成信工《大氣科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《大氣科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程性質(zhì)、地位和作用《大氣科學(xué)基礎(chǔ)》是大氣科學(xué)的入門課程，是為所有專業(yè)本科生傳播大氣科學(xué)基礎(chǔ)理論的一門通用性課程，屬公共選修課。本課程涵蓋內(nèi)容豐富、理論嚴謹、系統(tǒng)性強，其任務(wù)是讓學(xué)生全面了解大氣科學(xué)的基本知識、基本理論和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生對大氣科學(xué)的興趣，為深入學(xué)習(xí)大氣科學(xué)內(nèi)容提供方便。通過本課程的學(xué)習(xí)，使非大氣科學(xué)專業(yè)的學(xué)生具備大氣科學(xué)的基礎(chǔ)知識，掌握地球大氣的一般特征，大氣狀態(tài)及其變化規(guī)律、成因，如大氣的成分、結(jié)構(gòu)，大氣中的基本物理過程，大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化；典型天氣現(xiàn)象的物理本質(zhì)，了解大氣科學(xué)的研究對象、內(nèi)容、方法、主要的科學(xué)成就與進展，對當今大氣科學(xué)熱門領(lǐng)域的研究內(nèi)容，如大氣環(huán)境、氣候和全球變化等有初步的認識。二、課程教學(xué)對象、目的和要求本課程適用于所有本科專業(yè)。課程教學(xué)目的、要求：（一）從內(nèi)容上，主要是介紹大氣科學(xué)的的研究對象，內(nèi)容和方法，大氣科學(xué)的重要性；大氣的成分、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，即地球大氣的起源、成分、大氣的垂直結(jié)構(gòu)、狀態(tài)參數(shù)及其它們之間的關(guān)系；大氣基本物理過程，即太陽、大氣輻射與傳輸，大氣中的相變過程、大氣熱力學(xué)過程等；大氣中的化學(xué)過程，即各種氣體成分的源、匯及對氣候環(huán)境的影響；天氣系統(tǒng)與氣候變化，即中高緯和熱帶大尺度天氣系統(tǒng)、中、小尺度天氣系統(tǒng)，全球氣候變化和極端氣候事件，天氣預(yù)報的主要方法、流程。（二）從能力方面，課上教師講解典型天氣現(xiàn)象以啟發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)生分析問題的能力。盡量采用理論與實踐相結(jié)合的方式教學(xué)，部分內(nèi)容要求學(xué)生自己閱讀，要求他們提出問題，思考問題，解決問題，以增強學(xué)生的自學(xué)能力。然后經(jīng)教師適當?shù)胤治?，對結(jié)果給以物理內(nèi)涵的解釋，從而培養(yǎng)系統(tǒng)科學(xué)的研究方法。（三）從教學(xué)方法上，著重基本大氣科學(xué)概念和各種大氣現(xiàn)象內(nèi)在聯(lián)系的講解，注重深入了解物理現(xiàn)象所蘊含的本質(zhì)。從地球系統(tǒng)的組成，大氣的組成和垂直結(jié)構(gòu)，大氣污染，天氣與氣候，大氣的狀態(tài)變化等方面，將大氣的輻射過程、熱力過程有機地結(jié)合起來，力求以統(tǒng)一的觀點闡明大氣科學(xué)所包含的主要問題。并將大氣環(huán)境、氣候和全球變化與生活中的實際大氣現(xiàn)象相結(jié)合，加深學(xué)生的理解。三、相關(guān)課程及關(guān)系大氣科學(xué)基礎(chǔ)作為本科大學(xué)生所學(xué)習(xí)的一門公共選修課，在教學(xué)中宜充分考慮學(xué)生在中學(xué)時期的知識，并在此基礎(chǔ)上提高，鑒于本課程屬基礎(chǔ)性質(zhì)，因而所闡述的理論知識必須僅限于最關(guān)鍵、最基本的內(nèi)容，不能過于繁雜、詳細。