Программа учебной дисциплины наименование дисциплины

«Утверждено»

_______________________

« »__________ 20___г.


ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Наименование дисциплины Методы метеорологических измерений (3-4-ый семестр)

по направлению подготовки 021600.62 «Гидрометеорология»

Таким образом, в ходе дисциплины решаются следующие задачи:

- Обучение студентов методам поверки и ремонта метеорологических приборов в лабораторных и полевых условиях

- Обучение принципам выбора необходимой приборной базы для проведения узкоспециальных метеорологических измерений

- Формирование навыка критического анализа экспериментальных данных, получаемых при экспедиционных работах


2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина включена в модуль «Физическая метеорология и химия атмосферы» профессионального цикла вариативной части ООП. Она изучается на 2 курсе в 3 и 4 семестрах. Изучение дисциплины базируется на предварительном усвоении студентами материала основных дисциплин математического и естественнонаучного цикла: «Физики», «Высшей Математики», «Химии» и метеорологических дисциплин: «Климатологии с основами метеорологии», «Физической метеорологии», а также опираясь на ранее известные материалы и теоретические знания, полученные на пройденных ранее учебных практиках и лабораторных работах.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь дисциплины " Методы метеорологических измерений" с другими частями ООП определяется следующей совокупностью входных компетенций, необходимых для освоения данной дисциплины:

1. 
   Способность самостоятельно выполнять экспедиционные, лабораторные исследования и камеральную обработку данных, выбирать и применять технологии решения гидрометеорологических научно-исследовательских задач (технические средства измерений, гидрометеорологические информационные системы, сетевые ресурсы и программные продукты (ПК-4)
   
2. 
   Готовность использовать современные методы обработки и интерпретации гидрометеорологической информации в профессиональной деятельности (ПК-5)
   

• 
  основные принципы устройства стандартных метеорологических приборов для измерения метеорологических величин на государственной сети;
  
• 
  теоретические основы метеорологических измерений;
  

• 
  определять исправность используемых приборов и устранять их мелкие поломки и неверную установку;
  
• 
  критически анализировать получаемые результаты измерений и обнаруженные недостатки;
  
• 
  вводить поправки к приборам, для которых они необходимы, в том числе и приводить измеряемое атмосферное давление к уровню моря;
  
• 
  уметь измерять и рассчитывать поступление прямой и суммарной радиации на склоны различного наклона и ориентации по азимуту;
  
• 
  уметь читать синоптические карты.
  

Владеть:

• 
  методами стандартных измерений и наблюдений, определяемых на качественном уровне, например балл облаков различных ярусов, их формы, тип выпадающих осадков, характер ветра и т.д.
  
• 
  методами простейших астрономических расчётов для определения времени восхода и захода Солнца на различных широтах в разное время года, его высоту и зенитное расстояние в разное время суток и года, долготу светового дня;
  
• 
  методами поверки приборов в лабораторных и полевых условиях;
  

Очевидна необходимость получения методом непосредственных измерений,

сопоставимых по своей точности метеорологических величин для получения единой картины атмосферных процессов, происходящих, в данный момент времени, на обширных территориях, где наблюдения ведутся синхронно, но сетью разрозненных станций. Необходимо измерять метеорологические величины сопоставимыми приборами в одни и те же сроки. Основы теории приборов и теории измерений.

Раздел 2. Атмосферное давление.

Различные способы определения атмосферного давления. Барометрические датчики и шкалы. Ртутные барометры. Барометры-анероиды. Выполнение практических работ по определению атмосферного давления с помощью ртутного чашечного барометра. Определение шкаловых поправок анероида, температурной и добавочной поправки.

Контактные методы определения температуры любой среды. Термометрические жидкости. Термометры сопротивления, полупроводниковые термометры. Термометрические шкалы. Поверка шкалы ртутного термометра при положительной температуре. Определение тепловой инерции термометров и коэффициентов их теплообмена с окружающей средой. Градуировка термоэлементов и термометров сопротивления. Особые виды термометров: почвенный, водный наземный и др.

Термодинамика фазовых переходов воды в атмосфере. Аспирационный метод определения влажности воздуха. Поверка аспирационного психрометра. Исследования влияния скорости ветра на показания смоченного термометра и психрометрический коэффициент. Определение термогигрометрических величин в воздухе лаборатории. Измерение испаряемости в лаборатории с помощью испарителя В.В.Шулейкина.

На метеорологических станциях направление и скорость ветра измеряется с помощью флюгеров Вильда с тяжелой и лёгкой доской, дистанционных метеорологических станций, оснащенных индукционным анемометром, восьмилопастная вертушка которого направляется навстречу ветровому потоку флюгаркой. В экспедиционных условиях обычно используется ветромер Третьякова или полосатый конус. Наиболее точно скорость ветра у земной поверхности можно измерить ручным анемометром Фусса. По данному разделу в лабораторные занятия входит поверка ручных анемометров и датчиков ДМС.

