Специальные главы физической метеорологии

Аннотация рабочей программы дисциплины М2.В.ДВ.2.2
Специальные главы физической метеорологии
Направление подготовки 021600.68 Гидрометеорология, метеорология
код
название направления
профиль
1. Цели и задачи дисциплины
Целью данного спецкурса является формирование у магистров теоретических знаний о режиме
влажности и динамики атмосферы на фоне её взаимодействия с подстилающей поверхностью.
Задачи: При изучении режима влажности в атмосфере первостепенной задачей является изучение условий фазовых преобразований воды в атмосфере с последующим изучением условий
образования облаков, осадков и атмосферных явлений, обусловленных фазовыми преобразованиями воды в атмосфере на фоне развития вертикальных движений в тропосфере различного
типа.
Второй задачей является изучение физических закономерностей в поле ветра при реализации 2-го закона Ньютона при наличии и отсутствии влияния сил турбулентного трения и механического при взаимодействии перемещающегося воздуха с подстилающей поверхностью.
2. Место дисциплины в учебном плане и общая трудоёмкость
Дисциплина по выбору «Специальные главы физической метеорологии» входит в вариативную часть профессионального цикла ООП подготовки магистров-гидрометеорологов, и
опирается на знания полученные в ходе изучения «Физической метеорологии». Данный курс
является базовым для изучения синоптических аспектов в процессах облако- и осадкообразования, образования и эволюции синоптических объектов, определяющих резкие изменения в погоде. Курс предлагает более углубленное изучение разделов «Водный режим» и «Динамика атмосферы» с привлечением синоптических аспектов при изучении полей влажности, облачности
и ветра в тропосфере.
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачётные единицы.
3. Формируемы компетенции
ПК-4, ПК-10
4. Знания, умения и навыки, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
владеть: картографическим методом и основами картографии в гидрометеорологических исследованиях;
уметь: составлять разделы научно-технических отчетов, пояснительных записок, готовить обзоры, аннотации, составлять рефераты и библиографии по тематике проводимых исследований,
участвует в работе семинаров, научно-технических конференций, в подготовке публикаций.
5. Содержание дисциплины
Введение. Водяной пар как переменная субстанция в атмосфере. Источники поступления. Влагооборот. Основные характеристики влажности. Пространственно-временное распределение
влажности в атмосфере.
Водный режим атмосферы. Условия фазовых переходов воды в атмосфере. Зависимость упругости насыщения от температуры воздуха. Уравнение Клаузиса – Клайперона. Уравнение Магнуса. Термодинамическая диаграмма равновесия фаз. Влияние кривизны поверхности, растворимых примесей и электрических зарядов на парциальное давление насыщения. Образование
зародышевых капель. Ядра конденсации. Конденсационный и коагуляционный рост капель в
облаках.
Туманы, облака и осадки. Процессы возникновения туманов и их классификация. Распределение туманов во времени и пространстве. Морфологическая и генетическая классификации об-
лаков. Образование слоистообразных облаков. Фронтальные облачные системы. Образование
волнистообразных облаков. Образование кучевообразных облаков. Пространственно-временное
распределение облаков над северным полушарием. Образование атмосферных и наземных
осадков. Роль кристаллической фазы в облаке при переходе облачных элементов в категорию
осадков. Образование моросящих, обложных и ливневых осадков. Классификации и условные
обозначения. Пространственное распределение осадков в пределах северного полушария. Годовой ход осадков.
Основы динамики атмосферы Основные силы, действующие в атмосфере. Уравнение движения в атмосфере в векторной форме. Физические основы деления тропосферы на приземный
слой, пограничный слой и свободную атмосферу.
Приземный слой. Профиль ветра. Закон Прандтля. Влияние стратификации на профиль ветра.
Пограничный слой. Профиль ветра при закономерном изменении в соотношении действующих
сил. Спираль Экмана. Особенности динамического взаимодействия атмосферы и подстилающей поверхности в макротурбулентных вихрях. Траектории и линии тока.
Свободная атмосфера. Соотношение действующих сил. Уравнение движения в векторной
форме. Градиентный ветер и его частные случаи (геострофический, геоциклострофический).
Рабочие формулы для расчёта геострофического ветра. Связь действительного и геострофического ветра в слое трения. Структура поля ветра в макротурбулентных вихрях в слое трения и в
свободной атмосфере. Термический ветер. Рабочая формула. Влияние адвекции температуры на
профиль ветра в свободной атмосфере. Классы вертикальных движений в атмосфере.
Местные ветры и явления: фён, бора, бризы, горно-долинные ветры, смерчи.
6. Виды учебной работы
Лекции, консультации, семинары, коллоквиумы, самостоятельная работа.
7. Технические и программные средства обучения, Интернет и Интернет-ресурсы
Интернет-источники:
1. http://climate.mecom.ru/
2. http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000053/index.shtml
3. http://www.mgo.rssi.ru/publik.html
4. http://www.climate.kz/rus/
5. http://www.nwicpc.ru/uncert.htm
Оборудование
1. Учебная аудитория с мультимедийным проектором для проведения лекционных занятий.
2. Компьютерные классы с выходом в Интернет для проведения самостоятельных работ.
8. Формы текущего контроля успеваемости студентов
Защита рефератов, устные доклады.
9. Виды и формы промежуточной аттестации
Итоговый контроль (в соответствии с учебным планом): зачет. К зачету допускаются магистры,
выполнившие задания в компьютерном классе, а также задания по самоаттестации (образцы
заданий прилагаются).
10.
Разработчик аннотации
Доцент кафедры метеорологии и охраны атмосферы
Шаманский Юрий Васильевич