Рабочая программа учебной дисциплины

Правительство Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный университет

Факультет географии и геоэкологии

Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"Динамическая метеорология "

Dynamic meteorology

Наименование учебной дисциплины (иных занятий) на русском языке

Наименование учебной дисциплины (иных занятий) на английском языке

Язык(и) обучения

русский

Трудоёмкость

8

зачётных единиц

Регистрационный номер рабочей программы:

код года утверждения

/

код факультета или иного структурного подразделения

/

порядковый номер или шифр

Санкт-Петербург

2011

Раздел 1. Характеристики, структура и содержание учебных занятий

1.1. Цели и задачи учебных занятий

Главная трудность, возникающая перед учащимися при усвоении курса, заключается в сложности сочетания применяемого математического аппарата с физической сущностью явлений. Цель курса - обучить студентов методам синтетического использования знаний, полученных из базовых дисциплин и наблюдений, показать, как производится анализ процессов, происходящих в атмосфере, путем построения теоретических моделей и их верификации с помощью аналитических исследований или численных экспериментов. Задачи курса: 1) Составить на возможно более строгой основе замкнутую систему уравнений, описывающих атмосферные процессы и явления с помощью разных форм записи и в разных системах координат. 2) Исходя их общей базой системы, показать на примерах известных элементарных метеорологических процессов процедуру формулирования теоретических моделей, особенности их реализации и способы приложений. 3) Обеспечить усвоение методов верификации теоретических моделей с помощью аналитических исследований или численных экспериментов. 4) Активизировать ранее изученный инструментарий методов приближенных вычислений путем доказательного подбора метода в каждой расчетной работе и группировки работ в соответствие с возрастанием сложности алгоритмов. 5) Повысить технику владения компьютерными средствами проведения численных экспериментов. Расширить диапазон освоенных студентами возможностей электронных таблиц и средств визуализации результатов за счет решения задач, требующих применения всех заложенных в них функций.

1.2. Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебных занятий (пререквизиты)

Должны быть освоены в объемах, предусмотренных программами, дисциплины Высшей математика, Физика, Гидромеханика, Численные методы, Информатика и Физическая метеорология, а также после учебной метеорологической практики.

1.3. Перечень формируемых компетенций (результаты обучения)

ОК-6,ОК-7, ПК-2,ПК-3,ПК-7,ПК-8,ПК-18

1.4. Знания, умения, навыки, осваиваемые обучающимся

1) знать содержание дисциплины и специфику ее применения для исследования атмосферных процессов различных пространственных и временных масштабов; 2) - уметь производить физический анализ атмосферных процессов и явлений разного масштаба, правильно формулировать задачи для их математического описания; 3) иметь ясное представление о назначении применяемого математического аппарата и геофизическом смысле используемых математических задач; 4) - иметь практические навыки проведения расчетов и численных экспериментов с использованием электронных таблиц и средств визуализации расчетной информации.

1.5. Перечень и объём активных и интерактивных форм учебных занятий

Мультимедийные лекции, практические занятия с применением модели Колба, метод проектов для организации самостоятельной работы

1.6. Организация учебных занятий
Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся
Код модуля в составе дисциплины, практики и т. п.	Аудиторная учебная работа обучающихся	Самостоятельная работа	Объём активных форм учебной работы (часов)	Трудоёмкость (в зачётных единиц).	Объём активных и интерактивных форм учебных занятий	Трудоёмкость
лекции	семинары	консультации	практические занятия	лабораторные работы	контрольные работы	коллоквиумы	текущий контроль	промежуточная аттестация	под руководством преподавателя	в присутствии преподавателя	в т. ч. с использованием методических материалов
по формам обучения
Модуль 1 Основные понятия динамической метеорологии	25			42		2		3	1			15	69	3	73	зачётных единиц
10			10		10		10	10			10
Модуль 2 Важнейшие черты атмосферных движений	22			30		2		2	1			27	54	5	57	зачётных единиц
10			10		10		10	10			10
ИТОГО:	47			72		4		5	2			42		8	130	зачётных единиц

