Рабочая программа учебной дисциплины

4.2. Содержание дисциплины

Метеорология и климатология - предмет, цель и задачи дисциплины. Система Гидрометслужбы РФ и основные направления ее деятельности. Роль метеорологии в обслуживании садово-парковых зон.

Строение и свойства атмосферы Земли. Методы исследований. Деление атмосферы по слоям на основании вертикального хода температуры (тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера). Состав атмосферы Земли. Газовый состав приземного слоя воздуха и почвы. Современные изменения в газовом составе. Проблемы «озоновых дыр» и парникового эффекта. Загрязнения атмосферы. Природные и антропогенные источники. Аэрозоли. Влияние метеорологических условий на распространение загрязнений. Контроль загрязнений атмосферы. Киотский протокол об ограничении выбросов в атмосферу. Система мер борьбы с загрязнением атмосферы.
Тема 2. Радиационный режим атмосферы

Лучистая энергия Солнца. Строение Солнца. Солнечная постоянная. Виды солнечной радиации. Прямое солнечное излучение. Спектральный состав и его биологическое значение. От­раженная радиация. Альбедо подстилающей поверхности (вода, суша), облаков и Земли как планеты. Излучение земли и атмо­сферы. Уравнение радиационного баланса.

Солнечная радиация и растение. Фотосинтетически активная радиация (ФАР). Создание оптимальных условий для увеличения фотосинтетической деятельности растений в садоводстве и овощеводстве.

Пути ослабления солнечной радиации в атмосфере. Рассеяние и поглощение света частицами и молекулами. Релеевское рассеяние. Молекулярное рассеяние. Оптические явления на каплях и ледяных кристаллах (ореол, дифракционные венцы, гало, радуга). Аэрозольное и молекулярное ослабление света в реальной атмосфере, зависимость коэффициента ослабления от длины волны.

Тепловой режим приземного слоя атмосферы. Теплообмен в атмосфере. Изменение температуры воздуха с вы­сотой. Вертикальный градиент температуры (ВГТ). Температурная стратификация. Суточный ход температуры воздуха в пограничном слое атмосферы. Термический режим основных слоев атмосферы. Влияние человека на энергетику атмосферы. Факторы теплового режима атмосферы. Лучистые притоки энергии (поглощение солнечного излучения, перенос собственного излучения атмосферы). Притоки тепла, обусловленные горизонтальными (адвекция) и вертикальными упорядоченными движениями в атмосфере.

Взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью. Радиационный и тепловой баланс систем подстилающей поверхности атмосферы и системы «земля-атмосфера». Типы теплообмена. Теплофизические свойства почвы. Суточный и годовой ход температу­ры почвы. Законы Фурье. Зависимость температуры почвы от рельефа, рас­тительности, снежного покрова. Промерзание почвогрунтов и способы его регулирования. Мерзлотомер Данилина.

Методы оценки теплообеспеченности плодово-ягодных культур. Оптимальные и критические температуры. Суммы активных и эффективных температур, методы расчета.

Круговорот воды в природе. Вода в атмосфере. Фазовые переходы воды в атмосфере. Характеристики влажности воздуха. Суточный и годовой ход. Распределение влажности в атмосфере с высотой. Сухо- и влажноадиабатические процессы и соответствующие им градиенты температуры. Испарение с поверхности воды, почвы, растений. Испаряемость. Конденсация водяного пара. Ядра конденсации. Продукты конденсации.

Процессы образования облаков и туманов и классификация их по генетическому признаку. Осадки, месячный и годовой ход, географическое распределение. Эффективные осадки. Снежный покров и его климатическое и сельскохозяйственное значение. Снежные мелиорации в саду.

Активные воздействия на облака и туманы. Способы стимулирования термической конвекции. Газовое электричество. Пространственное распределение зарядов в грозовом облаке. Грозовые разряды, молния и механизмы её развития.