在培養(yǎng)學(xué)生建立大氣的總體觀念、建立大氣科學(xué)的思維方法，增強學(xué)生探索自然的興趣等方面，本課程顯然應(yīng)該發(fā)揮更為重要的作用，并為后續(xù)大氣科學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供方便。四、課程內(nèi)容及學(xué)時分配總學(xué)時：32學(xué)時緒論：2學(xué)時大氣科學(xué)的研究對象和任務(wù)大氣科學(xué)的研究特點大氣科學(xué)的學(xué)科分支要求學(xué)生初步了解大氣科學(xué)的具體研究范圍、研究方法、研究內(nèi)容及大氣科學(xué)的學(xué)科分支。（一）大氣概述：10學(xué)時地球系統(tǒng)地球大氣的組成3、大氣的重要性4、空氣狀態(tài)方程5、主要氣象要素6、大氣垂直結(jié)構(gòu)7、氣壓場分布特征要求學(xué)生深刻理解與掌握：地球系統(tǒng)和大氣演化的階段，大氣的主要組成成分，特別是對人類、氣候、環(huán)境影響較大的幾種重要氣體成分的源、匯及作用；溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、酸雨、光化學(xué)煙霧等大氣環(huán)境問題；天氣與氣候的區(qū)別和聯(lián)系，厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象；大氣的垂直分層及各層主要特征；氣壓隨高度的變化；理解干、濕空氣狀態(tài)方程，各氣象要素，特別是各濕度參量的定義及基本換算關(guān)系；掌握云、風(fēng)、降水、能見度等概念、氣壓場的基本型式及分布特征。（二）大氣輻射學(xué)：8學(xué)時1、輻射概述2、熱輻射的基本定律太陽輻射及其在大氣中的衰減到達地面的太陽輻射地球輻射地面輻射差額和氣溫變化地氣系統(tǒng)能量平衡要求學(xué)生深刻理解與牢固掌握：太陽、大氣和地球輻射的電磁波譜，黑體與灰體；表征輻射場特性的物理量，平衡熱輻射的基本物理規(guī)律；日地關(guān)系，太陽常數(shù)的概念，大氣對太陽輻射的吸收與散射作用；地面輻射差額對氣溫日變化和年變化的影響作用；地氣系統(tǒng)能量平衡時的能量收支狀況（三）大氣溫度、濕度和穩(wěn)定度：6學(xué)時大氣溫度水循環(huán)、相變絕熱過程和絕熱溫度變化熱力學(xué)圖解大氣靜力穩(wěn)定度要求學(xué)生深刻理解與牢固掌握：平均氣溫和氣溫極值的概念，影響地面氣溫的因子；水循環(huán)和相態(tài)平衡；干絕熱過程，干絕熱遞減率，位溫，抬升凝結(jié)高度；濕絕熱過程，假絕熱過程，假相當位溫，假相當溫度，焚風(fēng)原理；初步認識和應(yīng)用熱力學(xué)圖解；大氣靜力穩(wěn)定度的變化。（四）天氣和天氣預(yù)報：6學(xué)時天氣圖溫帶地區(qū)天氣系統(tǒng)熱帶和副熱帶地區(qū)天氣系統(tǒng)中小尺度對流系統(tǒng)天氣預(yù)報要求學(xué)生深刻理解與牢固掌握：地面天氣圖和高空天氣圖的基本表示方法；常見的溫帶地區(qū)天氣系統(tǒng)，如氣團、氣團變性及影響我國的氣團，鋒及其分類，溫帶氣旋和反氣旋；副熱帶高壓、臺風(fēng)等熱帶和副熱帶地區(qū)天氣系統(tǒng)；雷暴、龍卷等中小尺度對流系統(tǒng)；天氣預(yù)報的資料來源、觀測儀器、天氣預(yù)報的分類和預(yù)報方法；常用氣象圖標。五、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)本科課程無單獨的實踐環(huán)節(jié)，課程重點在于理論知識的講授。六、作業(yè)（習(xí)題）要求要求每章節(jié)結(jié)束后布置相應(yīng)的作業(yè)，作業(yè)量以中等程度學(xué)生在一小時左右完成為宜。七、考核本科課程采用閉卷考試，內(nèi)容包括教學(xué)大綱所列全部內(nèi)容，以大綱所列重點為主。八、教材與主要參考書（一）推薦使用教材：周淑貞主編《氣象學(xué)與氣候?qū)W》高等教育出版社（二）主要參考書目：徐玉貌等編著《大氣科學(xué)基礎(chǔ)》南京大學(xué)出版社黃榮輝編著《大氣科學(xué)基礎(chǔ)》氣象出版社盛裴軒，毛節(jié)泰，李建國，張靄琛，桑建國，潘乃先編著《大氣物理學(xué)》北京大學(xué)出版社殷來朝譯《大氣科學(xué)》國立編譯館王永生等編著《大氣物理學(xué)》氣象出版社許紹祖著《大氣物理學(xué)基礎(chǔ)》氣象出版社周秀驥等編著《高等大氣物理學(xué)》氣象出版社徐祝齡著《氣象學(xué)》氣象出版社孟慶珍編《大氣物理基礎(chǔ)》成都氣象學(xué)院內(nèi)部發(fā)行(美)華來士，霍布斯著《大氣科學(xué)概觀》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社參考文獻[1]盛裴軒等.大氣物理學(xué).北京:北京大學(xué)出版社,2005.[2]張靄琛.現(xiàn)在氣象觀測,北京:北京大學(xué)出版社,2006.[3]北京大學(xué)地球物理系氣象教研室.天氣分析和預(yù)報.北京:科學(xué)出版社,1976.[4]徐玉貌等.大氣科學(xué)概論.南京:南京大學(xué)出版社,2000.[5]朱乾根等.天氣學(xué)原理和方法.北京:氣象出版社,2003.[6]周淑貞等.氣象學(xué)與氣候?qū)W(第三版),北京:高等教育出版社,2001.[7]王紹武等.現(xiàn)代氣候?qū)W概論,北京:氣象出版社,2000.[8]嚴光華等.氣象與農(nóng)諺.北京:氣象出版社,2000.[9]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范.北京:氣象出版社,2003.[10]王寶貴.天與地.臺北:牛頓出版公司,1996.[11]美國國家海洋和大氣局,美國宇航局和美國空軍部.標準大氣(1976).任現(xiàn)森,錢志民譯.北京:科學(xué)出版社,1982.[12]StullT,ed.Meteorologyforscientistsandengineers.NewYork:Brooks/Cole,ThomsonLearning,2000.[13]BohrenCFandBAAlbrecht,ed,AtmosphericThermodynamics.OxfordUniversityPress,1998.[14]AhrensCD,ed.MeteorologyToday,AnIntroductiontoWeather,Climate,andtheEnvironment.Sr.Paul(MinnesotaUSA):WestPublishingCo.,1982.[15]AhrensCD,en,MeteorologyToday,AnIntroductiontoWeather,Climate,andtheEnvironment(SeventhEdition).NewYork:Brooks/Cole,ThomsonLearning,2003.[16]RogersRRandMKYau,ed.AShortCourseinCloudPhysics(ThirdEdition).Burlington(MassachusettsUSA):ElsevierScience,1996.[17]ZdunkowskiWandABott,ed.ThermodynamicsoftheAtmosphere.CambridgeUniversityPress,2004.[18]BohrenCFandEEClothiaux,ed.FundamentalsofAtmosphericRadiation.Weinheim(Germany):WILEY-VCHVerlagGmbH&Co.KgaA,2006.[19]HobbsPV,ed.IntroductiontoAtmosphericChemistry.CambridgeUniversityPress,2000.[20]AndrewEDandEAParson,ed.TheScienceandPo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