2766
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
Учение об атмосфере
Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки
05.03.06 - Экология и природопользование
Воронеж 2020
2
УДК 630*111
Матвеев, С.М. Учение об атмосфере [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 05.03.06 – Экология и природопользование / С.М. Матвеев; М- во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж, 2020. – 12 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
(протокол № от |
2020 г.) |
Рецензент канд. геогр. наук, доц. кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета Ю.А. Нестеров
Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. С.М. Матвеев
©Матвеев С.М., 2020
©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова», 2020
ВВЕДЕНИЕ
3
Главными особенностями организации обучения в вузе являются специфика применяемых методик учебной работы и степень самостоятельности обучаемых. Преподаватель только направляет познавательную активность студента, который сам осуществляет познавательную деятельность.
Самостоятельная работа – это вид учебной деятельности, выполняемый учащимся без непосредственного контакта с преподавателем или управляемый преподавателем опосредовано через специальные учебные материалы; неотъемлемое обязательное звено процесса обучения, предусматривающее прежде всего индивидуальную работу учащихся в соответствии с установкой преподавателя или учебника, программы обучения.
Самостоятельная работа включает: домашние задания (работа с учебником, конспектом лекций); отдельные этапы лабораторных работ и практических занятий и подготовку к ним; типовые курсовые проекты; необходимость анализа различных путей выполнения задания, выбора наиболее правильных из них; задания научно-исследовательского характера.
Самостоятельная работа способствует углублению и расширению знаний, формированию интереса к познавательной деятельности, овладению приемами процесса познания, развитию познавательных способностей. В соответствии с этим самостоятельная работа студентов становится одним из основных резервов повышения эффективности подготовки молодых специалистов в вузе.
В процессе самостоятельной деятельности студент должен научиться выделять познавательные задачи, выбирать способы их решения, выполнять операции контроля за правильностью решения поставленной задачи, совершенствовать навыки реализации теоретических знаний.
Самостоятельная работа завершает задачи всех видов учебной работы. Кроме того, самостоятельная работа имеет воспитательное значение: она формирует самостоятельность не только как совокупность умений и навыков, но и как черту характера, играющую существенную роль в структуре личности современного специалиста высшей квалификации.
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
4
1.1 Цель дисциплины
Целью изучения дисциплины является профессиональная подготовка экологов - природопользователей (05.03.06) в области физики атмосферы, синоптики, климатологии; освоение методов и средств измерения параметров физического состояния атмосферы, как составной части климатической системы.
1.2 Задачи дисциплины
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
ознакомление с организацией метеорологических наблюдений
изучение состава и строения атмосферы, динамики атмосферных процессов
освоение периодической динамики метеоэлементов (солнечной радиации, теплового режима, воды в атмосфере, атмосферного давления)
ознакомление с общей циркуляцией атмосферы и основными типами воздушных течений
освоение основных понятий синоптики, формирования условий погоды, методов прогноза погоды
ознакомление с климатообразованием, типами климатов Земли, классификациями климатов, методами изучения климатов, микроклиматом
освоение роли подстилающей поверхности в формировании погоды и климата, влияния леса на климат и климата на лес
освоение методов и стандартов метеорологических наблюдений, основных метеорологических приборов.
2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения дисциплины студент должен
-знать: основные понятия метеорологии и климатологии; роль и значение метеорологических данных в лесохозяйственной, экологической и природоохранной деятельности человека; основные
5
закономерности взаимодействия леса и метеорологических условий, влияние леса на климат; особенности формирования различных типов погоды и климата, методы их прогноза и мониторинга; основные стандартные метеорологические приборы;
-уметь: использовать стандартные метеоприборы для измерения параметров окружающей среды; использовать синоптические карты для планирования хозяйственной деятельности; использовать знание местного климата и микроклимата в производственной деятельности.
-владеть: навыками подготовки к работе и снятия показаний со стандартных метеоприборов; анализа синоптических карт.