Суточный ход давления. Барическая ступень. Формула Бабине. Общая циркуляция атмосферы. Роль циклонической деятельности в общей циркуляции атмосферы. Центры действия атмосферы и главные фронты. Воздушные массы, их перемеще­ния и трансформация. Фронты (теплый, холодный, окклюзии). Замкнутые барические системы – циклоны и антициклоны. Особенности погоды в различных барических системах и их роль в ландшафтном озеленении и садово-парковом строительстве.

Ветер и кинематика воздушных течений. Роза ветров. Глобальные воздушные течения. Местные ветры.

Прогноз погоды и виды прогнозов. Синоптическая карта.

Неблагоприятные метеорологические условия теплого периода года. Засухи и суховеи, причины возникно­вения. Нормативные агрометеорологические показатели засух и сухо­веев. Пыльные бури. Современные агротехнические и мелиоративные средства борьбы с засушливыми явлениями.

Понятие и классификация ЧС. Методика оценки ЧС природного происхождения.

Заморозки. Типы заморозков и условия их возникновения. Влияние местных условий на интенсивность заморозков. Методы про­гноза и защиты плодовых, овощных культур и винограда от заморозков. Норма­тивные показатели критических температур повреждения основных сельскохо­зяйственных культур заморозками.

Неблагоприятные метеорологические условия зимнего периода для плодово-ягодных насаждений. Меры предупреждения и борьбы.
Раздел 3. «Основы климатологии. Сельскохозяйственная оценка климата»
Тема 7. Климат. Климатообразующие факторы

Современное представление о климате. Климатообразующие факторы. Климаты Земли. Классификация климатов по Л.С. Бергу. Дифференциация климата: микроклимат, климат почвы и фитоклимат и др. Климат города, сада, леса, гор. Мелиорация микроклимата.

Агроклиматические по­казатели. Сельскохозяйственная оценка климата. Агроклиматическое районирование.

Агрометеорологическое обслуживание сельскохозяйственного производства. Использование агрометеорологической информации в садоводстве и овощеводстве. Метеорологические и агрометеорологические наблюдения. Виды и методы. Программа наблюдений станций и постов. Агрометпрогнозы. Климат Нечерноземной зоны.
Тема 9. Современные изменения и колебания климата

Современные изменения и коле­бания климата Земли. Глобальное потепление - анализ, причины и прогнозы на будущее. Естественные и антропогенные факторы изменения климата. Киотский протокол.

Природа парникового эффекта. Парниковые газы и аэрозоли. Влияние изменений климата на состояние природной среды и природопользование. Адаптация к меняющемуся климату: общая схема, модели, наблюдающиеся тенденции, экологические принципы.

4.3. Лабораторно-практические занятия

5. Образовательные технологии

Таблица 3

Активные и интерактивные формы проведения занятий

№ п/п	Активные и интерактивные формы	№ и название лекции	№ и название практического занятия
1	Разбор конкретной ситуации	-	Работа 7. Наблюдения за облачностью
2	Деловая игра	-	Работа 13. Прогноз заморозков (по способу Михалевского)
3	Лекция-беседа	Тема 5. Атмосферная циркуляция.	-
4	Лекция-беседа	Тема 8. Современные изменения и колебания климата.	-

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

6.1. Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины

Таблица 4

Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины

№ п/п	№ раздела и темы	Перечень рассматриваемых вопросов для самостоятельного изучения	Кол-во часов
1	Раздел 1		5
2	Тема 1	Современные изменения в газовом составе атмосферы. Контроль загрязнений атмосферы. Загрязнения атмосферы. Природные и антропогенные источники. Аэрозоли. Система мер борьбы с загрязнением атмосферы.	1
3	Тема 2	Оптические явления на каплях и ледяных кристаллах (ореол, дифракционные венцы, гало, радуга и др.).	1
4	Тема 3	Зависимость температуры почвы от рельефа, растительности, снежного покрова.	1
5	Подготовка к контрольной работе 1		2
6	Раздел 2		6
7	Тема 4	Круговорот воды в природе. Снежный покров и его климатическое значение. Грозовые разряды, молния и механизмы её развития.	1
8	Тема 5	Ветер и кинематика воздушных течений. Ветер в пограничном слое атмосферы. Роза ветров. Пассаты. Тропические муссоны. Местные ветры.	1
9	Тема 6	Заморозки. Нормативные показатели критических температур повреждения основных сельскохозяйственных культур заморозками.	2
10	Подготовка к контрольной работе 2		2
11	Раздел 3		4
12	Тема 9	Природа парникового эффекта. Парниковые газы и аэрозоли. Киотский протокол.	2
13	Подготовка к контрольной работе 3		2
Всего			15
Реферат «Климатическая и агроклиматическая характеристика района»			10
Подготовка к зачету			9
Итого			34

