《气象与气候学》教学大纲

《气象与气候学》教学大纲

学分：２ 总学时：45 理论学时：36 实验学时：9 面向专业：水资源

大纲执笔人：张桂芹 大纲审定人：赵星明

一、 说明

1、 课程的性质、地位和任务

气象与气候学是以普通气象学为基础，以气候学为重点的专业基础课程，也是基本技术训练课程。它的基本任务是研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，以及地球上的气候，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。 2、 课程教学的基本要求

理论知识方面：本课程宜安排学生在学完大学物理及大学物理实验之后的第四学期，内容上注意与该学科的结合，并注意不必要的重复，课堂教学应力求使学生弄清基本概念，掌握基本气象知识，使学生对大气的热量、大气中的水分及大气的运动有所了解，并在此基础上对天气系统及几种常见的气候类型有大致的认识。由于本课程内容繁多，与水文学、水文计算等结合紧密，所以授课教师在吃透教材的基础上，应广泛阅读有关参考资料，紧跟本学科的发展，备课过程中随时补充新内容，使学生及时了解到本学科的重要进展及发展动向。

实验技能方面：通过实验课学习，让学生学会风、气压、降雨量、温度等基本的气象要素的观测方法。

二、 教学大纲内容

（一） 课程理论教学

第一章 引论（4学时）

第一节 气象学、气候学的研究对象、任务和简史

气象学与气候学的研究对象：大气现象及本质；地球上的气候 发展简史：分为三个阶段：萌芽时期，发展初期和发展时期

第二节 气候系统概述

气候系统包括：大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈

第三节 有关大气的物理性状

主要的气象要素：气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量等 空气状态方程：克拉珀龙方程

本章重点、难点：空气状态方程

思考题 1、气象学与气候学的发展简史

２、候系统的组成部分 ３、湿度的表示方法

第二章 大气的热能和温度（8学时） 第一节：太阳辐射

辐射的基本知识，太阳常数，太阳辐射在大气中的减弱；

第二节：地面和大气的辐射

地面、大气的辐射和地面的有效辐射；地面及地---气系统的辐射差额

第三节：大气的增温和冷却

温度的绝热变化和非绝热变化；空气温度的个别变化和局地变化；大气稳定度；

第四节：大气温度随时间的变化

大气温度的周期性变化；气温的非周期性变化

第五节：大气温度的空间分布

气温的水平分布；对流层中气温的垂直分布

重点、难点： 1、太阳辐射在大气中的削弱

2、地面有效辐射 3、大气稳定度

4、太阳辐射的基本定律

思考题： 1、太阳辐射在大气中的削弱

2、什么是地面的有效辐射

3、绝热变化和非绝热变化

4、大气稳定度的定义及判定

第三章 大气中的水分（8学时）

第一节 蒸发和凝结

水相变化；饱和水气压；影响蒸发的因素；湿度随时间的变化；大气中水气凝结的条件

第二节 地表面和大气中的凝结现象

地面的水汽凝结物；近地面层空气中的凝结条件：空气达饱和或过饱和状态，空气中有凝结核；近地面层空气中的凝结；云

第三节 降水

云滴增长的物理过程；雨和雪的形成；各类云的降水特点；人工影响云雨；降水分布特点

难点、重点：1、水气凝结的条件

2、云滴增长为雨滴的过程

思考题： 1、影响饱和蒸汽压的因素

2、比较霜和露的区别和联系

3、雾的种类、形成条件和特征 4、大气上升运动的主要形式有哪些

5、简述云滴增长为雨滴的过程

第四章 大气的运动（8学时）

第一节 气压随高度和时间的变化

气压随高度的变化：压高方程，静力学方程；气压随时间的变化

第二节 气压场

气压场的表示方法；气压场的基本形式：高压，低压，槽，脊。气压系统的空间结构：对称形和不对称形

第三节 大气的水平运动和垂直运动

