Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Российский государственный гидрометеорологический университет»
в г. Туапсе
|
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Мезометеорология и наукастинг»
по направлению (специальности) 020602 «Метеорология»
Форма обучения очная Блок дисциплин СД Ф8
Всего учебных занятий, (в академических часах) в том числе: аудиторных, из них: лекций лабораторных практических (семинарских) самостоятельных | 70 45 30 15 - 25 | |||
Отчетность Зачет Курсовой проект (работа) Экзамен | 8 семестр - - | |||
Туапсе
2013г.
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВО и учебного плана Филиала РГГМУ в г. Туапсе специальности (направления) 020602 «Метеорология»
на кафедре «Метеорологии и природопользования».
Составители рабочей программы
доцент, к. х.н. _________________
(должность, ученое звание, степень) (подпись) (Ф. И. О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Метеорологии и природопользования»
Протокол заседания № ___от «__»___ 20_ г.
Заведующий кафедрой
«___»________20__г. _________________
(подпись) (Ф. И. О.)
Согласовано с научно-методической комиссией
Председатель научно-методической комиссии
«___»________20__г. _________________
(подпись) (Ф. И. О.)
Выписка из ГОС ВО по направлению подготовки дипломированного специалиста 020602 «Метеорология»:
Индекс | Наименование дисциплины и ее основные разделы | Всего часов |
СД. 09 | Мезометеорология и наукастинг: Мезометеорологические явления и процессы, учет местных особенностей при их анализе и прогнозе, сверхкратксрочные прогнозы: специфика использования начальных данных, проблемы фильтрации, модели авторегрессии, приборные методы и средства наукастинга. | 200 |
1. Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины «Мезометеорология и наукастинг» - научить студентов обнаруживать и распознавать мезомасштабные процессы и возмущения в атмосфере и на этой основе составлять прогнозы локальной погоды малой заблаговременности.
Основными задачами дисциплины являются:
- ознакомление будущих инженеров, обучающихся по специальности «Метеорология», с основными средствами и методами получения информации для распознавания текущего состояния атмосферы и возможности возникновения мезомасштабных возмущений в заданном районе или пункте;
- изучение методов анализа исходных для краткосрочного прогноза погоды метеорологических данных;
- изучение современных методов краткосрочного прогноза погоды,
- приобретение практических навыков наукастинга.
Дисциплина изучается студентами, специализирующимися в области прогнозирования погоды.
1.2. Краткая характеристика дисциплины, ее место в учебном процессе
Мезометеорология и наукастинг – дисциплина, изучающая мезомасштабные процессы происходящие в атмосфере и методы краткосрочного прогноза погоды. Дисциплина является одной из основных профилирующих дисциплин, формирующих специалиста-метеоролога с высшим образованием.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Изучение курса «Мезометеорологии и наукастинга» базируется на знаниях полученных студентами при прохождении курсов: синоптическая метеорология, география, геофизика, климатология, физика атмосферы, физика океанов вод и суши, космическая метеорология, методы статистической обработки гидрометеорологической информации и др.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Знания, полученные при изучении курса «Мезометеорологии и наукастинга» применяются при изучении курсов следующих дисциплин: динамическая метеорология, долгосрочные прогнозы погоды, региональные синоптические процессы и прогнозы, геоинформационные системы.
2. Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
иметь представление:
- об особенностях прогнозирования погоды на сроки до 12 часов;
- о различных подходах к краткосрочному прогнозированию погоды;
- о базовых гипотезах, понятиях и закономерностях выявления локальных метеорологических полей, составляющих базу для прогностических методов, а также об основных этапах подготовки краткосрочных прогнозов на основе этих методов;
знать:
- принципиальные основы построения современных статистических интерпретационных моделей прогноза погоды,
- локальные основы формирования режима циркуляции атмосферы и характерные ее пространственные и временные особенности,
- способы наукастинга отдельных параметров состояния атмосферы;
уметь:
- производить расчет количественных показателей состояния атмосферы, и на основании их значений определять тип текущей погоды и ее возможных изменений в ближайшие часы;
- учитывать местные особенности при разработке прогнозов малой заблаговременности;
- самостоятельно изучать частные методики прогнозирования локальной погоды и при необходимости уточнять их.
