環(huán)境氣象學(xué)教學(xué)大綱

1、環(huán)境氣象學(xué)課程教學(xué)大綱、課程基本信息課程代碼：課程名稱：英文名稱：環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)適用， 2007 年修訂 )260432環(huán)境氣象學(xué)Environmental Meteorology課程類別： 學(xué) 時(shí)： 學(xué) 分： 適用對(duì)象 : 考核方式： 先修課程：專業(yè)選修課362.0環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè) 考試，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的 30 高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)概論二、課程簡(jiǎn)介本課程主要介紹與環(huán)境有關(guān)的氣象學(xué)問(wèn)題。 介紹氣象學(xué)的基本知識(shí)， 介紹大 氣環(huán)境對(duì)人類生存、 生活和生產(chǎn)的影響， 介紹環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、 大氣污染物的 擴(kuò)散規(guī)律和城市環(huán)境氣象的特點(diǎn)， 介紹大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容、 方法；論述

2、備 受關(guān)注的大氣環(huán)境污染問(wèn)題 ,說(shuō)明其來(lái)源、成因、物理和化學(xué)過(guò)程以及管理和治 理；闡述近代國(guó)際上三個(gè)大氣環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題：即酸雨、臭氧層破壞和氣候變暖， 闡明它們的由來(lái)、 危害、科學(xué)認(rèn)識(shí)及防治對(duì)策等。 根據(jù)本課程的特點(diǎn)及實(shí)際情況， 本課程以理論教學(xué)為主， 配以適當(dāng)?shù)恼n堂討論和習(xí)題練習(xí)， 以加深對(duì)課堂知識(shí)的 理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、環(huán)境氣象學(xué)課程性質(zhì)與教學(xué)目的 本課程是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)選修課，目的是介紹對(duì)人類生存、生活和生產(chǎn)有影響的大氣科學(xué)知識(shí)。 介紹大氣環(huán)境條件及其變化規(guī)律。 介紹環(huán)境 空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和城市環(huán)境氣象的特點(diǎn)， 介紹大氣污染物的擴(kuò)散規(guī)律， 介紹酸雨及 其防

3、治方法。通過(guò)本課程的教學(xué)， 要求學(xué)生熟練掌握氣象學(xué)和微氣象學(xué)的基本知 識(shí)，了解各種常見(jiàn)氣象條件的成因及其對(duì)大氣環(huán)境的影響， 熟悉大氣污染的規(guī)律。 使學(xué)生能從環(huán)境整體的觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)大氣環(huán)境的作用， 從保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的高 度了解和認(rèn)識(shí)大氣環(huán)境的變化。 通過(guò)環(huán)境氣象學(xué)的學(xué)習(xí)， 使學(xué)生在今后的生活和 工作中趨氣象環(huán)境之利、 避氣象環(huán)境之害、 控制大氣污染， 并為環(huán)境治理和環(huán)境 評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 大氣環(huán)境和環(huán)境氣象學(xué)概述一）目的與要求1.了解環(huán)境氣象學(xué)及其發(fā)展歷史； 了解本課程的主要內(nèi)容和要求；2.3.4.熟悉大氣的組成成分和作用；熟悉國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-19

4、96；掌握大氣垂直分層的依據(jù)和大氣垂直結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 掌握大氣層中的自然和人為活動(dòng)引起的污染情況。教學(xué)內(nèi)容1主要內(nèi)容： 氣象學(xué)和環(huán)境氣象學(xué)的發(fā)展歷史、學(xué)科任務(wù)、研究 對(duì)象、研究?jī)?nèi)容、研究方法；大氣的組成成分及其生態(tài)作用；大 氣垂直分層；大氣污染源的種類。2基本 概念和知識(shí) 點(diǎn)：大 氣的成分 、國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-1996大氣溫度的垂直分布特征、大氣垂直分層的依據(jù); 主要污染物的發(fā)生機(jī)制， 大氣中主要污染物對(duì)人體的影響。1.2.3.3問(wèn)題與應(yīng)用：干潔空氣、水汽、微粒雜質(zhì)和新的污染物及其對(duì)人 類生存環(huán)境和植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。課后練習(xí)你帶著什么問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)？你想通過(guò)環(huán)境氣象學(xué)的學(xué)習(xí)解決什么

5、問(wèn) 題？描述你經(jīng)歷過(guò)的最難忘的大氣（或天氣）現(xiàn)象。 廣東近年的大氣環(huán)境有什么特點(diǎn)？你認(rèn)為主要是由什么原因造成 的？ 目前的大氣環(huán)境對(duì)我們的生產(chǎn)和生活有什么影響？4.簡(jiǎn)述大氣主要污染物的發(fā)生機(jī)制及其對(duì)人體的影響。四）教學(xué)方法與手段 以講授為主;用一段多媒體視頻材料引入和展示豐富多姿和變化無(wú)窮“大氣層”；以圖表形式導(dǎo)出“國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996。通過(guò)板書(shū)畫(huà)圖，突出大氣的垂直結(jié)構(gòu)，用實(shí)例說(shuō)明大氣主要污染物的發(fā)生機(jī)制， 大氣中主要污染物對(duì)人體的影響。第二章大氣的熱力過(guò)程3（一）目的與要求了解和掌握低層大氣增熱與冷卻過(guò)程的產(chǎn)生的原因； 掌握太陽(yáng)輻射、地面有效輻射、干絕熱遞減率、氣溫遞減

6、率、溫度層結(jié)、逆溫、大氣穩(wěn)定度等基本概念；3. 了解和掌握逆溫生消的原因以及對(duì)污染物擴(kuò)散的影響；5.6.4. 掌握大氣穩(wěn)定度的判別原理及對(duì)污染物擴(kuò)散的影響；了解氣溫及溫度層結(jié)的日周期變化；了解和掌握大氣混合層形成的特點(diǎn)與確定最大混合層厚度的方法。（二）教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：物質(zhì)熱量交換的方式：輻射、傳導(dǎo)、流體的各向流動(dòng)、潛 熱釋放，太陽(yáng)輻射，地面熱量收支，地面熱量平衡方程，熱容量、 導(dǎo)熱率。土壤、水體、空氣溫度的日變化和年變化規(guī)律，空氣的絕 熱運(yùn)動(dòng)，大氣靜力穩(wěn)定度。2. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)：土壤、水體和空氣間熱容量、導(dǎo)熱率的差異。 溫度的日較差、年較差，土壤溫度的垂直分布特征，低層大氣的溫 度

7、分布特征，大氣靜力穩(wěn)定度，絕熱增溫，絕熱冷卻。3. 問(wèn)題與應(yīng)用：各種因素對(duì)下墊面溫度及其變化的影響。大氣靜力穩(wěn)定 度與空氣的上升運(yùn)動(dòng)，掌握影響大氣污染的熱力氣象因子；逆溫的 概念及逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響。三）課后練習(xí)簡(jiǎn)述低層大氣溫度周期性日變化、 周期性年變化的特點(diǎn)和成因。1.2.3.四）舉例說(shuō)明逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響。舉例說(shuō)明影響大氣污染的熱力氣象因子。教學(xué)方法與手段以提問(wèn)形式引入課程內(nèi)容， 用一段多媒體視頻材料引入和展示土壤、水體、空氣溫度的日變化和年變化規(guī)律；通過(guò)板書(shū)畫(huà)圖，推導(dǎo)地面熱量平衡方程，分析各種因素對(duì)下墊面溫度及其變化的影響；用熱力學(xué)第一 定律推導(dǎo)和說(shuō)明空氣的絕熱運(yùn)動(dòng)，畫(huà)

8、圖分析大氣靜力穩(wěn)定度及其變化原 因；舉例說(shuō)明逆溫對(duì)大氣污染物擴(kuò)散的影響。第三章 大氣的水平運(yùn)動(dòng)（ 一 ） 目的與要求1. 了解作用于大氣的水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩 擦力對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的影響；2. 了解地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的產(chǎn)生原因及運(yùn)動(dòng)方向；3. 了解摩擦層風(fēng)速廊線 - 愛(ài)克曼螺線；掌握近地層風(fēng)速廊線模式和近 地層風(fēng)速的日變化規(guī)律；4. 掌握影響大氣污染的動(dòng)力氣象因子。（ 二 ） 教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：風(fēng)向和風(fēng)速，水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)，作用于空氣質(zhì)點(diǎn) 上的力，氣壓與風(fēng)的關(guān)系，風(fēng)壓定律，地轉(zhuǎn)風(fēng)，梯度風(fēng)。近地層風(fēng)速 廊線模式和近地層風(fēng)速的日變化規(guī)律。2. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)：作用于空氣質(zhì)

9、點(diǎn)上的力，地轉(zhuǎn)風(fēng)，梯度風(fēng)。愛(ài) 克曼螺線。3. 問(wèn)題與應(yīng)用：風(fēng)與氣壓的關(guān)系，地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的產(chǎn)生原因及運(yùn)動(dòng) 方向。風(fēng)對(duì)大氣污染擴(kuò)散的影響。（三） 課后練習(xí)1. 試述氣壓與風(fēng)的關(guān)系。2. 畫(huà)圖說(shuō)明水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)。3. 簡(jiǎn)述風(fēng)對(duì)大氣污染擴(kuò)散的影響。（ 四 ） 教學(xué)方法與手段以多媒體視頻材料引入和展示豐富多姿和變化無(wú)窮的“大氣運(yùn)動(dòng)” 。通 過(guò)板書(shū)畫(huà)圖， 演示水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)和風(fēng)對(duì)大氣污染擴(kuò)散的影響。第四章 大氣污染的氣象過(guò)程（一）（二）目的與要求1. 了解大氣邊界層的特征和大氣湍流擴(kuò)散理論；2. 了解大氣污染物濃度分布的計(jì)算模式；3. 熟悉城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。 教學(xué)內(nèi)容1. 主

10、要內(nèi)容：大氣邊界層的概念和主要特征； 大氣湍流擴(kuò)散的理論處理； 大氣污染物濃度分布的模式計(jì)算； 城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。城市空氣污染模式和擴(kuò)散特征。煙囪排放各種煙流形態(tài)的原因，有利大氣污染物擴(kuò)散的2. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)： 湍流與雷諾數(shù)、 理查孫數(shù)， 低層大氣的湍流特征， 湍流擴(kuò)散的梯度輸送理論、統(tǒng)計(jì)理論和相似理論，大氣擴(kuò)散參數(shù)、高 斯擴(kuò)散公式，3. 問(wèn)題與應(yīng)用： 氣象條件。（三）課后練習(xí)理查孫數(shù)的概念和表達(dá)式。1. 寫(xiě)出雷諾數(shù)、2. 簡(jiǎn)述城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。（四）3. 簡(jiǎn)述有利大氣污染物擴(kuò)散的氣象條件。 教學(xué)方法與手段以多媒體視頻材料引入和展示大氣污染物的擴(kuò)散過(guò)程。 通過(guò)板書(shū)畫(huà)

11、圖， 演示 大氣污染物濃度分布的模式計(jì)算。第五章 大氣環(huán)境評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)及管理（一）（二）（三）（四）目的與要求1. 了解大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的意義；2. 熟悉大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容、方法；3. 掌握調(diào)查和評(píng)價(jià)大氣污染源的方法，熟悉污染物排放量的估算方法， 熟悉大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)；4. 熟悉大氣污染物預(yù)報(bào)內(nèi)容，掌握大氣污染物濃度的預(yù)報(bào)方法；5. 熟悉大氣環(huán)境管理的法規(guī)政策和制度，熟悉大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，掌握大氣 環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容4. 主要內(nèi)容： 大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容和方法， 大氣污染源的調(diào)查和 評(píng) 價(jià)，污染物排放量的估算，大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)；大氣污染物預(yù) 報(bào)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，大氣

12、環(huán)境管理。5. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)： 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法、 經(jīng)驗(yàn)估算法， 空氣污染指數(shù)的定義、 分級(jí)和計(jì)算，大氣污染物濃度的條件預(yù)報(bào)方法和數(shù)值模式預(yù)報(bào)方法， 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和大氣環(huán)境污染控制。6. 問(wèn)題與應(yīng)用：空氣污染指數(shù)的定義和計(jì)算，大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法。課后練習(xí)1. 試述大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容、方法。2. 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有哪些？3. 以某制藥廠或火力發(fā)電廠為例， 擬出一份大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告。教學(xué)方法與手段用實(shí)例引入環(huán)境評(píng)價(jià)的概念、內(nèi)容和方法，以討論和作業(yè)為主要方法開(kāi)展 本章內(nèi)容的教學(xué)。第六章 酸雨及大氣環(huán)境酸化（ 一） 目的與要求1. 了解酸雨的概念和研究歷史， 了解世界和中國(guó)酸雨的分布

13、；2. 熟悉 酸雨的形成和來(lái)源， 熟悉酸雨的化學(xué)特征，了解酸雨的主要化學(xué) 過(guò)程；3. 熟悉 酸雨對(duì)農(nóng)作物、森林、土壤和水生生態(tài)系統(tǒng)的影響和危害， 熟悉 酸雨對(duì)建筑物和材料的影響和危害， 熟悉 酸雨對(duì)人體健康的影響和危 害；4. 掌握酸雨的防治對(duì)策。（ 二 ） 教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：酸雨的概念、 世界和中國(guó)酸雨的分布， 酸雨的形成和來(lái)源，酸雨的化學(xué)特征、酸雨對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和危害，酸雨的防治對(duì)策。2. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)：酸雨的概念，酸雨的化學(xué)特征，酸雨的主要化學(xué) 過(guò)程，酸雨的防治對(duì)策。3. 問(wèn)題與應(yīng)用：酸雨形成的化學(xué)過(guò)程，酸雨對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和危害， 酸雨的防治對(duì)策。1.2.3.（ 四 ） 教

