บรรยากาศศาสตร์

บรรยากาศศาสตร์ () เป็นคำศัพท์กลางๆ ใช้เรียกการศึกษาด้านบรรยากาศ ซึ่งได้แก่กระบวนการ ผลของระบบอื่นๆ ที่มีต่อบรรยากาศ และ ผลของบรรยากาศที่มีต่อระบบอื่นๆ อุตุนิยม ซึ่งรวมถึง "เคมีบรรยากาศ" และ "ฟิสิกส์บรรยากาศ" ที่หลักๆ เน้นไปที่การพยากรณ์อากาศ ภูมิอากาศวิทยา (Climatology) ได้แก่ การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศ (ทั้งระยะยาวและระยะสั้น) ที่จะบ่งชี้ภูมิอากาศเฉลี่ยและการเปลี่ยนไปตามเวลาที่เนื่องมาจากทั้งภูมิอากาศที่ผันแปรตามธรรมชาติ และภูมิอากาศที่ผันแปรตามกิจกรรมของมนุษย์ สาขาวิชาด้านบรรยากาศศาสตร์ได้ขยายตรอบคลุมถึงสาขาศาสตร์แห่งดาวเคราะห์และการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบสุริยจักรวาล

เคมีบรรยากาศ (Atmospheric chemistry) เป็นสาขาหนึ่งของบรรยากาศศาสตร์ที่ศึกษาถึงเคมีในบรรยากาศของโลกหรือของดาวเคราะห์อื่น เคมีบรรยากาศเป็นการวิจัยเชิงสหสาขาวิชาที่ครอบคลุมถึงเคมีสิ่งแวดล้อม ฟิสิกส์ อุตุนิยมวิทยา แบบจำลองคอมพิวเตอร์ สมุทรศาสตร์ ธรณีวิทยา และ วิทยาภูเขาไฟ และวิชาสาขาอื่นที่เกี่ยวข้อง การวิจัยได้เพิ่มความเข้มในการเชื่อมโยงกับสาขาวิชาอื่นๆ เช่น ภูมิอากาศวิทยามากขึ้น

ส่วนประกอบและเคมีของบรรยากาศมีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ ซึ่งในเบื้องต้นเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างบรรยากาศกับสิ่งมีชีวิต ส่วนประกอบของบรรยากาศถูกเปลี่ยนแปลงโดยกิจกรรมของมนุษย์ซึ่งการเปลี่ยนบางอย่างมีอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ พืชผลและระบบนิเวศ ตัวอย่างของปัญหาที่แสดงให้เห็นโดยเคมีบรรยกาศได้แก่ฝนกรด หมอกปนควันแบบโฟโตเคมี และ การอุ่นขึ้นของโลก เคมีบรรยากาศมุ่งที่จะแสวงหาความเข้าใจถึงสาเหตุของปัญหาเหล่านี้ และด้วยการค้นหาเพื่อให้ได้มาซึ่งความเข้าใจทางทฤษฎีนี้ จะช่วยให้เราสามารถทดลองวิธีการแก้ไขและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและการประเมินนโยบายของรัฐบาล

พลวัตบรรยากาศ (Atmospheric dynamics) เกี่ยวข้องกับการศึกษาการสังเกตการณ์และทฤษฎีที่เกี่ยวกับระบบการเคลื่อนที่ทั้งปวงที่เป็นสิ่งสำคัญยิ่งของอุตุนิยมวิทยา ซึ่งรวมถึงปรากฏการณ์ที่หลากหลาย เช่น พายุ พายุทอร์นาโด คลื่นแรงโน้มถ่วง พายุหมุนเขตร้อน พายุหมุนนอกเขตร้อน กระแสลมกรดหรือเจ็ทสตรีม และการไหลเวียนระดับโลก เป้าหมายของการศึกษาพลวัตบรรยากาศก็เพื่อนำมาใช้สำหรับอธิบายการไหลเวียนที่สังเกตเห็น โดยอาศัยพื้นฐานของหลักการหลักของฟิสิกส์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาดังกล่าวรวมถึงการเพิ่มความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศ การพัฒนากรรมวิธีสำหรับพยากรณ์ความแปรปรวนของลมฟ้าอากาศตามฤดูกาลและตามรายหลายปีและเพื่อทำความเข้าใจในการรบกวนสร้างความผิดปรกติให้กับบรรยกาศโดยมนุษย์ เช่นการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ หรือการลดความหนาของชั้นโอโซนที่มีต่อภูมิอากาศของโลก

ฟิสิกส์บรรยากาศ (Atmospheric physics) เป็นการประยุกต์ฟิสิกส์เข้ากับการศึกษาบรรยากาศ "นักฟิสิกส์บรรยากาศ" พยายามสร้างแบบจำลองบรรยากาศของโลกและบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ด้วยสมการของไหล แบบจำลองเคมี การดุลการแผ่รังสี และกระบวนการถ่ายโอนพลังงานในบรรยากาศและเน้นหนักเรื่องมหาสมุทร ในการทำแบบจำลองระบบลมฟ้าอากาศ "นักฟิสิกส์บรรยากาศ" จะใช้องค์ประกอบของทฤษฎีการกระจาย แบบจำลองการเกิดคลื่น ฟิสิกส์ก้อนเมฆ สถิติเชิงกล และสถิติเชิงปริภูมิซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ขั้นสูงที่สัมพันธ์กับฟิสิกส์ ฟิสิกส์บรรยากาศมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศวิทยาและยังครอบคลุมถึงการออกแบบและการก่อสร้างเครื่องมือสำหรับใช้ในการศึกษาบรรยากาศและใช้แปลข้อมูลที่ได้ รวมทั้งด้านโทรสัมผัส

ภูมิอากาศวิทยา (Climatology) ต่างกับ"อุตุนิยมวิทยา"ตรงที่เป็นการศึกษาระบบ "ลมฟ้าอากาศ" (weather) ช่วงสั้นที่มีช่วงเวลาไม่กี่สัปดาห์ ส่วนภูมิอากาศวิทยาศึกษาถึงความถี่และแนวโน้มของระบบเหล่านั้น เป็นการศึกษาถึงยุคของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ผ่านมาไม่กี่ปีถึงพันๆ ปี รวมทั้งศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงของรูปแบบเฉลี่ยของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงยาวที่สัมพันธ์กับสภาพบรรยากาศ