close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Матвеев С. М. Метод. указ. и контр. задания по курсу Учение об атмосфере

код для вставкиСкачать
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.
Варианты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Номера вопросов (1 - 50) и задач (51 - 100)
21
31
41
51
61
71
81
22
32
42
52
62
72
82
23
33
43
53
63
73
83
24
34
44
54
64
74
84
25
35
45
55
65
75
85
26
36
46
56
66
76
86
27
37
47
57
67
77
87
28
38
48
58
68
78
88
29
39
49
59
69
79
89
30
40
50
60
70
80
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
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.
В
конце
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.
В случае 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
и водоемов?
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
и в 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=
R
× 100%
Q
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
Высота Солнца (в градусах)
Масса атмосферы
90
1,0
60
1,2
30
2,0
10
5,6
5
10,4
1
27,0
0
35,4
Таблица 2
Значения альбедо и поглощательной способности
различных поверхностей
Поверхность
Альбедо в % Поглощательная способность
поверхности в %
Зеленая трава
26
74
Чернозем сухой
14
86
Чернозем влажный
8
92
Вершины молодых
18
82
дубков
Вершины сосен
14
86
Вершины елей
10
90
Старый снег
30-50
70-50
Свежевыпавший снег
75-90
25-10
Облака
80
20
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:
Номер задачи
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Коэффициент прозрачности атмосферы
0,70
0,75
0,76
0,80
0,82
0,85
0,71
0,74
0,86
0,79
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
10
м2 горизонтальной поверхности влажного чернозёма в 1 час при высоте
Солнца 30о?
67. Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную
поверхность составляет 0,75 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1
м2 горизонтальной поверхности облаков в 1 час при высоте Солнца 30о?
68. Интенсивность солнечной радиации на перпендикулярную
поверхность составляет 0,8 кВт/м2. Какое количество тепла поглощает 1 м2
горизонтальной поверхности старого снега в 1 час при высоте Солнца 30о?
69. Какое количество солнечного тепла поглощается верхушками
молодых дубков, произрастающих на горизонтальной поверхности лесного
питомника при интенсивности солнечной радиации на перпендикулярную
поверхность 0,75 кВт/м2 и высоте Солнца 30о?
70. Какое количество солнечного тепла поглощается вершинами
елового древостоя, произрастающими на горизонтальной поверхности при
интенсивности солнечной радиации на перпендикулярную поверхность
0,84 кВт/м2 и высоте Солнца 30ο?
Определение термогигрометрических характеристик воздуха.
Парциальное давление водяного пара (фактическая упругость
водяного пара) е (мм. рт. ст., мб, гПа) вычисляется по психрометрической
формуле:
е = Е´ - АР (t - t´), где
Е´ - давление насыщенного водяного пара, взятое по показаниям
смоченного термометра t´ (°С) (см. таблица 3), гПа; t – температура сухого
термометра, °С; Р – атмосферное давление, гПа; А – коэффициент,
зависящий от скорости ветра и вида психрометра. А = 0,0008 для
станционного психрометра, А = 0,00066 для аспирационного психрометра.
Абсолютная влажность a (г/ м3) вычисляется по формуле:
a = 0,8 e
1+αt
где α - коэффициент расширения газов, равный 0,00366
t - температура воздуха
Относительная влажность воздуха f (%) - процентное отношение
фактической упругости пара к максимальной упругости пара (давлению
насыщенного пара при температуре сухого термометра). Данная величина
характеризует степень насыщения воздуха водяным паром
f= e
· 100%,
Е
Дефицит влажности D (гПа, мб, мм) - разность между максимальной
и фактической упругостями водяного пара.
11
D=Е-е
Точка росы td (°С) - это температура, при которой водяной пар,
находящийся в воздухе, становится насыщенным. Температуру точки росы
находят по таблицам максимальной упругости пара (таблица 3,
приложение), обратным ходом, используя величину фактической
упругости пара е.