14、學(xué)方法與手段 以提問(wèn)形式引入酸雨問(wèn)題課程內(nèi)容， 境的影響和危害。以多媒體視頻材料展示酸雨對(duì)生態(tài)環(huán)分布和變化；了解南極臭氧洞的現(xiàn)狀和演變趨勢(shì)；（三）課后練習(xí) 試述酸雨的概念和酸雨的化學(xué)特征。 說(shuō)明酸雨形成的化學(xué)過(guò)程。 簡(jiǎn)述酸雨的防治對(duì)策。第七章 大氣臭氧 （ 一 ） 目的與要求1. 了解大氣層中臭氧的形成、作用、2. 了解大氣臭氧層的破壞及其后果；3. 熟悉對(duì)流層中臭氧的測(cè)定和研究，了解消耗大氣臭氧層的物質(zhì)，熟悉 保護(hù)大氣臭氧層的方法。（ 二 ） 教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：大氣層中臭氧的形成、作用、分布和變化，南極臭氧洞的 現(xiàn)狀和演變趨勢(shì)，臭氧層的破壞及其后果；對(duì)流層中臭氧的測(cè)定和研 究，消耗大氣

15、臭氧層的物質(zhì)， 保護(hù)大氣臭氧層的方法。2. 基本概念和知識(shí)點(diǎn)：臭氧的形成、作用、分布和變化，消耗大氣臭氧 層的物質(zhì)，保護(hù)大氣臭氧層的方法。（三） 課后練習(xí)試述臭氧的形成和作用。 分析消耗大氣臭氧層的物質(zhì)。 簡(jiǎn)述保護(hù)大氣臭氧層的方法。3. 問(wèn)題與應(yīng)用：臭氧的形成和作用， 消耗大氣臭氧層的物質(zhì)。1.2.3.（ 四 ） 教學(xué)方法與手段 以多媒體視頻材料引入和展示大氣層中臭氧的形成和作用、 南極臭氧洞的 現(xiàn)狀和演變趨勢(shì)。第八章 大氣溫室氣體與氣候變化（ 一） 目的與要求1. 了解溫室氣體的概念、大氣中溫室氣體的種類和來(lái)源;2. 熟悉大氣中溫室氣體的濃度及變化；3. 了解大氣中溫室氣體濃度的變化趨勢(shì);4

16、. 熟悉溫室效應(yīng)增強(qiáng)和全球氣候變暖；5. 了解氣候變化對(duì)人類生存環(huán)境的影響。 （二）教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容：溫室氣體的概念，溫室氣體的增溫原理，大氣中溫室氣 體的種類和來(lái)源，大氣中溫室氣體的濃度及變化，溫室效應(yīng)增強(qiáng)和 全球氣候變暖，氣候變化對(duì)人類生存環(huán)境的影響。1.2.3.基本概念和知識(shí)點(diǎn)：溫室氣體及其增溫原理，溫室氣體的種類和來(lái) 源，全球氣候變暖，氣候變化對(duì)人類生存環(huán)境的影響。問(wèn)題與應(yīng)用：溫室氣體減排、全球氣候變暖與人類生存環(huán)境的關(guān)系。1.2.3.（三）課后練習(xí)試述大氣中溫室氣體的種類和來(lái)源。 舉例說(shuō)明溫室氣體減排的措施及其影響。簡(jiǎn)述全球氣候變暖對(duì)人類生存環(huán)境的影響。（四）教學(xué)方法與手段以多媒體視頻材料引入大氣中溫室氣體的種類和來(lái)源，演示全球氣候變暖 對(duì)人類生存環(huán)境的影響，以討論和作業(yè)為主要方法開(kāi)展溫室氣體對(duì)全球氣候 變暖、氣候變化對(duì)人類生存環(huán)境的影響內(nèi)容的教學(xué)。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)數(shù)、課程內(nèi)容講課習(xí) 題 課討論課實(shí)驗(yàn)其他教學(xué)環(huán)節(jié)小計(jì)第一章400004第二章400004第三章600006第四章601007第五章400004第六章40000411第七章300003第八章301004合計(jì)34020036六、推薦教材和教學(xué)參考資源五、教材及主要參考書(shū)1.推薦教材