大气科学是一门多学科交叉的综合性、基础性、应用性学科，既涉及数学、物理和化学等基础学科，又与海洋科学、资源与环境科学、空间科学、生态科学、农业科学和社会科学等学科密不可分。大气科学一方面为这些基础学科的应用提供出口；另一方面，也为这些基础学科提出新的研究领域或方向，促进了它们的发展。此外，人类生活在大气圈中，人类的社会活动、生命财产和经济发展等都受到大气中各种现象的制约或威胁，准确的天气、气候和大气环境的监测和预报，对减少或减轻大气活动对人类社会的不良影响有着举足轻重的作用。因此，大气科学本身的特点及其与社会经济发展之间的紧密关系决定了大气科学研究的重要地位。
大气观测和数值模拟是大气科学研究的基础。大气观测技术水平和数值计算能力的提高，对改进天气、气候和空气质量分析与预报的分辨率和准确度有很大的帮助，而大气科学的进一步发展对高性能观测仪器和高性能计算机提出了更高的要求，因此，大气科学的发展会直接带动相关高新技术的发展。
大气和海洋的关系极为密切，海、气相互作用是气候系统中最重要、最基本的物理过程，当前几乎所有的重大气候或气候变化项目都需要大气和海洋两个学科共同合作才能完成。
大气对地球环境生态系统有显著影响。例如，气候条件决定了生物的分布；高浓度污染物对大气环境和生态环境产生着巨大影响，是大气环境治理的主要对象，也是大气化学研究重要性的一个体现。近年来，全球变暖对生态系统的影响也日益突出。
天气、气候变化与人类健康、病毒传播等关系密切。例如，大气中的气溶胶不仅对人类健康造成威胁，还能传播真菌和病毒等。大量证据显示，气候变化对公共卫生安全造成的威胁日益增长。
当前，气候变化已经成为联合国和世界各国政府关注的焦点。大气科学的基础研究将为政府决策者应对气候变化、制定合理有效的方针政策提供有力的科学支撑。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》明确将环境问题，风能与太阳能等可再生能源开发利用，大气、水资源优化配置与综合开发利用，台风、暴雨、洪水等重大自然灾害研究等列为重点领域及其优先主题；将地球系统过程与资源、环境和灾害效应列为基础研究的科学前沿问题；将人类活动对地球系统的影响机制、全球变化与区域响应列为面向国家重大战略需求的基础研究。这些问题都是当前大气科学的基础前沿课题，因此，2011～2020年我国大气科学的基础研究在落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》确定的重点任务中具有重要地位。
中国地处东亚季风区，纵跨高、中、低三个纬度带，东临太平洋，南有印度洋，西有世界上最高的高原——青藏高原，下垫面复杂，气候多变，控制因子复杂，是世界上气象灾害活动最频繁、危害最严重的国家之一。1998年我国的特大洪涝灾害导致经济损失逾2600亿元，死亡人数超过3000人；2008年1月发生在中国南方的低温雨雪冰冻灾害造成1516。5亿元人民币的直接经济损失。因此，防灾减灾是国家的迫切需求。近年来，在全球气候变暖的背景下，特大洪涝、特大干旱、特大冰冻雨雪、超强台风、高温、局地强降水、雷电等极端天气、气候事件发生的频率和强度呈增加趋势，给国民经济造成了巨大损失。大气科学的基础研究将为国家防灾减灾提供科学基础。
总之，大气科学与地球科学中各个分支学科间都有密切关系，对促进邻近科学学科发展也有着重要作用；发展大气科学也是国民经济和社会发展的重大需求。如果按照著名物理学家艾尔文·温伯格的说法，“最具科学价值的领域是那些对邻近科学学科具有最大贡献、并将邻近科学照得最亮的领域”，并结合大气科学与社会经济发展之间的关系，那么大气科学在整个地球科学、环境生态研究中具有很高的战略地位。
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