Рабочая программа по дисциплине «Климатология» составлена на основе требований Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 021600 –   Гидрометеорология, квалификация «бакалавр» (приказ Минобрнауки России  № 535 от 20.05.2010 г.).

Общий объем дисциплины 108 часов. Из них: лекции – 34 часа, лабораторные занятия – 18 часов, самостоятельная работа студентов – 56 часов. Зачет в пятом семестре.

Общая трудоемкость дисциплины 3 зач. ед.

 

 

Автор:

Волкова Марина Александровна – кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии и климатологии.

 

Рецензент:

Кужевская Ирина Валерьевна – кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии и климатологии.

1. Цели освоения дисциплины

 

Целями освоения дисциплины «Климатология» является формирование у студентов комплекса знаний о современном климате и климатах прошлого, включая представления о строении климатической системы, климатообразующих факторах, классификациях климата.

 

2. Место дисциплины в структуре бакалаврской программы

Дисциплина «Климатология» является компонентом базовой части профессионального цикла Б3 учебного плана подготовки бакалавра по направлению 021600 – Гидрометеорология.

Для успешного освоения дисциплины обучающиеся должны владеть знаниями, полученными после усвоения дисциплин «Физика», «Физическая метеорология», «Водный режим атмосферы».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Климатология»:

 

• владение базовыми общепрофессиональными теоретическими знаниями о географической оболочке, о теоретических основах геоморфологии, метеорологии и климатологии (ПК-3);
• умение проводить обработку, обобщение фондовых гидрометеорологических данных с использованием современных методов анализа и вычислительной техники, составлять карты, схемы, таблицы, графики и другие установленной отчетности по утвержденным формам (ПК-11);
• владение теоретическими основами физической и динамической метеорологии, синоптической и авиационной метеорологии, климатологии, численных методов анализа и прогнозирования погоды, аэрологических и космических методов исследований в метеорологии (ПК-14).

 

После успешного усвоения учебного материала дисциплины «Климатология» обучающийся должен

знать:

¨      климатообразующие процессы;

¨      основные свойства климатической системы;

¨      классификации климатов;

уметь:

• проводить обработку климатологических рядов наблюдений;
• составлять климатические описания.

 

 

 

 

 

4. Структура и содержание дисциплины «Климатология»

4.1. Структура преподавания дисциплины

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы и трудоемкость (в часах)			Формы текущего контроля (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
				лекции	лабораторные  занятия	самостоятельная работа студента
1	2	3	4	5	7	8	9
1	Введение. История климатологии. Климатическая система	8	5	2		4
2	Радиационные процессы и их роль в формировании климата		6,7	8	6	8	Контрольная работа
3	Циркуляция атмосферы как климатообразующий фактор		8,9	8	4	8
4	Влагооборот и его роль в формировании климата		10	2	4	6	Коллоквиум
5	Подстилающая поверхность как климатообразующий фактор		11,12	4	4	6
6	Микроклимат		13	2		4
7	Классификации климатов		14	2		8
8	История климата Земли		15,16	4		8	Индивидуальные задания
9	Антропогенное влияние на климат Земли		17	2		4
10	Промежуточная аттестация		–	–	–	–	Зачет
11	ВСЕГО	108		34	18	56

 

4.2. Содержание дисциплины

1. Введение. Понятие о климате. История климатологии. Климатическая система. Климатообразующие процессы и географические факторы, их взаимосвязь. Методы, используемые для изучения климата. Климатология как наука, её связь с другими науками. Народнохозяйственное значение климатологии, её основные задачи.

