Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
Федеральное государственное бюджетное учреждение
"Центральная аэрологическая обсерватория"
(ФГБУ "ЦАО")
Утверждаю
Директор ФГБУ "ЦАО"
___________Ю. А. Борисов
"______"
2012 г.
Рабочая программа дисциплины
ФД.А.05 - Фотохимические и термодинамические процессы
в атмосфере Земли для аспирантов
по отрасли Науки о Земле, физико-математические науки,
специальность "Физика атмосферы и гидросферы"
Г. Долгопрудный, 2012
2
Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 25.00.29 "Физика
атмосферы и гидросферы", в соответствии с Программой минимум кандидатского экзамена по
специальности 25.00.29 "Физика атмосферы и гидросферы" по физико-математическим наукам,
утвержденной приказом Министерства образования и науки РФ № 274 от 08.10.2007 г., и
Учебным планом ФГБУ "ЦАО" по основной образовательной программе аспирантской
подготовки.
Составители рабочей программы: кф-мн, зав. лабораторией Криволуцкий
Рабочая программа утверждена на заседании Ученого совета ФГБУ "ЦАО", протокол № 6
от 20 сентября 2012 г.
3
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки аспиранта, требования к
уровню освоения содержания дисциплины
1.1.
Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины – формирование у аспирантов углубленных профессиональных
знаний о физике атмосферы.
Задачи дисциплины: сформировать у аспирантов представление
- о физических процессах, протекающих в атмосфере;
- об исследованиях в области физики озоносферы;
- об основных научных проблемах в вопросах численного моделирования процессов в
озоносфере Земли;
- подготовить аспирантов к практическому применению полученных знаний при проведении
конкретных исследований в данной области.
1.2.
Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной
дисциплины
Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
- иметь представление об основных физических явлениях и процессах, происходящих в
озоносфере;
- знать основные теоретические и экспериментальные методы, применяемые в исследовании
озоносфере;
- знать основные методы численного решения систем уравнений, описывающих фотохимические
и термодинамические процессы в атмосфере Земли;
- владеть умением и навыками самостоятельной научно-исследовательской работы в данной
области.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Для успешного усвоения рабочей программы необходимы твёрдые знания физики и математики
в рамках вузовской подготовки.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса, необходимы при
подготовке и написании диссертации по специальности 25.00.29.
2. Содержание дисциплины
2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах)
Форма обучения - 1 год аспирантуры, вид отчётности - экзамен кандидатского минимума.
Вид учебной работы
Общий объем дисциплины по учебному плану
Аудиторные часы
Лекции
Семинары
Практические занятия
Самостоятельная работа
Общая трудоемкость дисциплины
Всего часов
92
30
30
62
2,5 зачетных единиц
4
2.2 Лекционный курс
1. Атмосфера Земли. Химический состав. Температурная стратификация. Общая циркуляция.
Приливы. Экваториальная атмосфера. Квазидвухлетняя цикличность.
2. Солнечная радиация. Вариации потока солнечной радиации по наблюдениям со спутников.
Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере Земли. Источники аэрозолей и их
роль в переносе радиации.
3. Фотохимические процессы в средней атмосфере. Фотодиссоциация. Озоносфера. Основные
фотохимические процессы, формирующие озоновый слой. Монреальский протокол.
Антарктическая аномалия озона. Воздействие космических факторов на озоносферу Земли.
Взаимодействие нейтральных и заряженных химических компонент.
3. Динамические процессы в тропосфере и средней атмосфере, их взаимодействие. Планетарные
волны, их характеристики и источники. Внутренние гравитационные волны. Стратосферные
потепления, причины их возникновения.
4. Численное моделирование фотохимических и термодинамических процессов в нижней и
средней атмосфере. Система уравнений, описывающих глобальную циркуляцию, методы ее
решения. Критерии устойчивости. Моделирование процессов в озоносфере. Метод «химических
семейств», А-метод. Описание адвективного переноса в моделях. Моделирование процессов,
приводящих к глобальному разрушению озонового слоя и образованию весенней аномалии озона
в Антарктике. Моделирование разрушения полярного озона солнечными вспышками.
5. Климат атмосферы и его изменения. Парниковые газы. Палеоклимат. Прогнозы изменений
климата с помощью численных моделей. Киотский протокол.
2.3 Практические занятия – не предусмотрены
3. Организация контроля
3.1 Контрольные работы - не предусмотрены
Итоговый контроль – сдача кандидатского экзамена
4. Научно-технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ
Численные модели, программные пакеты Microsoft Office, Open Office.
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины – конференц-зал для чтения лекций с
использованием компьютерной системы, а также проекторы, принтеры, сканеры.
6. Литература
Основная литература
1. Криволуцкий А.А., Репнев А.И. Воздействие космических факторов на озоносферу Земли.
М.: ГЕОС, 2009.
2. Л.С. Новикова. – Т. 1: Физические условия в космическом пространстве. – М.:2007 г., 872 с.
3. Тарасов Л.В. Атмосфера нашей планеты. Издательство: Физматлит, 2012 г., 420 с.
4. Модель Космоса. (ред. М.И. Панасюк) М.: КДУ, 2007.
5. Монреальский протокол по проблеме веществ, разрушающих озонный слой.
Бюллетень ВМО, 1988, т. 37, №2, 118-121
Дополнительная литература
1. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1978 г.
1. Хргиан А.Х. Физика атмосферного озона. Л.: Гидрометиздат, 1973
3.Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели). Л. Гидрометеоиздат, 1991, 510 с.
4. Кахнер Д., Моулер К., Неш С. Численные методы и программное обеспечение, Москва, Мир,
1998.
5. Федоренко Р.П. Введение в вычислительную физику. Москва, Интеллект, 2008.
5
Журналы
Изв. РАН «Физика атмосферы и океана»»
«Метеорология и гидрология»
«Оптика атмосферы и океана»
«Геомагнетизм и аэрономия»
«Космические исследования»
Интернет-ресурсы
http://elibrary.ru - научная электронная библиотека
http://www.lib.msu. su – Каталог Научной библиотеки МГУ
http://www.rsl.ru/r_resl.htm - Каталог Российской государственной библиотеки
и др. информация, размещенная в Интернете.
7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
По мере освоения лекционного курса предусмотрена самостоятельная работа аспирантов, что
позволяет углубить и закрепить теоретические знания. В ходе изучения дисциплины
используются доступные достижения научно-технического прогресса в данной области.
Для изучения и освоения программного материала по дисциплине должны быть использованы
учебная, научная, справочная и другая литература, рекомендуемая настоящей программой.