Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Тюменский государственный университет»
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
___________ Волосникова Л.М.
__________ _____________ 2011г.
ГРАФИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ГИДРОЛОГИИ И МЕТЕОРОЛОГИИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 021600.62 «Гидрометеорологии»
очной формы обучения
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Авторы работы _____________ Петров И. А.
«______»___________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры картографии и ГИС от
«______»___________ 2011г. протокол № _______
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем _________стр.
Зав. кафедрой ________ Новохатин В.В.
«______»___________ 2011г.
Рассмотрено на заседании УМК института математики, естественных наук и
информационных технологий от ______ 2011г. протокол № _____
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________ Ларин С.И.
«______»_____________2011г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ________ Федорова С.А.
«______»_____________2011 г.
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Тюменский государственный университет»
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
Кафедра картографии и геоинформационных систем
Петров И. А.
ГРАФИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ГИДРОЛОГИИ И МЕТЕОРОЛОГИИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 021600.62 «Гидрометеорологии» очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2011
Петров И. А. Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 021600.62
бакалавриата «Гидрометеорологии» очной формы обучения. Тюмень, 2011г., 21 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины
опубликована на сайте ТюмГУ: Графическое
проектирование в гидрологии и метеорологии [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой картографии и геоинформационных систем.
Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой картографии и геоинформационных
систем, д.т.н. Новохатин В.В.
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Петров И. А.., 2011.
1. Пояснительная записка
1.1
Цель и задачи освоения дисциплины
Цель дисциплины «Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии», как
одного из основныхх курсов в системе подготовки по направлению бакалавриата
«Гидрометеорологии»,
состоит
в
том,
чтобы,
изложить
основные
сведения
о
метеорологический величинах и метеорологических явлениях, дать основы физики и
динамики
атмосферы,
закономерности
рациональных
процессов,
представление
о
закономерности радиационных процессов, представление о закономерностях изменения и
предсказания погоды, об условиях формирования климата Земли и его изменении.
Познакомить студентов с комплексом физических приборов и методов употребляемых для
познания атмосферных процессов.
Ещё одной целью данного курса является прививание студентам знаний в области
водных
ресурсов
в
природе
и
жизни
человека,
внедрение
пониманий
таких
основополагающих аспектов гидрологии, как гидрологический режим и гидрологические
процессы, методы гидрологических исследований, использование природных вод и
практическое знание гидрологии. Познакомить с методами гидрологических исследований,
дать краткие сведения из истории гидрологии
Как и в любой другой сфере деятельности человека, и в научную деятельность тоже,
проникает понимание обработка данных на компьютере, моделирование и проектирование
на компьютере при помощи специализированных программ и комплексов, работа с
материалами при помощи компьютерных технологий. Вот и гидрологию с метеорологией эта
тенденция не обошла стороной, и появился курс под названием
«Графическое
проектирование в гидрологии и метеорологии». Целью данного курса является прививание
навыков работы студентов с программным оборудованием в данном направлении, обучению
в разработке и моделировании различных процессов в данных научных направлениях, что
неразрывно связано с наличием базовых знаний у студента по дисциплинам гидрология и
метеорология.
Использование графического проектирования в гидрологии и метеорологии для
решения конкретных задач делает этот курс весьма актуальным.
Курс соответствует стандарту по направлению «Гидрометеорология» (бакалавриат), а
также международным рекомендациям.
Задачи дисциплины:
При разработке курса было учтено, что студенты, приступающие к его изучению, уже
владеют
базовыми
приемами
при
работе
с
компьютерами
и
стандартными,
специализированными, программными продуктами, имеют базу знаний по дисциплинам
гидрология и метеорология, имеют представления о научных процессах и о комплексах
физических приборов и методов, применяемых в данном направление. Также владеют
знаниями из таких областей географических наук, как: землеведение, картография,
геоморфология, геология, геодезия и топография, и других узкоспециализированных
дисциплин смежных направлений, поэтому основное внимание в курсе уделяется собственно
программным технологиям и современным подходам в решение задач гидрологии и
метеорологии.
Весь учебный курс состоит из 3 учебных модулей:
-
метеорологические
процессы,
их
рассмотрение,
проектирование
и
моделирование;
-
климатообразование, климат и различные климатические особенности Земли,
рассмотрение основных процессов климатообразования, проектирование
различных процессов;
-
гидрологические
процессы,
их
рассмотрение,
проектирование
и
моделирование.
Каждый модуль состоит из одного или нескольких разделов.
Каждый из разделов состоит из нескольких лекций и практических занятий.
При проведении практических занятий предполагается использовать систему наборов
индивидуальных заданий, в рамках которой каждый студент должен реализовать
предложенные на лекциях алгоритмы.
В качестве же самостоятельной работы студентов предполагается использовать
систему наборов индивидуальных заданий, в рамках которой каждый студент должен
разработать и реализовать не рассматриваемые на лекциях алгоритмы.