作用于空气的力；自由大气中的空气水平运动：地转风，梯度风；摩

擦层中空气的水平运动；风压定律

第四节 大气环流

大气环流形成的主要因素；大气环流平均状况；大气环流的变化

重点、难点： 1、压高方程

2、气压场的基本形式

3、自由大气中的空气水平运动

思考题：1、气压场主要形式

2、气压梯度力和气压梯度的区别

3、地转偏向力的特点

4、作用于空气质点上的力

第五章 天气系统（4学时）

第一节 气团和锋

气团的定义，气团的特点及类型；锋的特点及类型

第二节 中高纬度天气系统

高空的天气系统：大气长波，阻塞高压和切断低压 温带气旋和反气旋

第三节 低纬度的天气系统

副热带高压和热带天气系统：东风波、热带气旋和热带辐合带

第四节 对流性天气系统

主要有：雷暴、飑线和龙卷风

重点、难点：1、气团的类型

2、锋的类型和各类型锋的特点 3、温带气旋和反气旋

思考题： 1、气团形成的条件

2、锋分类的依据和锋的类型

3、温带气旋的发生和发展过程 4、台风形成的必要条件及消亡途径

5、影响锋生和锋消的主要因素

第六章 气候的形成（4学时）

第一节 气候形成的辐射因子

太阳辐射和天文气候；辐射收支和能量系统

第二节 气候形成的环流因子

海气相互作用与环境；环流与热量输送；环流与水分循环

第三节 地形和地面特性与气候

地形与气温；地形与地方性风；地形与降水；地面特性与气候

难点、重点： 1、气候形成的环流因子

2、地方性风

思考题： 1、气候形成的影响因子有哪些

2、高原季风、山谷风和焚风

（二）课程实验的教学

本课程实验学时共9学时，设四个实验，分别如下：

实验一：空气温度和湿度的观测（2学时）

让学生根据课上所学的基本知识，掌握空气温度和湿度的实地观测方法，从而为以后的实际工作打下基础。

温度和湿度的观测方法有许多，我们仅掌握两种：百叶箱和通风干湿表。重点掌握百叶箱的观测方法。

思考题：1、百叶箱内仪器安置的要求及观测程序

2、观测最高、最低温度表时应注意的事项

3、通风干湿表在正式读数前必须做好的准备工作

实验二：降水和蒸发的观测（3学时）

降水测定中，包括降水量、降水时间和降水强度。测定降水的仪器有雨量器（雨量筒）和雨量计

蒸发观测是指测定蒸发量，常用小型蒸发器测定蒸发量。

思考题：1、固态降水和液态降水的降水量观测方法有何不同

2、结冰和不结冰时蒸发量观测方法的不同

实验三：气压和风的观测（2学时）

气象台站测定气压用动槽式和定槽式水银气压表和气压计。常用的气压表为空盒气压表

风的测定包括风向和风速。测定用的仪器为：风向风速表

实验四：气候资料的统计整理（2学时）

气象观测是记录了一个地方瞬时的气象要素值，必须将常年累积的瞬时值作统计整理和分析，才能揭示其变化规律，为各项生产建设提供必要的气候资料。

三、 程考核方式、方法

采用闭卷形式，满分为100分。

附：本课程建议使用的教材、实验指导书及参考书： 使用教材：《气象学与气候学》第三版，周淑贞主编，高等教育出版社 实验指导书：《气象学与气候学实习教材》，高等教育出版社 主要参考书： 《气象学基础》，李爱贞主编，气象出版社

二、空气状态方程

空气状态常用密度（ρ）、体积（V）、压强（P）、温度（t或T）表示。对一定质量的空气，其P、V、T之间存在函数关系。例如，一小团空气从地面上升时，随着高度的增大，其受到的压力减小，随之发生体积膨胀增大，因膨胀时做功，消耗了内能，气温乃降低。这说明该过程中一个量变化了，其余的量也要随着变化，亦即空气状态发生了变化。如果三个量都不变，就称空气处于一定的状态中，因此研究这些量的关系就可以得到空气状态变化的基本规律。

（一）干空气状态方程

根据大量的科学实验总结出，一切气体在压强不太大，温度不太低（远离绝对零度）的条件下，一定质量气体的压强和体积的乘积除以其绝对温度等于常数，即

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