Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности

2014 г.

Кафедрой общего землеведения и гидрометеорологии

(протокол № 1 от 30.08.2013 г.);

Учебно-методической комиссией географического факультета Белорусского государственного университета

(протокол № 1 от 09.09.2013 г.)

Ответственный за редакцию: О. В. Давыденко

Ответственный за выпуск: О. В. Давыденко
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Аэрология является наукой, изучающей физические процессы, происходящие в свободной атмосфере, а также методы ее исследования. Информация о состоянии атмосферы на различных высотах нужна для расширения и углубления современных знаний о закономерностях физических процессов, протекающих в различных слоях атмосферы, а также для совершенствования методов прогнозирования атмосферных процессов. Основные задачи современной аэрологии заключаются в создании методов исследования свободной атмосферы, а также в разработке новых приборов для измерения различных параметров свободной атмосферы. Изучение данной дисциплины предполагает знание таких предметов, как "Физика", "Метеорология", "Математика".

Цель – сформировать у будущих специалистов-гидрометеорологов необходимые знания о методах измерения метеорологических величин в свободной атмосфере и использовании аэрологической информации для разработки методов прогноза различных атмосферных процессов и явлений. Задачи – выработать умение обработки и использования аэрологической информации; сформировать представление об основных способах получения аэрологической информации; развить умение анализировать аэрологическую информацию.

Выпускник должен:

– нормативно-методическую базу, которой необходимо руководствоваться при проведении аэрологических наблюдений и основные требования к проведению этих наблюдений;

– виды и методику проведения аэрологических наблюдений;

– технические средства получения аэрологической информации;

– сущность основных методов исследования свободной атмосферы;

уметь:

– проводить обработку результатов аэрологических наблюдений;

– анализировать аэрологическую информацию.

Общее количество часов на изучение учебной дисциплины «Аэрология» по специальности 1-31 02 01 – География. Направление 1-31 02 01-01 – Гидрометеорология – 96, из них аудиторные – 44 часа, в том числе лекции – 28 часов, практические (семинарские) занятия – 8 часов, КСР – 8 часов. Контроль знаний осуществляется в виде экзамена.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Предмет, цели и задачи дисциплины, связь с другими науками. Аэрологическая информация и области ее применения. Классификация методов исследования. Современная сеть аэрологических станций. Состояние аэрологических наблюдений в Беларуси.

Основные этапы развития методов аэрологического исследования атмосферы. Специфика получения аэрологической информации при использовании различных средств. Глобальное изучение атмосферы. Международное сотрудничество в области аэрологии.

3.1. Состав и строение атмосферы.

Газовый состав атмосферы. Принципы деления атмосферы на слои. Диссоциация и ионизация газов в атмосфере. Ионосфера. Радиационный пояс Земли.
3.2. Термический режим свободной атмосферы.

Распределение температуры воздуха в тропосфере, стратосфере и мезосфере. Периодические изменения температуры воздуха в тропосфере и стратосфере. Непериодические изменения температуры в различных слоях атмосферы.

Движение атмосферы: геострофический и градиентный ветер. Особенности глобального распределения скорости ветра в атмосфере. Струйные течения.

Радиоактивность, проникающая в атмосферу с земной и водной поверхности. Радиоактивность, возникающая под действием космических и солнечных лучей. Антропогенная радиоактивность.

Яркость, поляризация света, рассеянного атмосферой. Освещенность земной поверхности. Видимость в атмосфере. Оптические явления в атмосфере.

4.1. Методы определения характеристик ветра в свободной атмосфере.

Принципы определения характеристик ветра в свободной атмосфере. Классификация методов. Шаропилотный метод. Проведение шаропилотных наблюдений. Аэрологические теодолиты. Особенности наблюдений в ночное время. Методы определения подъемной и вертикальной скорости шаров-пилотов. Определение высоты нижней границы облаков с помощью шара-пилота. Обработка шаропилотных наблюдений.

4.2. Температурно-ветровое зондирование атмосферы.

Особенности аэрологических измерений. Метод радиозондов. Принцип действия радиолокационных станций и радиозондов. Выпуск радиозондов. Получение, обработка и передача результатов зондирования. Метеорологическое обеспечение метода радиозондирования.

Аэрологический код. Аэрологическая диаграмма. Виды термодинамических графиков. Анализ состояния атмосферы с помощью термодинамических графиков. Определение характеристик влажности воздуха. Уровень конденсации и кривая состояния влажной частицы. Определение потенциальной, псевдоэквивалентной и псевдопотенциальной температуры. Энергия неустойчивости. Использование результатов температурно-ветрового зондирования атмосферы.

Автоматизация получения и обработки данных температурно-ветрового зондирования атмосферы.
4.3. Специальные методы зондирования атмосферы.

Эталонные и специальные радиозонды. Актинометрические радиозонды. Озонозонды. Сбрасываемые радиозонды. Радиозонды для измерения характеристик турбулентности, корпускулярного излучения в свободной атмосфере.

Исследование атмосферы с помощью привязных и свободных аэростатов, стратостатов. Сбор, обработка и использование данных аэростатного зондирования.

Самолетное и ракетное зондирование атмосферы.

5.1. Общие принципы дистанционного зондирования атмосферы. Метеорологическая радиолокация.

Определение параметров состояния атмосферы некогерентными метеорологическими радиолокационными станциями. Определение параметров состояния атмосферы когерентными радиолокационными станциями.
5.2. Определение параметров состояния атмосферы с помощью оптических квантовых локаторов (лидаров).

Измерение температуры, влажности и газового состава атмосферы. Определение нижней границы облаков. Измерение ветра с помощью доплеровских лидаров. Использование полученной информации.

Принцип применения акустики при зондировании атмосферы. Метеорологическая информация, получаемая с помощью акустических локаторов.

Теория полета искусственных спутников Земли. Оборудование метеорологических спутников. Виды спутниковой информации.

История развития методов искусственных воздействий на погоду. Физические основы активных воздействий на облака, осадки и туманы. Противоградовые работы. Искусственное увеличение осадков. Рассеяние низких облаков и туманов. Другие виды искусственных воздействий.

1. Обработка шаропилотных наблюдений (2 часа)

2. Изучение аэрологического кода КН-04 (2 часа).

3. Построение и анализ аэрологической диаграммы (2 часа).

4. Дистанционные методы зондирования атмосферы (2 часа).


Тематика КСР

1. Средства получения аэрологической информации. Глобальная система наблюдений (2 часа).

2. Термодинамическое состояние свободной атмосферы, изменение ее состава (2 часа).

3. Исследование антропогенной радиоактивности: последствия ядерных испытаний, аварии на Чернобыльской АЭС (2 часа).

4. Функционирование и эффективность использования информации различных спутниковых систем для аэрологических исследований (2 часа).


Пример практического задания
Тема: Обработка шаропилотных наблюдений

1. Обработать графически данные шаропилотных наблюдений (W=180м/мин): а) заполнить таблицу; б) построить проекцию пути шара-пилота.

2. Современная динамика концентрации озона в атмосфере.

3. Изменения концентрации углекислого газа в атмосфере и последствия этих изменений.

4. Полярные сияния.

5. Миражи.

6. Стратосферные потепления.

7. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат

8. Квазидвухлетние колебания в атмосфере.

9. Пассивные методы зондирования атмосферы.

10. Международное сотрудничество в аэрологии.

11. Роль Центральной аэрологической обсерватории в развитии аэрологии.

12. Атмосферное электричество.