Завершают курс зачет, на котором студенты должны продемонстрировать уровень
знаний у студента основных принципов проектирования и моделирования в направлении
гидрология и метеорология.
1.2 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии» в учебном
плане
направления
бакалавриата
«Гидрометеорологии»
входит
в
блок
«Общепрофессиональные дисциплины» базовой части ООП. Данная дисциплина включена в
модуль «Основы геоинформатики».
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь дисциплины «Графическое
проектирование в гидрологии и метеорологии» с другими частями ООП определяется
совокупностью общепрофессиональных компетенций, получаемых студентами в результате
её освоения.
Для географической науки изучение Графического проектирования в гидрологии и
метеорологии в географии имеет исключительно важное и многоаспектное значение.
Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии, являются инновационными
информационными технологиями, которые применяются для составления различных
моделей, различающихся как по представлению: являются двухмерными и трёхмерными, так
и по типу представления данных. При этом новейшие возможности позволяет улучшать
качество предоставляемой информации и информационных моделей.
Предмет изучения Графического проектирования в гидрологии и метеорологии –
специализированные программные продукты, программное оборудование, обучение в
разработке и моделировании различных процессов в данных научных направлениях,
изучение научных процессов и комплексы физических приборов и методов применяемых в
данном направление. Поэтому для усвоения данной дисциплины необходимо владеть
базовыми
компетенциями,
основанными
на
знании
общих
основ
метеорологии,
климатологии, гидрологии, землеведения, картографии, геоморфологии, геологии, геодезии
и топографии.
Освоение дисциплины «Графическое проектирование в гидрологии и метеорологии»
необходимо в качестве дисциплины, изучение которой требуется после изучения основных
географических и картографических дисциплин. Оно подразумевает наличие умения у
студентов работами с различными картографическими материалами, картографическими
основами, картами, умение их читать и оперировать пространственно распределённой
информацией, как информатико-географического, так и информационно-географического
направления. Так же работать с банками и базами данных, уметь работать в различных
программных комплексах, в том числе в ГИС-системах и других прикладных программах.
1.3 Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате
освоения данной ООП ВПО
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
самостоятельно выполняет обработку гидрологической информации и интерпретацию
результатов; критически анализирует гидрологическую информацию; профессионально
оформляет и представляет результаты гидрологических исследований (ПК-18).
* в результате освоения дисциплины, студент должен овладеть навыками работы, с
системами метеорологических и гидрологических процессов и методов их обработки, в том
числе и с некоторыми ГИС-системами. Уметь работать в программных комплексах
данного направления любой сложности, а так же приспосабливаться к различным
специализированным задачам, уметь их решать и предлагать свои пути их решения и
проектирования.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
* Базовые понятия метеорологии, климатологии и гидрологии;
* Различия методов проектирования и моделирования, метеорологических и
гидрологических процессов;
* Основных принципов работы в различных программных комплексах данного
направления, умение решать другие задачи при помощи этого направления;
Уметь:
* Работать в программных продуктах;
* Применять свои знания для решения задач по другим направлениям;
* Применять свои знания при работе со смежным оборудованием и программным
обеспечение для комплексного подхода к решению задач данного направления;
* уметь реализовывать основные принципы гидрологии и метеорологии;
Владеть:
* навыками работы с программным обеспечением на ПК;
* навыками первичной обработки данных;
* навыками работы с различной тематической информацией.
2. Структура и трудоёмкость дисциплины
Дисциплина преподаётся в 8 семестре. Форма аттестации – зачёт. Общая трудоёмкость
дисциплины составляет 3 зачётных единицы 108 часов.
3. Тематический план
1
2
3
4
5
6
7
8
Модуль 1. Метеорологические процессы
Введение в метеорологию и
климатологию. Введение в
гидрологию.
Основные
понятия и определения.
Воздух
и
атмосфера.
Радиация и тепловой режим
атмосферы.
Моделир-ие
различных
атмосф-ых
явлений
Вода в атмосфере и атмосфая циркуляция.
Всего
Модуль 2. Климатические
процессы
Климатообр-ие процессы,
моделирование различных
климатических явлений и
факторов климата
Классификация климатов,
различных теории классификации, типы климатов.
Изменение климата.
Всего
Модуль 3. Гидрологические
процессы
Химические и физические
свойства гидрологических
процессов и природных вод
Гидрология
ледников,
подземных вод, рек, озёр,
болот и водохранилищ.
Гидрология морей и океанов,
круговорот воды в природе и
водные ресурсы Земли
Всего
Итого
Из них в интерактивной
форме
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
и трудоёмкость
(в часах)
Л
Лаб.
СР
ОТ
Из них в
интеракт
ивных
формах,
час.
Итого
количество
баллов
Раздел
дисциплины
Неделя
семестра
N
п/
п
Семестр
Таблица 1.
8
1
1
1
4
6
2
0-4
8
2-4
2
4
12
18
6
0 - 18
8
5-7
2
4
12
18
6
0 - 18
7
5
9
28
42
14
0 - 40
8
8-9
1
4
10
15
5
0 - 12
8
10-11
1
2
6
9
3
0-8
4
2
6
16
24
8
0 - 20
8
12-13
1
3
8
12
4
0 - 10
8
14-16
2
3
10
15
5
0 - 16
8
17-18
2
3
10
15
5
0 - 14
8
8
18
5
12
9
24
28
72
42
108
14
36
0 - 40
0 -100
36
36
Таблица 2.
Виды и формы отдельных оценочных средств в период текущего контроля
Письменные работы
номенклат
ура
собеседов
ание
коллоквиу
м
лаборатор
наяработа
контрольн
ая работа
тест
Устный опрос
Модуль 1. Метеорологические процессы
1.
Введение
в
метеорологию
и
климатологию.
Введе-ние
в 0-2
гидрологию.
Основные понятия и
определения.
2.
Воздух
и
атмосфе-ра.
Радиация и тепловой режим атмосфе0-2
0-2 0-1
ры. Моделирование
различных
атмосфер-ных
явлений.
3. Вода в атмосфере
и
атмосферная 0-1 0-1 0-1 0-3
цирку-ляция.
Всего
0-3 0-3 0-3 0-4
Модуль 2. Климатические процессы
4. Климатообразование
процессы,
моделирование
0-1 0-3 0-2
различных климатических явлений и
факторов климата.
5. Классификация
климатов,
различных теории
0-2
классифика-ции,
типы
климатов.
Изменение климата.
Всего
0-1 0-3 0-2 0-2
Модуль 3. Гидрологические процессы
6. Хим-ие и физ-ие 0-1 0-1 0-1
Информ
ационны
е
системы
и
техноло
гии
реферат
эссе
программ
ы
компьюте
комплекс
рноготест
ные
ирования
ситуацион
электронн
ные
ые
задания
практику
м
Итого количество баллов
№ темы
Технические
формы
контроля
-
-
0-2
-
-
-
0-4
0-1
0-6
-
0-2
0-2
0-2
0 - 18
0-2
0-3
0-1
0-2
0-2
0-2
0 - 18
0-3
0-9
0-3
0-4
0-4
0-4
0 - 40
0-2
0-1
0-1
-
0-1
0-1
0 - 12
0-1
0-1
0-1
0-2
-
0-1
0-8
0-3
0-2
0-2
0-2
0-1
0-2
0 – 20
0-1
0-2
0-1
0-1
0-1
0-1
0 - 10
свойства гидрологических процессов и
природных вод.
7.
Гидрология
ледни-ков,
подземных вод, рек, 0-2
озёр,
болот
и
водохранилищ.
8. Гидрология морей
и
океанов,
круговорот воды в 0-1
природе и водные
ресурсы Земли
Всего
0-3
Итого
0-7
-
0-1
0-1
0-2
0-3
0-1
0-2
0-2
0-2
0 - 16
0-1
0-1
0-1
0-2
0-3
0-2
0-1
0-1
0-1
0 - 14
0-2
08
0-3
0-3
0-4
0-4
0-4
0 - 40
0-9
0-8
019
0-4
0-8
0-5
011
0-9
0-10
0-9
0-10
0 -100
Таблица 3.
№
1
2
3
Планирование самостоятельной работы студентов
Виды СРС
Неделя
семест
Модули и темы
обязательны дополнительн
ра
е
ые
Модуль 1
Введение в метеорологию
и
климатологию.
Введение в гидрологию.
Основные понятия и
определения.
Воздух и атмосфера.
Радиация и тепловой
режим
атмосферы.
Моделирование
различных атмосферных
явлений.
Вода в атмосфере и
атмосферная циркуляция.
Всего по модулю 1:
Модуль 2
Климатообразование
процессы,
моделирование
4
различных
климатических явлений
и факторов климата.
Классификация
климатов,
различных
5 теории классификации,
типы
климатов.
Изменение климата.
Всего по модулю 2:
Объе
м
часов
Колво
балло
в
реферат
подготовка
сообщений к
докладу
1
2
0-1
практическа
я работа
решение
задач
3
6
0-3
практическа
я работа
решение
задач
5
6
0-3
14
0-7
практическа
я работа
решение
задач
7
5
0-3
реферат
подготовка
сообщений к
докладу
9
3
0-2
8
0-5
Модуль 3
Химические
и
физические
свойства
6 гидрологических
процессов и природных
вод.
Гидрология
ледников,
подземных вод, рек,
7
озёр,
болот
и
водохранилищ.
Гидрология морей и
океанов,
круговорот
8
воды в природе и водные
ресурсы Земли.
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
практическа
я работа
решение
задач
13
4
0-2
реферат
решение
задач
15
5
0-3
практическа
я работа
подготовка
сообщений к
докладу
17
5
0-3
14
36
0-8
0-20
4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Таблица 4.
Междисциплинарные связи
Наименование
обеспечиваемых
п/п
(последующих)
дисциплин
1. Гидрология
Метеорология и
2.
климатология
3. Геоморфология
Геоинформационное
4. картографирование
ландшафтов
5. Биогеография
География почв с
6.
основами почвоведения
№
Темы дисциплины необходимые для изучения
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
+
+
+
-
-
+
-
+
+
-
-
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
-
+
-
-
-
+
-
-
+
-
-
+
5. Структура и содержание дисциплины
Модуль 1.
1. ВВЕДЕНИЕ В МЕТЕОРОЛОГИЮ И КЛИМАТОЛОГИЮ. ВВЕДЕНИЕ В
ГИДРОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
Создание представления о климатообразовании, о понятии гидросферы, о
метеорологической сети, и о метеорологических наблюдениях;
Программы наблюдения на метеорологических станциях, методы
гидрологических исследований, метеорологические приборы;
Формирование пониманий о погоде, климате, теплообороте, влагообороте и
атмосферной циркуляции;
Знакомство с историей метеорологии и климатологией, с понятиями из истории
гидрологии, а так же об изменении требований и основных понятий в науках на протяжении
времени.
2. ВОЗДУХ И АТМОСФЕРА. РАДИАЦИЯ И ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ АТМОСФЕРЫ.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ.
а)
Атмосферное давление. Температура воздуха. Состав сухого воздуха у
земной поверхности;
б)
Водяной пар в воздухе. Давление водяного пара и относительная
влажность. Изменение состава воздуха с высотой;
в)
Плотность воздуха. Строение атмосферы. Распределение озона в
атмосфере. Дымка, облака, туманы;
Моделирование
вертикального
распределения
температуры.
Сухоадиабатические
изменения
температуры,
влажноадиабатические
изменения
температуры. Псевдоадиабатический процесс и потенциальная температура;
Построение моделей скорости ветра и направления ветра. Влияние
препятствий на ветер. Ветер и турбулентность. Порывистость ветра. Воздушные массы и
фронты.
3. ВОДА В АТМОСФЕРЕ И АТМОСФЕРНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ.
- Изменение влажности воздуха. Характеристика воздуха.
Географическое
распределение влажности воздуха, испаряемости и испарения;
- Микроструктура и водность облаков. Описание основных родов облаков.
Кучевообразные, волнообразные и слоистые облака;
- Дымка, туман, мгла. Условия образования и географическое распределение туманов.
Гроза. Молния и гром. Шаровая молния. Огни Святого Эльма;
- Характеристика режима осадков. Суточный ход осадков. Годовой ход осадков.
Показатель неравномерности осадков. Продолжительность и интенсивность осадков.
Географическое распределение осадков;
- Общая циркуляция атмосферы. Циклоны и антициклоны. Климатические фронты,
ветры и разновидности ветров.
Модуль 2.
4. КЛИМАТООБРАЗОВАНИЕ ПРОЦЕССЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЕ И ФАКТОРОВ КЛИМАТА.
Климатообразующие процессы. Основные географические определения;
Теории климата. Микроклимат. Микроклимат как явление приземного слоя.
Методы исследования микроклимата;
Температура в приземном слое воздуха. Ветер в приземном слое воздуха;
Микроклимат.
Методы
исследования
микроклимата.
Микроклимат
пересеченной местности, лесов и городов;
Туманы и смоги в городах.
5. КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ, РАЗЛИЧНЫХ ТЕОРИЙ КЛАССИФИКАЦИИ,
ТИПЫ КЛИМАТОВ. ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА.
Классификация климатов. Классификации климатов В. Кёппена, Л.С. Берга,
Б.П. Алисова;
Распределение климата на земном шаре (Экваториальные климат, Климат
тропических муссонов (субэкваториальный), тропические климаты, субтропические
климаты, климат умеренных широт, субполярный климат (субарктический и
субантарктический климаты), климат Арктики и Антарктики);
Возможные причины изменения климата. Методы исследования и
восстановления климатов прошлого. Изменение климата в различные периоды развития
планеты (от древних периодов до современного периода, периода инструментальных
наблюдений).
Модуль 3.
6. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ И ПРИРОДНЫХ ВОД.
Вода как вещество, её молекулярная структура и изотопный состав;
Химические свойства воды. Вода как растровитель;
Физические свойства воды: агрегатные состояния воды и фазовые переходы,
плотность воды, тепловые свойства воды, некоторые другие физические свойства воды.
7. ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ, ПОДЗЕМНЫХ ВОД, РЕК, ОЗЁР, ВОДОХРАНИЛИЩ
И БОЛОТ.
Происхождение ледников, их распространение на земном шаре. Типы
ледников, строение и образование ледников. Режим и движение ледников. Роль ледников в
питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников;
Происхождение подземных вод и их распространение в земном шаре.
Физические и водные свойства грунтов. Классификация подземных вод. Движение
подземных вод. Водный баланс и режим подземных вод. Взаимодействие поверхностных и
подземных вод. Практическое значение и охрана подземных вод;
Реки и их распространение на земном шаре. Типы рек, питание рек, водный
режим рек и движение воды в реках. Движение воды в реках, речной сток, устья рек.
Термический и ледовый режим рек. Практическое значение рек и влияние хозяйственной
деятельности на режим рек;
Озера и их распространение на земном шаре. Типы озёр, водный баланс озёр,
течение волнение и перемешивание воды в озёрах. Водный баланс озёр, колебание уровня
воды в озёрах, водные массы озёр и донные отложения озёр. Влияние озёр на речной сток и
хозяйственное использование озёр;
Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Типы
водохранилищ, основные характеристики водохранилищ и водный режим водохранилищ.
Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду;
Происхождение болот и их распространение на земном шаре. Типы болот,
строение, морфология и гидрография торфяных болот. Влияние болот и их осушения на
речной сток, и практическое значение болот.
8. ГИДРОЛОГИЯ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ, КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ.
Мировой океан и его части. Классификация морей. Водный баланс Мирового
океана, солевой состав и соленость вод. Плотность вод и их перемешивание. Морские льды,
морские течения, уровень океанов и морей, водные массы океана и их взаимодействие с
атмосферой. Океан и климат;
Вода на земном шаре. Круговорот воды на земном шаре. Круговорот теплоты
на земном шаре и роль в нём природных вод. Влияние гидрологических процессов на
природные условия. Водные ресурсы земного шара, частей света и России.
6. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ПО ТЕМЕ: ВВЕДЕНИЕ В МЕТЕОРОЛОГИЮ И
КЛИМАТОЛОГИЮ. ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И
ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
ЗАДАНИЕ №1: Создание моделей климатообразования. Изучить общее строение
гидросферы Рассмотреть метеорологическую сеть, её назначение и функциональные
возможности. Узнать о метеорологических наблюдениях, выполнить практическое занятие;
ЗАДАНИЕ №2:
Изучить программы наблюдения на метеорологических станциях.
Рассмотреть методы гидрологических исследований. Выучить строение и функциональное
назначение метеорологических приборов;
ЗАДАНИЕ №3: Сформировать у студентов пониманий о погоде, климате,
теплообороте, влагообороте и атмосферной циркуляции. Выдать теоретический материал;
ЗАДАНИЕ №4: Познакомить студентов с историей метеорологии и климатологией, с
основными понятиями из истории гидрологии. Так же рассказать об изменении
фундаментальных основных понятий в науках на протяжении времени развития науки.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ПО ТЕМЕ:
ВОЗДУХ И АТМОСФЕРА. РАДИАЦИЯ И ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ АТМОСФЕРЫ.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ.
ЗАДАНИЕ 1: Моделирование атмосферное давление, температур воздуха в разное
время дня, месяца и года. Изучение состава сухого воздуха у земной поверхности;
ЗАДАНИЕ 2: Рассмотрение водяного пара в воздухе. Построение элементарных
моделей давления водяного пара и относительной влажности воздуха, а так же рассмотрение
и построение элементарных моделей изменений состава воздуха с высотой;
ЗАДАНИЕ 3: Изучение функциональных особенностей воздуха, его плотность воздуха
и строения. Рассмотрение строения атмосферы, построение её модели и изучение основных
особенностей и её распределения. Распределение озона в атмосфере. Дымка, облака, туманы,
построение элементарных пространственных моделей в специализированном программном
обеспечении;
ЗАДАНИЕ 4: Моделирование вертикального распределения температуры.
Сухоадиабатические
изменения
температуры,
влажноадиабатические
изменения
температуры. Псевдоадиабатический процесс и потенциальная температура;
ЗАДАНИЕ 5: Построение моделей скорости ветра и направления ветра. Рассмотрение
влияния препятствий на ветер. Ветер и турбулентность. Порывистость ветра. Воздушные
массы и фронты.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ПО ТЕМЕ:
ВОДА В АТМОСФЕРЕ И АТМОСФЕРНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ.
ЗАДАНИЕ 1: Рассмотрение изменений влажности воздуха, различных характеристика
воздуха. Географическое распределение влажности воздуха, испаряемости и испарения,
моделирование этих и иных процессов влажности воздуха;
ЗАДАНИЕ 2: Изучение микроструктуры и водности облаков. Описание основных
родов облаков. Кучевообразные, волнообразные и слоистые облака, построение
элементарных пространственных моделей в специализированном программном обеспечении;
ЗАДАНИЕ 3: Дымка, туман, мгла. Условия образования и географическое
распределение туманов. Гроза. Молния и гром. Шаровая молния. Огни Святого Эльма,
построение элементарных моделей данных природных явлений в специализированном
программном обеспечении и на других носителях;
ЗАДАНИЕ 4: Рассмотрение характеристики режима осадков, суточного хода осадков,
годового хода осадков, показателей неравномерности осадков, продолжительности и
интенсивности осадков и географического распределения осадков;
ЗАДАНИЕ 5: Общая циркуляция атмосферы, основные факторы её распределения.
Циклоны и антициклоны, построение элементарных пространственных моделей.
Климатические фронты, ветры и разновидности ветров, построение элементарных
пространственных моделей в специализированном программном обеспечении и на других
носителях.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ПО ТЕМЕ:
КЛИМАТООБРАЗОВАНИЕ ПРОЦЕССЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ
КЛИМАТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЕ И ФАКТОРОВ КЛИМАТА.
Изучение климатообразующих процессов и основных географических
определений;
ЗАДАНИЕ 2: Формирование знаний о теории климата и микроклимата. Микроклимат
как явление приземного слоя. Рассмотрение методов исследования микроклимата;
ЗАДАНИЕ 3: Построение пространственных моделей температур в приземном слое
воздуха и ветров в приземном слое воздуха;
ЗАДАНИЕ 4: Что такое микроклимат? Изучение методов исследования микроклимата
пересеченной местности, лесов и городов;
ЗАДАНИЕ 5: Туманы и смоги в городах, построение элементарных пространственных
моделей в специализированном программном обеспечении и на других носителях.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ПО ТЕМЕ:
КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ, РАЗЛИЧНЫХ ТЕОРИЙ КЛАССИФИКАЦИИ, ТИПЫ
КЛИМАТОВ. ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА.
ЗАДАНИЕ 1: Изучение классификаций климатов. Классификации климатов В.
Кёппена, Л.С. Берга, Б.П. Алисова;
ЗАДАНИЕ 2: Построение моделей распределения климата на Земном шаре
(Экваториальные климат, Климат тропических муссонов (субэкваториальный), тропические
климаты, субтропические климаты, климат умеренных широт, субполярный климат
(субарктический и субантарктический климаты), климат Арктики и Антарктики). Изучение
характеристик разных типов климата и наглядное рассмотрение модели распределения;
ЗАДАНИЕ 3: Рассмотрение возможных причин изменения климата, так же изучение
методов исследования и восстановления климатов прошлого, изменение климата в
различные периоды развития планеты (от древних периодов до современного периода,
периода инструментальных наблюдений).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 ПО ТЕМЕ:
ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И
ПРИРОДНЫХ ВОД.
Изучение темы воды как вещества, её молекулярная структура и
изотопный состав;
ЗАДАНИЕ 2: Изучение химических свойств воды и раздела вода как растровитель;
ЗАДАНИЕ 2: Изучение физические свойства воды: агрегатного состояния воды и
фазовых переходов, плотности воды, тепловых свойства воды, некоторых других физических
свойства воды. Построение пространственных моделей в специализированном программном
обеспечении и на других носителях.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 ПО ТЕМЕ:
ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ, ПОДЗЕМНЫХ ВОД, РЕК, ОЗЁР, ВОДОХРАНИЛИЩ И
БОЛОТ.
ЗАДАНИЕ 1: Формирование знаний о происхождение ледников и их распространение
на земном шаре. Изучение типов ледников, их строения и образования, а также режим и
движение ледников, их роль в питании и режиме рек. Практическое значение горных
ледников;
ЗАДАНИЕ 2: Рассмотрение происхождения подземных вод и их распространение в
земном шаре, физические и водные свойства грунтов и классификация подземных вод.
Моделирование движение подземных вод. Анализ данных после изучения водного баланса и
режимов подземных вод. Построение элементарных моделей взаимодействия поверхностных
и подземных вод. Рассмотрение практического значения и охраны подземных вод, итогом
данного раздела, будет являться проверочной работы;
ЗАДАНИЕ 3: Реки и их распространение на земном шаре. Изучение типов рек,
питания рек, водного режима рек и движения воды в реках. Моделирование
пространственных моделей движения воды в реках, речного стока и устья рек. Термический
и ледовый режим рек. Изучение практического значения рек и влияния хозяйственной
деятельности на режим рек;
ЗАДАНИЕ 4: Озера и их распространение на земном шаре. Изучение типов озёр,
водного баланса озёр, течений, волнений и перемешиваний воды в озёрах. Рассмотрение
водного баланса озёр, колебание уровня воды в озёрах, водные массы озёр и донные
отложения озёр. Влияние озёр на речной сток и хозяйственное использование озёр;
ЗАДАНИЕ 5: Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Изучение
типов водохранилищ, основных характеристик водохранилищ и водных режимов
водохранилищ. Формирование знаний о влияние водохранилищ на речной сток и
окружающую природную среду;
ЗАДАНИЕ 6: Происхождение болот и их распространение на земном шаре. Изучение
типов болот, строения, морфологии и гидрографии торфяных болот. Рассмотрение влияния
болот и их осушения на речной сток, и практическое значение болот.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 ПО ТЕМЕ:
ГИДРОЛОГИЯ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ, КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И ВОДНЫЕ
РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ.
ЗАДАНИЕ 1: Рассмотрение мирового океана и его отдельных частей. Классификации
морей. Изучение водного баланса Мирового океана, солевого состава и солености вод.
Плотность вод и их перемешивание. Морские льды, морские течения, уровень океанов и
морей, водные массы океана и их взаимодействие с атмосферой. Океан и климат;
ЗАДАНИЕ 2: Вода на земном шаре. Моделирование круговоротов воды на земном
шаре. Пространственное проектирование круговоротов теплоты на земном шаре и роль в нём
природных вод. Изучение влияние гидрологических процессов на природные условия.
Водные ресурсы земного шара, частей света и России, итогом данного раздела, будет
являться проверочной работы.
7. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины.
7.1 ТЕМЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ЗАНЯТИЙ СТУДЕНТОВ
1. Метеорологическая служба и всемирная метеорологическая организация.
2. Связи атмосферы с Солнцем и земной поверхностью.
3. Статистический и физико-математический анализы.
4. Жидкие и твёрдые примеси в атмосферном воздухе. Ионы в атмосфере.
5. Уравнение статистики атмосферы. Применение барометрической формулы. Барическая
ступень.
6. Радиация в атмосфере. О радиации. Виды радиаций. Особенности каждой из них.
7. Барическое поле и ветер. Барическое поле. Изобары. Горизонтальный барический
градиент. Барические системы. Изменение барического поля высотой в циклонах и
антициклонах.
8. Континентальность климата. Индексы континентальности.
9. Типы годового хода температуры. Изотермы. Приведение температуры к уровню моря.
Географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности. Температура
широтных кругов, полушарий и Земли в целом.
10. Гололед и обледенение самолётов. Характеристика режима осадков. Суточный ход
осадков. Годовой ход осадков. Изменчивость сумм осадков. Засухи.
11. Океанические течения. Растительный и снежный покров.
12. Науки о природных водах. Использование природных вод и практическое значение
гидрологии. Краткие сведения из истории гидрологии.
13. Движение речных наносов. Происхождение, характеристики и классификация речных
наносов. Движение влекомых наносов. Движение взвешенных наносов.
14. Термический и ледниковый режим озер. Меловой баланс озер. Термическая
классификация озер. Термический режим озер в условиях умеренного климата.
15. Морские льды. Ледообразование в море. Физические свойства морского льда. Движение
льдов. Ледовитость океанов и морей.
7.2 ТЕМЫ ДОКЛАДОВ И РЕФЕРАТОВ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Метеорология и климатология. Основные понятия науки, история развития, развитие
науки в современном обществе.
2. Гидрология. Основные понятия науки, история развития, развитие науки в современном
обществе.
3. Метеорологические наблюдения и метеорологические приборы.
4. Атмосферное давление и температура воздуха.
5. Солнечная постоянная и прямая солнечная радиация.
6. Ветер. Скорость, направление, типы ветров.
7. Тепловой баланс земной поверхности.
8. Инверсии температуры.
9. Облака. Международная классификация облаков.
10. Водный баланс на земном шаре.
11. Циклон и антициклон.
12. Местные ветры, бризы, горно-долинные ветры, ледниковые ветры, фён, бора, шквалы,
маломасштабные вихри.
13. Туманы и смоги в городах.
14. Классификации климатов. Их краткое описание.
15. Изменение климата в докембрии (4,65 млрд. – 570 млн. лет назад).
16. Изменение климата в фанерозое (570 млн. лет назад).
17. Изменение климата в плейстоцене.
18. Изменение климата в позднеледниковье и голоцене.
19. Изменение климата в историческое время.
20. Изменение климата в период инструментальных наблюдений.
21. Антропогенное изменение климата.
22. Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек.
23. Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные
отложения озёр.
24. Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилищ.
25. Морские течения. Классификация морских течений.
26. Уровень морей и океанов. Различные колебания уровня.
27. Взаимодействие океана и атмосферы. Океан и климат.
28. Ресурсы мирового океана и его экологическое состояние.
7.3 ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
1. Метеорология и климатология. Определения. Основы науки.
2. История метеорологии и климатологией.
3. Гидрология. Определение. Основы науки.
4. История гидрологии.
5. Атмосфера, атмосферная циркуляция.
6. Климатообразование.
7. Понятие гидросферы.
8. Метеорологическая сеть.
9. Метеорологические наблюдения.
10. Программы наблюдения на метеорологических станциях.
11. Методы гидрологических исследований.
12. Метеорологические приборы.
13. Погода и климат.
14. Теплооборот и влагооборот.
15. Атмосферное давление. Температура воздуха.
16. Плотность воздуха. Строение атмосферы.
17. Дымка, облака, туманы;
18. Скорость ветра и направления ветра. Порывистость ветра. Воздушные массы и фронты.
19. Влияние препятствий на ветер. Ветер и турбулентность.
20. Влажность воздуха. Характеристика воздуха.
21. Облака. Микроструктура и водность облаков. Описание основных родов облаков.
22. Дымка, туман, мгла. Условия образования и географическое распределение туманов.
23. Гроза. Молния и гром. Шаровая молния. Огни Святого Эльма.
24. Режим осадков. Характеристика режима осадков. Суточный ход осадков. Годовой ход
осадков.
25. Общая циркуляция атмосферы. Циклоны и антициклоны.
26. Климатические фронты, ветры и разновидности ветров.
27. Теории климата. Микроклимат. Микроклимат как явление приземного слоя. Методы
исследования микроклимата.
28. Температура в приземном слое воздуха. Ветер в приземном слое воздуха.
29. Микроклимат. Методы исследования микроклимата. Микроклимат пересеченной
местности, лесов и городов.
30. Туманы и смоги в городах.
31. Классификация климатов. Классификация климатов В. Кёппена.
32. Классификация климатов. Классификация климатов Л.С. Берга.
33. Классификация климатов. Классификация климатов Б.П. Алисова.
34. Распределение климата на Земном шаре.
35. Возможные причины изменения климата.
36. Изменение климата в докембрии (4,65 млрд. – 570 млн. лет назад).
37. Изменение климата в фанерозое (570 млн. лет назад).
38. Изменение климата в плейстоцене.
39. Изменение климата в позднеледниковье и голоцене.
40. Изменение климата в историческое время.
41. Изменение климата в период инструментальных наблюдений.
42. Антропогенное изменение климата.
43. Вода как вещество, её молекулярная структура и изотопный состав.
44. Химические свойства воды.
45. Физические свойства воды.
46. Происхождение ледников, их распространение на земном шаре. Типы ледников, строение
и образование ледников.
47. Происхождение подземных вод и их распространение в земном шаре. Физические и
водные свойства грунтов. Классификация подземных вод.
48. Реки и их распространение на земном шаре. Типы рек. Питание рек.
49. Озера и их распространение на земном шаре. Типы озёр.
50. Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Типы водохранилищ.
Основные характеристики водохранилищ.
51. Происхождение болот и их распространение на земном шаре. Типы болот. Строение
болот.
52. Мировой океан и его части. Классификация морей.
53. Морские льды. Морские течения.
54. Уровень океанов и морей.
55. Вода на земном шаре. Круговорот воды на земном шаре.
56. Водные ресурсы земного шара, частей света и России.
8. Образовательные технологии
В учебном процессе используются активные и интерактивные формы проведения
занятий: решение ситуационных задач, выполнение систематических практических действий
в программном обеспечении и программных комплексах, разбор конкретных ситуаций по
следующим темам:
1. Оптимизация размещения.
2. Оптимизация перемещений.
3. Сетевой анализ.
4. Системный анализ.
Применяются такие типы лекций: вводная, обзорная, лекция-презентация.
По большинству тем обязательным является компьютерный практикум или
проверочное задание.
9. Учебно-методическое и информационное
обеспечение дисциплины
9.1 ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Хромов С. П., Петросянц М. А., Метеорология и климатология: учебник 7-е изд. – М.:
Изд-во Моск. Ин-та: Наука, 2006 – 582 с.
2. Михайлов В. Н., Добровольский А. Д., Добролюбов С. А Гидрология: Учебник для вузов
2-е изд. испр. - М.: Высшая школа, 2007 – 463 с.
3. Михаилов В. Н., Добровольский А. Д., Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. –
368 с.
4. Богословский Б. Б., Общая гидрология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 356 с.
9.2 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Израэль Ю. А., Груза Г. В., Катцов В. М., Мелешко В. П., Изменение глобального климата.
Роль антропогенных воздействий. Метеорология и гидрология. 2001. № 5.
2. Дроздов О. А., Колбышева Н. В., Климатология – Л., 1989.
3. Марчук Г. И., Физика атмосферы и океана и проблемы прогноза погоды // Метеорология и
гидрология. – М., 1976.
4. Матвеев Л. Т., Физика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.
5. Семенченко Б. А., Физическая метеорология. – М.: Аспект пресс, 2002.
6. Калинин Г. П., Проблемы глобальной гидрологии. – Л. Гидрометеоиздат, 1968. – 377 с.
7. Алекин О. А., Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеозидат, 1970. – 442 с.
8. Никаноров А. М., Гидрохимия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 351 с.
9. Чеботарев А. И., Общая гидрология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 544 с.
10. Клементов П. П., Богданов Г. Я., Общая гидрогеология. – М.: Недра, 1977. – 357 с.
11. Михайлов Л. Е., Гидрогеология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 263 с.
12. Пиннекер Е. В., - Общая гидрогеология. – Новосибирск: Наука, 1980. – 231 с.
реалистические изображения - М.: Диалог-МИФИ, 1995.
10. Технические средства и материально-техническое
обеспечение дисциплины
1. Мультимедийная учебная аудитория для лекционных занятий.
2. Проектор.
3. Учебные аудитории для проведения лабораторных занятий с оборудованными
индивидуальными рабочими местами студентов.
3. Программные продукты для работы в специализированном программном обеспечении.
4. Учебные пособия для самостоятельного изучения рабочего материала.
4. Миллиметровая бумага А0 – А3.
5. Листы ватмана форматов А0 и А1.
6. Линейка, карандаш, ручки, циркуль, ластик.