Задача. По значениям сухого термометра, смоченного термометра,
давления воздуха, указанным в задачах 71-80, найти упругость водяного
пара в миллиметрах, количество водяного пара (абсолютную влажность
воздуха), относительную влажность, дефицит влажности и точку росы:
Номер
задачи
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
Температура по
термометру, оС
Сухому
Смоченному
18,5
13,2
20,7
15,8
4,1
1,8
6,3
4,2
8,1
6,3
12,2
8,3
13,0
10,8
18,0
14,0
20,6
17,5
23,1
21,2
Давление
воздуха, гПа
Психрометр
1008
1014
1008
1018
1013
978
984
991
1000
1018
Обыкновенный
-"-"Аспирационный
-"-"Обыкновенный
-"-"-"-
Барометрическое нивелирование.
Давление воздуха с высотой уменьшается, т.к. на каждую более
высоко расположенную поверхность давит меньшая масса атмосферы. В
нижнем слое атмосферы уменьшение давления ΔР при увеличении высоты
на Δh выражается основным уравнением статики:
ΔР = - ρ g Δh
При барометрическом нивелировании для расчетов превышения
между двумя уровнями (до 1000 м) используется приближенная формула
Бабине:
H = 8000 · 2 (P○ - P) · (1 + α(t○+ t)/ 2)
P○ + P
где P○ и P давление воздуха на нижнем и верхнем уровнях соответственно;
H – разность высот этих двух уровней; t○ и t – измеренная температура
12
воздуха на нижнем и верхнем уровнях соответственно (°С); α –
коэффициент расширения газов, равный 0,00366.
Изменение температуры с высотой принимается условно
постоянным и равным вертикальному градиенту температуры в
тропосфере: γ = 0,65°С / 100 м.
Изменение давления с высотой характеризует барическая
(барометрическая) ступень. Барическая ступень h (м/ гПа) – это высота, на
которую нужно подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на
одну единицу. Вычисляется барическая ступень по упрощённой формуле
Бабине:
h = 8000(1+ αt)
Pcm
где t и Pсm – соответственно температура и давление воздуха в той же
точке, для которой вычисляется барическая ступень h.
Задачи.
81. Вычислить превышение горного участка над долиной, если при
барометрическом нивелировании получены следующие данные: давление
в долине 985,4 гПа при температуре 21,5°С, на горном участке
соответственно 978 гПа и 17,0°С.
82. Определить высоту горы, если у подножия давление 1015 гПа,
температура воздуха 24°С; на вершине горы давление 990 гПа,
температура воздуха 16,0°С.
83. На уровне моря измерено атмосферное давление 1040 гПа. На
какой высоте атмосферное давление уменьшается в два раза, если принять,
что температура воздуха по всей высоте 0°С?
84. При выпуске радиозонда у поверхности Земли давление
равнялось 1012,6 гПа, а температура воздуха 24,6°С. При входе прибора в
кучевое облако отмечено давление 942,4 гПа и температура воздуха
19,4°С. Какова высота нижней границы облаков?
85. Вычислить барическую ступень у поверхности Земли при
давлении 1000 гПа и температуре воздуха: -40,0°С, 0,0°С и +40,0°С. На
сколько метров надо переместиться по вертикали вблизи земной
поверхности при стандартных условиях, чтобы давление изменилось на 1
гПа?
86. Вычислить превышение горного плато над прилегающей
местностью, если при барометрическом нивелировании получены
следующие данные: давление на прилегающей местности 983,4 гПа при
температуре 22,0°С, на горном плато соответственно 967 гПа и 15,5°С.
87. Определить высоту холма, если у его основания давление 1013
гПа, температура воздуха 18°С; на вершине холма давление 990 гПа,
температура воздуха 15,0°С.
13
88. На уровне моря измерено атмосферное давление 1028 гПа. На
какой высоте атмосферное давление уменьшается в два раза, если принять,
что температура воздуха по всей высоте 0°С?
89. При выпуске радиозонда у поверхности Земли давление
равнялось 1013,3 гПа, а температура воздуха 23,0°С. При входе прибора в
слой облаков отмечено давление 944,0 гПа и температура воздуха 17,3°С.
Какова высота нижней границы облаков?
90. Вычислить барическую ступень у поверхности Земли при
давлении 1013,2 гПа и температуре воздуха: -20,0°С, 0,0°С и +20,0°С. Чему
равно нормальное давление атмосферы и при каких условиях?
