《大气物理学》 课程教学大纲.doc
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1、 大气科学专业目 录海洋学I 1流体力学7流体力学实验 12海洋调查实习 16理论力学 22计算方法 25大气物理学 29大气探测 35天气学原理 40动力气象学43气象统计 46数值天气预报基础 49大气科学导论 52卫星气象学和雷达气象学54大气环流引论 56非线性大气动力学 58气候学基础 61海洋-大气相互作用 63海洋气象学65物理海洋学 67卫星海洋学 73海洋环流 75数值天气预报模式 77气象资料分析79天气学分析 81天气预报实习 8486海洋学I 开课院系:海洋环境学院课程编号:070702101287课程英文名称:Oceanography课程总学时:68 总学分:4含实验
2、或实践学时: 学分:授课对象:大气科学专业本科生使用教材:海洋科学导论 编者:冯士笮、李凤岐、李少菁 主编出版社:高等教育出版社 出版时间及版次: 2001年7月3版课程教学目标与基本要求:海洋学课程定位:是海洋科学和海洋技术各相关专业一门重要的专业基础课,是一门内容宽泛、重点突出、概念准确的海洋科学入门课程,是进入高层次海洋研究的基础。海洋学的主要教学内容,是以物理海洋学为核心和纽带,有机结合海洋化学、海洋生物学、海洋地质学等学科中的相关内容。教学内容涉及与海洋有关的最基本的现象、过程、概念、理论以及观测手段、研究方法、研究成果及应用的最新进展。目的使学生较全面认识海洋。该课程以课堂授课为主
3、,要求以浅显易懂、清晰准确的语言,描述海洋中发生的各种现象和过程。教学方式以多媒体授课为主,结合课堂讨论、学生讲坛等形式。考试形式:闭卷与开卷及平时练习相结合。各部分比例:闭卷50%、开卷20%、平时思考题10%、平时练习20%。授课内容(细化到章、节、目)教学目标授课模式(指传统讲授、讨论、多媒体教学等)学时分配第一章 绪论第一节 海洋学研究内容一、海洋研究内容二、海洋的特性第二节 海洋学研究意义一、海洋与人类生存环境关系密切二、海洋蕴藏着丰富的资源第三节 海洋学研究方法 一、直接观测 二、实验和数值模拟 三、理论研究第四节 海洋学研究发展史 一、早期研究(19世纪前) 二、海洋科学研究开始
4、 三、全面认识和近期高速发展四、国际研究计划、研究前景规划五、中国海洋科学发展了解海洋科学的研究内容、研究方法、本学科研究发展历史过程,激发学生探索海洋、研究海洋的热情,激发学生学习自主性。多媒体教学。采用彩色图片、历史人物等学生熟知的历史事件及比较感兴趣的现象,引入海洋科学的研究内容、方法、意义。2第二章 地球概观第一节 宇宙中的地球和地球的运动 一、宇宙中的地球二、地球的运动第二节 地球概观一、地球结构 二、海陆分布特点第三节 构造学说一、大陆漂移说 二、海底扩张说 三、板块构造说第四节 海水来源一、水的来源 二、盐分的来源第五节 海洋的划分一、海和洋的定义及水文特征 二、洋的划分和海的分
5、类第六节 海面地形第七节 海底地形一、大陆边缘 二、洋中脊 三、洋盆第八节 各大洋及中国海形态一、太平洋 二、大西洋 三、印度洋四、北冰洋 五、南大洋六、中国海了解地球的宇宙环境,准确的认识地球在宇宙中的特殊地位及其运动状态。清楚地球的形状和它的内、外圈层结构。熟悉海面、海底的地貌形态和海洋形态特征。了解地球构造学说。重点:地球在宇宙中地位、构造学说、海洋的特征、海底形态特征。多媒体教学。4第三章 海水的物理性质第一节 海水的组成一、海水的组成 二、海水组成恒定性原理第二节 海水的物理性质一、淡水 二、海水热力学性质 三、海水的其他物理性质第三节 海水的温度、盐度、密度概念一、温度 二、盐度
6、三、密度四、海水状态方程第四节 海冰一、海冰的形成 二、海冰分类 三、海冰的时空分布四、海冰的物理性质 五、海冰与海况六、海冰与气候七、海冰的危害了解海水的组成,熟知海水的一些热力学性质及海水的温、盐、密度的概念。了解海水状态方程的含义,认识海冰与气候系统的关系。通过本章的学习,为进一步学习其他海洋知识做准备。重点:海水的热容、蒸发潜热、位温概念和特性,海冰与海洋状况关系。难点:海水的盐度、密度、海水状态方程概念多媒体教学。4第四章 海洋中的热收支和水平衡第一节 海洋中的热收支(一)海面热收支一、太阳辐射Qs 二、海面有效回辐射Qb 三、蒸发潜热Qe四、感热交换Qh 五、世界大洋海面年平均热收
7、支随纬度变化(二)海洋内部热交换一、铅直方向上的热输运Qz二、水平方向热输送QA三、海洋中全热量平衡第二节 海洋中的水平衡一、影响因子 二、水平衡方程 三、水平衡对盐度的影响充分认识太阳辐射对海洋的重要性,让学生从地球系统的角度掌握海洋热收支和水平衡,了解具体过程.为以后海洋科学的学习中,做到从大处着眼,小处着手,以宏观带动微观,提高学习的效率打好基础。重点:影响海面熱收支的因素;海洋表面辐射平衡热盈余的物理意义;影响或控制海面蒸发的条件和因素.难点:海面蒸发的条件和影响因素.以课堂讲授为主,利用多媒体展示图片,并注意结合实际生活中的例子进行讲授,提高学习的趣味性。注意前后知识的连贯性和呼应,
8、提炼知识的主线,给学生一个比较清晰的图像,使所学的知识扎实、牢固。4第五章 大洋及中国海的温度、盐度、密度的分布及变化第一节 大洋温度的分布及变化一、水平分布 二、垂直分布 三、水温的变化第二节 大洋盐度的分布及变化一、水平分布 二、垂直分布 三、盐度的变化第三节 大洋密度的分布及变化一、水平分布 二、垂直分布 三、密度的变化第四节 中国海温盐分布及变化第五节 海水温度、盐度、密度的观测从整体上对世界大洋和中国海的温度、盐度和密度的分布和变化有一个总体的认识,掌握造成这些物理量分布和变化的原因,了解目前已有的温、盐、密度的观测手段和方法。重点或难点:海水的层化现象和层结稳定性;温、盐、密的分布
9、特征及影响因素;海洋温跃层概念以课堂讲授为主,运用多媒体教学手段,尽量展示一些图表,同时结合实际例子,给学生一些生动直观的图像。鼓励学生提出问题和见解,展开课堂讨论,增加教学的参与性和趣味性。6第六章 大气环流第一节 大气垂直结构与气象要素一、地球大气的平均状态 二、地球大气的铅直分层 三、气象要素:温、压、湿、风第二节 大气环流一、气压带和风带 二、季风环流第三节 主要天气系统一、低纬度系统 二、中高纬度系统 三、中小尺度天气系统四、区域性天气系统第四节 中国海的气候特征一、 天气特征二、 气候分布三、 寒潮四、 台风、南风、北风 大气是海洋的上界面,与海洋间时刻进行着能量、物质及动量的传递
10、和交换,对海水的运动和状态影响显著。如大气环流运动,直接影响海洋上层环流的结构及变化。阐述海面上的各种典型天气系统运动特征。为今后研究和认识其引起的海洋现象打下良好基础。重点或难点:地球上气压带和风带及季风环流的特征和分布,热带气旋、温带气旋既是本节的重点亦是难点。采用图示的方法,对其生成过程、结构等简单分解,便于学生理解和掌握。另外通过一些实测的热带气旋的卫星资料图片及气旋爆发时海洋状态的照片,以及对当地有影响的风暴过程的实例,介绍热带气旋规模和危害。4制图练习通过绘制各种水文要素分布图,了解和掌握对观测数据处理、分析的方法,进而研究、认识海洋,培养实际工作技能和良好的从事科学研究工作的态度
11、。课堂讲授、指导,课下完成。作业讲评。6第七章 海洋环流与水团第一节 概述一、定义及分类 二、影响和产生海流的力第二节 海流成因 一、风生:风海流二、密度差异引起第三节 地转流一、地转流定义 二、地转流特点第四节 风海流一、无限深海风海流 二、浅海风海流 三、风海流体积输运四、风海流的附效应第五节 惯性流一、定义 二、水质点运动轨迹第六节 大洋环流及水团结构(一)大洋环流的成因一、风生大洋环流二、热盐环流(二)海洋表层环流的地理分布一、副热带海区反气旋式环流二、气旋式环流(三)大洋表层环流各流系的特征一、赤道流系二、西边界流三、西风漂流 四、东边界流East 五、亚北极海流North 六、极地
12、环流七、副热带辐聚区八、世界大洋上层铅直向环流(四)大洋水团及表层以下环流一、大洋表层以下的环流二、水团的定义和分析方法三、大洋水团第七节 中国海环流一、东中国海环流二、黑潮分支与主要作用第八节海流的观测、研究及应用一、观测手段二、研究方法三、应用掌握海流、环流及水团的相关概念、形成原因,掌握地转流、风海流的概念及其特征,水体输运的主要特征;上升流和下降流的概念及其流区主要特征。掌握全球海洋环流结构和水团结构。熟悉西向强化现象,了解其出现西向强化现象的主要原因。了解各流系的主要特征、大洋各水团的来源及主要特点。通过本章学习,有助于了解海洋环流对全球气候系统的影响。教学重点: 1、海洋环流空间分
13、布状态,大洋水团结构2、准地转、准静力、准定常三个概念。难点:地转平衡 图文并茂讲解。采用形象的模型、图示等手段,形象生动描述流动的特征;采用动画、录像等多媒体资料展示运动形态特征。通过实测资料、文献资料、卫星资料反演结果、数值计算结果和数据同化等分析结果,了解全球环流、水团的结构、特征及变化。通过学生对浮冰、冰山的移动,轮船和木板的漂流等的讨论,深入体会风海流的流动和水体输运特征12第八章 海洋中的波动第一节概述一、波浪要素二、波浪类型第二节小振幅重力波一、 波形传播与水质点的运动二、 波动能量三、 波动叠加第三节 有限振幅波第四节 风浪和涌浪一、风浪和涌浪二、浅海和近岸海浪第五节海洋内波一