Виды, формы и сроки текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
Код модуля в составе дисциплины, практики и т. п.	Промежуточная аттестация	Текущий контроль
Виды	Сроки	Формы	Сроки
очная форма обучения
Модуль 1 Основные понятия динамической метеорологии	устный	3 неделя	собеседование	3 неделя
	письменная работа	7 неделя	контрольная работа	7 неделя
	письменная работа	11 неделя	расчетно-реферативная работа	11 неделя
	устный	по расписанию зимней сессии	экзамен	по расписанию зимней сессии
Модуль 2 Важнейшие черты атмосферных движений	устный	2 неделя	собеседование	2 неделя
	письменная работа	8 неделя	контрольная работа	8 неделя
	письменная работа	12 неделя	расчетно-реферативная работа	12 неделя
	устный	по расписанию зимней сессии	экзамен	по расписанию зимней сессии

1.7. Структура и содержание учебных занятий

Модуль 1. Основные понятия динамической метеорологии

1. Введение

Предмет динамической метеорологии. Место динамической метеорологии в ряду общеобразовательных дисциплин и ее значение для прикладных дисциплин. Очерк истории теоретической метеорологии. Русская метеорологическая школа.

Основы анализа размерностей и теории подобия. Характерные значения метеорологических величин и их дифференциальных характеристик. Использование размерностей и подобия при анализе уравнений в частных производных. Критерии подобия. Автомодельность.

2. Неравновесная термодинамика атмосферы

Атмосферный воздух, как смесь идеальных газов. Уравнение состояния. Термодинамически активные примеси в атмосфере (водяной пар и углекислый газ). Уравнение притока тепла в атмосфере. Энтропия и потенциальная температура сухого воздуха. Основные термодинамические соотношения, характеризующие фазовые переходы воды. Псевдопотенциальная температура. Термогигрометрические характеристики воздуха и их изменения в термодинамических циклах. Термодинамическое описание смешения масс влажного воздуха.

3. Стратификация и статическая устойчивость

Статика атмосферы и сила пловучести. Характер распределения основных и производных термогигрометрических характеристик с высотой. Сухо и влажноадиабатический градиент. Колебания частицы под действием силы плавучести. Частота Брента-Вяйсяля. Условия устойчивости статического равновесия в насыщенной и ненасыщенной водяным паром атмосфере. Влияние вовлечения на перемещение частицы. Принципы расчета аэрологических диаграмм. Отражение на аэрологической диаграмме термодинамики образования атмосферных осадков.

4. Лучистая энергия

Законы излучения. Уравнение переноса радиации. Применимость законов излучения к условиям планетных атмосфер. Решение уравнения переноса энергии. Расчет потоков радиации с помощью интегральной функции пропускания (ИФП). Вертикальное распределение температуры при радиационном и радиационно - конвективном равновесии.

5. Моделирование метеорологических полей

Специфические свойства метеорологических полей. Градиент и кривизна. Аналитическое задание метеорологических полей с учетом сферичности земной поверхности и стратификации атмосферы. Дифференциальные характеристики скалярных и векторных метеорологических полей и методы их расчетного оценивания. Способы оценки сходства метеорологических полей.

6. Кинематические характеристики атмосферы

Кинематические характеристики. Методы расчета перемещений характерных линий и точек метеорологических полей. Классификация и условия возникновения особых точек и линии. Восстановление поля ветра по вихрю и дивергенции.

Общие криволинейные ортогональные системы координат и важнейшие частные случаи (сферическая, цилиндрическая, натуральная, локальная квазидекартова). Дифференциальные характеристики в различных системах ортогональных координат. Основные варианты вертикальных координат. Переход к не ортогональным вертикальным координатам в дифференциальных выражениях.

7. Основные уравнения гидродинамики

Общая формулировка законов сохранения. Уравнения диффузии, неразрывности, движения и энергии как выражения законов сохранения массы, импульса и энергии. Уравнения движения во вращающейся системе координат. Изменение вида уравнений при преобразованиях координат.

8. Уравнения гидродинамики для турбулентной среды

Основные положения теории атмосферной турбулентности. Моменты гидродинамических полей. Проблема осреднения. Уравнения гидротермодинамики для турбулентной атмосферы. Проблема замыкания системы уравнений.

Многомасштабность атмосферных процессов. Оценка порядков членов в уравнениях динамики атмосферы. Анализ системы уравнений турбулентной атмосферы методами подобия. Упрощение уравнений для описания явлений определенных пространственных и временных масштабов.