3. Распределение учебных занятий по семестрам и тематический план дисциплины
Таблица 1
Распределение видов и часов занятий по семестрам
Вид занятий | Количество часов в семестр | Всего | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
Лекции Лабораторные работы Практические (семинарские) занятия Самостоятельная работа, в т. ч. - курсовой проект (работа) - экзамен (сем.) - зачет (сем.) Итого | 30 15 25 70 | 30 15 25 70 |
Таблица 2
Тематический план изучения дисциплины
№ | Наименование разделов | Количество часов | Всего часов | |||
Аудиторных | Самостояте льных (в том числе контроль | |||||
Лекции | Практ. (сем.) занятия | Лабораторные работы | ||||
1 | Средства и методы получения и обработки исходной информации | 4 | - | - | 5 | 9 |
2 | Локальная погоды. | 6 | - | 2 | 5(1) | 15 |
3 | Процессы и явления в статически неустойчивой атмосфере на фоне низкого давления. | 6 | - | 4 | 4(1) | 14 |
4 | Процессы и явления в статически устойчивой атмосфере на фоне высокого давления. | 4 | - | 4 | 4(1) | 12 |
5 | Процессы и явления, обусловленные неоднородностью подстилающей поверхности. | 6 | - | 3 | 4(1) | 12 |
6. | Основные принципы разработки частных методик наукастинга. | 4 | - | 2 | 3(1) | 8 |
Итого часов | 30 | - | 15 | 25(5) | 70 |
4. Содержание дисциплины
4.1. Теоретический курс
Таблица 3
Теоретический курс
Раздел, тема учебной дисциплины, содержание темы | Номер лекции | Количество часов | |
Лекции | СРС | ||
ВОСЬМОЙ СЕМЕСТР Раздел 1. Тема 1.1.Введение. Предмет и задачи мезометеорологии и наукастинга. 1.1.1.Определение предмета. 1.1.2.Наукастинг и элементы его определяющие. | 1 | 1 | |
1.1.3.Практическая значимость наукастинга и мезометеорологии. Тема 1.2.Полигоны учащенной сети наблюдательных станций. 1.2.1.Требования к сети метеорологических станций в зависимости от характера возмущений подлежащих идентификации и прогнозированию. 1.2.2.Требования к сети станций зондирования атмосферы в зависимости от характера возмущений подлежащих идентификации и прогнозированию. Тема 1.3.Радиолокационная и спутниковая инфрмация. 1.3.1.Виды радиолокационной информации используемой при краткосрочном прогнозе. 1.3.2.Виды спутниковой информации, используемой при краткосрочном прогнозе. Тема 1.4.Первичный контроль информации. 1.4.1.Основные составляющие первичной информации. 1.4.2.Методы обработки первичной информации. 1.4.3.Представление и использование первичной информации в начальной стадии прогноза. Раздел 2. Тема 2.1.Определение понятия «локальная погода». 2.1.1.Взаимодействие процессов различного масштаба при формировании мезомасштабных процессов и возмущений в атмосфере. 2.1.2.Влияние процессов различного масштаба на характер локальной погоды. 2.1.3.Роль местных условий в развитии мезомасштабных процессов в атмосфере. Тема 2.2. Показатели статической и динамической устойчивости атмосферы. 2.2.1.Циркуляционные условия. 2.2.2.Статическая устойчивость. Тема 2.3. Показатели статической и динамической неустойчивости атмосферы. 2.3.1.Динамическая неустойчивость. 2.3.2.Влияние фона давления и влажности на динамическую неустойчивость. 2.3.3.Системы мелкой конвекции. 2.3.4.Системы глубокой конвекции. 2.3.5.Линии шквалов. Тема 2.4.Типы локальной погоды. 2.4.1.Мезомасштабные конвективные комплексы. Раздел 3. Тема 3.1.Понятие конвективной неустойчивости. 3.1.1.Показатели конвективной неустойчивости. 3.1.2.Параметры конвекции и способы их вычисления. 3.1.3.Критерии определения типа ожидаемого конвективного явления. 3.1.4.Способы прогноза перемещения конвективных возмущений. Тема 3.2.Прогноз времени начала и окончания конвективного явления в заданном районе или пункте. Раздел 4. Тема 4.1.Мезомасштабные особенности локальной погоды в заданном пункте. 4.1.1.Идентификация мезомасштабных особенностей состояния атмосферы. 4.1.2.Мезомасштабные особенности состояния атмосферы в исходный момент времени. Тема 4.2.Способы наукастинга явлений и значений отдельных параметров состояния атмосферы. 4.2.1.Прогноз времени начала и окончания прогнозируемых явлений в заданном районе или пункте. Раздел 5. Тема 5.1.Механические и термические неоднородности подстилающей поверхности. 5.1.1.Характерные мезомасштабные явления, обусловленные неоднородностью подстилающей поверхности. 5.1.2.Общие принципы подхода к сверхкраткосрочному прогнозу этих явлений. Раздел 6. Тема 6.1.Принципы разработки методик наукастинга. 6.1.1.Основные требования к методам наукастинга. 6.1.2.Физико-статистический метод краткосрочного прогноза .6.1.3.Предпрогнозная ориентация. Тема 6.2.Способы разработки методов краткосрочных прогнозов погоды. 6.2.1.Построение базовой физической модели связи между предполагаемыми предикторами и предиктантом. 6.2.2. Выбор способа оформления прогностических связей. | 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. | 1 1 1 2 1 2 1 4 2 2 2 2 2 2 2 2 | - 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 |
4.2. Практические (семинарские) занятия
Учебным планом не предусмотрены.