2. Радиационные процессы и их роль в формировании климата. Распределение инсоляции на внешней границе атмосферы. Суточные суммы солнечной радиации на верхней границе атмосферы. Годовые суммы солнечной радиации на верхней границе атмосферы. Солнечная постоянная, ее долговременные колебания. Солнечная радиация у земной поверхности. Прямая радиация, рассеянная, суммарная: годовые, суточные суммы, географическое распределение. Альбедо земной поверхности, поглощенная радиация. Эффективное излучение земной поверхности. Радиационный баланс деятельной поверхности, географическое распределение годовых сумм и в годовом ходе. Тепловой баланс подстилающей поверхности. Пространственное распределение и годовой ход составляющих теплового баланса (радиационный баланс, затраты тепла на испарение, турбулентный поток тепла, теплообмен с нижележащими слоями почвы и воды). Годовой ход составляющих теплового баланса в различных климатических зонах (экваториальный пояс, тропики, субтропики и т.д.). Тепловой баланс системы  Земля – атмосфера. Географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности.

3. Циркуляция атмосферы как климатообразующий фактор. Схема общей циркуляции атмосферы, ее сезонные различия. Климатические центры действия в атмосфере. Основные воздушные течения в системе общей циркуляции атмосферы. Зональная циркуляция в тропосфере, стратосфере. Меридиональные составляющие общей циркуляции. Циркуляция Хэдли, Ферреля. Географические типы воздушных масс, климатологические фронты. Внетропическая циркуляция. Циркуляция в тропиках (пассаты, внутритропическая зона конвергенции, тропические циклоны, муссоны). Влияние циркуляции атмосферы на термический режим и режим увлажнения

4. Влагооборот и его роль в формировании климата. Водный баланс. Пространственно-временное распределение облачности, атмосферных осадков, испарения. Влияние океанов и циркуляции атмосферы на распределение облачности и осадков.

5. Подстилающая поверхность как климатообразующий фактор. Физические свойства океанических и материковых деятельных поверхностей. Океанический и материковый типы климатов. Влияние океанических течений на климат. Влияние почвенного и растительного покровов на климат. Влияние снежного и ледового  покровов на климат. Рельеф суши и его влияние на формирование климата. Влияние рельефа на приход-расход радиации. Влияние рельефа на температуру, осадки, снежный покров и другие метеорологические величины. Местные циркуляции: горно-долинные ветры, фёны, ледниковые ветры, бора.

6. Микроклимат. Понятия макро-, микро- и наноклимата, их связь с элементами ландшафта. Климатические особенности пересечённой местности, карьеров, болот и т.д. Особенности климата городов.

7. Классификации климатов. Цели, назначение и средства классификаций климата. Ботанические, гидрологические, почвенные, генетические классификации климата. Классификация В. Кёппена. Классификация Л.С. Берга. Классификация М.И. Будыко и А.А. Григорьева. Классификация Б.П. Алисова. Типы климата согласно классификации Б.П. Алисова (экваториальный, субэкваториальный и т.д.).

8. История климата Земли. Методы палеоклиматических реконструкций. Возможные причины изменения климата за геологическую историю Земли. Изменения климата в докембрии. Изменения климата в фанерозое. Изменения климата в плейстоцене. Изменения климата в голоцене. Изменения климата в историческое время. Изменения климата в период инструментальных наблюдений.

9. Антропогенное влияние на климат Земли. Непреднамеренные воздействия на климат. Изменение характера деятельной поверхности Земли: вырубка лесов, распашка степей, создание водохранилищ, орошение в аридных районах, осушение болот, аэрозольное, газовое и тепловое загрязнение атмосферы. Изменение концентрации углекислого газа, озона и других малых примесей.

5. Образовательные технологии

При проведении различных видов учебной работы по изучению дисциплины «Климатология» в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавра 021600 – Гидрометеорология предусматривается использование активных и интерактивных форм проведения занятий.

Наряду с классическими технологиями обучения на лекционных занятиях используются компьютерные возможности, включающие лекции с применением мультимедийных средств.

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

При изучении дисциплины «Климатология» большое внимание уделяется самостоятельной работе студентов. В качестве примеров приведены:

– тематика рефератов, презентаций;

– примеры вопросов для проведения письменных контрольных работ;

– образцы экзаменационных билетов и т. д.

Все эти материалы используются для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Формы представления самостоятельной работы

При выполнении заданий самостоятельной работы студентам предстоит:

• самостоятельная формулировка темы задания (при необходимости);
• сбор и изучение информации;
• анализ, систематизация и трансформация информации;
• отображение информации в необходимой форме;
• консультация у преподавателя;
• коррекция поиска информации и плана действий (при необходимости).

Роль студента при выполнении самостоятельной работы:

• изучить материалы темы, выделяя главное и второстепенное;
• установить логическую связь между элементами темы;
• представить характеристику элементов в краткой форме;
• выбрать опорные сигналы для акцентирования главной информации и отобразить в структуре работы;
• оформить работу и представить к установленному сроку.

Критерии оценки самостоятельной работы:

• соответствие содержания теме;
• правильная структурированность информации;
• наличие логической связи изложенной информации;
• соответствие оформления требованиям;
• аккуратность и грамотность изложения;
• работа сдана в срок.

 

 

6.1. Примерные темы рефератов, презентаций

 

• Влияние океанических течений на климат.
• Классификация климата М.И. Будыко-А.А. Григорьева.
• Классификация климата Б.П. Алисова.
  • Возможные причины изменения климата за геологическую историю Земли.
  • История оледенений Арктики и Антарктиды.
  • Изменения климата в историческое время.
  • Изменения климата в период инструментальных наблюдений.
  • Современные тенденции изменения климата и их последствия на территории РФ.
  • Влияние современных изменений климата на природные экосистемы.

6.2. Примеры вопросов для проведения письменных контрольных работ

• Распределение инсоляции на внешней границе атмосферы.
• Суточные суммы солнечной радиации на верхней границе атмосферы.
• Годовые суммы солнечной радиации на верхней границе атмосферы.
• Солнечная постоянная, ее долговременные колебания.
• Географическое распределение прямой и рассеянной радиации.
• Географическое распределение суммарной радиации.
• Эффективное излучение земной поверхности.
• Радиационный баланс деятельной поверхности, географическое распределение годовых сумм и в годовом ходе.
• Тепловой баланс подстилающей поверхности.
• Пространственное распределение и годовой ход затрат тепла на испарение.
• Пространственное распределение и годовой ход турбулентного потока тепла.
• Тепловой баланс системы  Земля – атмосфера.
• Географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности.

6.3. Перечень примерных вопросов для коллоквиума

• Составляющие уравнения водного баланса.
• Факторы, влияющие на распределение облачности, атмосферных осадков и испарения.
  • Как циркуляция атмосферы влияет на распределение облачности и осадков?
  • Какие преобладающие направления ветра наблюдаются в низких, умеренных и высоких широтах?
  • Физические свойства океанических и материковых деятельных поверхностей.
  • В чем отличие океанического и материкового типов климатов?
  • Как океанические течения влияют на климат?
  • Рельеф суши и его влияние на формирование климата.
  • Влияние рельефа на приход–расход радиации.
  • Влияние рельефа на температуру воздуха и осадки.
  • Какие виды циркуляции наблюдаются в горной местности?

 

6.4. Образцы экзаменационных билетов

 

Билет   1

1. Распределение инсоляции на внешней границе атмосферы.

2. Рельеф суши и его влияние на формирование климата.

 

Билет   2

1. Подстилающая поверхность как климатообразующий фактор.

2. Классификация климата М.И. Будыко и А.А.Григорьева.

 

Билет   3

1. Радиационный баланс деятельной поверхности: географическое распределение годовых сумм и в годовом ходе.

2. Климатические центры действия в атмосфере.

 

 

6.5. Примерный перечень вопросов для самостоятельной  работы

1. Годовой ход составляющих теплового баланса в различных климатических зонах (экваториальный пояс, тропики, субтропики и т.д.).
2. Влияние циркуляции атмосферы на термический режим и режим увлажнения.
3. Влияние океанических течений и циркуляции атмосферы на распределение облачности и осадков.
4. Местные циркуляции: горно-долинные ветры, фёны, ледниковые ветры, бора.
5. Ботанические классификации климата.
6. Особенности климата городов.
7. Изменения климата в плейстоцене.
8. Современные изменения климата.

