Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
Федеральное государственное бюджетное учреждение
"Центральная аэрологическая обсерватория"
(ФГБУ "ЦАО")
Утверждаю
Директор ФГБУ "ЦАО"
___________
"__22__" 12. 2014 г.
Рабочая программа дисциплины (модуля)
" Физика атмосферы и гидросферы"
подготовки кадров высшей квалификации,
направление подготовки 05.06.01 Науки о Земле
Г. Долгопрудный, 2014 г.
Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 25.00.29 "Физика атмосферы и гидросферы", в соответствии с Программой-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.29 "Физика атмосферы и гидросферы", разработанной экспертным советом Высшей аттестационной комиссии, Программой кандидатского экзамена, утвержденной Ученым советом ФГБУ "ЦАО" 23.03.2004 г., протокол № 1 и Учебным планом Основной образовательной программы высшего образования по направлению подготовки 05.06.01 Науки о Земле (уровень подготовки кадров высшей квалификации).
Составители рабочей программы: дф-мн , ктн ,
кгн
Рабочая программа рассмотрена и одобрена Ученым советом ФГБУ "ЦАО"
11.12. 2014 г., протокол № 5
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки обучающегося, требования к уровню освоения содержания дисциплины
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины – формирование у обучающихся углубленных профессиональных знаний по базовым разделам: строение атмосферы, динамика атмосферы и океана, физика Солнца, климатология, распространение электромагнитных и звуковых волн, физика тропосферы, средней и верхней атмосферы, физические основы экологии
Задачи дисциплины:
- сформировать у обучающихся представление о физических процессах, протекающих в атмосфере и гидросфере;
- о ведущих направлениях в исследованиях атмосферы;
- подготовить обучающихся к практическому применению полученных знаний при проведении конкретных исследований в области изучения атмосферы и гидросферы.
1.2. Требования к уровню подготовки обучающегося, завершившего изучение данной дисциплины
Обучающиеся, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
- иметь представление: о физике процессов, происходящих в земной атмосфере, о методах прогноза явлений в атмосфере, о строении и физике средней и верхней атмосферы Земли от стратосферы до экзосферы, а также ионосферы и магнитосферы, взаимодействии солнечного ветра с околоземным космическом пространством;
- знать об исследованиях, относящихся к физике атмосферы и гидросферы, а также о практическом значении проводимых исследований в обеспечении прогнозов явлений в атмосфере (погода и климат), а также верхней атмосфере Земли и околоземном космосе (космическая погода);
- уметь формировать умение и навыки самостоятельной научно - педагогической деятельности в данной области.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Для успешного усвоения рабочей программы необходимы твёрдые знания физики и математики в рамках вузовской подготовки.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Знания и навыки, полученные обучающимися при изучении данного курса, необходимы при подготовке и написании квалификационной работы по специальности "Физика атмосферы и гидросферы".
2. Содержание дисциплины
2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах)
Форма обучения - 1 год аспирантуры, вид отчётности – кандидатский экзамен.
Вид учебной работы | Всего часов |
Общий объем дисциплины по учебному плану | 108 |
Аудиторные часы | 72 |
Лекции | 72 |
Семинары | 0 |
Самостоятельная работа | 36 |
Общая трудоемкость дисциплины | 3 з. е. |
2.2 Содержание по разделам
Тема 1. Общие представления о научной специальности "Физика атмосферы и гидросферы".
Предмет физики атмосферы, ее подразделение. Место физики атмосферы в системе наук о Земле. Метеорологические службы. Практическое значение физики атмосферы. Взаимодействие физики атмосферы и наук о космосе, взаимодействие гидросферы и атмосферы, взаимодействие океана и атмосферы. Планета Земля в солнечной системе. Основные оболочки Земли. Гравитационное поле Земли.
Тема 2. Физика средней и верхней атмосферы
Нейтральная атмосфера. Состав и строение атмосферы Земли. Высотное распределение состава, плотности, давления, влажности. Классификация различных областей атмосферы. Вертикальная структура атмосферы, механизмы ее формирования. Энергетика и тепловой баланс. Источники и стоки энергии.
Турбулентность. Масштабы турбулентности. Турбулентный перенос массы, импульса, энергии. Роль пограничных слоев и формирование турбулентности.
Динамика атмосферы. Общая циркуляция атмосферы на ионосферных уровнях, уравнения движения нейтральной атмосферы. Теория планетарных волн, приливов и внутренних гравитационных волн. Модели нейтральной атмосферы. Особенности и характеристики средней атмосферы. Атмосферное электричество (общие представления).
Глобальные изменения окружающей среды и климата (общее представление). Проблема глобального потепления. Парниковый эффект. Проблема озона. Связь вариаций озона с внутриатмосферными, гелио-, геофизическими и антропогенными факторами. Солнечно-атмосферные связи. Долговременные вариации параметров верхней атмосферы.
Тема 3. Экспериментальные исследования средней верхней атмосферы
Радиофизические методы исследования. Основы теории распространения электромагнитных волн в ионосферной плазме. Метод вертикального радиозондирования (наземный и спутниковый варианты). Наклонное зондирование. Возвратно-наклонное зондирование. Метод частичных отражений. Измерение поглощения радиоволн в ионосфере. Метод некогерентного рассеяния.
Оптические методы исследований. Свечение ночного неба (эмиссии 5577 А и 6300 А). Серебристые облака. Полярные сияния. Исследования в оптическом диапазоне со спутников (космический мониторинг).
Другие методы наблюдений за состоянием верхней атмосферы. Прямые измерения параметров ионосферной плазмы с помощью ИСЗ и ракет (зондовые, масс-спектрометрические, инжекционные).
2.3 Содержание по видам учебных занятий
№ | Тема | Всего часов | Из них | ||||
Аудит раб. | В том числе | Самос раб. | |||||
лекции | семин. | практ. | |||||
1. | Общие представления о научной специальности "Физика атмосферы и гидросферы" | 36 | 36 | 20 | 16 | ||
2. | Физика средней и верхней атмосферы | 36 | 36 | 20 | 16 | ||
3. | Экспериментальные исследования верхней и средней атмосферы | 36 | 36 | 20 | 16 | ||
ИТОГО: | 108 | 72 | 60 | 48 |
2.4 Практические занятия – не предусмотрены.
3. Организация контроля
3.1 Контрольные работы - не предусмотрены.
Итоговый контроль – сдача кандидатского экзамена.
4. Научно-технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ
Программные пакеты Microsoft Office, Open Office, Origin.
5. Материальное обеспечение дисциплины - конференц-зал для чтения лекций с использованием компьютерной системы, а также проекторы, принтеры, сканеры.
6. Литература
Основная литература
1. Хргиан атмосферы. Изд-во МГУ, 1986. - 31
2. , Шметер , строение, физика образования. Монография. Л. Гидрометеоиздат, 1983. - 4
3. Криволуцкий А. А., Репнев космических факторов на озоносферу Земли. М.: ГЕОС, 2009, 384 с. – 2
4. Данлон Сторм. Атлас погоды. Атмосферные явления. Ст-П, Амфора, 2010. -1
5. Теория мезомасштабной турбулентности. Под редакцией академика РАН . Москва – Ижевск, Ин-т компьюторных исследований, 2010. - 6 экз. + СД
6. Моханакумар Кесавапиллар. Взаимодействие стратосферы и тропосферы. М., Физматлит, 2011. - 2
7. Тарасов нашей планеты. Издательство: Физматлит, 2012, 420 с. - 4
8. Тарасов природных льдов Земли Физтехкнига, 2013. – 1
9. Пиловец и климатология. М., Инфра, 2013. - 2
10. H. R. Pruppacher, J. D. Klett. Microphysics of Clouds and Precipitation, 2010, Springer
Дополнительная литература
1. Боровиков измерения осадков. Л. Гидрометеоиздат, 1967. – 1
2. Гусев конвекция в атмосфере и океане. МГУ, 1978. - 1
3. Атмосфера (справочник) под ред. и др.) Гидрометеоиздат, 1991. -1
4. , , Хргиан щит Земли и его применение. Гидрометиздат, 1992.
5. , Толмачева зондирование атмосферы, Пермь, 2007. - 4
6.Алоян динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, М., Наука, 2008, 415 с.
7. Струнин в облачной атмосфере. 2013. -3
8. Дистанционное зондирование. Методы и модели, 2013. – 1
9. Тихонова мониторинг атмосферы. М., Форум, 2013. - 7
10. Кислов . М., изд. Центр "Академия", 2014 - 1
Научная литература, приобретенная обучающимися на получаемые ежегодные пособия в форме целевых субсидий.
Журналы
Изв. РАН "Физика атмосферы и океана»"
"Метеорология и гидрология"
"Оптика атмосферы и океана",
"Исследования Земли из космоса"
«Приборы и техника эксперимента»
Изв. вузов "Радиофизика"
"Радиофизика"
"Метеоспектр"
Интернет-ресурсы
http://elibrary. ru - научная электронная библиотека
http://www. lib. – Каталог Научной библиотеки МГУ
http://www. rsl. ru/r_resl. htm - Каталог Российской государственной библиотеки
и др. информация, размещенная в Интернете.
7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
По мере освоения лекционного курса предусмотрена самостоятельная работа обучающихся, что позволяет углубить и закрепить теоретические знания. В ходе изучения дисциплины используются доступные достижения научно-технического прогресса в данной области.
Для изучения и освоения программного материала по дисциплине должны быть использованы
учебная, научная, справочная и другая литература, рекомендуемая настоящей программой.