4.3. Лабораторные занятия
Таблица 5
Лабораторные работы
Номер лаб. работы | Наименование лабораторной | Номер раздела, | Формы | Объем в часах | |
Ауди-торных | СРС | ||||
1. | Интерполяция данных. Адвекция. | Раздел 1 Тема 1.4.1 | Коллоквиум | 2 | - |
2. | Экстраполяция и трансляция метеорологических полей. | Раздел 1. Тема 1.4.3. | Коллоквиум | 2 | - |
3. | Параметры циркуляции и статической устойчивости. | Раздел 2 Тема 2.2. | Коллоквиум | 2 | - |
4. | Параметр динамической устойчивости. | Раздел 2. Тема 2.2. | Коллоквиум | 2 | - |
5. | Обобщенные и региональные индексы конвективной неустойчивости. | Раздел 2 Тема 2.3.2 | Коллоквиум | 2 | - |
6. | Определение параметров конвекции. | Радел 3 Тема 3.1 | Коллоквиум | 2 | - |
7. | Прогноз перемещения и эволюции систем глубокой конвекции. | Раздел 3 Тема 3.1 | Коллоквиум | 2 | - |
8. | Сверхкраткосрочный прогноз низкой облачности и обложных осадков. | Раздел 4. Тема 4.2. | Коллоквиум | 1 | - |
9. | Сверхкраткосрочный прогноз температуры и влажности воздуха. | Раздел 5 Тема 5.1 | Коллоквиум | 1 | - |
10. | Местные ветры, бризы, катабатические ветры. | Раздел 6 Тема 6.2. | Коллоквиум | 1 | - |
Итого | 15 | - |
4.4. Курсовой проект (работа)
Учебным планом не предусмотрен.
4.5. Самостоятельная работа студентов
Таблица 6
Программа самостоятельной работы студентов
Номера | Виды СРС | Сроки выполнения | Формы контроля СРС | Объём, |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Раздел 1. Тема 1.3 Тема 1.4 | проработка учебного материала, подготовка к коллоквиуму по теме. проработка учебного материала, подготовка к тестированию по теме | 3 дня 3 дня | Коллок-виум Тест | 2 2 |
Раздел 2. Тема 2.1. Тема 2.2 Тема 2.3. Тема 2.4. Раздел 3. Тема 3.1. Тема 3.2. Раздел 4. Тема 4.1. Тема 4.2. Раздел 5. Тема 5.1. Раздел 6. Тема 6.1. Тема 6.2. | Изучение дополнительной литературы в библиотеке филиала, города. Изучение информации по теме в сети интернет. Оформление краткого реферата в электронном виде. Изучение дополнительной литературы в библиотеке филиала, города. Изучение информации по теме в сети интернет. Оформление краткого реферата в электронном виде. проработка учебного материала, подготовка к коллоквиуму проработка учебного материала, подготовка к тестированию по теме Изучение дополнительной литературы в библиотеке филиала, города. Изучение информации по теме в сети интернет. Оформление краткого реферата в электронном виде проработка учебного материала, подготовка к тестированию по теме Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы, подготовка к коллоквиуму проработка учебного материала, подготовка к тестированию по теме проработка учебного материала, подготовка к коллоквиуму по теме проработка учебного материала, подготовка к тестированию по теме | 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня 3 дня | реферат реферат Коллоквиум Тест Реферат Тест Коллоквиум Тест Коллоквиум Тест | 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 |
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.1. Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература:
1. Вельтищев и краткосрочное прогнозирование. ВМО, 1988
2. , Тараканов прогнозы погоды, Санкт - Петербург, 1996.
Дополнительная литература:
3. , Тараканов авиационный метеорологический атлас. Методические указания. Гидрометеоиздат 1990.
4. , Тараканов прогнозы погоды. Санкт-Петербург, 2004.
5.2. Методические рекомендации (материалы) преподавателю
По дисциплине «Мезометеорология и наукастинг» учебным планом предусмотрены следующие виды учебных занятий: лекции, практические (семинарские), лабораторные.
