《大气边界层气象学》的研究对象是大气边界层，是研究边界层大气的物理现象、物理结构、运动规律（运动学、动力学、能量转化等）及其应用方法的一门学科。大气边界层为大气受下垫面影响的层次，或大气与下垫面相互作用的层次，更精确地说，应是在小于一天的时间尺度上相互作用的层次，因为如果时间尺度更长，下垫面影响的高度会更高。 大气边界层的厚度差异很大，晴天白天高度可达1-2km，而夜间当地面强烈冷却时，可能只有100m的量级，平均而言，可认为厚度几百米或量级为1km。如果再细分，在大气边界层最下部约1/10的厚度内，即最接近地表的部分可称为近地层。近地层有其特殊性质，研究得较为充分。近地层以上的边界层可称为“外层”或“Ekman层”。
大气边界层有别于其上的自由大气的基本特点就是其运动的湍流性。自由大气中也有时有“晴空湍流”存在，但不像边界层中湍流是始终占主导地位的流动。而边界层湍流运动也正是下垫面作用作用的结果。在地表空气运动速度为零；在海面，海水流动速度相对于空气而言也是非常小，因而在海面也可以近似看成风速为零。而在这个零风速与边界层某个高度处的某个风速之间就会形成巨大的风切变。按流体力学的混合长理论，如果风切变越大，则由流点垂直位移形成的扰动速度也会越大，即越易形成湍流。这我们也可称为机械湍流，因为它纯由机械运动而形成。
地表与大气的一个重要物理性质的差别是其辐射特性。地表白天强烈吸收日光辐射，使表面增温强烈，在地表与大气间形成一个强的超绝热的温度梯度，对做向上(向下)垂直运动的气块形成一个正(负)的净浮力，使垂直运动得到加速，加剧了湍流运动，此时温度层结是不稳定的。夜间地表因长波辐射而剧烈降温，形成与白天相反的垂直温度梯度，造成与白天相反的净浮力，减弱垂直运动。此时温度层结是稳定的。这种由温度层结形成的湍流运动可称为热力湍流，它是大气所特有的。由于下垫面的这种作用是的边界层内的温度垂直梯度远大于自由大气的温度垂直梯度，因而也造成了边界层内的强湍流。
大气边界层的运动形式主要是湍流运动，而大气边界层内主要的物理过程就是湍流运动引起的各种物理量，包括热量、水汽、动量和各种物质如污染物的湍流交换和输送，这种湍流交换过程决定了边界层内各种变量的空间分布和时间变化。
研究大气边界层具有非常重要的意义，对边界层中湍流运动特点的研究以及气象要素分布规律的掌握有利于作出更准确的数值预报和精确描述污染物扩散问题，以上两点在历史上也是推动边界层学科发展的动力。本课程将要介绍控制大气边界层运动的基本方程，近地层气象学相似理论，近地层湍流微结构，全边界层相似理论等方面的知识。
《大气边界层气象学》是以流体力学的基本原理和动力气象的基本知识为基础，运用数学分析方法，外场观测方法以及数值模拟方法等研究大气边界层的物理现象、物理结构、运动规律（运动学、动力学、能量转化等）及其应用方法的一门学科。
边界层气象学要解决的问题是也是与人类生产生活密切相关的一些问题。从大气动力学而言，大气边界层中的动力学过程及其与自由大气的相互作用是大气动力学中重要的组成部分，边界层中动力学过程的研究有助于对整个大气动力学过程的了解。大气科学的一个重要应用是天气和气候的预测，当前数值模拟和预报已是大气预报的主流方向。现在模式结构越来越细，动力学框架越来越精确，物理过程考虑得越来越全面，这就需要对边界层的描述更为精确，历史上对边界层模式的研究都很快被应用到大气的数值模式中。与国民经济有关的很多问题都要用到边界层的研究成果，如农田小气候、水库建设、蒸发量估算、农田水利建设、防护林的营造、风能利用和土木建设中的风振、风压等问题都要应用大气边界层的研究成果。而作为环保问题的大气污染防治问题更与大气边界层的研究息息相关，大气污染防治中需要定量一定的污染源造成污染的时空分布，而这就需要知道边界层的湍流状态和大气边界层的运动规律。因此，大气边界层在环保问题中有重要的应用。大气边界层的动力学正是在数值预报和环保问题这两个主要研究课题的推动下发展起来的。所以边界层气象学具有重要的实用意义。
推荐教材：
| 书名 | 边界层气象学教程 | 编著者 | 赵鸣 |
| ISBN | 7-5029-0670-3/P·0362 | 版本号 | 第一版（1991年10月） |
| 出版社 | 气象出版社 | 定价 | 4.80元 |
参考教材：
| 书名 | 大气边界层动力学 | 编著者 | 赵鸣 |
| ISBN | 7-04-018947-X | 版本号 | 2006年7月第一版 |
| 出版社 | 高等教育出版社 | 定价 | 34.60元 |
本课程课内学时数为35学时。具体课时安排如下：
第一章 绪论 （共2课时）
1.1 大气边界层的基本概念
1.2 大气边界层的物理过程及其作用
1.3 边界层中要素廓线和时间变化
1.4 大气边界层研究方法和发展概况
第二章 基本方程 （共4课时）
2.1 基本统计方法
2.2 基本方程组
2.3 平均、脉动方程和方差方程
2.4 闭合问题
第三章 近地层气象学相似理论 （共13课时）
3.1 相似理论的基础
3.2 近地层特征
3.3 中性近地层气象要素的垂直分布
3.4 大气稳定度参数
3.5 非中性近地层气象要素的垂直分布
3.6 近地层气象参数化
3.7 塔层风廓线
第四章 近地层大气湍流微结构 （共4课时）
4.1 湍流统计量的简介
4.2 近地层大气湍流脉动标准差和湍流强度特征
4.3 湍谱的表示方法
4.4 大气湍谱的研究
4.5 地形对谱特性的影响
4.6 近地层中标量谱的特性
第五章 定常条件下的全边界层气象学 （共7课时）
5.1全边界层相似理论及其应用
5.2 阻力规律和热交换规律
5.3 相似理论和阻力规律的发展
5.4 边界层风分布的简单分析
5.5半经验理论在中性边界层中的应用
5.6 半经验理论在非中性边界层中的应用
5.7 高阶矩闭合方法在边界层研究中的应用
5.8 对流边界层
5.9 大气边界层的高度，湍流交换系数
5.10 大气环流和数值预报模式中边界层参数化简介
第六章 边界层气象学中的非定常问题 （共3课时）
6.1 温度和风的日变化
6.2 夜间稳定边界层
6.3 低空急流
6.4 不稳定边界层的发展
总复习（1课时）+习题辅导（1课时）
课程