6.6. Примеры видов индивидуальной самостоятельной работы студентов

Написание реферативной работы

Реферативные материалы должны представлять письменную модель первичного документа: научной работы, монографии, статьи. Реферат может включать обзор нескольких источников и служить основой для доклада на определенную тему на семинарах, конференциях.

Регламент озвучивания реферата – 7–10 мин.

Написание рецензии, аннотации (статьи, научные труды по теме)

Рецензия (аннотация) может быть представлена на лабораторном занятии или быть проверена преподавателем.

Создание материалов-презентаций

Материалы-презентации готовятся студентом в виде слайдов с использованием программы Microsoft PowerPoint. В качестве материалов-презентаций могут быть представлены результаты любого вида внеаудиторной самостоятельной работы, по формату соответствующие режиму презентаций. Регламент озвучивания – 7–10 мин.

 

6.7.  Примерный перечень вопросов к зачету  (экзамену)

1. Понятие о климате. Глобальный и локальный климаты.
2. Предмет и задачи климатологии, история развития.
3. Климатическая система, взаимосвязь ее составляющих.
4. Климатообразующие процессы и факторы.
5. Радиационные процессы и их роль в формировании климата.
6. Распределение инсоляции на внешней границе атмосферы.
7. Суточные и годовые суммы солнечной радиации на верхней границе атмосферы.
8. Солнечная постоянная, ее долговременные колебания.
9. Прямая радиация, рассеянная, суммарная: годовые, суточные суммы, географическое распределение.
10. Альбедо земной поверхности, поглощенная радиация.
11. Эффективное излучение земной поверхности.
12. Радиационный баланс деятельной поверхности, географическое распределение годовых сумм и в годовом ходе.
13. Тепловой баланс подстилающей поверхности.
14. Пространственное распределение и годовой ход составляющих теплового баланса
15. Тепловой баланс системы  Земля – атмосфера.
16. Пространственное распределение температуры воздуха.
17. Основные воздушные течения в системе общей циркуляции атмосферы.
18. Климатические центры действия в атмосфере.
19. Зональная циркуляция в тропосфере, стратосфере.
20. Меридиональные составляющие общей циркуляции. Циркуляция Хэдли, Ферреля.
21. Внетропическая циркуляция.
22. Циркуляция в тропиках.
23. Влияние циркуляции атмосферы на термический режим и режим увлажнения.
24. Водный баланс.
25. Пространственно-временное распределение облачности, атмосферных осадков, испарения.
26. Влияние океанов и циркуляции атмосферы на распределение облачности и осадков.
27. Физические свойства океанических и материковых деятельных поверхностей.
28. Океанический и материковый типы климатов.
29. Влияние океанических течений на климат.
30. Влияние почвенного и растительного покровов на климат.
31. Влияние снежного и ледового  покровов на климат.
32. Рельеф суши и его влияние на формирование климата.
33. Влияние рельефа на приход–расход радиации.
34. Влияние рельефа на температуру, осадки, снежный покров и другие метеорологические величины.
35. Местные циркуляции: горно-долинные ветры, фёны, ледниковые ветры, бора.
36. Классификации климатов. Цели, назначение и принципы классификаций климатов.
37. Классификация В. Кёппена.
38. Классификация Л.С. Берга.
39. Классификация М.И. Будыко и А.А. Григорьева.
40. Классификация Б.П. Алисова.
41. Методы исследования и восстановления  климатов прошлого.
42. Возможные причины изменения климата за геологическую историю Земли.
43. Изменения климата в докембрии.
44. Изменения климата в фанерозое.
45. Изменения климата в период инструментальных наблюдений.
46. Антропогенные изменения климата.

6.8. Темы лабораторных занятий

Лабораторные занятия призваны закрепить знания студентов по отдельным разделам курса «Климатология», привить им навыки самостоятельной работы с метеорологическими и климатическими данными.

• Знакомство с климатическими справочниками и атласами.
• Расчет возможной и действительной сумм инсоляции горизонтальной поверхности.
• Составление климатического описания для выбранного пункта.

6.9. Примерный перечень тем для курсовых работ

Курсовая работа базируется на материалах учебного курса «Климатология» и имеет научно-исследовательский характер. Написание работы предусматривает изучение ряда литературных источников и владение методами климатологической обработки метеорологических рядов. Объем работы не должен превышать 30–40 листов машинописного текста.

1. Структура и динамика температурного режима (режима осадков) на выбранной метеорологической станции.
2. Климатические особенности радиационного режима  на выбранной станции.
3. Сравнительная характеристика режима осадков на двух (трех) выбранных станциях.
4. Климатические характеристики облачности  на выбранной станции.
5. Климатические характеристики атмосферных явлений в районе выбранной станции.
6. Оценка изменчивости температурного режима (режима осадков) на выбранной станции.
7. Выявление долговременных тенденций климатических параметров в районе выбранной станции.
8. Выявление особенностей распределения поля общего содержания озона на заданной территории.
9. Климатические характеристики атмосферных явлений.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Климатология»

а) Основная литература

1. Климатология / О.А.Дроздов [и др.]. –  Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 567 с.
2. Хромов С.П. Метеорология и климатология / С.П.Хромов, М.А. Петросянц. – М.: Изд-во МГУ, 2006. – 582 с.
3. Алисов Б.П. Климатология / Б.П.Алисов, Б.В. Полтараус. – М.: Изд-во МГУ, 1974. – 299 с.

 

 

б) Дополнительная

1. Будыко М.И. Климат в прошлом и в будущем / М.И. Будыко. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 455 с.
2. Борзенкова И.И. Изменение климата в кайнозое / И.И. Борзенкова. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 247 с.
3. Борисенков Е.П. Летопись необычайных явлений природы за 2,5 тысячелетия / Е.П. Борисенков., В.М. Пасецкий. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. – 535 с.
4. Будыко М.И. Изменения климата /  М.И. Будыко. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.  – 280 с.
5. Глобальное потепление: Доклад Гринпис / под ред. Дж. Леггета. – М.: Изд-во МГУ, 1993. – 272 с.
6. Зубаков В.А. Глобальные климатические события плейстоцена / В.А. Зубаков. –  Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 455 с.
7. Изменения глобального климата. Роль антропогенных воздействий / Ю.А. Израэль  [и др.] // Метеорология и гидрология. – 2001, № 5. – С. 5–21.
8. Исаев А. А. Статистика в метеорологии и климатологии. – М.: Изд-во МГУ, 1988. – 245 с.
9. Кислов А.В. Климатология / А.В.Кислов. – М.: Изд. центр «Академия», 2011. – 224 с.
10. Кондратьев К.Я. Глобальный климат/ К.Я. Кондратьев. – СПб.: Наука, 1992. – 358 с.
11. МГЭИК, 2007: Изменение климата 2007. Обобщающий доклад/ под ред. Пачаури Р.К., Райзингер Э. и др. – Женева, 2008. – 104 с.
12. Монин А.С. История климата / А.С. Монин, Ю.А. Шишков. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 407 с.
13. Научно-прикладной справочник по климату СССР. – Сер. 3: Многолетние данные. – Вып. 20. – Ч. 1–6. – СПб.: Гидрометеоиздат. – 1993. – 718 с.

14. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Техническое резюме. – М.: ВНИИГМИ-МЦД, 2008. – 90 с.

15. Переведенцев Ю.П. Теория климата / Ю.П. Переведенцев. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2009. – 504 с.

 

в) Периодические издания, рекомендуемые при подготовке к самостоятельной работе

Журналы «Метеорология и гидрология», «Оптика атмосферы и океана».

 

г) Сайты открытого доступа:

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Обучение по дисциплине «Климатология» осуществляется на базе:

– лекционная аудитория, оснащенная мультимедиа проектором;

– дисплейный класс с 10–12 индивидуальными рабочими местами.