Лекции являются одним из основных методов обучения и должны решать следующие задачи:
· изложение важнейшего материала программы курса, освещающего основные моменты;
· формирование у студентов потребности к самостоятельной работе над учебной и научной литературой.
Методика чтения лекций зависит от этапа изучения предмета и уровня общей подготовки обучающихся, форма ее проведения - от характера темы и содержания материала.
Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ ее главных положений. Рекомендуется на первой лекции довести до внимания студентов структуру курса и его разделы, а в дальнейшем указывать начало каждого раздела, суть и его задачи, а, закончив изложение, подводить итог по этому разделу, чтобы связать его со следующим.
Содержание лекций определяется рабочей программой курса. Каждая лекция должна охватывать и исчерпывать определенную тему курса и представлять собой логически законченную работу.
Целями проведения лабораторных работ являются:
· установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории;
· обучение студентов умению анализировать полученные результаты;
· контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса;
· обучение навыкам профессиональной деятельности.
Цели лабораторного практикума достигаются наилучшим образом в том случае, если выполнению эксперимента предшествует определенная подготовительная внеаудиторная работа. Поэтому преподаватель должен стимулировать целенаправленную домашнюю подготовку.
Перед началом очередного занятия преподаватель должен удостовериться в готовности студентов к выполнению лабораторной работы путем короткого собеседования и проверки наличия у студентов заготовленных протоколов проведения работы.
5.3. Методические рекомендации студентам
При изучении дисциплины «Мезометеорология и наукастинг» студент может использовать материалы, находящиеся в электронной библиотеке филиала (папка «Мезометеорология »), в студенческой библиотеке филиала, а также в городской библиотеке. Кроме того, в сети интернет можно найти соответствующую информацию по многим темам курса.
Главной целью лабораторных работ является установление тесных взаимосвязей теоретического курса с практикой. При подготовке к выполнению лабораторных работ студент должен изучить теоретический материал по теме лабораторной работы и подготовить отчет по лабораторной работе.
Предварительная подготовка студента к практическому занятию проводится на лекциях, в процессе самостоятельной работы с обязательной и дополнительной литературой.
Значительная часть программного материала учебных дисциплин изучается студентами самостоятельно. Самостоятельная работа преследует две цели:
· научить студентов работать самостоятельно, что необходимо для развития у будущих специалистов навыков творческого мышления;
· научить студентов получать знания путем самообразования, например, в виде индивидуальной работы под руководством преподавателя.
Ниже предлагаются некоторые формы организации самообразования.
1. Изучение разделов или тем дисциплины по учебникам или учебным пособиям. Результаты этой работы проверяются на коллоквиумах, по выполненным рефератам, индивидуальным заданиям и т. д.
2. Усвоение части лекции по раздаточному материалу, что позволяет преподавателю уделить больше внимания изложению основного материала. Результаты данной работы проверяются на соответствующих этапах рейтинг-контроля.
3. Работы с автоматизированными обучающими и контролирующими системами как в рамках лекционных занятий, так и в рамках подготовки к лабораторным работам или практическим занятиям.
4. Работа над разделами или темами дисциплины по специальной или научной литературе. Ее результаты проверяются на соответствующих этапах рейтинг-контроля.
6. Формы и методика текущего, промежуточного и итогового контроля
В соответствие с положением филиала РГГМУ в г. Туапсе «О модульной системе обучения», утвержденной ученым советом филиала 3 июля 2007 г., протокол № 15.
Основные принципы формирования рейтинговой оценки:
1. Максимальная сумма рейтинговых баллов, полученных студентом по результатам любого вида контроля и в целом по всей учебной дисциплине в семестре, составляет 100 баллов.
2. Пересчет оценки в баллах по любому виду контроля в академическую оценку осуществляется по единой методике на основе специально разработанной интервальной шкалы перевода.
3. Итоговая академическая оценка студента по дисциплине за семестр определяется общей рейтинговой оценкой. Общая рейтинговая оценка студента по учебной дисциплине за семестр складывается из накопительного рейтинга, который формируется в процессе учебной деятельности студента в семестре, и экзаменационного рейтинга (экзаменационная оценка в баллах).
В свою очередь формирование накопительного рейтинга также осуществляется по двум составляющим: текущий рейтинг (активность аудиторной и ритмичность самостоятельной работы), промежуточный рейтинг (объем и качество усвоения учебного материала модуля, оценка работы над заданиями творческой компоненты).
4. По результатам успешной и ритмичной учебной деятельности в течении семестра студентам может быть выставлена оценка по дисциплине без сдачи экзамена (оценка – «автомат»).
5. Формирование рейтинга студента по любой дисциплине осуществляется по единой для всего вуза методике.
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ
Мезометеорология и наукастинг 4 курс 8 семестр
ПОКАЗАТЕЛИ | КОЛ-ВО ЧАСОВ | КОЛ-ВО ТЕСТОВ, К/Р | БАЛЛЫ | ИТОГО |
Входной рейтинг | 1 | 10 | 10 | |
Посещение в т. ч. лекции практические занятия | 45 30 15 | 1,0 | 45 | |
Тесты по модулям | 8 | 5 | 40 | |
Итоговый тест | 1 | 5 | 5 | |
ИТОГО | 100 |
РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ
ПОКАЗАТЕЛИ | 60-72% «УДОВЛЕТВ.» | 73-85% «ХОРОШО» | 86-100% «ОТЛИЧНО» |
Входной рейтинг | 6,0 | 7,3 | 8,6 |
Посещение | 27,0 | 32,9 | 38,7 |
Тесты по модулям | 24 | 29,2 | 34,4 |
Итоговый тест | 3,0 | 3,7 | 4,3 |
Итого минимальное количество баллов | 60 | 73 | 86 |
Формы контроля лабораторных занятий представлены в таблицах 4, 5 разделов 4.2, 4.3. рабочей программы соответственно. Формы контроля усвоения разделов и тем рабочей программы, выделенных для самостоятельного изучения представлены в таблице 6 раздела 4.5.
Итоговой формой контроля по дисциплине «Мезометеорология и наукастинг» является зачет. При проведении зачета студенту выставляется итоговая оценка "зачтено" или "не зачтено". В качестве основы такой оценки, как правило, используются результаты текущего контроля по дисциплине (результаты выполнения контрольных работ, контрольных заданий, тестов по разделам, результативность работы на практических и семинарских занятиях).
Вопросы к зачету по дисциплине: «Мезометеорология и наукастинг».
1.Предмет и задачи мезометеорологии и наукастинга.
2.Наукастинг и элементы его определяющие.
3.Практическая значимость наукастинга и мезометеорологии.
4.Полигоны учащенной сети наблюдательных станций.
5.Требования к сети метеорологических станций в зависимости от характера возмущений подлежащих идентификации и прогнозированию.
6.Требования к сети станций зондирования атмосферы в зависимости от характера возмущений подлежащих идентификации и прогнозированию.
7.Виды радиолокационной информации используемой при краткосрочном прогнозе.
8.Виды спутниковой информации, используемой при краткосрочном прогнозе.
9.Первичный контроль информации.
10.Основные составляющие первичной информации.
11.Методы обработки первичной информации.
12.Представление и использование первичной информации в начальной стадии прогноза.
13.Определение понятия «локальная погода».
14.Взаимодействие процессов различного масштаба при формировании мезомасштабных процессов и возмущений в атмосфере.
15.Влияние процессов различного масштаба на характер локальной погоды.
16.Роль местных условий в развитии мезомасштабных процессов в атмосфере.
17. Показатели статической и динамической устойчивости атмосферы.
18.Циркуляционные условия в атмосфере.
19.Статическая устойчивость в атмосфере.
20.Динамическая неустойчивость в атмосфере.
21.Влияние фона давления и влажности на динамическую неустойчивость.
22.Системы мелкой конвекции.
23.Системы глубокой конвекции.
24.Линии шквалов.
25.Типы локальной погоды.
26.Мезомасштабные конвективные комплексы.
27.Понятие конвективной неустойчивости.
28.Показатели конвективной неустойчивости.
29.Параметры конвекции и способы их вычисления.
30.Критерии определения типа ожидаемого конвективного явления.
31.Способы прогноза перемещения конвективных возмущений.
32.Прогноз времени начала и окончания конвективного явления в заданном районе или пункте.
33.Мезомасштабные особенности локальной погоды в заданном пункте.
34.Идентификация мезомасштабных особенностей состояния атмосферы.
35.Мезомасштабные особенности состояния атмосферы в исходный момент времени.
36.Способы наукастинга явлений и значений отдельных параметров состояния атмосферы.
37.Прогноз времени начала и окончания прогнозируемых явлений в заданном районе или пункте..
38.Механические и термические неоднородности подстилающей поверхности.
39.Характерные мезомасштабные явления, обусловленные неоднородностью подстилающей поверхности.
40.Общие принципы подхода к сверхкраткосрочному прогнозу этих явлений.
41.Основные требования к методам наукастинга.
42.Физико-статистический метод краткосрочного прогноза.