Ознакомление с описанием и устройством каждой станции. Измерения в лаборатории величин, регистрируемых ею. Описание принципов работы её датчиков, кодирования и передача сигнала. Работа с программным обеспечением каждой станций. Сравнительный анализ станций. Самостоятельная настройка и измерение каждой станцией метеорологических параметров на территории кампуса МГУ.

Основные принципы конструкции термоэлектрических приборов. Определение переводного множителя актинометра, внутреннего сопротивления и цены деления гальванометра ГСА-1.Определение нормальной чувствительности и переводного множителя пиранометра, определение поправочных множителей к показаниям пиранометра при различных высотах Солнца над горизонтом.

Поверка балансомера. Расчёты возможной и действительной энергетической освещенности земной поверхности, наклонных и различно ориентированных по азимуту поверхностей.

Основной задачей курса является формирование навыка профессионального применения стандартных метеорологических приборов и установок, умения определять их пригодность и исключать возникающие при их эксплуатации ошибки и ликвидировать мелкие неисправности, с целью получения сравнимых данных, используемых в мировой и национальных службах погоды. Студенты в процессе курса углубляют теоретические знания, осваивают методы экспериментальных работ, анализируют причины возникновения и способы исключения систематических и случайных ошибок, всегда сопровождающих эксперимент.

Раздел 1 Введение и теория приборов. Теория измерений

Раздел 2.Атмосферное давление.

Раздел 3.Термометрия.

Раздел 4.Измерения влажности воздуха и испаряемости.

Раздел 5.Измерения скорости и направления ветра.

Раздел 6 Изучение современных автоматических метеорологических станций(Davis Vantage Pro, Vaisala WTX 520, AWS – 2700)

Раздел 7.Актинометрия. Введение

Раздел 8.Актинометрия. Освещенность.


5. Рекомендуемые образовательные технологии
В процессе преподавания дисциплины «Методы метеорологических измерений» применяются следующие виды образовательных технологий: развивающее и проблемное обучение, коллективная система обучения, исследовательские методы в обучении, технология развития критического мышления, информационно-коммуникационные технологии.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Примерный перечень вопросов для подготовки к зачету и экзамену:

1. 
   Каковы особенности устройства чашечного барометра?
   
2. 
   Каким образом определяется добавочная поправка анероида?
   
3. 
   Как устранить разрыв столбиков ртути или спирта в капиллярах ртутных и спиртовых термометров?
   
4. 
   Вследствие каких причин необходимо определять поправки шкал у всех термометров?
   
5. 
   Какова цена деления и реальная точность показаний ртутных и спиртовых термометров, применяемых в метеорологии?
   
6. 
   Что называют инерцией термометра и его чувствительностью?
   
7. 
   Какова зависимость инерции термометра от состояния среды, температура которой изменяется?
   
8. 
   В чем преимущество полупроводниковых датчиков термометров сопротивления перед металлическими?
   
9. 
   Влияет ли скорость воздушного потока на время, в течение которого устанавливается термическое равновесие смоченного термометра?
   
10. 
    Что такое порог чувствительности анемометра?
    
11. 
    Какова зависимость скорости испарения от скорости ветра?
    
12. 
    Каково назначение полушарового стекла на пиранометре?
    
13. 
    Как и почему ветер влияет на показания пиргеометров и балансомеров?
    
14. 
    Какие автоматические метеорологические станции из проходимых в курсе являются наиболее точными?
    
15. 
    В чем различия в принципе измерения ветра и осадков между станциями WTX-520 и Davis Vantage Pro?
    
16. 
    Принципиальные ограничения метеорологических измерений
    

1. Евневич Т.В., Полтараус Б.В., Самойленко В.С., Семенченко Б.А. "Метеорологический практикум", изд.МГУ им.М.В.Ломоносова, М., 2004г.149с

2.Янишевский Ю.Д."Актинометрические приборы и методы наблюдений" Л. ГИМИЗ, 1957, 414 с.

Перечень контрольных вопросов для самопроверки и сдачи зачета помещен в конце описания порядка выполнения практических работ в пособие Т.В.Евневич и др.Этим пособием обеспечен каждый студент в обязательном порядке.

1."Атмосфера" Справочник.Л.ГИМИЗ,1991, 502.

2.Кедроливанский "Метеорологические приборы"
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы

Сайт Всемирной метеорологической организации (ВМО) www.wmo.ch

Сайт Метеорологических систем измерений Davis http://www.davisnet.com/

Сайт Метеорологических систем измерений Vaisala http://www.vaisala.com

2. Компьютерный класс с доступом в Интернет.

Протокол №___ от ______20__г.

Заведующий кафедрой Кислов А.В. ____________________________

подпись

Семенченко Б.А., доцент географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова Константинов П.И., ст.преп. географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова