Рабочая программа учебной дисциплины (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Обнинский институт атомной энергетики –

филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

(ИАТЭ НИЯУ МИФИ)

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета естественных наук ____________

«______»____________ 2015 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

климатология с основами метеорологии

название дисциплины

для студентов направления подготовки

05.03.06. Экология и природопользование

код и наименование направления подготовки

профиля

Экологическая безопасность

наименование профиля

Форма обучения: очная

г. Обнинск 2015 г.

Программа составлена в соответствии с Образовательным стандартом высшего образования Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» по направлению подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование».

Программу составил:

___________________ , доцент каф. экологии

ИАТЭ НИЯУ МИФИ, к. х.н., доцент

Рецензент:

___________________ , доцент каф. экологии

ИАТЭ НИЯУ МИФИ, к. х.н., доцент

Программа рассмотрена на заседании выпускающей кафедры

(протокол № ___ от «___» ___________ 2015 г.)

И. о.заведующего кафедрой экологии ___________________ «___» ____________ 2015 г.

1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы

В результате освоения ООП бакалавриата обучающийся должен овладеть следующими результатами обучения по дисциплине:

Коды компетенций	Результаты освоения ООП Содержание компетенций	Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине
ОПК-5	владением знаниями об основах учения об атмосфере, гидросфере, биосфере и ландшафтоведении	Знать: ·  строение и состав атмосферы, закономерности пространственного распределения на Земном шаре метеорологических величин (давление, температура, влажность, количество осадков) и метеорологических явлений; ·  процессы преобразования солнечной радиации в атмосфере; ·  тепловой и водный режимы атмосферы; Уметь: ·  проводить простейшие измерения метеорологических величин и наблюдения за атмосферными явлениями; ·  обрабатывать и анализировать данные метеорологических наблюдений; Владеть: ·  знаниями об основах учения об атмосфере
ПК-14	владением знаниями об основах землеведения, климатологии, гидрологии, ландшафтоведения, социально-экономической географии и картографии	Знать: ·  свойства основных циркуляционных систем, определяющих изменение погоды в различных широтах; ·  условия горизонтального и вертикального рассеивания примесей в атмосферном воздухе, категории устойчивости атмосферы, понятие потенциала загрязнения атмосферы, понятия средних значений метеовеличин, повторяемости и обеспеченности метеорологических величин; ·  факторы формирования климата и классификация климатов; Уметь: ·  работать с учебной, научной и справочной литературой по метеорологии и климатологии; ·  решать задачи, рассмотренные на практических занятиях. Владеть: ·  знаниями об основах климатологии; ·  навыками чтения синоптических карт, анализа климатических характеристик, представляемых в проектах хозяйственной деятельности.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина реализуется в рамках базовой части. Индекс дисциплины: Б1.Б.18.1.

Для освоения дисциплины необходимы компетенции, сформированные в рамках изучения следующих дисциплин школьной средне образовательной программы: «Математика», «Физика», «Химия», «География»».

Дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее: «Оценка воздействия на окружающую среду», «Основы инженерной экологии», «Базовая учебная практика».

Дисциплина изучается на 1 курсе в 1 семестре.

3. Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам занятий) и на самостоятельную работу обучающихся

Вид работы	Форма обучения
Очная
Семестр
№ 1
Количество часов на вид работы:
Контактная работа обучающихся с преподавателем
Аудиторные занятия (всего)	51
В том числе:
лекции (лекции в интерактивной форме)	17 (5)
практические занятия (практические занятия в интерактивной форме)	17 (5)
лабораторные занятия	17
Промежуточная аттестация
В том числе:
экзамен	36
Самостоятельная работа обучающихся
Самостоятельная работа обучающихся (всего)	21
В том числе:
Проработка учебного (теоретического) материала	7
Выполнение индивидуальных заданий (подготовка сообщений, презентаций)	7
Подготовка ко всем видам контрольных испытаний текущего контроля успеваемости (в течение семестра)	3
Подготовка ко всем видам контрольных испытаний промежуточной аттестации (по окончании семестра)	4
Всего (часы):	108
Всего (зачетные единицы):	3

4. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

4.1. Разделы дисциплины и трудоемкость по видам учебных занятий (в академических часах)

№ п/п	Наименование раздела /темы дисциплины	Виды учебной работы в часах (вносятся данные по реализуемым формам)
Очная форма обучения
Лек	Пр	Лаб	Внеауд	СРО
1	Тема 1. Введение.	1	1			1
2	Тема2. Воздух и атмосфера	2	2	4		3
3	Тема 3. Радиация в атмосфере.	2	2			2
4	Тема 4. Барическое поле и ветер	2	2			2
5	Тема 5. Тепловой режим атмосферы	2	2	9		4
6	Тема 6. Вода в атмосфере	2	2	4		3
7	Тема 7. Атмосферная циркуляция	2	2			2
8	Тема 8. Климатообразование. Микроклимат.	2	2			2
9	Тема 9. Климаты Земли. Крупномасштабные изменения климата	2	2			2
	Итого	17	17	17		21

