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[[気象]]は生活との関わりが深い現象であり、気象の研究は[[古代]]文明より行われてきた。よく知られているものとして、[[古代ギリシャ]]の[[アリストテレス]]([[紀元前384年|前384]] – [[紀元前322年|322]])の著書『''Meteorologica''(気象学)』があり、この中で気象や彗星・流星などを研究する学問を''Meteorologica''としており、[[四大元素]]説に基づいて風や雨の仕組みを論じている。一方、[[古代中国]]においても『[[淮南子]]』において[[陰陽説]]に基づく雷の原理が論じられている。しかし、この頃の気象の予測の根拠は[[経験則]]などを基にした[[観天望気]]であり、科学的な観測はまだほとんど行われなかった。
 
科学的な観測が始まったのは近代科学が発達し始めた[[近世]][[ヨーロッパ]]である。[[17世紀]]には[[エヴァンジェリスタ・トリチェリ|トリチェリ]]が制作した[[気圧計]]によって気圧変化と天候の変化の関連性が発見され、[[ガリレオ・ガリレイ]]が発明したとされる[[温度計]]もこの頃改良され実用化した。このような測定器の発明によって科学的な[[気象観測]]が始まり、近代気象学も発達し始める。[[エドモンド・ハレー|ハレー]]は[[1686年]]、航海記録から風の地図を作成して[[貿易風]]と[[季節風]]にあたる風を発見した。[[ジョージ・ハドレー|ハドレー]](<small>[[:en:George Hadley|英語]]</small>)は[[1735年]]に、貿易風は熱帯が太陽の熱を多く受けることと地球の自転の力によって生じるとの説を発表し、これが後の[[ハドレー循環]]の発見につながる。
 
19世紀には科学的な天気予報が成立する。[[1820年]]に[[ハインリッヒ・ウィルヘルム・ブランデス|ブランデス]](<small>[[:en:Heinrich Wilhelm Brandes|英語]]</small>)が初めて天気図を作り[[気圧配置]]と[[天気]]の関係を明らかにした。[[1837年]]に実用化された[[電信]]によって、気象観測データを瞬時に集めることが技術的に可能になる<ref>Library of Congress. [http://memory.loc.gov/ammem/sfbmhtml/sfbmtelessay.html The Invention of the Telegraph.] Retrieved on 2009-01-01.</ref>。ただこれはなかなか実現せず、[[1845年]]に初めて[[ジョセフ・ヘンリー]]の主導で[[スミソニアン協会]]が運営するアメリカの気象観測網ができた。[[1854年]]にはイギリス商務省の中に[[ロバート・フィッツロイ]]を長とする海の気象観測を担当する組織が発足し、同年に[[イギリス気象庁]]として分立される(世界初の国家気象機関)。[[1860年]]には、[[タイムズ]]紙面上に毎日の天気予報が掲載され、暴風が予想されるときは港に警報を出して出港を制限するようになった。[[1863年]]には、[[ユルバン・ルヴェリエ|ルヴェリエ]]が[[パリ天文台]]においてヨーロッパの毎日の天気図の発行を始め、彼の進言によって天気図を用いた天気予報(現在で言う総観スケールの予報)が検討され始める。その後[[インド気象局|インド]]([[1875年]])<ref>India Meteorological Department [http://www.imd.gov.in/doc/history/eastablishment-of-imd.htm Establishment of IMD.] Retrieved on 2009-01-01.</ref>、[[フィンランド気象研究所|フィンランド]]([[1881年]])<ref>Finnish Meteorological Institute. [http://www.fmi.fi/organization/history.html History of Finnish Meteorological Institute.] Retrieved on 2009-01-01.</ref>、[[気象庁|日本]]([[1883年]])<ref>Japan Meteorological Agency. [http://www.jma.go.jp/jma/en/History/indexe_his.htm History.] Retrieved on 2006-10-22.</ref>、[[アメリカ国立気象局|アメリカ]]([[1890年]])、[[オーストラリア気象局|オーストラリア]]([[1904年]])<ref name="ABC">{{Cite web|url=http://www.abc.net.au/news/stories/2008/01/01/2129737.htm |title=BOM celebrates 100 years |publisher=[[Australian Broadcasting Corporation]] |accessdate=2008-01-01}}</ref><ref>{{Cite web|title=Collections in Perth: 20. Meteorology |publisher=National Archives of Australia |date= |url=http://www.naa.gov.au/naaresources/Publications/research_guides/guides/perth/chapter20.htm |accessdate=2008-05-24}}</ref>など各国で気象機関が設立される。
 
この頃にも気象学は発展を続けていく。[[1835年]][[ガスパール=ギュスターヴ・コリオリ|コリオリ]]は回転座標系における回転体の運動方程式、つまり自転している地球上での風の運動を記述する方程式を発表する<ref name=corps>{{Cite journal|author=G-G Coriolis |title=Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps |journal= J. De l'Ecole royale polytechnique |volume=15 |pages= 144–154 |year=1835}}</ref>。19世紀後半には、[[気圧傾度力]]と[[コリオリの力]]によって風が[[等圧線]]に沿って吹くことが理論的に証明される。1920年頃には、[[ィルヘルム・ビヤークネス]]らの研究グループによって[[温帯低気圧#ノルウェー学派モデル|ノルウェー学派モデル]]が提唱され、[[寒帯前線]]と絡めた[[気団]]論、温帯低気圧や[[前線 (気象)|前線]]の発達過程が初めて示された<ref name="NorCycMod">Shaye Johnson. [http://weather.ou.edu/~metr4424/Files/Norwegian_Cyclone_Model.pdf#search=%22norwegian%20cyclone%20model%22 The Norwegian Cyclone Model.] Retrieved on 2006-10-11.</ref>。また同研究グループの[[カール=グスタフ・ロスビー|ロスビー]]は後に[[大気波]]の一種である[[ロスビー波]]を発見するなど[[流体力学]]で業績を残し、[[トール・ベルシェロン|ベルシェロン]](<small>[[:en:Tor Bergeron|英語]]</small>)は[[1933年]]に雨の発生原理の1つである「[[降水過程#冷たい雨|氷晶説]](現在の「冷たい雨」の原理)」を発表するなどしている。
 
[[1922年]]、[[ルイス・フライ・リチャードソン|リチャードソン]]は著書の中で数学的に天候の変化をすることは可能だと述べ、実際に計算を行ったが膨大な量と精度の問題から実用には程遠いものであった。[[1949年]]に[[ジュール・グレゴリー・チャーニー|チャーニー]]は[[数値予報]]に初めて成功し、[[1950年代]]には[[コンピュータ]]によって単純なモデルで大気の物理現象を計算することが可能となり、様々な[[シミュレーション]]が試みられるようになった<ref>{{cite book|title=Storm Watchers|page=208|year=2002|author=Cox, John D.|publisher=John Wiley & Sons, Inc.|ISBN=047138108X}}</ref>。その中で[[エドワード・ローレンツ|ローレンツ]]は計算結果の[[カオス理論|カオス]]的振る舞い([[バタフライ効果]])を発見し、後の[[アンサンブル予報]]と呼ばれる不確実性を少なくする予報手法へとつながっていく<ref>Edward N. Lorenz, "Deterministic non-periodic flow", ''Journal of the Atmospheric Sciences'', vol.&nbsp;20, pages 130–141 (1963).</ref><ref name="HPCens">{{cite web|url=http://www.hpc.ncep.noaa.gov/ensembletraining|author=Manousos, Peter|publisher=[[Hydrometeorological Prediction Center]]|date=2006-07-19|accessdate=2010-12-31|title=Ensemble Prediction Systems}}</ref>。[[1955年]]にアメリカ国立気象局、[[1959年]]に気象庁が数値予報を導入したが、スピードや精度はまだ低かった<ref>[http://www.jmbsc.or.jp/hp/topicks/0905/0905suutiyohou50th.pdf 50年目を迎えた気象庁の数値予報] 気象業務支援センター、2011年9月1日閲覧</ref>。これ以降もコンピュータの発達によって計算量・スピードは改善していった。
 
=== 日本の気象学の歴史 ===
日本には自然観察に基づく経験則によって生み出された[[農事暦]]などは存在したが、体系的な気象学が入ってくるのは、[[江戸時代]]後期以後である。とはいえ、全くそれ以前に気象学が無かったわけではなく、[[アリストテレス]]の気象学は部分的ながら[[戦国時代 (日本)|戦国時代]]に[[宣教師]]を通じて流入していた。[[山鹿素行]]は[[風]]が地表を移動する空気の流れである事には気づいていた。これは西洋で気象学が盛んになる前の発見であったが、彼の関心は[[軍学]]の一環としての物であり、独自の学問としては発達しなかった。[[蘭学]]の流入以後わずかながら気象の動きに抱く人も出てきて、[[柳沢信鴻]]や[[司馬江漢]]のように気象の状況について詳細な記録を残す人も登場した。[[土井利位]]が自ら[[顕微鏡]]で観察した[[雪]]の[[結晶]]についての研究書である『[[雪華図説]]』は良く知られている。
 
[[天保]]年間以後[[江戸幕府]][[天文方]]で気象観測が行われるようになり、[[安政]]4年には[[伊藤慎蔵]]によって本格的な気象書の翻訳である『[[颶風新話]]』が刊行された。なお、meteorologyを「気象学」と訳した最初の文献は[[明治]]6年の『[[英和字彙]]』である。2年後、東京気象台が設置され、明治17年には[[天気予報]]が開始、明治20年には[[中央気象台]]が発足されるとともに気象台測候所条例が制定され、日本の気象学が本格的に勃興することになる。
 
ヨーロッパ、アメリカなどの先進国の気象学と日本の気象学は、異なる発達過程を経てきている。これは地理的に離れていることで学者の交流が少ないことに加えて、[[台風]]や[[梅雨]]、[[日本海側]]の[[大雪]]などの独特の気象によって研究対象が違ったことが要因である。
 
== 現在の気象学・気象業務 ==
{{main|気象観測|気象業務|天気予報}}
現代気象学の基礎は地道な観測によって作られた。19世紀中盤に計器による定点気象観測が始まって以来、1世紀以上の間人の手による観測が続けられていたが、20世紀後半に自動観測([[遠隔測定法|テレメータによる測定]])が普及して観測が容易になった。海洋では[[気象観測船]]が[[海洋気象ブイ]]に取って代わり、上空ではまず[[気象レーダー]]、その後[[1970年代]]・[[1980年代]]から[[気象衛星]]によって[[雲]]や[[降水]]のリアルタイム観測が可能となり、現在の気象予報に不可欠なものとして活用されている。
 
こうした観測技術の発達による既知の現象の解明や新たな発見によって、気象学は現在も発達し続けており、様々な分野が生まれてきている。特に、[[熱帯低気圧]]や[[竜巻]]、[[寒波]]、[[熱波]]、[[旱魃]]などの災害をもたらすような気象や、[[エルニーニョ・南方振動]](ENSO)などの気候パターンに対しては関心が高く、活発な研究が行われている。また、[[オゾンホール]]、[[大気汚染]]や[[気候変動]]([[地球温暖化]])などの[[地球環境問題]]も気象学に関係が深く、多くの気象学者が研究に携わっている。
 
一方で、気象を扱う業務([[気象業務]])のうち天気予報などは日常の一部となっていて、研究機関のみが扱うのではなく民間でも行うことができ([[アメリカ合衆国|アメリカ]]、[[日本]]など)、各国でその形態は異なるものの、気象産業と呼ばれるものが出現している<ref>[http://www.econ.hokudai.ac.jp/~takais/b-essay/2004/saitou-b-essay.htm 気象産業の形成と展望-日本・アメリカの気象業界の実態と気象情報市場の推移-] 斎藤弘幸、北海道大学。</ref>。また、開発途上で今後の普及が予想される[[スマートグリッド]]や[[再生可能エネルギー]]導入・[[省エネルギー]]に関して、発電量予測や需要予測などに関わる気象予報のニーズは高いと見込まれている<ref>[http://gigaom.com/cleantech/weatherbug-eyes-the-smart-grid-buzz/ WeatherBug Eyes the Smart Grid Buzz]Katie Fehrenbacher, 2010年2月10日、GIGAOM(日本語部分訳:[http://blogs.itmedia.co.jp/akihito/2010/02/post-cab4.html スマートグリッド構成要素としての「天気予報」] 小林啓倫、ITmediaオルタナティブブログ)</ref>。
 
気象学の研究の中では、[[人工降雨]]などの[[気象制御]]の試みも行われてきた。究極的には、気象を制御して災害を低減することが考えられるが、技術的な問題から大規模な実用化はされていない。また、倫理的な問題や、果たして複雑な気象システムを制御できるのかという問題も横たわっている。
 
== 気象学の分野 ==
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* [[大気電気学]](気象電気学) - 大気中に起きる様々な電気現象及び[[光電現象]]を研究する
* [[大気物理学]](気象物理学) - 大気中の[[凝結]]・[[降水]]・[[放射]]等の物理過程を研究する
** [[超高層大気物理学]] - オーロラなど、主に[[熱圏]]以上の超高層大気で起きる物理現象を研究する。近年は[[太陽フレア]]などが関わる[[宇宙天気予報|宇宙天気]]への関心が高い。
* [[気象化学]] - [[化学]]に基づいて大気現象及びその性質を研究する
* [[水文気象学]] - 大気中の[[水文学]]的現象を研究する
* [[海洋気象学]] - 海洋付近の大気の諸現象や、[[大気海洋相互作用]]を研究する
* [[境界層気象学]] - 地上から約 1 km までの[[大気境界層]](地表による摩擦の影響が大きい大気層)における諸現象を研究する
* [[高層気象学]] - [[高層大気]]の諸現象を研究する。高層観測が主流でなかった20世紀初頭までは独立した分野だったが、高層観測が一般化してからはその意義を失い一般的な気象学と融合していった分野。
* [[衛星気象学]] - 気象が人間や生物衛星与え影響[[リモートセンシング]]技術を駆使して大気の諸現象を研究する学問
* [[生気象学]] - 気象が人間や生物に与える影響を研究する
 
実務に特化したものでは、
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* [[農業気象学]] - 農作物の管理のために大気現象を研究する
 
また、気象長期的な変化を傾向から、あるいは[[地理学]]的観点から研究、分析する'''[[気候学]]'''は気象学の1分野とされる場合もあるが、並列する学問とされる場合もある。
 
気象学と気候学は突き詰めると、研究対象は同じ「大気中の諸現象」として一括りにできる。そのため、これらをまとめて[[大気科学]]と呼び、[[自然科学]]あるいは[[地球科学]]の中の一分野と考えることがある。
 
== 気象現象のスケール ==
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{{main2|個々のさまざまな気象現象については「[[気象]]」を}}
 
== 関連項目 ==
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{{Wikibooks|気象学}}
{{ウィキポータルリンク|気象と気候}}
*[[天気]]、[[天気図]]、[[天気予報]]
*[[気象観測]]
*[[気象業務]]
*[[天気]]、[[天気図]]、[[天気予報]]
*[[気象学・気候学に関する記事の一覧]]
*[[気象学者の一覧]]