Приведение атмосферного давления к уровню моря.
Давление на уровне моря PM вычисляется по формуле:
PM = Pcm + ΔР, где
Pcm – давление на метеостанции, ΔР (гПа) – поправка на приведение
давления к уровню моря (изменение давления с высотой). Величину ΔР
можно определить по высоте станции над уровнем моря H и барической
ступени h:
ΔР = H
h
Тогда атмосферное давление на уровне моря выразится формулой:
Pм = Pcm + H
H
Задача. Привести давление к уровню моря.
Номер задачи
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
Высота метеостанции, м
300
250
200
250
300
250
200
350
200
300
Давление воздуха, гПа
1000
995
990
980
970
985
990
995
1000
1005
Температура
воздуха, оС
12
8
13
12
11
16
14
18
20
9
14
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ "УЧЕНИЕ ОБ АТМОСФЕРЕ"
Введение. Метеорология и климатология. Атмосфера, погода, климат. Положение метеорологии и климатологии в системе наук, в том числе наук о Земле. Наблюдение и эксперимент, статистический анализ, физико-математическое моделирование, роль ЭВМ. Значение карт. Метеорологическая сеть, метеорологическая служба, Всемирная метеорологическая организация. Всемирная служба погоды: наземная и космическая
системы наблюдений, глобальная система связи, глобальная система обработки данных. Всемирная климатическая программа (ВКП).
Народнохозяйственное значение метеорологии и климатологии.
Основные этапы истории развития метеорологии и климатологии.
Воздух и атмосфера. Атмосферное давление, единицы его измерения. Температура воздуха, температурные шкалы.
Состав сухого воздуха у земной поверхности. Водяной пар в воздухе,
давление водяного пара и относительная влажность, давление насыщенного пара и его зависимость от температуры. Изменение состава воздуха с высотой. Газовые и аэрозольные примеси к атмосферному воздуху,
озон.
Плотность воздуха. Уравнения состояния. Газовая постоянная и
молекулярная масса сухого воздуха. Плотность влажного воздуха.
Основное уравнение статики атмосферы. Барометрическая формула.
Приведение давления к уровню моря.
Адиабатические
процессы
в
атмосфере.
Сухои
влажноадиабатические
изменения
температуры
воздуха.
Псевдоадиабатический
процесс.
Аэрологическая
диаграмма.
Потенциальная температура. Типы вертикального распределения
температуры.
Ветер. Атмосферная турбулентность. Турбулентный обмен. Приземный слой и планетарный пограничный слой. Атмосферная диффузия и
распространение примесей в атмосфере.
Строение атмосферы: основные слои и их особенности. Гомосфера
и гетеросфера. Тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и пограничные слои между ними. Ионосфера и экзосфера.
Радиация в атмосфере. Электромагнитная и корпускулярная радиация. Зависимость радиации от температуры. Коротковолновая (солнечная) и длинноволновая (земная и атмосферная) радиация. Тепловое и
лучистое равновесие Земли.
Солнечная постоянная. Спектральный состав солнечной радиации.
Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере и связанные с
ними явления: рассеянный свет, сумерки и заря, атмосферная видимость.
Прямая солнечная радиация. Закон ослабления радиации в атмосфере.
Коэффициент прозрачности, фактор мутности.
Суммарная радиация. Отражение радиации и альбедо. Поглощенная
радиация. Освещенность.
15
Излучение земной поверхности, встречное излучение, эффективное
излучение. Радиационный баланс земной поверхности. Парниковый
эффект. Уходящая радиация. Планетарное альбедо Земли.
Распределение солнечной радиации на границе атмосферы.
Географическое распределение суммарной радиации и радиационного
баланса земной поверхности на земном шаре.
Тепловой режим атмосферы. Причины изменений температуры
воздуха, индивидуальные и локальные изменения. Тепловой баланс
земной поверхности. Различия в тепловом режиме почвы и водоемов.
Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы.