3 СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Введение. Предмет Учение об атмосфере.
Введение. Предмет Учение об атмосфере. Метеорологические элементы, атмосферные процессы и явления. Теплооборот и влагооборот Связь метеорологии с другими науками. Растения и среда. Лесная метеорология. Практическое значение метеорологии. Организация метеорологических наблюдений. Метеонаблюдения в лесу.
Раздел 2. Состав и строение атмосферы.
Состав и строение атмосферы. Атмосфера, ее образование и развитие. Современный состав атмосферы. Значение компонентов атмосферы (N2, O2, O3, CO2, H2O и парниковый эффект). Состав воздуха в лесу. Строение и свойства атмосферы и географическая среда.
Раздел 3. Солнечная радиация.
Солнечная радиация. Солнце, как источник радиации. Состав и интенсивность солнечной радиации. Солнечная постоянная. Освещенность, ФАР. Поглощение и рассеяние радиации. Закон Бугера-Ламберта. Закон Ламберта. Прямая и рассеянная радиация. Отражение солнечной радиации различными поверхностями (альбедо). Солнечная радиация под пологом леса. Земное излучение. Закон Стефана-Больцмана. Встречное излучение атмосферы. Эффективное излучение Земли. Радиационый и тепловой баланс Земли. Использование солнечной энергии. Регулирование радиации в лесу.
Раздел 4. Тепловой режим подстилающей поверхности и атмосферы.
6
Тепловой режим подстилающей поверхности. Тепловые характеристики почвы: теплоемкость и теплопроводность. Суточный и годовой ход температуры почвы. Промерзание почвогрунтов. Температура почвы в лесу. Вечная мерзлота. Особенности нагревания и охлаждения водоемов. Температура воздуха. Процессы нагревания и охлаждения воздуха. Суточный ход температуры воздуха в связи с влиянием географической широты, времени года, рельефа, водной поверхности, растительности, погоды. Годовой ход температуры воздуха. Типы годового хода температуры. Распределение температуры по вертикали. Вертикальный градиент температуры. Сухоадиабатический и влажноадиабатический градиент температуры. Инверсии температуры. Температура воздуха и лес. Заморозки и борьба с ними.
Раздел 5. Водяной пар в атмосфере. Облака. Атмосферные осадки.
Водяной пар в атмосфере. Упругость водяного пара. Влажность воздуха. Суточные и годовые колебания влажности воздуха. Испарение с поверхности воды и почвы. Влияние растительности на влажность воздуха и испарение. Сгущение водяного пара. Образование облаков. Классификация облаков. Атмосферные осадки. Горизонтальные осадки: роса, иней, твердый и жидкий налет, изморозь, гололед. Вертикальные осадки: снег, дождь, град, крупа. Снежный покров. Годовой ход осадков. Засуха и меры борьбы с ней. Влияние леса на выпадение и распределение осадков.
Раздел 6. Давление воздуха. Воздушные течения в атмосфере.
Давление воздуха. Воздушные течения в атмосфере. Давление воздуха. Барическая ступень. Географическое распределение давления воздуха. Горизонтальный барический градиент. Основные барические системы: циклон и антициклон. Сила Кориолиса. Воздушные течения. Направление и скорость ветра. Местные ветры. Влияние леса на ветер.
Раздел 7. Понятие о синоптике. Погода и ее прогноз.
Погода и ее изменения. Понятие о синоптике. Воздушные массы. Теплый и холодный фронты. Погода в циклоне. Погода в антициклоне. Схема общей циркуляции атмосферы. Муссоны. Пассаты. Грозы. Суховеи. Пыльные бури. Смерчи. Карты погоды. Прогноз погоды: синоптический, гидрологический (численный) и другие методы прогноза. Прогноз погоды по местным признакам.
7
Раздел 8. Понятие о климате, факторы климатообразования. Методы изучения и реконструкции климатов.
Формирование климата. Понятие о климате, факторы климатообразования: солнечная радиация, атмосферная циркуляция, влагооборот, подстилающая поверхность (суша, океан, рельеф, растительность, снежный покров), изменения и колебания климата.
Раздел 9. Климаты Земли. Микроклимат.
Климатические зоны Земли. Принципы климатического районирования земного шара. Климаты Земли по Л. Бергу. Климат вечного мороза. Климат тундры. Климат тайги. Климат лиственных лесов умеренной зоны. Климат степей. Средиземноморский климат. Муссонный климат умеренных широт. Климат влажного субтропического леса. Климат внетропических пустынь. Климат субтропических пустынь. Климат саванн. Климат влажного тропического леса. Климаты России. Климатообразующие факторы и процессы. Распределение на территории России климатических элементов: солнечной радиации, давления воздуха, ветров, температуры воздуха, облачности, осадков, снежного покрова. Климатические зоны на территории России (по Л. Бергу). Климат Центрально-Черноземного района. Основные климатические характеристики на территории ЦЧР: среднегодовая температура воздуха, количество осадков направление господствующих ветров. Микроклимат. Влияние рельефа и экспозиции склонов на микроклимат. Микроклимат леса, поймы реки, болот, песков, меловых обнажений. Климат и микроклимат урбанизированной среды.
4 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК (Рекомендуемая литература)
Основная литература
1.Кислов А.В. Климатология [Электронный ресурс] : рек. УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений / А.В. Кислов, Г.В. Суркова. — 3-е изд., доп. — М. : ИНФРА-М, 2018. – 324 с. – ЭБС
"Знаниум". - http://znanium.com/bookread2.php?book=977622
2.Косарев В.П. Лесная метеорология с основами климатологии: Учебное пособие [Текст] / В.П. Косарев, Т.Т. Андрющенко, – СПб.:
Лань, 2009. – 288 с.
8
Дополнительная литература
1.Матвеев С.М. Учение об атмосфере. Метеорология и климатология [Электронный ресурс]: лабораторный практикум / С.М. Матвеев, Л.М. Акимов; ВГЛТУ. – Воронеж, 2018. – 136 с.
2.Матвеев С. М. Учение об атмосфере [Электронный ресурс] : методические указания по организации и прохождению учебной практики для студентов по направлениям подготовки 05.03.06 - Экология и природопользование / С. М. Матвеев; ВГЛТУ. - Воронеж, 2016. - 10 с.
3.Моргунов, В.К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений: Учебное пособие [Текст] / В.К. Моргунов. – Ростов-на-Дону. Изд-во «Феникс», Новосибирск Изд-во «Сибирское соглашение», 2005. – 332 с.
4.Таранков, В.И. Метеорология и климатология: Учебное пособие [Текст] / В.И. Таранков, В.П. Косарев, С.М. Матвеев, Д.И. Ащеулов. – Воронеж, Изд-во ВГЛТА, 2003. – 171 с.
5.Костин С.И. Краткий курс метеорологии и климатологии для лесоводов: Учебное пособие [Текст] Л.: ЛТА, 1971, 185 с.
6.Климатология: Учебник /Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобышева Н.В. и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 568 с.
7.Хромов, С.П., Метеорология и климатология: Учебник [Текст] / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. – М.: Изд-во МГУ, 2004. – 582 с.
5 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Самостоятельная работа студентов
Дисциплину рекомендуется изучать путем систематической проработки лекционного материала, самостоятельной проработки рекомендуемой литературы и методических указаний к выполнению лабораторных работ. В качестве промежуточного контроля необходима регулярная проверка выполнения домашних заданий на каждом последующем занятии. Результаты усвоения практической части курса и
9
самостоятельной подготовки проверяются при проведении контрольной работы. Теоретическая часть курса и темы, вынесенные на самостоятельное изучение, контролируются при сдаче зачета.
5.2 Содержание самостоятельной работы студентов
|
|
|
Таблица 5 |
|
|
|
|
№ |
№ раздела |
|
Наименование вопросов |
п/п |
дисциплины |
|
|
|
|
|
|
1 |
Раздел 2 |
1. Значение компонентов атмосферы (О2, О3, СО2, Н2О и |
|
|
|
парниковый эффект). |
|
|
|
|
|
2 |
Раздел 3 |
2. Прямая, рассеянная, суммарная радиация: суточный и |
|
|
|
годовой ход. |
|
|
|
|
|
3 |
Раздел 4 |
3. |
Особенности нагревания и охлаждения водоемов. |
|
|
Сухоадиабатический и влажноадиабатический |
|
|
|
градиенты температуры. Инверсии температуры. |
|
|
|
|
|
4 |
Раздел 7 |
4. |
Грозы, суховеи, пыльные бури, смерчи. Прогноз |
|
|
погоды по местным признакам. |
|
|
|
|
|
5 |
Раздел 8 |
5. |
Изменения и колебания климата. |
|
|
|
|
6 |
Раздел 8 |
6. |
Методы изучения и реконструкции климатов. |
|
|
Дендроклиматология. Антропогенные изменения |
|
|
|
климата. Климатический мониторинг. |
|
|
|
|
|
7 |
Раздел 9 |
7. |
Микроклимат. Влияние рельефа и экспозиции склонов |
|
|
на микроклимат. Микроклимат леса, поймы реки, болот, |
|
|
|
песков, меловых обнажений. Климат и микроклимат |
|
|
|
урбанизированной среды. |
|
|
|
|
|
8 |
Раздел 9 |
8. |
Характеристика климатов Земли по Л. Бергу. |
|
|
|
|
9 |
Раздел 9 |
9. |
Распределение на территории России климатических |
|
|
элементов: солнечной радиации, давления воздуха, |
|
|
|
ветров, температуры воздуха, облачности, осадков, |
|
|
|
снежного покрова. |
|
|
|
|
|
10 |
Раздел 3 – 8 |
10. Подготовка к лабораторным занятиям: оформление |
|
|
|
конспектов, зарисовка метеорологических приборов, |
|
|
|
решение задач, ответы на вопросы по соответствующей |
|
|
|
|
|
10
теме.
11 Раздел 3 – 8 11. Подготовка к контрольной работе по устройству, предназначению и применению метеорологических приборов и методам определения основных метеорологических величин.
5.3 Разделы в основной и дополнительной литературе по соответствующим темам самостоятельной работы студентов
Тема 1. Значение компонентов атмосферы (О2, О3, СО2, Н2О и парниковый эффект).
Основная литература № 1, раздел 3.2, стр.19-22.
Дополнительная литература № 6, Глава 2, разделы 3, 4, стр. 41-43.
Тема 2. Прямая, рассеянная, суммарная радиация: суточный и годовой ход. Основная литература № 1, раздел 4.5, 4.6, стр.31-33.
Дополнительная литература № 6, Глава 3, разделы 5-15, стр. 106-122.
Тема 3. Особенности нагревания и охлаждения водоемов. Сухоадиабатический и влажноадиабатический градиенты температуры. Инверсии температуры.
Основная литература № 1, раздел 5.1, стр.44, раздел 5.2, стр.47-48. Основная литература № 2 раздел 1.5.2., стр. 32-38. Дополнительная литература № 3, раздел 27, стр.47-49.
Тема 4. Грозы, суховеи, пыльные бури, смерчи. Прогноз погоды по местным признакам.
Основная литература № 1, раздел 6.7, стр.68-69, раздел 8.7, стр.83. Основная литература № 2 раздел 1.8.3., стр. 96-98.
Дополнительная литература № 6, Глава 6, разделы 31-33, стр. 331-335, глава 7, раздел 38, стр. 448-450.
Тема 5. Изменения и колебания климата. Основная литература № 1, Глава 13, стр.142-147.
Дополнительная литература № 4, Глава 8, стр. 488-550.