2830

2

УДК 630*111

Матвеев, С.М. Метеорология и климатология [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлениям подготовки 35.03.01 – Лесное дело, 35.03.10– Ландшафтная архитектура / С.М. Матвеев; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж, 2018. – 13 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

Рецензент канд. с/х. наук, доц. кафедры экологии, защиты леса и лесного охотоведения Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова Д.Ю. Капитонов

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. С.М. Матвеев

©Матвеев С.М., 2018

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова», 2018

3

ВВЕДЕНИЕ

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.

4

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 Цель дисциплины

Целью изучения дисциплины является профессиональная подготовка студентов по направлениям «Лесное дело» и «Ландшафтная архитектура» (35.03.01 и 35.03.10) 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.

1.3Дисциплина «Метеорология и климатология» отнесена в ВГЛТА: по направлению подготовки «Лесное дело» к вариативной части Профессионального цикла, модуль «Государственное управление лесами, контроль и надзор, лесное ресурсоведение», индекс Б.3.2.3; по направлению подготовки «Ландшафтная архитектура», к Математическому и естественнонаучному циклу, дисциплины по выбору студентов.

5

Обязательный минимум содержания дисциплины: радиационный и тепловой режим атмосферы; атмосферная циркуляция и климатообразование; классификация климатов; изменение климата.

2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1Студент по результатам освоения дисциплины «Метеорология

иклиматология» должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурными (ОК): владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации (ОК-1); умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2); способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества (ОК-9).

б) профессиональными (ПК): использованием основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1); знанием роли воздушных масс тропосферы в формировании устойчивых, высоко продуктивных лесов (ПК-5).

2.2. 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 закономерности взаимодействия подстилающей поверхности и метеорологических условий; особенности формирования различных типов погоды и климата, методы их прогноза и мониторинга; климатическое районированиие Земного шара, изменения и колебания климата; 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.

6

3 СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Введение. Предмет метеорологии.

Введение. Предмет метеорологии. 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.

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.

7

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.

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

8

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.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.

2.Косарев В.П. Лесная метеорология с основами климатологии: Учебное пособие [Текст] / В.П. Косарев, Т.Т. Андрющенко, – СПб.:

Лань, 2009. - 288 с.

Дополнительная литература

1.Матвеев С.М. Учение об атмосфере. Метеорология и климатология. [Текст] : Лабораторный практикум / С.М. Матвеев, Л.М. Акимов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» – Воронеж,

2012. – 136 с.

2.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.

3.Костин С.И. Краткий курс метеорологии и климатологии для лесоводов: Учебное пособие [Текст] Л.: ЛТА, 1971, 185 с.

4.Климатология: Учебник /Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобышева Н.В. и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 568 с.

9

5.Таранков, В.И. Лесная климатология: Учебное пособие [Текст] / В.И. Таранков. – Воронеж. Политехнический ин-т, 1991. – 83 с.

6.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 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

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.