9. Крупномасштабное движение в свободной атмосфере

Уравнения движения свободной атмосферы в прямоугольных, локальных координатах и натуральных координатах. Стационарное поле ветра при прямолинейных изобарах. Изменения геострофического ветра с высотой. Геострофическая адвекция температуры. Геострофический вихрь. Стационарное поле ветра при изобарах с переменной кривизной. Градиентный ветер при круговых изобарах. Инерционное движение. Линии тока.

Модуль 2. Важнейшие черты атмосферных движений

10.Вертикальные скорости в свободной атмосфере

Квазигеострофичность. Вклад локальной, горизонтальной и вертикальной производных в ускорение потока. Дивергенция ускоренного движения. Ускорения при отклонениях ветра от геострофического и вертикальные скорости. Уравнение вихря и дивергенции в квазигеострофической форме. Использование уравнения вихря для объяснения процесса формирования вертикальных токов в атмосфере. Оценка вертикальных скоростей по методу Швеца с использованием ЕОФ. Омега - уравнение для расчета вертикальных скоростей. Формирование вертикальных скоростей в бароклинных областях.

11.Энергия атмосферы и потенциальный вихрь

Вывод уравнений баланса кинетической, потенциальной и внутренней энергии единичного столба воздуха. Соотношения между различными видами энергии. Доступная потенциальная энергия. Преобразования видов энергии в атмосфере. Зональная и вихревая энергии. Генерация и диссипация энергии в атмосфере.

Момент импульса атмосферы. Вывод уравнения баланса момента импульса. Суперротация земной атмосферы и вариации длительности суток.

Определение потенциального вихря. Вывод уравнения для потенциального вихря. Условия его сохранения и применение в анализе атмосферных переносов.

12.Поверхности раздела и фронты

Поверхности сильного и слабого разрыва, как области совмещения разнородных физических процессов в атмосфере. Условия кинематического и динамического согласования. Скорость перемещения поверхностей разрыва. Постановка краевых задач с помощью условий согласования. Атмосферные фронты как поверхности разрыва. Угол наклона стационарного фронта.

13.Волновое движение

Система уравнений для малых колебаний состояния атмосферы около положения равновесия. Собственные решения и дисперсионные соотношения. Типы волновых движений атмосферы. Определение и условия существования звуковых волн, гравитационных волн. Волн Россби. Адаптация полей ветра и давления. Особенности адаптации в экваториальном поясе. Понятия об атмосферных приливах.

14.Гидродинамическая неустойчивость

Методы анализа устойчивости колебательных процессов в атмосфере. Неустойчивость гравитатационных волн. Баротропная неустойчивость. Бароклинная неустойчивость. Неустойчивость и образование вихрей в атмосфере. Неустойчивость и предсказуемость атмосферных процессов. Физическая и вычислительная неустойчивость.

15.Конвекция

Уравнения для описания термоконвективных явлений в атмосфере в приближениии Буссиенеска. Основные размерные переменные и безразмерные комплексы. Классификация видов конвективных движений в атмосфере. Основы динамики атмосферных термиков. Основы динамики плавучих струй. Наклонные плавучие струи. Основы теории ветров склонов.

16 Турбулентная диффузия и перенос в атмосфере.

17.Пограничный слой атмосферы

Замкнутая система уравнений и краевых условий, описывающая состояние турбулентного пограничного слоя атмосферы над однородной подстилающей поверхностью, и упрощенные варианты.

Приземный слой атмосферы. Распределение метеорологических величин по вертикали. Турбулентные потоки и их определение. Параметр шероховатости и его оценка в зависимости от масштаба рассматриваемого явления. Влияние лучистых потоков на состояние приземного слоя атмосферы. Классы устойчивости. Особенности использования уравнения теплового баланса подстилающей поверхности при постановке краевых условий для задач физики атмосферы.

Задача Экмана о профиле ветра в стационарном и горизонтально однородном пограничном слое, и ее современные модификации. Неустойчивость экмановского пограничного слоя. Методы восстановления профилей ветра, температуры и влажности в пограничном слое по данным наблюдений. Взаимодействие пограничного слоя и свободной атмосферы. Вертикальная скорость в пограничном слое над однородной поверхностью.

Внутренние пограничные слои. Квазистационарная задача о трансформации воздушной массы под влиянием свойств подстилающей поверхности и ее практических приложениях (расчет поправок на трансформацию при адвекции, заморозков, туманов и норм орошения). Вертикальная скорость в пограничном слое над сложным рельефом.