Прим.: Лек – лекции, Пр – практические занятия / семинары, Лаб – лабораторные занятия, Внеауд – внеаудиторная работа, СРО – самостоятельная работа обучающихся

4.2. Содержание дисциплины, структурированное по разделам (темам)

Лекционный курс

№	Наименование темы дисциплины	Содержание
1.	Тема 1. Введение.	Климатология и метеорология. Атмосфера, погода, климат. Локальный и глобальный климат. Климатическая система «атмосфера – океан – суша – криосфера - биосфера». Положение климатологии и метеорологии в системе наук, в том числе наук о Земле, практическое их значение. Методы климатологии и метеорологии: наблюдение и эксперимент, статистический анализ, физико-математическое моделирование. Метеорологическая сеть, метеорологическая служба, Всемирная метеорологическая организация (ВМО), Всемирная служба погоды; наземная и космическая система наблюдений, глобальная система связи, глобальная система обработки данных. Международные климатические и метеорологические программы.
2	Тема2. Воздух и атмосфера	Атмосферное давление, единицы измерения. Температура воздуха, температурные шкалы. Вертикальный градиент температуры. Состав сухого воздуха у земной поверхности. Водяной пар в воздухе, парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха, давление насыщенного пара. Уравнение состояния идеальных газов. Плотность сухого и влажного воздуха. Виртуальная температура. Строение атмосферы: основные слои атмосферы (тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и пограничные слои между ними) и их особенности. Ионосфера и экзосфера. Озон и его роль. Распределение концентрации озона в атмосфере. Жидкие и твердые примеси в атмосферном воздухе. Дымка облака, туманы. Уравнение статики атмосферы. Применение барометричес-кой формулы. Барическая ступень. Приведение атмосфер-ного давления, измеренного на метеостанции, к уровню моря. Адиабатические процессы в атмосфере. Типы вертикального распределения температуры (конвекция, изотермия, инверсия). Ветер. Скорость ветра. Направление ветра. Климатические характеристики ветра. Розы ветров. Преобладающие направления. Ветер и турбулентность. Порывистость ветра. Воздушные массы и фронты. Географическая классификация воздушных масс. Климатическое положение главных атмосферных фронтов.
3.	Тема 3. Радиация в атмосфере.	Коротковолновая (солнечная) и длинноволновая (земная и атмосферная) радиация. Тепловое и лучистое равновесие Земли. Спектральный состав электромаг-нитной солнечной радиации. Солнечная постоянная. Солнечная активность и ее влияние на погоду и климат Земли. Прямая солнечная радиация. Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере. Ослабление радиации в атмосфере, коэффициент прозрачности, фактор мутности. Явления, связанные с рассеянием радиации: рассеянный свет, цвет неба, сумерки и заря, дальность видимости. Суточный ход прямой и рассеянной радиации. Суммарная радиация, Отражение радиации и альбедо. Планетарное альбедо Земли. Поглощенная радиация. Излучение земной поверхности, встречное излучение атмосферы, эффективное излучение. Радиационный баланс земной поверхности. Парниковый» эффект. Уходящая радиация. Глобальные климатические карты распределения прямой, рассеянной и суммарной радиации, эффективного излучения и радиационного баланса земной поверхности.
4.	Тема 4. Барическое поле и ветер	Барическое поле, изобарические поверхности, изобары. Горизонтальная составляющая барического градиента. Барические системы. Зональность в распределении давления. Глобальные климатические поля давления у земной поверхности в январе и июле. Силы, действую-щие на атмосферный воздух: сила тяжести, сила горизонтального барического градиента, отклоняющая сила вращения Земли, сила внешнего трения, центробеж-ная сила. Геострофический ветер, градиентный ветер. Градиентный ветер в циклоне и антициклоне. Влияние внешнего трения на скорость и направление ветра. Суточный ход ветра. Барический закон ветра. Атмосферные фронты. Типы фронтов. Погода на теплом и холодном фронтах.
5.	Тема 5. Тепловой режим атмосферы	Причины изменения температуры воздуха. Механизмы теплообмена между атмосферой и подстилающей поверхностью. Тепловой баланс подстилающей поверхности. Различия в тепловом режиме почвы и водоемов. Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы. Распространение температурных колебаний в глубину почвы. Глубина постоянной суточной и годовой температуры. Влияние растительного и снежного покровов на температуру почвы. Суточный и годовой ход температуры на поверхности водоемов. Распространение температурных колебаний в воде. Суточный ход температуры воздуха и его изменение с высотой. Непериодические изменения температуры воздуха. Междусуточная изменчивость температуры воздуха. Заморозки. Годовая амплитуда температуры воздуха и континентальность климата. Индексы континенталь-ности. Типы годового хода температуры воздуха. Глобальные климатические поля температуры в среднем за год, за январь, за июль; влияние суши и моря, орографии и морских течений. Температуры широтных кругов, аномалии температуры. Температуры полушарий и Земли в целом. Распределение темпера-туры с высотой в тропосфере и стратосфере. Конвекция. Стратификация атмосферы как фактор, определяющий конвекцию. Стратификация воздушных масс. Инверсии температуры, их типы. Тепловой баланс земной поверхности и тепловой баланс системы Земля-атмосфера. Тепловой баланс широтных зон и атмосферная циркуляция.
6.	Тема 6. Вода в атмосфере	Испарение и насыщение. Испарение и испаряемость. Транспирация, суммарное испарение. Скорость испарения. Климатические особенности распределения испаряемости и испарения. Характеристики влажности воздуха. Суточный и годовой ход влажности воздуха. Климатология характеристик влажности воздуха. Конденсация и сублимация в атмосфере. Ядра конденсации и замерзания. Городские ядра конденсации. Облака. Микроструктура и водность облаков. Международная классификация облаков. Описание основных родов облаков. Генетические типы: облака восходящего скольжения, слоистые облака, облака конвекции. Облачность, ее суточный и годовой ход, климатология облачности. Глобальное поле облачности по данным метеорологических спутников. Продолжительность солнечного сияния. Дымка, туман, мгла. Условия образования туманов. Географическое распределение туманов. Атмосферные осадки как важнейший элемент климата и погоды. Образование осадков (конденсация и коагуляция). Виды осадков, выпадающих из облаков (дождь, морось, снег, крупа, град и др.). Искусственные воздействия на облака. Наземные гидрометеоры (роса, жидкий налет; иней, изморозь и твердый налет). Гололед; обледенение самолетов, ледяной дождь. Влагооборот. Характеристика режима осадков. Суточный ход осадков. Годовой ход осадков. Продолжи-тельность и интенсивность осадков. Характеристики (индексы) увлажнения. Засухи. Водный баланс на земном шаре. Снежный покров и его характеристики. Климатичес-кое значение снежного покрова. Метели.
7.	Тема 7. Атмосферная циркуляция	Атмосферная циркуляция как важнейший фактор климатообразования. Масштабы атмосферных движений. Зональность в распределении давления и ветра. Меридиональные составляющие общей циркуляции. Географическое распределение давления. Центры действия атмосферы и их роль в формировании погоды и климата. Средняя величина давления для земного шара и полушарий. Преобладающие направления ветра. Климат и погода в тропиках. Циркуляция в тропиках. Пассаты, погода пассатов. Антипассаты. Муссоны. Тропические циклоны. Внетропические циклоны. Возникновение и эволюция циклонов, перемещение, погода в циклоне. Антициклоны. Типы атмосферной циркуляции во внетропических широтах и их роль в формировании погоды и климата. Внетропические муссоны. Климато-логические фронты. Местные ветры. Бризы. Горно-долинные ветры. Ледниковые ветры. Фен. Бора. Шквалы. Маломасштабные вихри.
8.	Тема 8. Климатообра-зование. Микроклимат.	Климатообразующие процессы. Климатическая система. Глобальный и локальный климаты. Теплооборот, влагооборот, атмосферная циркуляция как климатообразующие процессы. Географические факторы климата. Влияние географической широты на климат. Изменения климата с высотой. Влияние распределения суши и моря на климат. Континентальность климата. Аридность климата. Орография и климат. Океанические течения и климат. Влияние растительного покрова на климат. Влияние снежного и ледового покрова на климат. Теории климата. Микроклимат как явление приземного слоя атмосферы. Методы исследования микроклимата. Влияние рельефа, растительности, водоемов, зданий на микроклимат. Непреднамеренные воздействия человека на климат. Изменения подстилающей поверхности (сведение лесов, распахивание полей, орошение и обводнение, осушение, лесоразведение и пр.) и их последствия для климата. Техногенное увеличение концентрации углекис-лого газа и аэрозолей и его последствия. Техногенное производство тепла. Климат большого города. Микрокли-мат АЭС. Оценка глобальных эффектов антропогенных воздействий на климат. Потепление климата в конце ]XX в. Возможные причины.
9.	Тема 9. Климаты Земли. Крупномасштабные изменения климата	Классификация климатов по В. Кеппену. Генетическая классификация климатов . Климат тропических муссонов. Тропические климаты. Климаты умеренных широт. Климаты Арктики и Антарктиды. Возможные причины изменений климата. Методы исследования и восстановления климатов прошлого. Изменения климата в геологичеком прошлом. Изменения климата в последние 400 000 лет. Антропогенное изменение климата. Современное глобальное потепление. Возможный климат ближайшего будущего (50-100 лет).

Практические/семинарские занятия