14、、 界面内波二、 密度连续变化海洋中的内波第六节开尔文波与罗斯贝波一、开尔文波二、罗斯贝波第七节海浪的观测、研究及应用了解海洋中的波动现象是海水的基本运动形式之一。从海面到海底处处都可能出现波动。从简单波动的讨论入手,以小振幅波为重点,讨论波动特征及叠加效果。熟悉内波的特性、了解长周期波(凯尔文波和罗斯贝波)的特性。掌握风浪、涌浪概念、传播特性;传到浅海和近海情况。采用图文、动画等手段讲解风浪成长过程及其传播特性,结合实际常见的海洋现象对比讲解,提高认识深度。间接引进海洋科学问题的分析方法和研究方法,形成良好的思维习惯。结合海洋工程上的应用,提高学习的兴趣,扩大授课效果。结合俗语“风大浪高、无
15、风不起浪、无风三尺浪”了解风浪、涌浪的特性8第九章 潮汐及风暴潮第一节概述一、定义二、研究意义三、基本要素四、潮汐分类第二节与潮汐现象有关的天文知识一、天球二、时间单位第三节引潮力一、万有引力二、惯性离心力三、引潮力四、引潮力讨论第四节潮汐理论一、平衡潮理论二、潮汐动力理论第五节中国海潮汐第六节风暴潮一、定义二、分类三、风暴潮预报第七节潮汐的观测、预报方法及应用建立潮汐是海水基本运动形式之一的概念,了解潮汐的一些基本要素;掌握用来解释潮汐现象的平衡潮理论和潮汐动力理论的基本思想;能够运用潮汐理论定性解释一些常见的潮汐现象,认识潮汐运动的一些基本规律。掌握风暴潮的概念和特性,了解潮汐和风暴潮的预
16、报方法;掌握从潮位曲线中分离风暴潮和潮汐的方法;了解潮汐的观测手段。重点或难点:引潮力的概念,平衡潮理论的基本思想及分潮的概念。采用图示、动画等方法,描述平衡潮理论、潮汐动力理论的基本思想,了解潮汐类型、潮汐不等现象。启发学生用浅显的语言描述潮汐现象。8第十章 海水的混合和海洋细结构第一节海水混合一、混合概念、形式二、混合效应及影响因素三、混合增密效应四、水团之间混合第二节海洋热盐细结构了解海水混合的主要形式及不同海域混合的主要过程;熟悉混合增密效应;细结构的概念、类型及内波与细结构的关系。重点或难点:海水混合形式和主要混合过程;混合效应;双扩散对流概念和过程课堂讲授为主。辅助于图片讲解2第十
17、一章 海洋大气相互作用第一节 气候系统一、气候系统二、海洋在气候系统中的地位第二节 海洋大气相互作用一、海洋与大气相互作用的基本特征二、ENSO了解海洋在气候系统中的地位及其海洋与大气相互作用的基本特征。了解全球性的海气相互作用事例ENSO。重点或难点:海气相互作用的基本特征、气候系统的概念课堂讲授为主。辅助于图片讲解。4第十二章 海洋中的声传播和光现象第一节声波在海洋中的传播一、研究意义二、声波知识三、声波在水中传播的速度四、海洋声学特性五、声波在海洋中的传播六、海洋噪声第二节海洋中的光现象一、研究意义二、海水的光学特性三、透明度和水色四、光与海洋生物了解海洋研究中声、光的作用和地位,掌握海
18、水中声波传播的规律及主要影响因素,掌握一些主要的海洋声学现象。了解一些主要的海洋光学现象、基本的海洋光学性质及它们的分布规律重点或难点:海水中声波的传播规律及影响因素。海水中光的传播特性,水色、海色和透明度的概念。结合潜艇、深潜器、遥感技术等在海洋中的应用,了解海洋中声传播及光现象的特征。课堂讲授为主。辅助于图片讲解。4合计68学习参考书(注明编者,出版社,出版时间及版次):海洋学,杨殿荣主编,高等教育出版社,1986;海洋科学概论,陈宗庸等,青岛海洋大学出版社,1992;各种外文版教材,如:作者教材名称出版社出版时间Paul R. PinetInvitation toOceanography
19、JONES AND BARTLETT PUBISHERS2000Paul R. PinetInvitation toOceanographyJONES AND BARTLETT PUBISHERS1998Paul R. PinetOceanographyAn Introduction to the planet OceanusWest Publishing Company1992Richard A. DavisOceanographyWm. C. Publishers1991Open UniversityOcean circultaionJointly pubilished by the Op
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