1603

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО КУРСУ «УЧЕНИЕ ОБ АТМОСФЕРЕ»

Составитель: С.М. Матвеев

Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета

2009

2

УДК 630*111

Матвеев, С.М. Методические указания и контрольные задания по курсу «Учение об атмосфере» / С.М. Матвеев. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – 20 с.

Утверждено научно-методическим советом факультета географии и геоэкологии протокол № 7 от 19.03.2009 г.

Рецензент – д-р биол. наук, проф. кафедры лесоводства Воронежской государственной лесотехнической академии В.И. Таранков

Ответственный редактор д-р геогр. наук, проф. С.А. Куролап

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета.

Рекомендовано для студентов 1 курса заочного обучения.

Для специальности 020802 – Природопользование

3

Контрольная работа.

Для самостоятельного изучения курса " Учение об атмосфере " в качестве основной литературы предлагаются следующие учебники и учебные пособия:

1.Хромов С.П. Метеорология и климатология : учебник / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. – 6-е изд. – М. : Изд-во МГУ, 2004. – 582 с. (и более ранние издания).

2.Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических факультетов / С.П. Хромов. – Л. : Гидрометеоиздат, 1983. – 455 с.

3.Алисов Б.П. Климатология. / Б.П. Алисов, Б.В. Полтораус. – М. :

Изд-во МГУ, 1974. – 300 с.

4.Моргунов В.К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений. / В.К. Моргунов. – Новосибирск : Сибирское соглашение, 2005. – 332 с.

5.Метеорология и климатология : учеб. пособие / В.И. Таранков [и др.]. – Воронеж : Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2003. – 171 с.

6.Семенченко Б.А. Физическая метеорология / Б.А. Семенченко. –

М. : Изд-во МГУ, 2002. – 416 с.

7.Воробьев В.И. Синоптическая метеорология / В.И. Воробьёв. – Л. : Гидрометеоиздат, 1991. – 616 с.

Для более прочного усвоения курса студенту-заочнику дается контрольное задание, имеющее целью закрепить теоретические знания. Каждому студенту надо дать ответы на вопросы и решить задачи (всего 10) одного из предлагаемых вариантов. Номер своего варианта студент устанавливает по цифре, которой заканчивается его номер зачетной книжки. Номера вопросов и задач, входящих в вариант, приведены ниже.

4

Вопросы и задачи с указанием их номеров необходимо полностью выписывать. Ответы на вопросы должны быть четкие, краткие, но исчерпывающие. Некоторые ответы, с целью их пояснения, желательно сопровождать схемами, графиками и рисунками.

Вконце контрольной работы необходимо привести библиографический список с указанием автора, названия, места и года издания. При решении задач надо приводить не конечные результаты, а полный и последовательный ход решения с объяснением.

Вслучае если контрольная работа не зачтена, всю ее переписывать не следует. Необходимо внести исправления лишь в те задачи и ответы на вопросы, которые указаны рецензентом. В конце работы следует заново переписать условия неправильно решенных задач и привести исправленные решения. Дополнения к ответам на вопросы также следует делать в конце исправляемой работы.

Часть 1. Контрольные вопросы.

1.Каков состав воздуха в нижних слоях тропосферы? Как он изменяется с высотой?

2.Какой слой воздуха называется тропосферой? Укажите высоту его расположения и основные физические свойства.

3.Какой слой атмосферы называется стратосферой? Укажите высоту его расположения и основные физические свойства.

4.Какие слои атмосферы находятся выше стратосферы? Укажите высоты их расположения и основные физические свойства?

5.Какой слой атмосферы называется ионосферой? Укажите высоту его расположения и основные физические свойства.

6.Что такое погода и климат? Метеорологические элементы (элементы погоды), атмосферные явления.

7.Методы исследований в метеорологии. Организация гидрометеорологических наблюдений.

8.Что такое солнечная радиация, каков ее спектральный состав, в каких единицах принято измерять ее интенсивность?

