埃文·帕特森合作，将该工具迁移到web浏览器上，推出了IPython Notebook，开启了一场数据科学革命。
与其他计算型Notebook一样，IPython Notebook将代码、结果、图形和文本合并在一个文档中。但与其他类似项目不同的是，IPython Notebook是开源的，邀请了大量开发者社区的参与其中。而且它支持Python，一种很受科学家欢迎的语言。2014年，IPython演变为Jupyter，支持大约100种语言，允许用户在远程超级计算机上 探索 数据，就像在自己的笔记本电脑上一样轻松。
《自然》杂志在2018年写道：“对于数据科学家，Jupyter实际上已经成为一个标准。”当时，在GitHub代码共享平台上有250万个Jupyter Notebook；如今，这一数字已经发展到1000万个，在2016年引力波的发现，以及2019年的黑洞成像工作中，它们都发挥了重要的作用。佩雷斯说：“我们对这些项目做出了很小的贡献，这是非常值得的。”
快速学习器：AlexNet（2012年）
人工智能有两种类型。一种是使用编码规则，另一种则通过模拟大脑的神经结构来让计算机“学习”。加拿大多伦多大学的计算机科学家杰弗里•辛顿表示，几十年来，人工智能研究人员一直认为后者是“一派胡言”。但在2012年，他的研究生亚力克斯·克里泽夫斯基和伊尔亚·苏茨克维证明了事实并非如此。
在一年一度的ImageNet比赛中，研究人员被要求在一个包含100万张日常物体图像的数据库中训练人工智能，然后在一个单独图像集上测试生成的算法。辛顿表示，当时最好的算法错误分类了大约四分之一的图像。克里泽夫斯基和苏茨克维的AlexNet是一种基于神经网络的“深度学习”算法，它将错误率降低到了16%。辛顿说：“我们基本上把错误率减半了，或者说几乎减半了。”
辛顿还指出，该团队在2012年的成功反映了足够大的训练数据集与出色的编程，以及新出现的图形处理单元的强大能力的结合。图形处理单元是最初设计用来加速计算机视频性能的处理器。“突然之间，我们可以将（算法）运行速度提高30倍，”他说，“或者说，学习多达30倍的数据。”
真正的算法突破实际上发生在三年前，当时辛顿的实验室创建了一个神经网络，可以比经过几十年改进的传统人工智能更准确地识别语音。“只是稍微好一点，”辛顿说，“但这已经预示了某些东西。”
这些成功预示着深度学习在实验室研究、临床医学和其他领域的崛起。通过人工智能的深度学习，手机能够理解语音查询，图像分析工具能够很容易地在显微照片中识别出细胞；这就是为什么AlexNet会成为众多从根本上改变科学，也改变世界的工具之一。（任天）
五十年前，一个惊人的逆转改变了我们长久以来认为地球上的大陆是永久固定的看法。
1966年，约翰·图佐·威尔逊（J. Tuzo Wilson）在《自然》（Nature）杂志上发表了《大西洋曾经关闭之后又重新打开了？》（Did the Atlantic Close and then Re-Open?）的文章。这位加拿大作家向当时认为大陆是固定的主流观点介绍了我们这个星球表面的大陆和海洋是连续运动着的想法。这个理论被称为板块构造理论，它描述了地球外壳的大规模运动，也解释了大陆陆地边缘（例如，加利福尼亚州的圣安德烈亚斯断层和南美洲安第斯山脉）构造活动（如地震和山脉形成）的成因。
在这个理论50多岁的时候，科学家们怀着对这个星球表面过去和未来面貌的兴趣，正在重新审视板块构造理论：找到它对一些新发现能做出很好解释的一面和仍无法解释的一些方面。
这一理论的证据
虽然大家普遍接受板块构造理论的时间比奥巴马（Barack Obama）的出生时间要晚，但其实早在1912年德国科学家阿尔弗雷德·魏格纳（Alfred Wegener）就首先提出了这一假说。
一张具有现代大陆轮廓的原始超大陆、泛大陆地图。（图片来源：Kieff, CC BY-SA）
他指出，现在的地球大陆可以像一张拼图一样拼合在一起。作为气象学家的魏格纳分析化石记录后，发现一些相似物种曾经共同栖居在如今已在地理上互相分隔的地方，于是他提出这些大陆曾一度是一个整体。但是，因为没有一个机制来解释这些大陆实际上是如何能够“漂移”的，大多数地质学家都不认同他的想法。他自身“业余”地质学家的地位，再加上第一次世界大战后的反德情绪，使得他的假说最多被视为一种假想。
1966年，图佐?威尔逊在早期理论的基础上补充了缺失的一环：大西洋曾经至少打开和关闭过一次。通过研究岩石类型，他发现，新英格兰和加拿大的部分地区源于欧洲大陆，而挪威和苏格兰的部分地区源于美洲大陆。根据这一证据，威尔逊提出，大西洋曾经打开、关闭并重新打开过，在此过程中一个大陆会附带上相邻大陆的部分地区。
而且确实有证据能够证明我们这个星球的大陆不是固定的。
地球表面的15个主要板块。（图片来源：USGS）
板块构造的过程
地球的地壳和地幔（朝向地球中心位于地壳下的一层）顶部大概有150千米深。它们一起被称作岩石圈，也就是板块构造学说中所说的“板块”。现在我们知道覆盖地球地表有15个主要的板块，大约在以我们指甲生长的速度移动。
运用岩石的放射性定年法，我们了解到，没有海洋有超过2亿年的历史，然而我们的大陆却老得多。海洋的打开和关闭过程——被称为威尔逊周期——解释了地球的表面是如何演变的。
大陆断裂是地球内部的熔岩流动方式发生变化造成的，其会作用于岩石圈，改变板块运动的方向，比如南美洲从非洲大陆断开就是这样的原因。下一步就是大陆漂移、海底扩张和海洋形成——在这里也就指大西洋的形成。事实上，大西洋目前仍然是在打开的过程中，在海洋正中产生新的用于形成板块的物质，使得从纽约到伦敦的飞行距离每年增加几英寸。
一张“威尔逊周期”的简化图。（图片来源：Philip Heron, CC BY）
当海洋的构造板块沉到另一个板块下面后，海洋就会关闭，这一过程被地质学家称为“俯冲”。在美国的太平洋西北海岸，海洋板块正在向大陆下滑动，进入岩石圈下面的地幔，造成圣海伦斯火山和喀斯喀特山脉缓慢的移动。
除了正在进行的延伸（构建）和俯冲（破坏），板块还可以简单地互相摩擦——这通常会引发大地震。这些相互作用被称为“保守运动”（“conservative”），也是图佐?威尔逊早在20世纪60年代发现的。这三个过程都发生在板块界限的边缘。
但是，当传统板块学说试图去解释其他一些现象的时候就有点不成立了。例如，在远离板块边界的大陆内部产生山脉和地震的原因又是什么？
隐退了但没有消亡
答案可能就隐藏在一张由我和同事拼接的古代大陆碰撞的地图中。
在过去的20年中，提高了的计算机功能和数学技术使研究人员能够更清楚地观察地壳以下的区域和探索我们板块更深处的部位。在全球范围内，我们发现许多古代大陆碰撞留下的“疤痕”，这些碰撞塑造了现在大陆板块内部的样貌。
现在的板块边界（白色）与隐藏的能重新激活控制板块构造的板块边界（黄色）。地壳下的异常疤痕由黄色十字标记出来。
(图片来源：Philip Heron, CC BY)
一张古大陆碰撞的地图可能代表着隐藏的构造活动区域。这些地壳下的旧时印记可能仍然支配着地表活动——尽管这些印记在地表以下很远的地方。如果这些深处（30多千米以下）的伤疤结构被重新激活，就会造成灾难性的新的构造活动。
过去板块边界中的很多部分也许从没有真正消失，这些遗留下来的结构会造成地质演化，而且可能会是现在大陆内部看到的地质活动的原因。
2900千米以下的神秘团块
现代地球物理成像也显示，在地核和地幔边界上出现了两个化学“团块”（被认为可能是在我们的星球形成过程中产生的）。
这些炽热、高密度的物质位于非洲和太平洋板块之下。研究位于地球地表2900余千米以下的位置是很难的，而且没人知道它们源于哪里或是用来做什么的。当这些异常物质构成的团块与已经从地表俯冲到地幔深处的冰冷洋底相互接触，就会产生新的炽热的地幔熔流和团块物质，进而引起地表超级火山的爆发。
这是否意味着板块构造过程控制着这些团块的行为？或者说这些未知的深层团块实际上正通过释放炽热的物质分开大陆，从而控制着我们所看到的地表形态？
这些问题的答案都可能会撼动板块构造学说的根基。
亚利桑那州立地震学专家埃德·加内罗（Ed Garnero）对100多年间地球内部研究进展的总结。（图片来源：Ed Garnero, CC BY）
其他年代和位置的板块构造
而且这些问题当中最重要的一个仍然没有被解答：板块构造是怎么开始的？
早期地球的内部具有比现在明显高得多的温度和因而所具有的不同物理性质，板块构造活动也许与我们现今的大陆学说所预示的不一样。我们对今天的地球的理解可能与其最早的状态没什么太多共通之处，所以我们可能需要构想出一个完全不同的世界。
在未来几年，我们也许能够把我们在这里发现的有关板块构造是如何开始的知识应用到现实中的其他世界——在我们宇宙的可居住区域内发现的数十亿个外星球。
令人惊讶的是，到目前为止，地球是我们所知道的唯一具有板块构造的星球。比如在我们的太阳系，金星常被认为是地球的孪生子——只是在地狱般的天气和完全没有板块构造这两方面与地球有所区别。
令人难以置信的是，行星生成复杂生命的能力与板块构造是密不可分的。一个完整不动的地表帮金星产生了含有96％二氧化碳的有毒大气，这样的大气是不适合生命生存的。而在地球上，“俯冲”过程则有助于推动大气中的碳进入行星内部。
但要解释复杂生命如何在5亿年前大爆发而遍布整个世界还是很难的，不过大陆融合进一步促进了大气中二氧化碳的清除。这一异常缓慢的过程是由二氧化碳与雨水混合冲刷大陆岩石开始的，这种组合可以形成富碳的石灰石，随后石灰石被冲到海底，参与到板块构造当中。漫长的（即使是地质学时间尺度）去除碳的过程最终会创造出一个更适于呼吸的大气。板块构造过程只花了30多亿年就达到了适合地球生命生存的碳平衡。
一个目前成立的学说，但以后呢？
从1966年威尔逊的论文后的五十年间，物理学家已从认为大陆从不移动，进步到认为每一个动作都可能会在我们的地球上留下一个永久的印记。如果板块构造方式发生了改变（我们知道它可以），这里的生命会是完全不同的形态。不断变化的地幔温度可能会影响岩石圈与其他内部休眠的板块构造之间的相互作用，甚至停止板块构造。抑或那些与大陆面积相当的化学团块会偏离他们相对稳定的状态而发生移动，从而释放它们深处储存池内的物质，形成超级火山。
如果不明白我们的开端，就很难理解我们的未来会怎样。通过发现过去的秘密，也许能够预测板块构造未来的运动。
原文来自：科学美国人
作者简介：Philip Heron，多伦多大学地球动力学博后。
翻译：赵倩茹 审校：傅斓
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