Распространение температурных колебаний в глубину почвы. Слои
постоянной суточной и годовой температуры. Влияние растительного и
снежного покровов на температуру почвы. Суточный и годовой ход
температуры поверхности водоемов. Распространение температурных
колебаний в воде.
Суточный ход температуры воздуха и его изменения с высотой.
Непериодические изменения температуры воздуха. Междусуточная
изменчивость температуры воздуха. Заморозки.
Годовая амплитуда температуры воздуха и континентальность
климата. Типы годового хода температуры воздуха. Изменчивость
средних месячных и годовых температур. Приведение температуры к
уровню моря. Карты изотерм. Географическое распределение
температуры, влияние суши и моря, орографии и морских течений.
Температуры широтных кругов, аномалии температуры. Температура
полушарий и Земли в целом.
Среднее распределение температуры воздуха с высотой. Стратификация воздушных масс, стратификация атмосферы, ее роль в развитии
вертикальных движений. Конвекция, ускорение конвекции. Инверсии
температуры и их типы.
Тепловой баланс системы Земля - атмосфера.
Вода в атмосфере. Влагооборот. Насыщение и испаряемость.
Транспирация, суммарное испарение. Скорость испарения. Географическое распределение испарения. Характеристики влажности воздуха. Суточный и годовой ход влажности воздуха, ее географическое распределение и изменение с высотой.
Конденсация и сублимация в атмосфере. Ядра конденсации и замерзания. Городские ядра конденсации.
Облака, микроструктура и водность облаков. Международная классификация облаков. Генетические типы: облака восходящего скольжения,
слоистые облака, облака конвекции, орографические облака; их вид, полученный по фотографиям с метеорологических спутников Земли. Оптические явления в облаках.
Облачность, ее суточный и годовой ход, географическое распределение. Продолжительность солнечного сияния.
16
Дымка,
туман,
мгла.
Условия
образования
туманов.
Географическое распределение туманов. Смог.
Образование осадков, конденсация и коагуляция. Виды осадков,
выпадающих из облаков (дождь, морось, снег, крупа, град и др.).
Электричество облаков и осадков. Гроза. Молния и гром. Наземные
гидрометеоры (роса, иней, изморозь, жидкий и твердый налет, гололед).
Обледенение самолетов.
Характеристика режима осадков. Суточный и годовой ход осадков.
Продолжительность и интенсивность осадков. Географическое распределение осадков. Характеристики увлажнения. Засухи. Водный баланс на
Земном шаре.
Снежный покров, его измерение и климатическое значение.
Метель.
Барическое поле и ветер. Барическое поле, изобарические
поверхности, карты изобар. Понятие о геопотенциале, карты
барической топографии. Горизонтальный барический градиент.
Барические системы. Изменения давления во времени, непериодические
изменения и суточный ход. Междусуточная изменчивость давления.
Годовой ход, месячные и годовые аномалии давления. Среднее
распределение давления у земной поверхности в январе и июле.
Карты ветра, линии тока, изотахи. Сходимость и расходимость линий тока и вертикальные движения. Турбулентность ветра. Влияние
препятствий на ветер.
Силы, действующие в атмосфере: сила тяжести, градиент давления,
отклоняющая сила вращения Земли. Геострофический и градиентный
ветер. Влияние трения на ветер. Уровень трения. Барический закон ветра.
Сила трения и термический ветер. Изменение ветра с высотой. Суточный
ход ветра.
Атмосферная циркуляция. Масштабы атмосферных движений,
общая циркуляция атмосферы. Зональность общей циркуляции в связи с
зональным распределением давления. Квазигеострофичность течений
общей циркуляции атмосферы. Западные воздушные течения в тропосфере
умеренных широт и восточные воздушные течения в тропиках. Зимняя и
летняя циркуляция в стратосфере. Струйные течения. Длинные волны.
Меридиональные составляющие общей циркуляции и междуширотный
обмен воздуха. Роль циклонической деятельности в общей циркуляции
атмосферы. Центры действия атмосферы и главные фронты.
Циркуляция внетропических широт. Воздушные массы и их движение. Трансформация воздушных масс. Возникновение фронтов. Теплый, холодный фронты. Фронт окклюзии. Фронт и струйное течение.