9.Какая формула выражает ослабление солнечной радиации вследствие поглощения и рассеяния ее атмосферой? От каких факторов зависит прозрачность атмосферы?

10.Что такое прямая солнечная радиация? С помощью какого прибора она измеряется? От каких факторов зависит ее интенсивность? Что такое отраженная радиация? Альбедо различных поверхностей.

11.Каково происхождение рассеянной радиации и какие факторы влияют на ее интенсивность?

5

Каким прибором измеряют рассеянную радиацию?

12.Как изменяется интенсивность рассеянной радиации за дневные часы и какие факторы влияют на ее изменение? Что такое радиационный баланс?

13.Какие основные различия существуют в тепловом режиме почвы

иводоемов?

14.Какие факторы определяют степень нагревания и охлаждения почвы, а также распространение в ней тепла?

15.Как изменяется температура почвы на поверхности и различных глубинах в течение суток, года? Какими термометрами она измеряется? Как влияет лес на температуру почвы?

16.Весенние и осенние заморозки, их типы и меры борьбы с ними.

17.Какие существуют способы передачи тепла в воздухе? Какие процессы приводят к охлаждению воздуха?

18.Каков суточный и годовой ход температуры воздуха и каковы факторы, его определяющие?

19.Что такое сухоадиабатический и влажноадиабатический градиент? Почему сухоадиабатический градиент больше влажноадиабатического?

20.Что такое инверсия температуры, какие существуют типы ее и как они возникают?

21.Что такое упругость насыщенного пара и от чего она зависит?

Какие существуют типы суточного хода абсолютной влажности воздуха

ив чем их различие? Что такое точка росы?

22.Как изменяется относительная влажность воздуха и какие причины вызывают суточный, годовой ход ее? Что такое дефицит влажности воздуха?

23.От чего зависит скорость испарения с поверхности почвы? Что такое транспирация?

24.При каких условиях происходит конденсация водяного пара? Какие осадки выпадают из облаков и какие условия необходимы для их образования?

25.Какие облака являются ледяными, водяными и смешанными? Приведите их названия. Как образуются облака конвекции? Как определяется облачность?

26.Какие осадки образуются на поверхности земли, земных предметов и растительного покрова и при каких условиях они возникают?

27.Засуха и суховеи, их распространение и борьба с ними. Влияние засух на растительность.

28.В чем состоит синоптический метод прогноза погоды?

6

Классификация прогнозов погоды по заблаговременности.

29.Что такое барический градиент? Как определяется его направление? В каких единицах он измеряется?

30.Назовите причину возникновения ветра. Какие силы действуют на движущуюся массу воздуха? От чего зависит величина и направление этих сил?

31.От чего зависит направление и скорость ветра? Как они изменяются с высотой и в течение суток? Опасные явления природы, связанные с ветром.

32.Что такое геострофический и градиентный ветры?

33.Как распределяется давление воздуха и направление ветров в циклоне? (Начертите схему). Каков общий характер погоды в циклоне?

34.Охарактеризуйте стадии развития циклона.

35.Как распределяется давление воздуха и направление ветров в антициклоне? (Начертите схему). Каков общий характер погоды в антициклоне?

36.Охарактеризуйте стадии развития антициклона.

37.Что такое "фён" и "бора"? Опишите условия их образования.

38.Перечислите типы воздушных масс, укажите области их формирования и характерные физические свойства.

39.Какие фронты называются теплыми, холодными? Какие изменения погоды происходят при прохождении тёплого фронта? Начертите схему тёплого фронта.

40.Что такое холодный фронт? Какие изменения погоды он обуславливает при своём прохождении? Начертите схемы холодных фронтов.

41.Что такое муссоны? Причины их образования.

42.Перечислите географические факторы климатообразования и опишите их климатообразующую роль.

43.Каковы особенности морского, континентального и муссонного типов климата?

44.Какую роль играет рельеф в формировании климата? Особенности климата горных областей.

45.Какие климатические зоны существуют на поверхности земного шара по классификации Л.С. Берга? Укажите их названия и характерные особенности.

46.Какой признак положен в основу классификации Б.П. Алисова? Какие климатические зоны существуют на поверхности земного шара по этой классификации? Укажите их названия и характерные особенности.

7

47.Какие признаки лежат в основе классификации климатов Кёппена? Какие климатические зоны существуют на поверхности земного шара по этой классификации? Укажите их названия и характерные особенности.

48.Охарактеризуйте изменения климата под влиянием антропогенного воздействия.

49.В каких местах земного шара наблюдаются самые низкие абсолютные минимумы и самые высокие максимумы температуры воздуха?

50.В каких местах земного шара выпадает наибольшее и наименьшее количество осадков за год?

Часть 2. Задачи.

Определение интенсивности солнечной радиации.

Часть лучистой энергии Солнца, поступающая к Земле в виде параллельных лучей от видимого диска Солнца, называется прямой солнечной радиацией S (Вт/ м2).

При прохождении сквозь атмосферу Земли происходит ослабление солнечной радиации за счет рассеивания и частичного поглощения составными частями атмосферы. Ослабление определяется по формуле Бугера - Ламберта:

S = S○ Pm , где

S - интенсивность солнечной радиации у земной поверхности, перпендикулярной солнечным лучам;

S○ - интенсивность солнечной радиации у верхних пределов атмосферы, или солнечная постоянная, равная в среднем

1,38 · 103 Вт/м2 (1,98 кал/см2 × мин);

Р - коэффициент прозрачности атмосферы, численно равный той части лучистой энергии, которая достигает поверхности Земли при отвесном падении солнечных лучей;

m - величина массы атмосферы, которую проходят лучи при различных высотах Солнца.

Значения массы атмосферы в зависимости от высоты Солнца над горизонтом приводятся в таблице 1.

Значения коэффициента прозрачности атмосферы зависят от влажности и запыленности воздуха, от высоты места над уровнем моря.

Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (наклонную по отношению к солнечным лучам) зависит от угла падения лучей на эту поверхность и называется инсоляцией S´ (Вт/ м2), вычисляется по формуле:

8

S´ = S · Sin h○, где

S - интенсивность радиации (мощность потока радиации) в Вт/м2, поступающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность;

h○ - высота стояния Солнца над горизонтом (в градусах). Солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, не только

поглощается ею, но и частично отражается.

Отношение отраженной радиации R к суммарной Q, выраженное в процентах, определяет альбедо (отражательную способность) данной поверхности А:

A = QR ×100%

Дополнение альбедо до 100 % характеризует поглощательную способность поверхности.

В таблице 2 приводятся значения альбедо и поглощательной способности некоторых поверхностей.

Таблица 1 Величина массы атмосферы в зависимости от высоты

Солнца над горизонтом

Таблица 2 Значения альбедо и поглощательной способности

различных поверхностей

9

Задача. Сколько тепла получает в 1 мин 1 см2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам и горизонтальной, при высоте Солнца 30о при следующих величинах коэффициента прозрачности атмосферы:

Задачи.

61.Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную поверхность составляет 0,84 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1 м2 горизонтальной поверхности сухого чернозема в 1 час при высоте Солнца 30о?

62.Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную поверхность составляет 0,84 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1 м2 горизонтальной поверхности влажного чернозема в 1 час при высоте Солнца 30о?

63.Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную поверхность составляет 0,70 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1 м2 горизонтальной поверхности свежевыпавшего снега в 1 час при высоте Солнца 30о?

64.Какое количество солнечного тепла поглощается верхушками соснового древостоя, произрастающего на горизонтальной поверхности

при интенсивности солнечной радиации на перпендикулярную поверхность 0,84 кВт/м2 и высоте Солнца 30о?

65.Какое количество солнечного тепла поглощается зеленой травой,

произрастающей на горизонтальной поверхности луга при интенсивности солнечной радиации на перпендикулярную поверхность 0,84 кВт/м2 и высоте Солнца 30ο?

66.Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную поверхность составляет 0,75 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1