6.2. Контрольные работы/ лабораторные работы/ рефераты

Примеры типичных работ, заданий и основные вопросы, связанные с их выполнением:

Работа 2

Измерение солнечной радиации

(альбедометр походный)

Задание:

1. Произвести измерение отраженной и суммарной радиации альбедометром.

2. Рассчитать альбедо.

Исходные данные

Место нуля гальванометра			Суммарная радиация (Q)			Отраженная радиация (Rк)
N0′	N0″	N0′+ N0″ 2	N1	N2	N3	N4	N5	N6

Вычисление

Суммарная радиация (Q)		Отраженная радиация (Rк)
N1+N2 + N3 3		N4+N5 + N6 3
 ∆N		 ∆N
Сумма		Сумма
Переводной множитель (К)		Переводной множитель (К)

Радиация, Вт/м²:

Отраженная ______________---(Rк)	______________________________
Суммарная (Q)	_____________________________
Альбедо (А = (Rк / Q) х 100%)___________________

Задача: альбедо подстилающей поверхности А=30 %, суммарная радиация Q = 300 Вт/м² Чему равна величина поглощенной радиации?

Задача: суммарная радиация Q = 200 Вт/м², отраженная коротковолновая радиация R_к = 50 Вт/м². Чему равна поглощательная способность такой поверхности?

Вопросы:

1. Какие естественные поверхности имеют наибольшее и наименьшее альбедо?

2. Как регулировать альбедо деятельной поверхности?
Примеры контрольных вопросов для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины:
Контрольные вопросы 1раздела

1. 
   Предмет «метеорология и климатология», определение, цель и задачи.
   
2. 
   Из каких частей состоит спектр солнечного излучения? Какую роль для физиологических процессов они играют?
   
3. 
   Что такое ФАР и как рассчитать коэффициент полезного использования ФАР (КПИ_ФАР)? Каков его биологически возможный предел?
   
4. 
   …
   

Контрольные вопросы 2 раздела

1. 
   Как изменяется распределение и количество осадков по географическим зонам?
   
2. 
   Приборы для измерения осадков. Каково устройство и принцип работы осадкомера Третьякова?
   
3. 
   Каковы существуют особенности распределения и накопления снежного покрова в саду, в поле?
   
4. 
   …
   

Контрольные вопросы 3 раздела

1. 
   Какова роль антропогенных факторов в современном изменении и колебании климата?
   
2. 
   Что такое «парниковый эффект» и чем он вызван? Киотский протокол.
   
3. 
   Каковы прогнозы изменения климата в XXI веке?
   
4. 
   …
   

Реферат
Тема реферата: «Климатическая и агроклиматическая характеристика района».

Задание:

1. Составить в форме реферата климатическую и агроклиматическую характеристику выбранного района любой области, используя примерный план и "Агроклиматический справочник по ….. области" (выполняется индивидуально).

2. В реферате отразить 3 раздела: I  краткую физико-географическую ха­рактеристику выбранного района; II  климатическую характеристику; III  агроклиматическую характеристику района.

Примерный план составления климатической и агроклиматической

характеристики района
Раздел 1

Необходимо использовать физико-географические сведения по выбранному району, отметив его расположение в области, характер рельефа, преобладающие почвы, растительность и др.

Раздел II

Для характеристики климата района следует проанализировать текстовую часть справочника и основные климатические данные, помещенные в таблицах. Климатические данные выбираются по одной метеорологической станции, расположенной в районе.

Вначале следует выделить по датам перехода температуры через 0° теплый и холодный сезоны года (начало, конец, продолжительность).

Затем по каждому сезону составить раздельно описание климата, охарактери­зовав термические условия и условия увлажнения.

Характеристика климата района по термическим условиям. Для теплого сезона отметить тем­пературу самого теплого месяца, среднюю и обеспеченную в 80 % лет сумму ак­тивных температур воздуха. Охарактеризовать заморозки: привести средние даты окончания весенних и наступления осенних заморозков, самые ранние и самые поздние, продолжительность беззаморозкового периода.

Для холодного периода привести среднюю температуру самого холодного ме­сяца, абсолютный минимум и средний из абсолютных минимумов температуры воздуха. Дать характеристику суровости зимы по среднему из абсолютных мини­мумов температуры: умеренно мягкая (-20... -25°)_; умеренно холодная (-25... -30°), холодная (-30... -35°), очень холодная (-35... -40°), суровая (-40... -45°).

Характеристика климата района по условиям увлажнения. Привести сумму осадков за теплый сезон, отметив месяцы с максимальным количеством осадков в год; рассчитать процент осадков за теплый период от годовой суммы. Отметить наиболее су­хие и влажные месяцы теплого сезона, сравнив данные по влажности воздуха.

Охарактеризовать условия увлажнения почвы в теплый период года, подчерк­нув тип годового хода запасов влаги, их величины (в мм) весной и осенью в метро­вом слое почвы.

Для холодного периода года отметить даты образования устойчивого снежно­го покрова, его схода и число дней с устойчивым снежным покровом, а также за­пасы воды, накопившиеся в снеге. Определить среднюю высоту снежного покрова в самый холодный месяц зимы и максимальную высоту снега за зиму.

Общую климатическую оценку условий увлажнения за период активной веге­тации можно дать по гидротермическому коэффициенту (ГТК), вычислив его по данным метеостанции района, используя формулу:

ГТК =
где X  количество осадков за период с температурой выше 10°С, мм;

t > 10°  сумма температур за период с температурой выше 10°С.

Характеристика зоны по увлажнению: 1,6 - 1,3 − влажная, 1,3 - 1,0 − слабозасуш­ливая, 1,0 - 0,7 − засушливая, 0,7 - 0,4 − очень сухая.

Вычертить сопряженный график годового хода температуры воздуха и осадков для иллюстрации климата района.

Раздел III

Для оценки агроклиматических условий произрастания сельскохозяйствен­ных культур использовать материалы справочника.

Теплообеспеченность культур. Провести оценку ресурсов тепла района при­менительно к ряду сельскохозяйственных культур и их сортам (см. методические указания() м ььтур ультур и их со). Рассчитать теплообеспеченность сельскохозяйст- венных культур, сделать вывод о целесообразности их выращивания в заданном районе. Считать, что с хозяйственной точки зрения сельскохозяйственная культура должна быть обеспечена теплом на 80% и более.

Влагообеспеченность культур. Отметить обеспеченность запасами влаги в почве основных сельскохозяйственных культур в различные периоды вегетации.

Условия перезимовки. Показать вероятность вымерзания зимующих растений, связав это явление с залеганием снежного покрова и термическим режимом.

В заключение дать общую оценку климатических и агроклиматических условий выбранного района.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1. Основная литература

1. 
   Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. - М.: МГУ, 2006. - 582 с.
   
2. 
   Сенников В.А., Ларин Л.Г., Белолюбцев А.И. и др. Практикум по агрометеорологии. М.: «КолосС», 2006.
   

7.2. Дополнительная литература

1. 
   Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 352 с.
   
2. 
   Городецких О.А. и др. Метеорология, методы и технические средства наблюдения. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- 430 с.
   