Циклоны и антициклоны, их возникновение, изменение барического
поля с высотой, эволюция, перемещение, повторяемость. Эволюция полей
облачности в циклонах и антициклонах по наблюдениям с искусственных
спутников Земли. Погода в циклонах и антициклонах.
17
Циркуляция в тропиках. Пассаты. Внутритропическая зона конвергенции. Тропические муссоны. Экваториальная зона западных ветров.
Тропические депрессии. Тропические циклоны.
Местные циркуляции: бризы, горно-долинные, ледниковые и стоковые ветры. Фен, бора. Шквалы, смерчи и тромбы.
Прогноз погоды. Служба погоды. Методы анализа и прогноза погоды.
Загрязнение атмосферы. Природа и свойства загрязняющих атмосферу веществ. Туманы и смоги.
Основы теории атмосферной диффузии. Основные закономерности
распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Расчет рассеивания
промышленных загрязняющих веществ.
Глобальное загрязнение атмосферы.
Климатообразование. Климатическая система, глобальный и локальный климат. Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция
как климатообразующие процессы. Географические факторы климата.
Влияние географической широты на климат. Изменение климата с высотой:
высотная географическая зональность. Влияние распределения суши и
моря на климат. Континентальность климата, индексы континентальности.
Аридность климата, индексы увлажнения. Орография и климат.
Океанические течения и климат. Влияние растительного и снежного покрова на климат.
Микроклимат как явление приземного слоя атмосферы. Влияние
рельефа, растительности, водоемов, зданий на микроклимат. Связь иерархии климатов с иерархией физико-географических единиц. Мезоклимат.
Непреднамеренные воздействия человека на климат. Изменения
деятельной поверхности (сведение лесов, распахивание полей, орошение и
обводнение, осушение, лесоразведение и пр.) и их последствия для климата. Техногенное увеличение концентрации углекислого газа и других
радиационно-активных газов, а также аэрозолей. Техногенное производство
тепла.
Климат большого города. Остров тепла. Микроклиматы леса, пашни и
естественных травянистых формаций, горных территорий. Оценка
глобальных эффектов антропогенных воздействий на климат.
Климаты
Земли.
Принципы
классификации
климатов.
Классификация климата по В. Кеппену - Треварту. Климатические зоны
суши по Л.С. Бергу.
Генетическая классификация климатов Б.П. Алисова. Экваториальный
климат. Климат тропических муссонов. Тропические климаты.
Субтропические климаты. Климаты умеренных широт. Субполярный
климат. Климат Арктики. Климат Антарктики.
Описание климата методом комплексной климатологии Е.Е.
Федорова.
Крупномасштабные изменения климата. Непостоянство климата,
возможные причины его колебаний. Климат голоцена. Изменение климата
за последнее тысячелетие. Изменение климата в период инструменталых
18
наблюдений. Перспективы изменения климата в результате антропогенных
воздействий. Некоторые результаты численного моделирования климата.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
Хромов С.П. Метеорология и климатология : учебник / С.П. Хромов,
М.А. Петросянц. – 4-е изд. – М. : Изд-во МГУ, 1994. – 455 с.
Волошина А.П. Руководство к лабораторным занятиям
по
метеорологии и климатологии / А.П. Волошина Т.В. Евневич, А.И.
Земцова ; под ред. С.П. Хромова. – М : Изд-во МГУ, 1975. – 144 с.
Дополнительная
Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем / М.И. Будыко. – Л. :
Гидрометеоиздат, 1980. – 352 с.
Груза Г.В. Структура и изменчивость наблюдаемого климата.
Температура воздуха Северного полушария / Г.В. Груза, З.Я. Ранькова. –
Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 71 с. – (Новости и проблемы науки).
Дроздов О.А. Засухи и динамика увлажнения / О.А. Дроздов. – Л. ;
Гидрометеоиздат, 1980. – 96 с.
Кароль И.Л. Введение в динамику климата Земли / И.Л. Кароль. – Л.
: Гидрометеоиздат, 1988. – 215 с.
Кондратьев К.Я. Физические основы прогноза климата на срок от
одного месяца до нескольких десятилетий / К.Я. Кондратьев, М.А.
