Б3.Б.2.1_Учение об атмосфере

1 Цель и задачи изучения дисциплины
Целью дисциплины является изучение основных физических законов атмосферы, о ее
составе, строении, свойствах и протекающих в ней физических и химических процессах,
закономерностей формирования климатов, их распределения по земному шару и изменения в
прошлом и будущем.
Основной задачей дисциплины является описание состояния атмосферы в данный момент
времени, установление причинно-следственных связей и закономерностей развития происходящих
в ней явлений и процессов.
2 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Учение об атмосфере» включена в базовую часть профессионального цикла
ООП. Для понимания и усвоения дисциплины «Учение об атмосфере» необходимо твердое знание
основных законов физики и химии, а также математики. Эти дисциплины формируют
основополагающие знания о компонентах геосистем, в частности воздушной оболочки Земли,
представления об основных законах физики газов. Эта дисциплина необходима для изучения
дисциплин «Геоэкология», «Охрана окружающей среды», «Ландшафтоведение» и других
дисциплин профессионального цикла.
3 Требования к результатам освоения дисциплины
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих
предусмотренных ФГОС ВПО:
Общекультурные компетенции (ОК):
компетенций,
№ компетенции
Содержание компетенции
ОК-1
владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения
Профессиональные компетенции (ПК):
№ компетенции
Содержание компетенции
ПК-5
знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и
ландшафтоведении
В результате изучения дисциплины студент должен
ЗНАТЬ:
- общие свойства атмосферы, закономерности наблюдаемых в ней процессов и явлений, их
физико-географической сущности;
- основные закономерности радиационного и теплового режима Земли;
- процессы формирования климата, тенденции изменения климата в глобальном и
региональном аспектах.
УМЕТЬ:
- анализировать синоптическую ситуацию и условия самоочищения атмосферы.
ВЛАДЕТЬ:
- навыками работы с синоптическими и климатическими картами, графическими
материалами и таблицами метеорологических данных для анализа экологической ситуации.
2
1
Количество зачетных единиц
Наименования разделов, тем
Общее количество часов
4 Структура учебной дисциплины
2
3
Очная форма
Заочная форма
Распределение
часов по видам
занятий
Распределение
часов по видам
занятий
Ауд. ЛК ЛР
4
5
6
ПЗ
ПЗ
СР Ауд. ЛК ЛР
СР
(сем)
(сем)
7
8
9
10 11
12
13
Семестр 2
Раздел 1. Состав и строение атмосферы. Радиация в атмосфере. Тепловой режим атмосферы.
Влагооборот. Вода в атмосфере. Общая циркуляция атмосферы. Климатообразующие процессы.
Климатическая система, глобальный и локальный климат. Антропогенное воздействие на атмосферу.
Тема 1. Введение. Предмет и задачи
метеорологии и климатологии. Связь с
8
4 2 2
4 1 1 7
другими науками.
Тема 2. Состав и строение атмосферы.
Газовый состав атмосферного воздуха.
Вертикальное строение атмосферы.
8
4 2 2
4 1 1 7
Понятие о воздушных массах, фронтах и
барических системах.
Тема 3. Радиация в атмосфере.
8
4
2
-
2
4
2
-
-
2
6
10
4
2
-
2
6
-
-
-
-
10
8
4
2
-
2
4
1
1
-
-
7
8
4
2
-
2
4
2
-
-
2
6
10
4
2
-
2
6
2
-
-
2
8
8
4
2
-
2
4
1
1
-
-
7
Подготовка к сдаче зачета
4
-
-
-
-
4
-
-
-
-
4
Всего часов в семестре
72
-
16
4
-
6
62
Тема 4. Тепловой режим атмосферы.
Тепловой баланс земной поверхности.
Тема 5. Влагооборот. Облака.
Международная классификация облаков.
Осадки.
Тема 6. Общая циркуляция атмосферы.
Атмосферное давление. Ветер; сила и
скорость ветра.
Тема 7. Климатообразующие процессы.
Микроклимат как явление приземного слоя
атмосферы. Непреднамеренные
воздействия человека на климат.
Тема 8. Антропогенное воздействие на
атмосферу.
Форма контроля
2
32 16
Зачет
40 10
Зачет
3
5 Содержание лекций
Количество
часов по формам
№
Наименование темы
обучения
очная заочная
Раздел 1. Состав и строение атмосферы. Радиация в атмосфере. Тепловой режим атмосферы.
Влагооборот. Вода в атмосфере. Общая циркуляция атмосферы. Климатообразующие процессы.
Климатическая система, глобальный и локальный климат. Антропогенное воздействие на атмосферу.
Введение. Предмет и задачи метеорологии и климатологии. Связь с
другими науками. История развития, ее связь с другими науками
1
естественного цикла. Метеорологические наблюдения, метеорологическая сеть.
2
1
Всемирная метеорологическая организация. Всемирная служба погоды.
Метеорологические величины и метеорологические явления.
Состав и строение атмосферы. Газовый состав атмосферного воздуха.
Постоянные и переменные компоненты. Водяной пар в воздухе. Атмосферные
аэрозоли. Роль аэрозолей в атмосферных процессах. Проблемы «парникового
2
эффекта», «аэрозольного эффекта», «озонной дыры». Изменение состава
2
1
воздуха с высотой. Ионы в атмосфере. Принципы деления атмосферы на слои.
Вертикальное строение атмосферы. Понятие о воздушных массах, фронтах и
барических системах.
Радиация в атмосфере. Солнце как источник энергии; спектр излучения
Солнца; потоки лучистой энергии в атмосфере. Ослабление солнечной
3
радиации в атмосфере: поглощение радиации в атмосфере; рассеяние радиации
2
в атмосфере. Длинноволновое излучение: излучение земной поверхности;
излучение атмосферы.
Тепловой режим атмосферы. Температура воздуха, причины ее изменения.
4
Тепловой баланс земной поверхности. Влияние снежного покрова и
2
растительности на тепловой режим поверхности почвы.
Влагооборот. Вода в атмосфере. Характеристики влажности воздуха.
Процессы испарения и конденсации. Облака. Международная классификация
облаков; генетическая классификация облаков (кучевообразные облака,
5
волнистообразные, слоистообразные облака); световые явления в облаках.
2
1
Осадки: атмосферные осадки (образование и классификация); электричество
облаков и осадков, гроза молния, гром; наземные осадки (роса, иней, изморозь,
гололед).
Общая циркуляция атмосферы. Атмосферное давление. Ветер; сила и
6
2
скорость ветра.
Климатообразующие процессы. Климатическая система, глобальный и
локальный климат. Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция как
климатообразующие процессы. Географические факторы климата:
географическая широта, высота над уровнем моря, распределение суши и моря,
7
2
океанические течения, растительный и снежный покров. Микроклимат как
явление приземного слоя атмосферы. Микроклимат пересеченной местности,
микроклимат леса, микроклимат города. Непреднамеренные воздействия
человека на климат.
Антропогенное воздействие на атмосферу. Общая характеристика
8
загрязнения. Влияние пылевого загрязнения на тропосферу. Диоксид серы и
2
1
диоксиды азота в атмосфере. Образование смога. Стратосферный озон.
Всего часов
16
4
6 Темы лабораторных занятий
Проведение лабораторных занятий не предусмотрено учебным планом
4
7 Темы практических занятий
№
Количество
часов по формам
обучения
Наименование темы
очная
заочная
Раздел 1. Состав и строение атмосферы. Радиация в атмосфере. Тепловой режим атмосферы.
Влагооборот. Вода в атмосфере. Общая циркуляция атмосферы. Климатообразующие процессы.
Климатическая система, глобальный и локальный климат. Антропогенное воздействие на атмосферу.
1
Основные понятия о времени. Расчет среднесолнечного времени.
2
Изучение и сравнение термических режимов территорий, лежащих на
2
4
различных географических широтах.
Изучение суточного и годового хода солнечной радиации, анализ зависимости
3
2
2
прихода солнечной радиации от облачности.
4
Комплексная характеристика климата местности определенной территории.
4
2
5
Расчет ветровых характеристик. Построение розы ветров. Скоростная роза
ветров.
2
2
6
Описание синоптической карты.
2
-
16
6
Всего часов
8 Темы семинарских занятий
Проведение семинарских занятий не предусмотрено учебным планом.
9 Содержание и объем самостоятельной работы студента
Раздел
Трудоемкость
самостоятельной
работы, час.
очная
заочная
Раздел 1. Состав и строение
атмосферы. Радиация в атмосфере.
Тепловой режим атмосферы.
Влагооборот. Вода в атмосфере.
Общая циркуляция атмосферы.
Климатообразующие процессы.
Климатическая система, глобальный
и локальный климат. Антропогенное
воздействие на атмосферу.
36
Подготовка к сдаче зачета
Всего часов
Литература
Содержание работы
58
Основная: [13], доп.:.[4-17]
Освоение учебного
материала. Подготовка к
практическим и
лекционным занятиям.
4
4
Основная: [13], доп.:.[4-17]
Повторение
теоретического курса.
Подготовка к сдаче зачета.
40
62
10 Индивидуальные задания
Учебным планом не предусмотрены.
11 Методы обучения
В процессе преподавания используются следующие образовательные технологии:
- лекции, в том числе мультимедийные;
- проведение практических занятий;
- консультации преподавателей;
- самостоятельная работа студентов.
5
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной форме, составляет 44 % от аудиторной
нагрузки для очной формы обучения.
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие
средства, способы и организационные мероприятия:
изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием
компьютерных и интерактивных технологий;
самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием
методических разработок, специальной учебной и научной литературы.
Лекции – основная форма аудиторной работы студента. Цель лекции – ознакомить студентов
с основными теоретическими вопросами дисциплины в логически выдержанной форме. При
чтении данного курса применяются такие виды лекций: вводная, обзорная, проблемная, лекцияинформация, лекция-визуализация. Студентам рекомендуется вести конспект лекций в отдельной
тетради. Работа студента на лекциях не должна ограничиваться пассивной записью лекционного
материала. На лекциях рассматриваются основополагающие понятия основ природопользования.
При изложении теоретического материала используются активные методы проведения
занятий – каждая лекция начинается с краткого опроса по материалам предыдущей лекции.
Практические занятия – составная часть учебного процесса, групповая форма учебных
занятий, позволяющая студентам развить навыки самостоятельной работы с научной и справочной
литературой, получить опыт публичных выступлений, применить полученные теоретические
знания при решении практических задач.
Занятие может проходить в разных формах, обязательной для студента является
предшествующая ему и последующая за ним, самостоятельная работа с литературой.
Коллективный разбор конкретных ситуаций, возникающих в процессе защиты практических
работ, дает возможность расширить интерактивные формы обучения студентов.
Самостоятельная работа студентов направлена на углубление и закрепление знаний, а также
на развитие практических и интеллектуальных умений. Текущая СРС включает следующие виды
работ: изучение теоретического материала к практическим занятиям; подготовка к зачету.
Консультации включают помощь при самостоятельном освоении материала.
12 Методы контроля знаний и система присвоения баллов
Текущий контроль знаний осуществляется как путем краткого опроса на лекционных и
практических занятиях, защиты практических работ, так и в форме двух рубежных контрольных
работ. Варианты проверочных контрольных вопросов и электронные (печатные) тесты приводятся
в составе УМКД дисциплины «Учение о атмосфере».
Критерии оценки знаний студентов:
при сдаче практической работы – зачтено / не зачтено;
при сдаче тестов – зачтено / не зачтено;
при устном (или письменном) ответе по теории – зачтено / не зачтено.
При изучении дисциплины «Основы природопользования» предусматривается следующие
виды контроля:
1) текущий;
2) рубежный;
3) итоговый.
Текущий контроль проводится в течение лекционного занятия путем письменного опроса
студентов по материалам, как правило, предыдущей лекции. Текущий контроль преследует цель
выработать у студента необходимость к систематической работе по освоению материала
6
дисциплины. А также выполнение и защита практических работ. Оценивается текущий контроль
по двухбалльной системе – зачет или незачет.
Рубежный контроль проводится по результатам изучения модуля, путем выполнения
письменной рубежной контрольной работы, включающей 3 вопроса по теоретической части.
Рубежный контроль преследует цель проверки усвоения студентами знаний, усвоенных на
лекционных и практических занятиях. Оценивается по двухбалльной системе – зачет или незачет.
Итоговый контроль после завершения обучения студентами дисциплины «Основы
природопользования», защиты всех практических работ проводится в виде зачета. Итоговый
контроль преследует цель проверки знаний студента по всему изученному курсу, понимания
взаимосвязей различных его разделов друг с другом и связей с иными естественнонаучными,
общепрофессиональными и специальными дисциплинами. В процессе зачета проводится проверка
достижения результатов, предусмотренных данной рабочей программой. Итоговый контроль
предусматривает письменные ответы на 3 вопроса теоретического курса. Оценивается по
двухбалльной системе – зачет или незачет.
Список вопросов к зачету приведен в разделе 13. Учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов определено в разделе 14.
13 Перечень вопросов, выносимых на семестровый контроль
Зачет
1. Понятие атмосферы. Еѐ состав, изменение с высотой.
2. Прямая солнечная радиация.
3. Периодические изменения температуры воздуха.
4. Характеристика тропосферы, еѐ границы.
5. Рассеянная солнечная радиация.
6. Испаряемость и испарение.
7. Климатообразующие процессы, их краткая характеристика.
8. Суммарная солнечная радиация.
9. Инверсии температуры.
10. Дайте понятие погоды и климата. Какие науки занимаются их изучением?
11. Поглощенная солнечная радиация. Альбедо подстилающей поверхности.
12. Конденсация в атмосфере.
13. Понятие локального и глобального климата.
14. Ветер, его характеристики.
15. Основные барические системы Земли
16. Что такое барическое поле Земли и изобары?
17. Основные характеристики физического состояния атмосферы: температура, давление,
плотность, влажность.
18. Радиационный баланс земной поверхности, его составляющие.
19. Континентальность климата.
20. Определение атмосферы. Основные ее характеристики.
21.
22.
23.
24.
Понятие атмосферных фронтов, их типы.
Что такое метеорология и климатология?
Что такое Всемирная служба погоды?
Что такое метеорологическая информация?
7
25. Что такое атмосферное давление, парциальное давление водяного пара, парциальное
давление насыщения, абсолютная влажность, удельная влажность, относительная влажность,
точка росы, в каких единицах измеряются?
26. Международная классификация облаков.
27. Что такое виртуальная температура?
28. Плотность сухого и плотность влажного воздуха – что больше и почему?
29. Основные составляющие атмосферного воздуха.
30. Роль углекислого газа в атмосфере.
31. Роль озона в атмосфере.
32. Роль водяного пара в атмосфере.
33. Что такое атмосферные аэрозоли, какова их роль в атмосфере?
34. Перечислить потоки лучистой энергии в атмосфере.
35. Радиационный баланс подстилающей поверхности.
36. Радиационный баланс системы Земля – атмосфера.
37. Что такое суточный ход температуры воздуха как он изменяется с высотой?
38. Тепловой баланс суши, океана, системы Земля – атмосфера.
39. Что такое испарение (определение, единицы измерения, от чего зависит скорость
испарения, суточный ход испарения)?
40. Что такое конденсация и сублимация?
41. Что такое ядра конденсации?
42. Что такое туман?
43. Что такое облака?
44. Что такое роса, иней, гололед, гололедица. При каких условиях образуются?
45. Классификация осадков.
46. Что такое роза ветров?
47. Глобальное распределение давления на Земле.
48. Что такое климат? Основные климатообразующие процессы.
49. Географические факторы климата.
50. Как влияет на формирование климата географическая широта; высота над уровнем моря;
распределение суши и моря; орография; океанические течения; растительный и снежный покров?
14 Учебно-методическое обеспечение
Основная литература:
1. Филиппов А.Х. Учение об атмосфере./А.Х. Филиппов. – Сибирский инст. Права, экономики
и управл., 2006. – 107 с.
2. Полякова Л.С. Метеорология и климатология/ Л.С. Полякова, Д.В. Кашарин. – М.:МГУ,
2006. – 583 с.
3. Хромов С.П. Метеорология и климатология. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. – М.: Изд-во
МГУ, 2004. – 582 с.
Дополнительная литература:
4. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 352с.
5. Воробьѐв В.И. Синоптическая метеорология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 611с.
6. Голицын А.Н. Инженерная геоэкология./ А.Н. Голицын. – М.: Оникс, 2007. – 368 с.
7. Городецкий О.А. Метеорология, методы и технические средства наблюдений./ О.А.
Городецкий, А.И. Гуральник, В.В. Ларин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 326 с.
8
8. Зайцева И.А. Аэрология. / И.А. Зайцева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 322 с.
9. Захаровская Н.Н. Метеорология и климатология. / Н.Н. Захаровская, В.В. Ильинич. – М.:
Колос, 2005. – 126 с.
10. Кириченко Ю.В. Наука о Земле. / Ю.В. Кириченко, М.В. Щекина. – М., 2005. – 240 с.
11. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере:
Справочное пособие / Под ред. Э.Ю.Безуглой, М.Е. Берлянда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 328с.
12. Климатология / Под ред. О.А.Дроздова и Н.В. Кобышевой. – Л., 1989. – 320 с.
13. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии: Физика атмосферы. / Л.Т. Матвеев. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1984. – 752 с.
14. Моргунов В.К. Основы метеорологии, климатологии и метеорологические приборы и
методы наблюдений. / В.К. Моргунов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. – 331 с.
15. Охрана природы. Атмосфера; РД 52.04.306-92: Руководство по прогнозу загрязнения
воздуха / Под. ред. Л.И. Вереса. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. – 104 с.
16. Семенченко Б.А. Физическая метеорология. – М.: Аспект Пресс, 2002. – 415 с.
17. Шварцева Н.М. Метеорология и климатология: Учебное пособие. / Н.М. Шварцева. –
Томск: Изд-во ТПУ, 2000. – 96 с.
15 Информационные ресурсы
1. http://www.meteorf.ru/default.aspx официальный сайт Федеральной службы России по
гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) (дата обращения
05.02.2015)
2. http://meteoinfo.ru – сайт Гидрометцентра России Федеральной службы по гидрометеорологии
и мониторингу окружающей среды о погоде и климате (дата обращения 05.02.2015)
3. http://www.wmo.int/pages/index_ru.html – официальный сайт Всемирной метеорологической
организации (ВМО) (дата обращения 08.02.2015)
4. http://pogoda.ru.net – сайт о погоде и климате в различных городах и региона мира и России
(дата обращения 05.02.2015)
5. http://meteoweb.ru – интернет-журнал о погоде и атмосферных явлениях (дата обращения
03.02.2015)
6. http://weatheronline.co.uk – Weather Online, зарубежный сайт о погоде (дата обращения
12.02.2015)
7. http://planet.iitp.ru – сайт государственного учреждения «Научно-исследовательский центр
космической гидрометеорологии "Планета"» (дата обращения 11.02.2015)
8. http://www.iki.rssi.ru – сайт Института космических исследований «Space Research Institute»
(дата обращения 05.02.2015)
9. http://photojournal.jpl.nasa.gov – сайт с космическими снимками Национального космического
агентства США (NASA), представлены снимки Земли и других планет (дата обращения
01.02.2015).
10. http://earthobservatory.nasa.gov – сайт обсерватории «Земля» Национального космического
агентства США (NASA) (дата обращения 05.02.2015)
16 Материально-техническое обеспечение дисциплины
При изучении основных разделов дисциплины, выполнении практических и лабораторных
работ студенты используют материалы метеорологических и климатических справочников,
картографический материал, включающий климатические карты России, мира, как в печатном
издании, так и в электронном виде.
9