3. 
   Грингоф И.Г., Клещенко А.Д. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Том 1. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2011. - 808 с.
   
4. 
   Журина Л.Л., Лосев А.П. Агрометеорология. С-Пб.: Квадро. - 2012.
   
5. 
   Исаев А.А. Экологическая климатология. М.: Научный мир, 2001. - 458 с.
   
6. 
   Карлин Л.Н., Ванкевич Р.Е., Тумановская С.М. и др. Гидрометеорологические риски. С-Пб.: Изд-во РГГМУ, 2008. - 281 с.
   
7. 
   Кароль И.Л. Введение в динамику климата Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 215 с.
   
8. 
   Семенченко Б.О. Физическая метеорология. М.: Аспект-Пресс, 2004.-415 с.
   
9. 
   Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010. – 240 с.
   
10. 
    Шульгин И.А. Солнечные лучи в зеленом растении. М.: Изд-во «ООО ПКЦ Альтекс», 2009.
    

7.3. Методические указания, рекомендации и другие материалы к занятиям

1. Метеорология и климатология. Методические указания к лабораторно-практическим занятиям. М.: изд. МСХА, 2008. - 56 с.

2. Метеорология и климатология. Рабочая тетрадь. М.: изд. РГАУ- МСХА, 2011. - 36 с.

7.4. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы

При изучении практического курса дисциплины «Метеорология и климатология» необходимо руководствоваться «Наставлениями гидрометеорологическим станциям и постам» (Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2000).

Рекомендуются следующие программные продукты: БД MS Access, Delphi, Java Script. При изучении отдельных вопросов метеорологического и агрометеорологического обеспечения могут применяться: Inter Base Server 5.6, Cristal Reports 8.5 Developer и др.

В рамках учебного курса студенты используют базы данных многолетних метеорологических наблюдений станций и постов. Возможен оперативный обмен инфор­мацией с отечественными и зарубежными вузами, предприятиями и организациями: Одесским государственным экологическим университетом (ОГЭКУ), http://www.ogmi.farlep.odessa.ua/.; Всероссийским научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной метеорологии (ВНИИСХМ), http://cxm.obninsk.org/; Российским национальным комитетом содействия Программе ООН по окружающей среде (НП «ЮНЕПКОМ»), http://www.unepcom.ru/ и др.

Климатическая и метеорологическая информация доступна на интернет-сайтах: http://www.meteoinfo.ru/, http://www.gismeteо.ru/, http://www.webmeteo.ru/. Для этого могут быть использованы информационные, справочные и поисковые системы: Rambler, Google, Яndex и др.

8. Критерии оценки знаний, умений, навыков и заявленных компетенций

Диапазон итоговой оценки:

БРС	Итоговая оценка
0-59	незачет
60-100	зачет

Балльная структура оценки и шкала оценок

Посещение занятий – 36 баллов, в т.ч.:

всех лекций – 18 баллов (9 лек х 2 балла),

всех ЛПЗ – 18 баллов (9 ЛПЗ х 2 балла).

Активная работа на лабораторных (практических) занятиях – 18баллов (9 ЛПЗ х 2 балла)

Внутрисеместровые аттестации:

контрольные работы – всего 36 баллов, в т.ч.:

контрольная работа №1 – 10 баллов;

контрольная работа №2 – 10 баллов;

контрольная работа №3 – 16 баллов.

Реферат – 10 баллов.

Максимальная сумма баллов: S max = 36 + 18 + 36 + 10 = 100 баллов.
Основные виды текущего контроля: контрольные работы, защита лабораторных работ, реферат.