Модели суточного хода температуры в пограничном слое. Основы теории бризов. Реакция пограничного слоя на непериодические процессы в свободной атмосфере.

Темы практических занятий

Получение формул на основе анализа размерностей

Расчетный метод построения влажной адиабаты

Расчет полного набора термогигрометрических характеристик атмосферы по данным радиозондирования

Расчет потока прямой солнечной радиации на наклонную поверхность для заданной даты и часа.

Применение модели Симпсона - Гуди для расчета потоков длинноволнового излучения

Расчет дифференциальных характеристик по модельным метеорологическим полям.

Восстановление поля скорости по вихрю путем численного решения уравнения Пуассона

Уравнения гидродинамики в изобарической системе координат

Тензоры напряжений и деформаций и их связь в турбулентных течениях

Расчет геострофического ветра и его изменения с высотой по модельным термобарическим полям.

Расчет вертикальных токов в свободной атмосфере в квазигеострофическом приближении из уравнения вихря

Расчет энергетических характеристик атмосферы по модельным данным

Получение условий согласования на поверхностях раздела и вычисление положения фронтальных разделов

Решение задачи адаптации ветра и давления

Численное исследование устойчивости бароклинного зонального потока

Расчет характеристик кучевой облачности с помощью струйной модели

Расчет характеристик приземного слоя.

Расчет характеристик пограничного слоя по интегральной модели.

Исследование суточного хода метеорологических характеристик в пограничном слое

Раздел 2. Обеспечение учебных занятий

2.1. Методическое обеспечение

2.1.1.

Методическое обеспечение аудиторной работы

Презентации лекций на сайте http://rusin.rshu. ru/3k/

Презентации лекций на сайте http://rusin. geo. pu. ru/4k/

2.1.2.

Методическое обеспечение самостоятельной работы

Справочные и информационные материалы на сайтах http://rusin. geo. pu. ru и http://rusin. rshu. ru

2.1.3.

Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации и критерии оценивания

Текущий контроль производится в виде устных опросов в форме собеседований и письменных работ в расчетно-реферативной форме. Промежуточный контроль производи тся в форме экзамена в виде собеседования

2.1.4.

Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (контрольно-измерительные материалы)

Анкета-отзыв на дисциплину «Динамическая метеорология» Просим Вас заполнить анкету-отзыв по прочитанной дисциплине «Основы учения об атмосфере». Обобщенные данные анкет будут использованы для ее совершенствования. По каждому вопросу проставьте соответствующие оценки по шкале от 1 до 10 баллов (обведите выбранный Вами балл). В случае необходимости впишите свои комментарии. 1. Насколько Вы удовлетворены содержанием дисциплины в целом? 9 10 Комментарий_________________________________________________ 2. Насколько Вы удовлетворены общим стилем преподавания? 9 10 Комментарий_________________________________________________ 3. Как Вы оцениваете качество подготовки предложенных методических материалов? 9 10 Комментарий_________________________________________________ Насколько Вы удовлетворены использованием преподавателями активных методов обучения (моделирование процессов, кейсы, интерактивные лекции, и

Примерный перечень видов расчетных работ и заданий для самостоятельной работы

Расчет таблиц значений функций и построение графических изображений полей.

Аппроксимация точных значений парциального давления водяного пара от температуры приближенными формулами.

Численная оценка термогигрометрических характеристик атмосферы в различных географических зонах

Вычисление потока излучения абсолютно черного тела методом численного интегрирования по спектральным линиям.

Расчет потоков длинноволновой радиации при ясном небе с использованием функций пропускания.

Аналитическое задание трехмерно связных термобарических полей

Восстановление поля скорости по вихрю и дивергенции

Кинематические характеристики и уравнения движения в сферических и натуральных координатах.

Расчет коэффициента вертикального турбулентного обмена и горизонтального макротурбулентного обмена.

Градиентный ветер при изобарах произвольной кривизны

Расчет вертикальных токов в свободной атмосфере на базе омега - уравнения.

Расчет поля потенциального вихря на основе модельных данных.

Численное моделирование вертикальных циркуляций во фронтальных зонах

Численное решение и исследование уравнения волн плавучести при заданных профилях плотности и скорости ветра.

Математическая формулировка задачи о баротропной и бароклинной неустойчивости

Расчет ансамбля конвективных облаков по данным радиозондиpования

Применение интегральной модели пограничного слоя атмосферы для расчета метеорологических характеристик в горах.

Численное решение уравнения турбулентной диффузии.

Примерные темы рефератов

Теория подобия и анализ размерностей: круг идей, примеры, новые направления

Понятие "энтропия" и его применение в различных областях метеорологии

Численное моделирование образования конвективной облачности по методу частицы

Солнечные постоянные на планетах Солнечной системы

Исследования радиационно-конвективного равновесия в атмосфере

Использование кинематических характеристик для выявления особых точек и линий.

Уравнения гидродинамики атмосферы в основных системах криволинейных координат с различными вертикальными осями.

Основные подходы к решению проблемы замыкания, применяемые при описании атмосферной турбулентности

Адвективно-динамическая теория эволюции вихрей в атмосфере

Омега-уравнение для вертикальных токов: вывод, смысл, метод решения.

Применение понятия потенциального вихря в метеорологии.

Гидродинамическая неустойчивость и устойчивость: выявленные типы и проявления в атмосфере.

Теоpия свободной конвекции от локальных источников

Полуэмпирическая теория турбулентного пограничного слоя атмосферы

2.2. Кадровое обеспечение

2.2.1.

Требования к образованию и (или) квалификации штатных преподавателей и иных лиц, допущенных к преподаванию дисциплины

Лекции - профессор или доцент, имеющий опыт использования и преподавания динамической метеорологии. Практические занятия - профессор, доцент или ассистент, имеющий опыт использования и преподавания динамической метеорологии.

2.2.2.

Требования к обеспеченности учебно-вспомогательным и (или) иным персоналом

Инженер-программист для обеспечения функционирования необходимых программных средств

2.2.3.

Методические материалы для оценки обучающимися содержания и качества учебного процесса

Просим Вас заполнить анкету-отзыв по изученной дисциплине

Контрольные вопросы для экзамена по курсу

Как математически выражается то, что атмосферный воздух представляет собой сплошную среду, жидкость и газ

Вывести уравнение состояние для воздуха Марса (СО2-95%, N2-3%, Ar-2%)

Вывести уравнение виртуальной температуры и доказать с помощью него, что влажный воздух легче сухого.

Написать уравнение поля кругового циклона, имеющего в центре давление 950 гПа и лапласиан приблизительно 4гПа/400 км2

Записать в координатной форме результаты заданных векторных операций.

Записать в векторной и координатной форме уравнения движения атмосферы

Запишите уравнения и с помощью МаthCad нарисуйте линии тока спирального циклонического вихря.

Для плоского поля скорости ветра получить формулы а) для вертикальной составляющей вихря (поле ветра имеет функцию тока), б) для плоской дивергенции (поле ветра потенциально)

Почему поверхностные силы в турбулентной атмосфере представляются тензором, а не вектором (ответ обосновать)

Каков вид тензора напряжений в неподвижной жидкости и причем здесь закон Паскаля.

Записать формулы закона изменения давления с высотой в стандартной атмосфере

Доказать теорему Дайнса

От векторной записи уравнений движения не вращающейся атмосферы перейти к векторной форме уравнений движения для вращающейся атмосферы. Объяснить, как получается сила Кориолиса.

С помощью вычисления числа Россби объяснить причины применимости геострофического приближения в умеренных широтах.

Обосновать невозможность применения геострофического приближения для расчета скорости ветра на экваторе

Вывести в векторной форме формулу геострофического ветра и объяснить, куда он направлен в северном и южном полушариях по отношению к изобарам

Вывести в векторной форме формулу термического ветра и объяснить, куда он направлен в северном и южном полушариях по отношению к изотермам

Объяснить с помощью формул, почему поворот ветра с высотой указывает на тенденцию температуры

Как агеострофичность ветра связана в вертикальными скоростями в атмосфере.

Получить формулу для вертикальной составляющей вихря в натуральных координатах и объяснить, как значения этой составляющей зависят от кривизны линий тока и горизонтального сдвига ветра

Что такое бароклинность? Почему она важна? Как она выражается математически, как связана с адвекцией температуры?

Записать формулы и объяснить назначение абсолютного, относительного и потенциального вихрей. Сравнить их величины.

Вывести уравнение эволюции абсолютного вихря из уравнений движения с помощью векторных операций

Записать в векторной форме уравнение относительного вихря и получить из него уравнение для вертикальной составляющей вихря. Сравнить значения вертикальной и горизонтальных составляющих вихря и приблизительно указать, как располагаются в атмосфере вихревые т рубки.

Вывести уравнение для звуковых волн и формулу для их фазовой скорости.

Вывести уравнение для гравитационных волн и формулу для их фазовой скорости.

Вывести уравнение для волн Россби и формулу для их фазовой скорости.

Получит формулу для волнового пакета из двух волн с близкими частотами. Пояснить различия между фазовой и групповой скоростью

Объяснить постановку задачи Экмана и с помощью спирали Экмана указать основные свойства ветра в пограничном слое атмосферы

Получить формулу для расчета вертикальной скорости в экмановском пограничном слое. Объяснить, что такое «Экмановское накачивание»

С помощью теории подобия доказать, что профиль скорости ветра в приземном слое при нейтральной стратификации является логарифмическим

Как путем обработки данных градиентных наблюдений можно оценить параметр шероховатости.

Объяснить откуда получается и для чего служит характерный масштаб Монина – Обухова для высоты в приземном слое. Что такое число Ричардсона и как оно связано с критерием стратификации Монина-Обухова

Написать уравнения движения атмосферы в неподвижной декартовой системе координат и разъяснить смысл каждого слагаемого.

Выписать выражения для массовых и поверхностных сил, действующих на частицу воздуха и объяснить природу этих сил.

Записать уравнения движения атмосферы в системе координат, связанной с вращающейся Землей и разъяснить смысл каждого слагаемого.

Объяснить происхождение центробежной силы и силы Кориолиса. Вывести выражения для этих сил в локальных декартовых координатах.

Вывести уравнение неразрывности в декартовой системе координат. Объяснить, из какого закона сохранения оно следует и для расчета какой величины оно применяется в метеорологии.

Вывести уравнение состояния для влажного воздуха. Объяснить назначение виртуальной температуры. Доказать с помощью уравнения состояния, что теплый и влажный воздух легче сухого и холодного

С помощью анализа порядков слагаемых уравнения для вертикальной скорости получить уравнение статики.

С помощью уравнения статики определить а) связь массы атмосферного столба с давлением на его нижней границе, б) какую часть потенциальная энергия атмосферного столба составляет от внутренней энергии столба (теорема Дайнса)

С помощью уравнений статики и состояния получить формулу распределения давление по высоте в стандартной атмосфере.

Используя определение потенциальной температуры, получить формулу для расчета ее изменений по вертикали в политропной атмосфере. Доказать, что при сухоадиабатическом изменении температуры с высотой потенциальная температура с высотой не меняется, а в стандартной – возрастает.

Доказать, что величины а) дивергенция плоского соленоидального движения, б) вихрь плоского потенциального движения атмосферы, обе тождественно равны нулю. Объяснить различие между траекториями и линиями тока.

С помощью анализа порядков слагаемых уравнений для горизонтальной скорости получить уравнение геострофического ветра. Указать основные особенности геострофического ветра и его отличия от реального в свободной атмосфере.

Вывести формулу термического ветра и объяснить, почему по повороту ветра с высотой можно судить об ожидаемом изменении температуры.

Перечислить виды волновых движений в атмосфере и получить фазовую и групповую скорость для звуковых или гравитации оных волн (по выбору экзаменатора)

Записать уравнение для волн Россби на плоскости, получить для этих волн фазовую и групповую скорости

Получить уравнение для горизонтальной составляющей вихря скорости атмосферных движений. Объяснить смысл каждого члена этого уравнения

С помощью уравнения вихря объяснить, почему в свободной атмосфере в баротропном потоке не могут образовываться вихри. Может ли геострофический ветер в баротропном потоке менять направление с высотой? (Ответ обосновать с помощью анализа термического ветра)

Получить формулы для расчета дивергенции и вихря геострофического ветра по полю давления.

Записать уравнения движения для пограничного слоя и приземного слоя атмосферы. Объяснить баланс сил и смысл слагаемых.

Что такое «спираль Экмана»? Как она получается? Какие свойства ветра в ПС она описывает?

Используя формулы спирали Экмана для горизонтальных составляющих скорости ветра, получить уравнение для расчета вертикальной скорости на верхней границе экмановского ПС. Объяснить, какова и почему важна связь между знаком лапласиана давления и дивергенцией ветра.

С помощью анализа размерностей получить формулу для вертикального профиля скорости ветра в приземном слое при нейтральной стратификации.

Как по данным градиентных наблюдений оценить параметр шероховатости и указать при каких условиях это следует делать?

Как по данным градиентных наблюдений можно определить значение турбулентного потока тепла у земной поверхности?

2.3. Материально-техническое обеспечение

2.3.1.

Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий

Аудитория для проведения мультимедийных лекционных занятий с группой с использованием интернета

Компьютерный класс для проведения практических занятий с использованием интернета

2.3.2.

Требования к аудиторному оборудованию, в том числе к неспециализированному компьютерному оборудованию и программному обеспечению общего пользования

Стандартное мультимедийоное оборудование аудитории (переносный компьютерный мультимедийный комплекс и проекционная доска)

2.3.3.

Требования к специализированному оборудованию

Специализированные учебные доски, позволяющие проводить наглядные занятия, включающие элементы интерактивного взаимодействия.

Оснащение для современного компьютерного класса, высокопроизводи тельные компьютеры, связаные в локальную сеть и обеспеченные выходом в Интернет

2.3.4.

Требования к специализированному программному обеспечению

Лицензированные программные средства общего назначения Windows, Office, а также специализированные: графические редакторы и пакеты обработки фотографий

Лицензированные программные средства специального назначения: MathCad, Surfer, Fortran и библиотеки к нему

2.3.5.

Требования к перечню и объёму расходных материалов

Бумага для принтера, картриджы, СD-диски, фломастеры для записи на досках в аудиториях

2.4. Информационное обеспечение

2.4.1.

Список обязательной литературы

Русин метеорология (ознакомительный курс). СПб. Издательство Российского Государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ), 2008, 273 с

Gordon A., Grace W., Schwerdtfeger P., Byron-Scott R.- Dynamic meteorology: A Basic Course.- London: Arnold, 1998

Holton J. R. Fn introduction to dynamic meteorology.- Academic Press, 1992

2.4.2.

Список дополнительной литературы

Динамическая метеорология. // Под ред. - Л.: Гидрометеоиздат, 19с

, , Юдин динамической метеорологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1955.

Калинин метеорология. – Пермь: Издательство Пермского университета, 2001

Халтинер Дж., Динамическая и физическая метеорология/ пер с английского под ред

Rayner J. Dynamic climatology Basis in Mathematics and Physics. – Oxford: ScoBlackwell Publishers, 2001.

Scorer R. Dynamics of meteorology and climate. – New York: John Wiley & Son. 1997

Visconti G. Fundamentals of Physics and Chemistry of the atmosphere.- New York: Springer, 2001

2.4.3.

Перечень иных информационных источников

Интернет-источники дополнительной образовательной информации

https://www. meted. ucar. edu/

http://www. atm. ox. ac. uk/main/

http://eaps-www. mit. edu/paoc/

http://journals. ametsoc. org/

Раздел 3. Процедура разработки и утверждения рабочей программы

Разработчик(и) рабочей программы

Фамилия, имя, отчество

Учёная степень

Учёное звание

Должность

Контактная информация (служебный адрес электронной почты, служебный телефон)

д. г.н

профессор

профессор кафедры климатологии и мониторинга окружающей среды

, *****@***ru

В соответствии с порядком организации внутренней и внешней экспертизы

образовательных программ проведена двухуровневая экспертиза:

Первый уровень (оценка качества содержания рабочей программы и применяемых педагогических технологий)

Наименование кафедры

Дата заседания

№ протокола

второй уровень (соответствие целям подготовки и учебному плану образовательной программы)

Экспертиза второго уровня выполнена в порядке, установленном приказом

Уполномоченный орган (должностное лицо)

Дата принятия решения

№ документа

Иные документы об оценке качества рабочей программы

Документ об оценке качества

Дата документа

№ документа

Утверждение рабочей программы

Уполномоченный орган (должностное лицо)

Дата принятия решения

№ документа

Внесение изменений в рабочую программу

Уполномоченный орган (должностное лицо)

Дата принятия решения

№ документа