Прокофьев // Итоги науки и техники / ВИНИТИ. Метеорология и
климатология. – М., 1983. – Т.2. – С. 66.
Монин А.С.История климата / А.С. Монин, Ю.А. Шишков. – Л. :
Гидрометеоиздат, 1979. – 408 с.
Полтараус Б.В. Климатология / Б.В. Полтараус, А.В. Кислов. – М. :
Изд-во МГУ, 1986. – 144 с.
Атласы
Атлас облаков / под ред. А.Х. Хргиана, Н.И. Новожилова. – Л. :
Гидрометеоиздат, 1978. – 267 с.
Программу составил
М.А. Петросянц, проф.
(Московский государственный университет)
Рецензенты:
Ю.П. Переведенцев, проф.
(Казанский государственный университет);
Г.Н. Голубев, проф.
(Московский государственный университет)
Приложение. Таблица 3
Максимальная упругость водяного пара при температуре выше 0 , Мб (гПа)
Десятые доли градуса
0
Температура
в цел. град.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
0
6,11
6,56
7,05
7,58
8,13
8,72
9,35
10,02
10,72
11,48
12,28
13,13
14,03
14,98
15,99
17,06
18,19
19,38
20,65
21,98
23,39
24,88
26,46
28,11
1
6,15
6,61
7,10
7,63
8,19
8,78
9,41
10,08
10,80
11,56
12,36
13,21
14,12
15,08
16,09
17,17
18,30
19,51
20,75
22,12
23,54
25,04
26,62
28,28
2
6,20
6,66
7,16
7,68
8,24
8,84
9,48
10,15
10,87
11,63
12,44
13,30
14,21
15,18
16,20
17,28
18,42
19,63
20,91
22,26
23,68
25,19
26,78
28,46
3
6,24
6,71
7,21
7,74
8,30
8,91
9,54
10,22
10,95
11,71
12,53
13,39
14,31
15,28
16,30
17,39
18,54
19,76
21,04
22,40
23,83
25,33
26,94
28,63
4
6,29
6,76
7,76
7,79
8,36
8,97
9,61
10,29
11,02
11,79
12,61
13,48
14,40
15,38
16,41
17,50
18,66
19,88
21,17
22,54
23,98
25,50
27,11
28,80
5
6,33
6,80
7,31
7,85
8,42
9,03
9,68
10,36
11,10
11,87
12,70
13,57
14,50
15,48
16,51
17,61
18,78
20,01
21,30
22,68
24,13
25,66
27,27
28,98
6
6,38
6,86
7,36
7,90
8,48
9,09
9,74
10,44
11,17
11,95
12,78
13,66
14,59
15,58
16,62
17,73
18,90
20,13
21,44
22,82
24,28
25,82
27,44
29,15
7
6,42
6,90
7,42
7,96
8,54
9,16
9,81
10,51
11,25
12,03
12,87
13,75
14,69
15,68
16,73
17,84
19,02
20,26
21,58
22,96
24,43
25,98
27,61
29,33
8
6,47
6,95
7,47
8,02
8,60
9,22
9,88
10,58
11,32
12,11
12,95
13,84
14,78
15,78
16,84
17,96
19,14
20,39
21,71
23,10
24,58
26,13
27,77
29,50
9
6,57
7,00
7,52
8,07
8,66
9,28
9,95
10,65
11,40
12,20
13,04
13,93
14,88
15,88
16,95
18,07
19,26
20,52
21,85
23,25
24,73
26,29
27,94
29,68
Содержание
Контрольная работа ………………………………………………………….3
Часть 1. Контрольные вопросы ……………………………………………..4
Часть 2. Задачи………………………………………………………………..7
Программа дисциплины «Учение об атмосфере» ………………………..14
Приложение, таблица 3 …………………………………………………….19
Учебное издание
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ
ЗАДАНИЯ ПОКУРСУ
«УЧЕНИЕ ОБ АТМОСФЕРЕ»
Составитель:
Матвеев Сергей Михайлович
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
21
Размер файла
299 Кб
Теги
задание, метод, учение, указ, матвеева, атмосфера, конт, курс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа