1. 课程定位
《大气探测学》课程一直是大气物理与大气环境专业的必修课。90年代初,大气物理与大气环境专业与天气动力学专业合并为大气科学专业,在“加强基础,淡化专业”教学方针指导下,原来众多的课程被精简和调整。《大气探测学》课程仍被确定为四门专业必修课之一。2000年后该课程是北京大学物理学院大气科学系本科生的四门专业基础课之一。1999年被教育部评为国家理科基地名牌课程建设项目,2002年被教育部评为国家理科基地名牌课程优秀项目。
2. 教学内容
《大气探测学》教学内容包括云、能见度、天气现象;大气温度、大气湿度、大气压力;地面及高空风、降水、大气辐射和自动气象站系统的探测理论和仪器原理的基础性知识。教学内容紧密结合学科发展,注重基础性、前沿性和时代性,讲授国内外《大气探测学》的新技术、新仪器和新方法。
3. 教学目的
《大气探测学》课程教学目的一是为学生学习天气预报、气候诊断分析、气象学、动力气象学等课程提供对气象资料的获取及处理方法的知识,二是为大气边界层物理、大气湍流、云雾物理学、污染气象学、微波遥感、大气辐射学、大气环流等课程提供大气要素探测的理论和仪器原理、方法。为培养具有创新精神的21世纪高素质的大气科学人才奠定基础。
4. 课程特色
该课程的特色主要有以下四个方面:一是基础理论与实践的密切结合,在系统讲授大气要素探测基本理论和探测原理的同时,并充分强调实践的重要性;二是在教学的过程中注重教学内容和教学方法的研究和改革。在教学内容上力求将学科发展和大气探测的新理论、新技术、新方法贯穿于教学之中,使学生掌握现代大气探测的原理和技术。三是采用图文并茂,生动活泼的多媒体课堂教学,多媒体教材紧密结合学科发展,立意创新,体现了学科发展的时代性、先进性、科学性和系统性。新颖的教学内容,现代化的多媒体的教学方法,大大提高了教学质量,受到学生的好评。四是每章有习题,单元有测验和实习参观考察,课程教学规范化取得明显效果。提高了学生的综合素质。
5. 教学方式
采用课堂教学、实习、参观和阶段测验相结合的教学方式。每章有习题,单元有测验和实习及参观考察。
6. 课程的进一步完善
课程多媒体教材已被相关院校采用,并取得了良好的教学效果和高度评价。将进一步完善多媒体教材、上网、出版推广电子版多媒体教材,扩大辐射作用; 习题、考试题、实习教案及教学大纲规范化;购置更换教学仪器设备,加强现代化探测理论与实践的教学。为培养21世纪的具有创新精神的高素质的大气科学人才做出贡献。
课程负责人:刘树华 教授
刘树华,男,1952年生,山东淄博市人。1977年北京大学地球物理系大气物理与大气环境专业毕业留校任教。1977年-2001年,在北京大学地球物理系任助教、讲师、副教授、教授、博士生导师;2001年至今,在北京大学物理学院大气科学系任教授、博士生导师。 |
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1996年由国家教育部选派,在美国佐治亚大学环境物理实验室作访问学者,从事大气边界层探测与数值模拟的合作研究;1977年应邀访问台湾大学、台湾中央大学、中国文化大学和台湾中山大学等;1999年应邀在香港城市大学作访问教授,从事城市边界层的探测和数值模拟研究;2001年应邀访问日本早稻田大学。 |
第一篇 绪论、 云、能见度和天气现象的观测(第1-5周)
第一章 绪论 (第1周)
1.1 大气探测学研究的对象、任务和特点
1.2 大气探测发展概况
1.3 大气探测仪器及特性
1.4 大气探测的“三性”要求
要点:1. 大气探测仪器及特性和“三性”要求。
第二章 云的观测(第1-2周)
2.1 概述
2.2 云的分类和云状的定义与识别特征
2.3 云的外形和成云的基本过程
2.4 云状的相互演变及其与天气演变的关系
2.5 云的国际电码及其天气意义
2.6 云量和云高的观测
要点:1. 云状的形态特征及其辨认;
2. 云的形成机制、演变及其与天气系统的关系;
3. 高、中、低云的云码编制及其天气意义。
第三章 能见度的观测(第3周)
3.1 能见度及目标物视亮度方程
3.2 气象能见度目测法
3.3 能见度器测法
要点:1. 目标物的亮度方程;
2. 白天和夜间气象能见度的观测方法;
3. 能见度的器测仪器及观测方法。
第四章 天气现象的观测(第4周)
4.1 概述
4.2 天气现象的特征与符号
4.3 天气现象观测和记录
4.4 天气现象电码
要点:天气现象的特征、符号、电码。
第一篇 绪论、 云、能见度和天气现象的观测实习(第5周)
第一篇 绪论、 云、能见度和天气现象单元考试(第5周)
第二篇 温度、湿度、气压和风的观测(第6-14周)
第五章 温度的测量(第6周)
5.1 概述
5.2 测温元件
5.3 测温元件的热滞效应
5.4 气温测量中的防辐射设备
要点:1. 各种温度表的测温原理;
2. 测温仪器的热滞效应及误差消除方法。
第六章 湿度的测量(第7周)
6.1 湿度的定义和单位
6.2 干湿球温度测湿表原理
6.3 露点仪测湿原理
6.4 毛发湿度表测湿原理
6.5 电子测湿元件
6.6 湿度的控制和检定
要点:1. 干湿球温度表的测湿原理,A值和湿度的计算及查算表的编制;
2. 露点仪的测湿原理。
第七章 气压的测量(第8-9周)
7.1 概述
7.2 水银气压表的测压原理
7.3 水银气压表的数据订正
7.4 气压表的安装和观测方法
7.5 空盒气压表、气压计的测压原理
7.6 沸点气压计的测压原理
要点:1. 各种气压表的测压原理;
2. 本站气压和海平面气压的订正。
第八章 地面风的测量(第9-10周)
8.1 概述
8.2 风向的测量
8.3 旋转式风速表
8.4 散热式风速表
8.5 其它类型风速表
8.6 风速表的检定设备
要点:各种风速表的风向、风速测量原理及检定。
第九章 高空风的测量(第11-12周)
9.1 概述
9.2 高空风的观测方法
9.3 气象气球
9.4 确定气球位置的仪器设备
9.5 高空风的测量方法 1. 单点测风法;2. 基线测风法
要点:1. 高空风的测量方法 1. 单点测风法;2. 基线测风法;
2. 资料处理,风速、风向的计算。
第二篇 温度、湿度的观测、资料处理实习(第12周)
第二篇 气压观测、资料处理实习(第13周)
第二篇 低空探空观测、资料处理实习(第14周)
第三篇 降水、蒸发和辐射的测量、自动气象站(第15-16周)
第十章 降水、蒸发的测量(第15周)
10.1 概述
10.2 降水的测量
10.3 积雪的测量
10.4 蒸发的测量
要点:1. 降雨、雪和蒸发的测量仪器原理;
2. 降雨、雪和蒸发测量误差因素。
第十一章 辐射及日照时数的观测(第15周)
11.1 概述
11.2 辐射基本量及观测内容
11.3 辐射测量原理、仪器及测量标准
11.4 太阳直接辐射的测量
11.5 短波总辐射和散射辐射的测量
11.6 全波辐射、净辐射和长波辐射的测量
11.7 日照时数的测量
要点: 辐射测量原理及仪器换算因子。
第十二章 自动气象站(第16周)
12.1 自动气象站概述
12.2 自动气象站的基本组成
12.3 自动气象站的介绍
要点:自动气象站的系统组成、传感器及工作原理。
第三篇 降水、蒸发和辐射的测量、自动气象站实习(第16周)
第三篇 降水、蒸发和辐射的测量、自动气象站单元考试(第16周)
学期中安排参观气象台站或中国气象局北京大气探测中心。
第17-18周复习期末考试。
第四篇 气象雷达和气象卫星(自修)
第十三章 气象雷达(自修)
13.1 气象雷达遥感气象要素的原理
13.2 气象雷达的工作原理
13.3. 气象雷达回波信号的处理
13.4 气象雷达回波的识别
13.5 气象要素的雷达测量
要点:气象雷达工作原理及要素测量。
第十四章 激光雷达(选修)
14.1 激光雷达工作原理
14.2 激光雷达方程
14.3 体元后向散射系数与消光系数之间的关系
要点:激光雷达的工作原理和方程及应用。
第十五章 声雷达(自修)
15.1 声雷达的工作原理
15.2 声雷达方程
15.3 声雷达探测大气要素原理
要点:声雷达的工作原理和方程及应用。
第十六章 气象卫星(自修)
16.1 气象卫星简
16.2 红外遥感原理及红外辐射仪
16.3 气象卫星遥感大气及卫星云图
要点:红外遥感和气象卫星遥感大气原理。
1. F.V.Brock and S.J.Richardson, Meteorological Measurement Systems, Oxford University Press, Inc, 2001.
2. 刘树华,《大气探测原理》电子版(自编)教材,2001;
3. C.Donald.Ahrens, Meteorology Today, BROOKS/COLE,511 Forest Lodge Road, Pacific Grove, CA 93950,USA,2000。
4. 赵柏林,张霭琛主编,《大气探测原理》,气象出版社,1987;
5. 国家气象局,《中国云图》,科学出版社,1984。
- 林晔主编,《大气探测学教程》,气象出版社,1993;
- 孙景群主编,《激光探测大气》,科学出版社,1992;
- 国家气象局,《中国云图》,科学出版社,1984;
- P.K.Rao等编,许建民等译,《气象卫星》—系统、资料及其在环境中的应用,气象出版社,1994;
- 张霭琛编著《现代气象观测》,北京大学出版社,2000年;
- D.H.Lenschow主编,周秀骥等译《大气边界层探测》,气象出版社,1990。
主要参考书目录