大气物理学
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课程评价
spContent=大气物理学是研究大气中的物理现象、物理过程及其演变规律的大气科学的分支学科。它既是大气科学的基础理论部分,又是环境科学的一个部分。该课程的学习,使学生系统掌握大气物理学各方面的基础理论知识,为以后的动力气象学、云物理学及边界层气象学等专业课的学习奠定基础。
—— 课程团队
课程概述

本课程主要讲述:大气中各种气体成分的性质、各种气象要素的定义与计算、大气的垂直分层;大气静力学;大气热力学的基本概念和基本定律、各种热力过程和温湿参量;大气层结稳定度;辐射的基本概念和基本定律、太阳短波辐射在大气中的传输、地球长波辐射在大气中的传输;大气光学现象;云降水物理基础等大气学科的基础知识


授课目标

通过本课程的学习,能够使学生理解和掌握大气物理学的基本概念和原理,能运用相关理论讨论气象要素的基本特征、大气结构特点以及常见大气成分的源汇和作用,能够分析大气中的基础热过程、辐射过程和光学现象等,为今后的高级专业课程打下坚实的理论基础。

课程大纲

第1章 绪论

1.1 课程性质

1.2 气象学简史:酝酿阶段

1.3 气象学简史:萌芽阶段

1.4 气象学简史:现代气象学的开创

1.5 气象学简史:挪威(卑尔根)学派时期

1.6 气象学简史:芝加哥学派时期

第2章 大气组成

2.1 地球大气的演化

2.2 大气成分

2.3 大气气溶胶

第2章作业

第3章 气象要素

3.1 基本气象要素

3.2 干空气状态方程

第4章 大气垂直结构

4.1 热力结构分层

4.2 化学成份分层

4.3 电磁特性分层

第5章 大气中的水汽

5.1 大气水循环

5.2 大气水汽含量的表征

5.3 湿空气状态方程

第6章 大气静力学

6.1 大气静力学方程

6.2 模式大气

第6章作业

第7章 大气热力过程

7.1 气块模型

7.2 热力学第一定律的气象学应用

7.3 干绝热过程

7.4  位温

7.5 抬升凝结高度

7.6 湿绝热过程

7.7 相当位温

7.8 热力学图解的结构

7.9 热力学图解的应用

7.10 焚风

7.11 等压冷却过程

7.12 绝热混合过程

作业7.1

单元测验7

第8章 大气静力稳定度

8.1 静力稳定度判据

8.2 条件性不稳定

8.3 静力稳定度的变化

第9章 辐射基础知识

9.1 电磁波谱

9.2 基本辐射量

9.3 黑体辐射基本性质

第10章 辐射与大气介质的相互作用

10.1 单个球形粒子Mie散射

10.2 Rayleigh散射

10.3 粒子群Mie散射

10.4 吸收光谱

10.5 大气吸收

第11章 大气辐射传输基础

11.1 Beer-Bouguer-Lambert定律

11.2 Schwarzschild方程

11.3 辐射变温率

第12章 地气系统辐射平衡

12.1 太阳常数与日射

12.2 行星反照率

12.3 大气保温效应

12.4 地气系统辐射平衡

预备知识

高等数学、大学物理

证书要求

总评成绩计算方式:单元测验20%,课后作业20%,课程讨论10%,考试50%。

完成课程学习并考核合格(≥60分)的可获得合格证书,成绩优秀(≥85分)的可获得优秀证书。

参考资料

1. 艾里巴恩, 1985: 大气物理学. 气象出版社, 240 pp.

2. 李万彪, 2010: 大气物理:热力学与辐射基础. 北京大学出版社, 229 pp.

3. 盛裴轩, 毛节泰, 李建国等, 2003: 大气物理学. 北京大学出版社, 522 pp.

4. 徐玉貌, 刘红年, 徐桂玉, 2013: 大气科学概论. 第2版, 南京大学出版社, 226 pp.

5. 许绍祖, 1993: 大气物理学基础. 气象出版社, 661 pp.

6. 约翰·M·华莱士, 彼得·V·霍布斯著, 何金海等译, 2008: 大气科学. 科学出版社, 486 pp.

7. Andrews, D. G., 2010: An introduction to atmospheric physics. 2nd ed. Cambridge University Press, 237 pp.

8. Anastasios A. Tsonis. 2007. An Introduction to Atmospheric Thermodynamics. Second Edition. Cambridge University Press, 259 pp.

9. Bohren, C. F., and B. A. Albrecht, 1998: Atmospheric thermodynamics. Oxford University Press, 402 pp.

10.Craig F. Bohren and Eugene Clothiaux. Fundamentals of Atmospheric Radiation: An Introduction with 400 Problems. Wiley, 2006.

11. Miller, S., 2015: Applied thermodynamics for meteorologists. Cambridge University Press.

12.Mölders, N., and G. Kramm, 2014: Lectures in meteorology. Springer, 591 pp.

13.North, G. R., and T. L. Erukhimova, 2009: Atmospheric thermodynamics: elementary physics and chemistry. Cambridge University Press, 267 pp.

14.Salby, M. L. 2012. Physics of the atmosphere and climate. 2nd ed. Cambridge University Press, 630 pp.

15.Wells, N., 2012: The atmosphere and ocean: a physical introduction. 3rd ed. Wiley-Blackwell, 411 pp.

16.Wilford Zdunkowski and Andreas Bott. Thermodynamics of the Atmosphere - A Course in Theoretical Meteorology. Cambridge University Press, 2007.

常见问题

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