Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.geogr.msu.ru/cafedra/meteo/uchd/programs/Spec-courrses-radiation_proc.doc Дата изменения: Sat Apr 26 11:50:01 2014 Дата индексирования: Sun Apr 10 05:08:08 2016 Кодировка: koi8-r

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Атмосферная радиация»

Название курса: Основы радиационных процессов в атмосфере

Год обучения: 3
Семестр : 2

Количество аудиторных часов - 22
Лекции - 22

ЦЕЛИ КУРСА
Курс «Основы радиационных процессов в атмосфере» читается студентам
третьего курса кафедры метеорологии и климатологии.
Цель курса - ознакомление студентов с фундаментальными законами
радиационного переноса в атмосфере, и c современными методами их
количественного описания, которые используются в различных областях науки:
при дистанционном зондировании атмосферы, в исследованиях климатической
системы, учитываются в прогностических схемах и проч.
МЕСТО КУРСА В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ВЫПУСКНИКА
Курс «Основы радиационных процессов в атмосфере» тесно связан с другими
специальными курсами, которые читают на кафедре метеорологии и
климатологии, в частности, с курсами «Физическая метеорология»,
«Климатология», «Дистанционные методы зондирования атмосферы». Однако в
этом курсе гораздо более подробно рассматриваются физические основы
радиационных процессов в атмосфере и даются описания основных методов
расчета радиационного переноса. Это позволит студентам не только лучше
представлять себе фундаментальные и прикладные аспекты исследований в этой
области, но и получить подготовку для лучшего усвоения материала
последующих специальных курсов. Кроме того, знания в этой области помогут
студентам в проведении собственных научных исследований при выполнении
курсовых и дипломных работ, при анализе результатов научно-студенческих
экспедиций, специализированных практик и проч.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ПОСТУПЛЕНИЯ НА КУРС
Знание курсов математики и физики в объеме двух лет обучения.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Курс состоит из 11 лекций. Программа предусматривает промежуточное
контрольное тестирование знаний. Допустимым для получения зачета является
60-процентный уровень овладения материалом.

Структура курса (тематическое планирование)
Тематическое планирование осуществляется следующим образом: в начале курса
даются основные понятия, приводятся фундаментальные законы, на основе
которых выводятся уравнения радиационного переноса. Затем, уже на этой
основе описываются методы, наиболее часто использующиеся в реальной
практике в различных задачах атмосферной оптики и других прикладных
задачах.

Введение
Тема 1.Уравнение переноса радиации.
Тема 2. Основы теории рассеяния и поглощения
Тема 3.Методы радиационных расчетов
Тема 4. Параметризации радиационного теплоообмена в атмосфере.
Тема 5. Прямые и обратные задачи теории радиационного переноса и
атмосферной оптики.
Тема 6. Радиационная климатология и радиационный форсинг.
Тема 7. Актуальные проблемы исследований ультрафиолетовой радиации
Тема 8. Прикладные аспекты радиационных исследований.

Программа лекционного курса

Почасовое планирование лекционных и семинарских занятий
| |Лекция |Семинар |
|1 |Введение. | |
| |Солнце как источник энергии. Внеатмосферный спектр | |
| |солнечной радиации и его вариации. | |
| |Распространение излучения в атмосфере. Основные понятия| |
| |и определения. Единицы измерения. | |
|2 |Характеристики взаимодействия излучения со средой. | |
| |Уравнение радиационного переноса для различных | |
| |атмосферно-оптических задач. Поляризация излучения и | |
| |параметры Стокса. | |
|3 |Молекулярное поглощение в атмосфере Земли. Спектры | |
| |поглощения атмосферных газов. Контур спектральной | |
| |линии. Банки данных спектроскопических параметров | |
| |атмосферных газов. | |
|4 |Основы теории рассеяния. Уравнения Максвелла. Фазовая | |
| |матрица рассеяния. Различные приближения теории | |
| |рассеяния в атмосфере. Теория Ми и релеевское | |
| |рассеяние. Рассеяние на ансамблях частиц. Проблемы | |
| |несферичности в оптике аэрозоля. | |
|5 |Основы численных методов расчета солнечной радиации | |
| |(метод дискретных ординат, метод Монте-Карло, | |
| |асимптотические методы и др.). Обзор существующих | |
| |алгоритмов для расчета радиационных характеристик | |
| |атмосферы. Основы методов исследования переноса | |
| |излучения в 3-х мерных средах.. | |
|6 |Теория переноса длинноволновой радиации. Функции | |
| |пропускания атмосферных газов и метод интегрирования | |
| |функций пропускания по коэффициенту поглощения | |
| |(k-метод). | |
|7. |Радиационные блоки в глобальных моделях атмосферы и | |
| |используемые параметризации атмосферных параметров. | |
| |Прямые и обратные задачи теории радиационного переноса | |
| |и атмосферной оптики. | |
|8. |Основные принципы дистанционных методов измерений, | |
| |основанных на радиационных измерениях. | |
| |Методы оценки аэрозольных свойств атмосферы наземными и| |
| |спутниковыми средствами измерений. | |
|9. |Радиационная климатология. | |
| |Факторы, влияющие на изменение радиационного баланса | |
| |атмосферы Радиационный форсинг как характеристика | |
| |оценки изменения климатической системы. | |
|10. |Актуальные проблемы исследований ультрафиолетовой | |
| |радиации. | |
|11. |Прикладные аспекты радиационных исследований. Наиболее | |
| |используемые радиационные характеристики. | |
| |Косвенные методы расчетов радиации. | |
| |Приборы, методы измерений. | |

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ (ЗАЧЕТУ)
1. Внеатмосферный спектр солнечного излучения.
2. Уравнение переноса излучения
3. Основы теории рассеяния Уравнения Максвелла. Фазовая матрица
рассеяния.
4. Приближение релеевского рассеяния.
5. Основы рассеяния на крупных частицах. Теория Ми.
6. Методы радиационных расчетов солнечной радиации. Основы метода Монте-
Карло.
7. Методы радиационных расчетов солнечной радиации. Основы двухпотоковых
методов расчета радиационного переноса.
8. Методы радиационных расчетов длинноволновой радиации.
9. Радиационные блоки в глобальных моделях атмосферы.
10. Дистанционные методы зондирования атмосферы.
11. Методы оценки аэрозольных свойств атмосферы наземными и спутниковыми
средствами измерений
12. Прямые и обратные задачи теории радиационного переноса и атмосферной
оптики.
13. Косвенные методы расчетов радиации и наиболее часто используемые
радиационные характеристики.
14. Ультрафиолетовая радиация.
15. Радиационного форсинг и изменение климата.


РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ

| |Наименование |Всего |Аудиторные занятия, в том числе |
| |разделов |(часов) | |
| | | |лекции |семинары |
|1 |Введение | |1 | |
|2 |Тема 1 | |2 | |
|3 |Тема 2 | |2 | |
|4 |Тема 3 | |1 | |
|5 |Тема 4 | |1 | |
|6 |Тема 5 | |1 | |
|7 |Тема 6 | |1 | |
|8 |Тема 7 | |1 | |
|9 |Тема 8 | |1 | |
|11 |ИТОГО (часов) |22 (на | | |
| | |группу) | | |
|13 |ИТОГ | | | |
| |(кредитов) | | | |


ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ:
Зачет.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

Ю.М. Тимофеев, А.В. Васильев. Теоретические основы атмосферной оптики,
Санкт-Петербург, «Наука», 474 стр., 2003.

Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах.
В 2-х томах, Москва, Мир, 1981


Ку-Нан Лиоу, Основы радиационных процессов в атмосфере, Ленинград,
Гидрометеоиздат, 1984, 376 стр. 4 из 4

В.Е. Зуев, Г.А. Титов. Оптика атмосферы и климат, Современные проблемы
атмосферной оптики, т.9, Издательство «Спектр» Института оптики атмосферы
СО РАН, 1996, 270 стр.

Т.А. Сушкевич «Математические модели переноса излучения», Москва, БИНОМ,
Лаборатория знаний, 661 стр., 2006

Дополнительная

Jacqueline Lenoble Atmospheric Radiative Transfer, A Deepak Pub, 532 p.,
1993

3D Radiative Transfer in Cloudy Atmospheres, Series: Physics of Earth and
Space Environments Marshak, Alexander; Davis, Anthony (Eds.) 2005, XII, 686
p.

К.Я. Кондратьев, Актинометрия. Гидрометеорологическое издательство
Ленинград, 1965 , 690 стр.

К.С. Шифрин Рассеяние света в мутной среде, Государственное издательство
технико-теоретической литературы, Москва, 288 стр. 1951,

Программу составил
ведущий научный сотрудник, д.г.н.

Н.Е. Чубарова
(Географический факультет им. М.В. Ломоносова)

Рецензенты: