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自古以来人类就有改造（控制）天气和气候的愿望。迄今虽然由于科学技术的局限性还不能实现这一愿望，但通过试验研究，在探索影响天气和气候的科学问题上是有所收获的。

自二十世纪40年代中叶第一次向云中撒播播云催化剂以来，人工影响天气的试验延续不断。50年代中期，云和降水物理学逐步形成分支学科。60年代美国辛普森进行了积云动力催化实验；苏联苏拉克韦利泽等用冷云催化方法进行了大规模的防雹试验；美国还开展了用飞机在某一部位撒播碘化银以影响台风的试验。

中国从50年代末以来在大多数省份进行了人工降水、人工防雹和人工防霜的试验。这些试验虽然在设计和效果检验方面还存在不少问题，还难以作出肯定的评论，但为今后的试验研究积累了经验，并大大推动了云和降水物理学研究的发展。

50年代以来，随着对海洋和大气相互关系的研究，动力气象学的发展，出现了动力气候学。 它从动力学角度来研究地-气系统的辐射收支和能量转换，探讨气候形成的原因。近年来，通过数值模式对气候变化进行模拟的研究取得了不少成果。从70年代起，气候学已突破了只从大气的角度来研究的限制，而扩展到同时考虑大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈的气候系统进行研究，气候学正向着更加广泛、更为综合的方向发展。

现在，大气科学已发展成一门分支众多的科学。如大气遥感、雷达气象学和卫星气象学等分支；大气物理学下的大气边界层物理、平流层和中层大气物理学，以及大气光学、大气声学、大气电学和大气辐射学等 ；同大气物理学同时发展起来的，还有大气化学；天气学和动力气象学则相互渗透而形成天气动力气象学，其应用学科数值天气预报也发展成了独立的分支；由于对极地、热带和高原地区情况的研究日益深入，而出现极地气象学、热带气象学和高原气象学 ；气候学也出现了动力气候学、气候变化等分支。

由于大气科学广泛应用于生产、生活和科研等各种领域，许多边缘学科如海洋气象学、水文气象学、农业气象学、森林气象学、生物气象学、航空气象学、建筑气象学和医疗气象学等相继出现，在气象业务工作自动化进程中，大气科学不断地从信息理论、系统工程、计算机技术和计算数学等科学技术领域中获得新的实验手段和理论方法；同时，也不断地用自己的成就丰富着这些领域。