Климатология (рабочая программа)

1. Цели и задачи освоения дисциплины
1. Целью освоения дисциплины «Климатология с основами
метеорологии» является формирование основных знаний об атмосфере и
происходящих в ней процессах, формирующих погоду и климат нашей
планеты.
Освоение этой дисциплины позволяет решать следующие задачи:
- определить место и роль атмосферы в системе взаимодействующих
природных оболочек планеты;
- создать общие представления о структуре атмосферы и процессах
происходящих в ней;
- формировать знания о наиболее общих закономерностях
метеорологических процессов;
- получить сведения об основных методах изучения элементов погоды
метеорологических процессов;
- формировать знания о факторах, определяющих формирование и
естественные колебания климата Земли на протяжении ее истории, роли
антропогенных факторов в современный период.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
2.1. Дисциплина Б3.Б.1.5 «Климатология с основами метеорологии»
относится к базовой части профессионального цикла по направлению
«География».
2.2. Для освоения дисциплины «Климатология с основами
метеорологии» студенты используют знания, умения и виды деятельности,
сформированные в процессе изучения географических курсов школьной
программы. Освоение данной дисциплины является необходимой основой
для последующего изучения дисциплин профессионального цикла,
вариативной части, дисциплин по выбору студентов, прохождения учебных и
производственных практик, подготовке к итоговой государственной
аттестации.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих профессиональных компетенций или их составляющих:
ПК-3 – владеть базовыми общепрофессиональными
знаниями и
практическими навыками в климатологии с основами метеорологии и
обладать способностью их использовать.
В результате освоения данной дисциплины студент должен:
Знать:
- строение атмосферы, состав атмосферного воздуха;
- пространственно-временное распределение метеорологических величин
на земном шаре: давления, температуры, влажности;
- процессы преобразования солнечной радиации в атмосфере, теплового и
водного режима;
- основные циркуляционные системы, определяющие изменения погоды и
климата в различных широтах;
Уметь:
- излагать обобщённую или дифференцированную характеристику
атмосферы как составной части географической оболочки;
- использовать полученные теоретические и практические навыки для
организации профессиональной деятельности.
Владеть:
- практическими навыками работы с картами, диаграммами, графиками и
таблицами, характеризующими распределение во времени и пространстве
метеорологических элементов, их взаимосвязь и взаимообусловленность;
- методами метеорологического мониторинга окружающей среды.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего зач.ед. Всего часов
Общая
трудоемкость
3
108
дисциплины
Аудиторные занятия
54
в т.ч. занятия в активной и
12
интерактивной формах
Лекции
18
Практические занятия, семинары
36
Самостоятельная работа
45
Контроль
самостоятельной
9
работы
Вид итогового контроля
Зачет
Семестр1
108
54
12
18
36
45
9
5. Содержание дисциплины
5.1. Тематический план
Раздел дисциплины
Лекции
Количество часов
ПрактиСамостояческие
тельная
занятия
работа
4
Итого по
разделам
дисципли
ны
6
Раздел 1. Общие вопросы
климатологии
1.1. Климатология как наука.
1.2.Атмосфера и ее структура.
Состав воздуха.
2
1
1
-
2
2
3
3
Раздел
2.
Радиация
атмосфере.
2.1.Солнечная радиация.
2
2
4
8
1
1
2
4
в
2.3.Радиационный
баланс
и
тепловой
1
1
2
4
Раздел 3. Тепловой режим.
2
6
6
14
3.1 Тепловой режим атмосферы.
1
4
3
8
3.2. Тепловой режим земной
поверхности.
Раздел
4.
Атмосферное
давление. Ветер.
4.1. Атмосферное давление.
Барические системы.
4.2.
Барическое
поле
у
поверхности Земли.
4.3. Ветер и его характеристики
Раздел 5. Вода в атмосфере.
1
2
3
6
2
8
10
20
1
4
5
10
1
2
3
6
4
2
8
2
10
4
22
5.1. Водяной пар в атмосфере.
2
2
4
8
5.2. Облака.
1
2
3
6
5,3, Атмосферные осадки.
1
4
3
8
Раздел 6.
Циркуляция атмосферы.
6.1.Воздушные
массы
и
атмосферные фронты.
6.2.
Общая
циркуляция
атмосферы.
6.3. Циклоны и антициклоны.
2
2
4
8
1
-
2
3
1
-
2
3
-
2
2
4
Раздел 7. Погода и климат.
4
10
7
21
7.1. Погода. Классификация
погод.
7.2.
Климат.
Климатообразующие процессы и
факторы.
7.3. Классификация климатов.
2
4
2
8
1
2
2
5
1
4
3
8
Контроль
работы
Итого
самостоятельной
9
18
36
45
108
5.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Общие вопросы климатологии.
1.1. Климатология как географическая наука. 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, физикоматематическое моделирование. Метеорологическая сеть, метеорологическая служба.
1.2. Строение атмосферы: основные слои атмосферы и их особенности. Состав
атмосферного воздуха. Распределение озона в атмосфере. Жидкие и твердые примеси в
атмосферном воздухе.
Раздел 2. Радиация в атмосфере.
2.1. Коротковолновая (солнечная) и длинноволновая (земная и атмосферная) радиация.
Тепловое и лучистое равновесие Земли. Спектральный состав солнечной радиации.
Солнечная постоянная. Прямая солнечная радиация. Поглощение и рассеяние солнечной
радиации в атмосфере. Суточный ход
прямой и рассеянной радиации. Суммарная
радиация. Отражение радиации и альбедо. Поглощенная радиация. Излучение земной
поверхности, встречное излучение, эффективное излучение.
2.2. Радиационный и тепловой баланс земной поверхности и атмосферы. «Парниковый»
эффект.
Раздел 3. Тепловой режим.
3.1 Виды теплообмена. Температура воздуха – важнейший элемент погоды и климата.
Шкалы температур. Причины изменения температуры воздуха. Адиабатические процессы
в атмосфере.
Особенности распределения температуры воздуха по высоте.
Стратификация атмосферы как фактор, определяющий конвекцию. Инверсии
температуры, их типы.
3.2. Механизмы теплообмена между атмосферой и подстилающей поверхностью.
Различия в тепловом режиме почвогрунтов и водоемов. Суточный и годовой ход
температуры поверхности почвы. Распространение температурных колебаний в глубину
почвы. Тепловой баланс земной поверхности и системы Земля – атмосфера.
Раздел 4. Атмосферное давление. Ветер.
4.1. Атмосферное давление, единицы его измерения. Нормальное атмосферное давление.
Барический градиент, барическая ступень. Барические системы.
4.2. Барическое поле, изобары, изобарические поверхности. Зональность в распределении
давления. Изменение барического поля с высотой в циклонах и антициклонах в
зависимости от распределения температуры.
4.3. Ветер и его основные характеристики: скорость, сила и направление.
Геострофический ветер, градиентный ветер. Градиентный ветер в циклоне и антициклоне.
Влияние трения на скорость и направление ветра. Суточный ход ветра. Постоянные,
сезонные и местные ветры. Роза ветров.
Раздел 5. Вода в атмосфере.
5.1. Испарение и испаряемость. Влажность воздуха и ее характеристики: упругость
водяного пара, абсолютная влажность, относительная влажность, дефицит влажности,
точка росы. Суточный и годовой ход влажности воздуха. Конденсация и сублимация в
атмосфере.
5.2. Облака. Микроструктура и водность облаков. Международная классификация
облаков. Описание основных родов облаков. Генетические типы облаков: облака
восходящего скольжения, слоистые облака, облака конвекции, волнообразные,
орографические облака. Облачность, ее суточный и годовой ход.
5.3. Наземные гидрометеоры (роса, иней, жидкий налет, изморозь и твердый налет).
Гололед и гололедица. Дымка, туман, мгла. Условия образования туманов. Атмосферные
осадки как важнейший элемент климата и погоды. Образование осадков. Виды осадков.
Характеристики (индексы) увлажнения. Засухи. Снежный покров и его характеристики.
Раздел 6. Циркуляция атмосферы.
6.1.географическая классификация воздушных масс. Климатическое положение главных
атмосферных фронтов. Теплые и холодные атмосферные фронты. Условия погоды в
теплом и холодном фронтах.
6.2. Атмосферная циркуляция как важнейший фактор климатообразования. Зональность в
распределении давления и ветра. Меридиональные составляющие общей циркуляции.
Центры действия атмосферы и их роль в формировании погоды и климата.
6.3. Циркуляция атмосферы в тропических широтах. Тропические циклоны.
Внетропическая циркуляция. Возникновение и эволюция циклонов, погода в циклоне.
Раздел 7. Погода и климат.
7.1. Погода, ее характеристики, процессы формирования, прогноз погоды и этапы его
составления. Типы погоды. Синоптические карты. Местные признаки предсказания
погоды. Воздействие изменения погоды на организм человека и воздействие человека на
погоду.
7.2. Климатообразование. Теплооборот, влагооборот, атмосферная циркуляция как
климатообразующие процессы. Географические факторы климата (солнечная радиаия,
широта места, характер деятельной поверхности, океанические течения и т.д.).
Континентальность климата. Микроклимат как явление приземного слоя атмосферы.
Воздействие человека на климат. Потепление климата, его возможные причины.
7.3.Классификация климатов. Принципы классификации климатов. Классификации
климатов по Л.С.Бергу, В.Кеппену, Б.П.Алисову.
5.3. Разделы дисциплины и связь с формируемыми компетенциями
Наименование
компетенций
ПК-3
№
разделов
дисциплины,
формировании компетенций
1
2
3
4
+
+
+
+
участвующих
5
+
6
+
в
7
+
6. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Климатология с основами метеорологии»
рекомендуется применение развивающих технологий, проектных технологий,
интерактивных методов обучения.
.
Темы занятий в активной и интерактивной формах
1. Атмосферное давление –2 часа.
2. Ветер и его характеристики. - 2 часа.
3. Облака - 2 часа.
4. Воздушные массы и атмосферные фронты. - 2 часа.
5.Циклоны и антициклоны. – 2 часа.
6. Классификация климатов. – 2 часа.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература:
1. Селиверстов Ю.П. Землеведение: Учеб. пособие для студентов вузов.- М.:
Академия, 2007. –303 с.
2. Савцова Т.М. Общее землеведение: учеб. пособие для студентов вузов. –
М.: Академия, 2008. – 412 с
3. Савцова Т.М. Общее землеведение: Учеб. пособие / Т.М. Савцова. – М.:
Академия, 2011. – 1 CD. - (Учеб. литература в электронном формате).- Сист.
Треб.:Windows XP, DVD-Drive.
4. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М., 2002.
7.2. Дополнительная литература:
1. Атлас облаков /Под ред. Н.И. Новотилова. Л., 1998.
2. Будыко М.И. Климат и жизнь. Л., 1971.
3. Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобашева Н.В. и др. Климатология. Л.,
1989.
4. Зверев А.С. Синоптическая метеорология. Л., 1977.
7.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
www.biblioclub.ru
ЭБС «Университетская библиотека онлайн»
www.elibrary.ru
Научная электронная библиотека
www.ebiblioteka.ru
Универсальные базы данных изданий
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Реализация дисциплины требует наличия учебной аудитории,
компьютерного класса, оборудованного рабочими местами для выполнения
учебных работ с использованием стандартных пакетов программ.
Оборудование
учебного
кабинета:
коллекции
атласов
и
карт
физгеографического содержания для мира, России, Приволжского
федерального округа, Нижегородской области, психрометрические таблицы,
метеорологические приборы.
9. Контроль и оценка результатов освоения дисциплины
Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется в
процессе текущего контроля на практических занятиях, проведении
рубежного тестового контроля, устного экзамена по окончании изучения
дисциплины.
Формируемые компетенции и используемые оценочные средства
Наименование
компетенци
й
Показа
№ разделов дисциплины, участвующих в формировании
тель
Компетенций
оценки
сформи
рован
ности
2
3
4
5
6
7
8
компетен 1
ции
ПК-3 – иметь профессионально профилированные знания и практические навыки в
теоретической и практической климатологии и метеорологии и обладать способностью их
применять на практике.
Знает:
строение Опор- Тест
Реше- Прак Прак Тест
к/к;
Табатмосферы,
состав ный
ние
тичес тичес
схем
лица;
атмосферного
воздуха, конзадач; кая
кая
ы
тест
пространственноспект;
тест
рабо
рабо
временное распределение
та
та
метеорологических
величин на земном шаре:
давления,
температуры,
влажности,
процессы преобразования
солнечной радиации в
атмосфере, теплового и
водного режима, основные
циркуляционные системы,
определяющие изменения
погоды и климата в
различных широтах;.
Умеет:
излагать
обобщённую
или
дифференцированную
характеристику
атмосферы как составной
части
географической
оболочки,
использовать
полученные теоретические
и практические навыки для
организации
профессиональной
деятельности.
Владеет: практическими
навыками работы с
картами, диаграммами,
графиками и таблицами,
характеризующими
распределение во времени
и пространстве
метеорологических
элементов, их взаимосвязь
и взаимообусловленность,
методами
метеорологического
мониторинга окружающей
среды.
Контрольные вопросы к зачету
1. Предмет, цели и задачи, методы исследования метеорологии и климатологии.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
Метеорологическая сеть и методы метеорологических наблюдений.
Состав и строение атмосферы. Функции атмосферы как составной части
географической оболочки.
Характеристики солнечной радиации. Солнечная постоянная.
Трансформация солнечной радиации в атмосфере. Процессы поглощения, отражения
и рассеяния солнечной радиации.
Радиационный баланс и его составляющие. Распределение радиационного баланса на
поверхности Земли.
Сущность эффективного излучения. Парниковый эффект в атмосфере.
Виды теплообмена в атмосфере. Теплопроводность. Конвекция и адвекция.
Тепловой баланс системы «земная поверхность - атмосфера».
Изменение температуры воздуха с высотой. Виды температурной стратификации.
Адиабатический процесс.
Суточный и годовой ход температуры почвы. Влияние растительного и снежного
покрова на температуру почвы.
Зонально-региональные особенности суточного и годового хода температуры
воздуха. Карты изотерм и изоаномал.
Влажность воздуха, ее характеристики и методы измерения.
Факторы, определяющие увлажнение воздуха. Испарение и испаряемость.
Зависимость влажности воздуха от температуры и давления. Причины конденсации
и сублимации водяного пара в атмосфере. Городские ядра конденсации.
Наземные гидрометеоры.
Туманы, их типы и распространение.
Облака. Условия их образования и классификация.
Облачность и облачная система. Суточный и годовой ход облачности на разных
широтах.
Вертикальный разрез облачных систем в теплом и холодном атмосферных фронтах.
Образование осадков, конденсация и коагуляция. Виды осадков, условия их
выпадения, интенсивность.
Характеристика режима осадков. Географическое распределение на земном шаре.
Проблема искусственного воздействия на осадки.
Снежный покров. Условия образования и формирования. Роль снежного покрова в
процессах, происходящих в географической оболочке.
Коэффициент увлажнения. Радиационный индекс сухости. Антропогенное влияние
на атмосферное увлажнение.
Атмосферное давление: понятие, единицы и методы измерения. Изменение давления
с высотой. Барическая ступень.
Изобарические поверхности и изобары. Закономерности распределения давления на
земной поверхности.
Барическое поле. Причины изменения атмосферного давления. Геострофический и
приземный ветер.
Ветер: его характеристики и факторы, их определяющие.
Местные ветры: бриз, горно-долинный, бора, фен, стоковый.
Малые атмосферные вихри: шквалы, смерчи.
Атмосферные фронты. Понятие, типы.
Циклоны и антициклоны. Стадии их развития, системы ветров и облачности в них.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
Общая циркуляция атмосферы.
Процессы формирования воздушных масс. Процессы их трансформации.
Географические типы воздушных масс. Воздух морской и континентальный.
Постоянные и сезонные центры действия атмосферы. Муссоны. Широтные и
меридиональные типы циркуляции атмосферы.
Погода. Элементы и классификация. Погода в циклоне и антициклоне.
Процессы и факторы климатообразования.
Классификация климатов. Карты климатов.
Изменения и колебания климата. Воздействие человека на климат. Проблема
прогноза климата.