Виды итогового контроля по дисциплине: зачет.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Для реализации бакалаврской программы подготовки по дисциплине «Метеорология и климатология» перечень матери­ально-технического обеспечения включает:

1. 
   Специализированную лабораторию и учебную метеорологическую площадку, с набором основных метеорологических приборов (альбедометры, термометры, психрометры, гигрометры, осадкомеры, барометры, анемометры и др.);
   
2. 
   Компьютерный класс с мультимедийным оборудованием для демонстрации учебных фото и видеоматериалов о погоде, физических процессах атмосферы и их влиянии на живые организмы;
   
3. 
   Учебно-опытные по­ля и садово-парковые насаждения для выполнения программы учебной практики, проведения микроклиматических наблюдений и оценки фитоклиматических различий на конкретной территории;
   
4. 
   Стационарный метеорологиче­ский пункт (обсерватория имени В.А. Михельсона).
   

10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Реализация компетентностного подхода в изучении дисциплины «Метеорология и климатология» предусматривает ис­пользование в учебном процессе различных форм проведения занятий:

1. 
   Лекций в интерактивной форме и практических занятий, с индивидуальными заданиями.
   
2. 
   Компьютерных моделей по оценке современных ресурсов климата и их возможного использования для целей ландшафтного строительства;
   
3. 
   Деловых игр с моделированием и имитацией текущих и ожидаемых различных погодных факторов;
   
4. 
   Разбор конкретных производственных ситуаций, связанных с наличием неблагоприятных метеорологических условий для садоводства и планированием мер защиты от них.
   

Они проводятся в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирова­ния и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках учебного курса должны быть предусмотрены встречи с представителями Гидрометслужбы, посещение метеорологических станций, обсерваторий, постов и знакомство с их программой наблюдений, мастер-классы экспертов, спе­циалистов-метеорологов и агрометеорологов профильных институтов.

Контроль освоения дисциплины «Метеорология и климатология» осуществляется с использованием балльно-рейтинговой системы, включающей входной (в начале изучения дисциплины), текущий (на занятиях), рубежный (по разделам) и выходной контроль (зачёт) знаний, умений и навыков студентов.

Формы контроля: устный опрос, тестовый контроль, подготовка реферата, индивидуальное собеседование, выполнение домашнего задания.

Учитываются все виды вашей учебной деятельности, оцениваемые определенным количеством баллов. В итоговую сумму баллов входят результаты всех контролируемых видов вашей деятельности – посещение занятий, выполнение заданий, прохождение тестового контроля, активность на семинарских, практических занятиях и т.п.

Студент обязан отчитаться по всем учебным разделам/модулям дисциплины и с учётом выходного контроля набрать не менее 60% баллов от максимального их количества по данной дисциплине.

Все виды учебных работ должны быть выполнены точно в сроки, предусмотренные программой обучения.

Текущая аттестация проводится на каждом аудиторном занятии. Формы и методы текущего контроля: устное выборочное собеседование, проверка и оценка выполнения практических заданий и др.

При изучении каждого раздела дисциплины проводится рубежный контроль знаний с целью проверки и коррекции хода освоения теоретического материала и практических умений и навыков. Рубежный контроль знаний проводится по графику в часы практических занятий по основному расписанию.

Раздел считается сданным, если студент получил не менее 60% баллов от максимально возможного количества, которое он мог бы получить за этот раздел.

В конце семестра на основании поэтапного контроля обучения суммируются баллы текущих, рубежных и творческого рейтингов, подсчитываются дополнительные баллы (посещаемость и активность на занятия) и принимается решение о допуске обучаемого к выходному контролю или освобождении от его сдачи.

Если по результатам текущих, рубежных и творческого рейтингов студент набрал в сумме менее 40% баллов от максимального рейтинга дисциплины, то до выходного контроля он не допускается и считается задолжником по этой дисциплине.

Если же сумма баллов составляет более 80% от максимального рейтинга дисциплины, то по усмотрению преподавателя студенту может быть проставлен зачёт без сдачи выходного контроля. В этом случае к набранному рейтингу добавляются поощрительные баллы. Если студент не набрал на протяжении семестра необходимое количество баллов, он сдаёт зачёт по расписанию зачётной сессии.

Программу разработал:

Д.с.х.н., проф. А.И. Белолюбцев _______________________

(подпись)

жүктеу/скачать 347.51 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: