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大气探测学  073M4008H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:夏祥鳌等
课程编号: 073M4008H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:夏祥鳌等
英文名称: Atmospheric observation

教学目的、要求

大气探测是利用各种探测手段,对地球大气物理状态和现象的发生、发展和演变进行观察和测定,进而基于观测测量资料的分析研究揭示大气变化过程的内在规律。大气探测是大气科学研究的基础,大气探测的显著发展是现代大气科学研究蓬勃发展的重要基石。针对大气科学研究需求,研发新型大气探测仪器设备、开发先进分析方法,并通过对探测获得的记录进行质量控制和整理,建立标准化的产品资料,用于大气科学研究和气象业务服务。大气探测学还包括发展探测大气参数的仪器研制理论和方法、仪器定标等性能及结果的检验评估方法等。因此大气探测的主要发展轨迹一方面是改进现代仪器设备,提高仪器的测量精度;更为重要的是综合利用现代科学技术发展成果,发展新的大气探测理论和方法、研制新型的仪器设备。
《大气探测学》是大气科学专业本科生和研究生的一门专业基础课。是学习大气科学其他课程的重要基础课程。通过大气探测学习,不仅要求学生掌握常规云、天气现象、能见度观测基本知识;了解大气温度、湿度、压力、风速、辐射和降水蒸发等大气要素的探测理论和仪器原理;更为重要的是需要跟踪了解当前先进探测技术,为进一步学习其它专业课和从事教学、科研奠定基础。

预修课程

大气物理学

教 材

张文煜编著,大气探测原理与方法,气象出版社,2007年 国家气象局气候监测应用司译,气象仪器和观测方法第6版,气象出版社,1996年 郄秀书等编著,雷电物理学,科学出版社,2013年

主要内容

第一章 概论(6学时)
教学重点:大气探测是大气科学得以快速发展的重要基石,近百年来大气科学的里程碑工作均与大气探测有密切联系,而大气科学的发展又对大气探测不断提出新要求和挑战,本章将重点概述大气探测的发展历史、现状以及可能的发展,并重点介绍我国气象现代化在大气探测中的具体体现。
第1至3学时:
1.1. 大气探测概述
讲解大气探测研究对象、任务和特点、大气探测发展历史,如何促进大气科学的发展,以及大气科学发展对大气探测提出的具体要求。
第2至6学时:
1.2. 气象业务发展概况
讲解我国气象探测网络发展历史,介绍我国当前气象探测现代化发展规划,重点介绍我国气象卫星发展历程以及非常规大气探测网络的发展。
第二章 常规气象探测(9学时)
教学重点:介绍气象常规业务探测,包括仪器发展概况,观测原理,数据整理以及在天气和气候研究中的可能应用。
第7至9学时:
2.1. 常规气象观测、温湿廓线探测
2.1.1 常规气象探测
介绍气象台站常规气象探测项目,包括风、温、湿、压探测以及自动化发展
2.1.2. 温湿廓线探测
重点介绍水汽探空发展以及气候变化对水汽探测的的需求
第10至12学时:
2.2. 降水测量
2.2.1 地面降水测量技术
地面降水测量代表性,降水自动化测量技术的发展
2.2.2 卫星遥感降水
卫星遥感降水发展历史以及主要降水卫星遥感产品
第13至15学时:
2.3. 辐射观测
2.3.1. 辐射观测仪器发展
2.3.2. 辐射定标主要技术
2.3.3. 国际辐射联网观测发展
2.3.4. 气候变化中的辐射学
第三章 气溶胶遥感(9学时)
教学重点:介绍气溶胶光学特性地基和卫星遥感技术的发展,气溶胶遥感技术在气候变化研究中的重要地位。
第16至18学时:
3.1. 气溶胶光学特性地基遥感
3.1.2. 气溶胶简介
3.1.2. 气溶胶光学特性地基遥感反演方法
3.1.3. 国际气溶胶地基遥感网络发展及其在气候变化中的作用
第19至21学时:
3.2. 气溶胶光学特性卫星遥感
3.2.1. 卫星遥感反演平台
3.2.2. 卫星遥感反演原理和发展
第22至24学时:
3.3. 气溶胶物理化学特性测量
3.3.1. 大气环境中的核心问题
3.3.2. 气溶胶物理化学测量方法
3.3.3. 气溶胶理化测量在气候变化和环境监测以及研究中的作用和地位
第四章 云宏观和微观特性遥感(3学时)
教学重点:介绍云在气候变化和天气预报中的重要地位,当前地基自动化云宏观特性测量技术发展以及云特性卫星遥感研究。
第25至27学时:
4.1. 云的重要地位
4.2. 地基云自动化观测
4.3. 云特性卫星遥感
第五章 痕量气体地基和卫星遥感(3学时)
教学重点:痕量气体是气候变化和环境研究中的重要内容,介绍痕量气体遥感的主要技术手段。
第28至30学时:
5.1. 大气中的痕量气体
5.2. DOAS技术
5.3. 碳卫星
第六章 气象雷达探测技术(6学时)
教学重点:雷达是天气预报中特别是临近预报中的主要观测手段,本章简要介绍雷达测量云雨的基本原理以及联网探测在天气预报中的作用。
第31至33学时:
6.1. 气象雷达发展概况
6.2. 气象雷达探测基本原理
第34至36学时:
6.3. X波段联网探测
第7章 特种探空技术(6学时)
教学重点:探空是了解大气廓线的主要手段,本章将着重介绍下投探空和臭氧探空。
第37至39学时:
7.1. 下投探空发展及其可能应用
7.2. 下投探空技术
第40至42学时:
7.3. 臭氧探空在气候变化研究中的重要作用
7.4. 我国臭氧探空仪自主研究技术
第8章 雷电探测和人工引雷技术(15学时)
教学重点:雷电探测在大气探测中占有重要地位,雷电资料在气象学中的重要性日益凸显,但是由于雷电发生的瞬时性对雷电的探测有一定的特殊性。人工引雷是在一定条件下将雷电在预定的时间和地点发生的国际先进技术,有重要的研究和应用价值。本章将主要介绍雷电的探测和定位技术、雷电资料在气象学中的应用和人工引雷技术。
第43至45学时:
8.1. 雷电探测的基础和基本原理
8.2. 雷电的VLF定位技术和应用
第46至48学时:
8.3.雷电的VHF辐射源定位技术
8.4. 雷暴云电场和气象综合探空技术及应用
第49至51学时:
8.5. 雷电定位资料的气象应用
8.6. 雷电探空、雷电定位与雷暴电荷结构
第52至54学时:
8.7. 人工引发雷电技术和测量技术
8.8. 人工引发雷电技术的应用
第55至57学时:
8.9. 大气探测学发展趋势——大气探测的网络化和全球化
8.10. 大气探测学发展趋势——大气探测的天地一体化和星载多仪器探测综合化
第58至60学时:
考试

参考文献

EGU Journal of Atmospheric Measurement Technology homepage (http://www.atmospheric-measurement-techniques.net/)
AMS Journal of Atmospheric and Oceanic Technology
(http://journals.ametsoc.org/loi/atot)

授课时间: 星期四, 第2、3、4节
授课地点: 教2-118
授课周次: 2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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