《環(huán)境氣象學》教學大綱.doc

環(huán)境氣象學課程教學大綱（環(huán)境科學、環(huán)境工程專業(yè)適用，2007年修訂）一、課程基本信息課程代碼：260432課程名稱：環(huán)境氣象學英文名稱：Environmental Meteorology課程類別：專業(yè)選修課 學 時： 36學分： 2.0適用對象: 環(huán)境科學、環(huán)境工程專業(yè)考核方式： 考試，平時成績占總成績的30先修課程： 高等數(shù)學、普通物理學、環(huán)境科學概論二、課程簡介本課程主要介紹與環(huán)境有關(guān)的氣象學問題。介紹氣象學的基本知識，介紹大氣環(huán)境對人類生存、生活和生產(chǎn)的影響，介紹環(huán)境空氣質(zhì)量標準、大氣污染物的擴散規(guī)律和城市環(huán)境氣象的特點，介紹大氣環(huán)境影響評價的內(nèi)容、方法；論述備受關(guān)注的大氣環(huán)境污染問題,說明其來源、成因、物理和化學過程以及管理和治理；闡述近代國際上三個大氣環(huán)境熱點問題：即酸雨、臭氧層破壞和氣候變暖，闡明它們的由來、危害、科學認識及防治對策等。根據(jù)本課程的特點及實際情況，本課程以理論教學為主，配以適當?shù)恼n堂討論和習題練習，以加深對課堂知識的理解，提高學生分析問題和解決問題的能力。三、環(huán)境氣象學課程性質(zhì)與教學目的本課程是環(huán)境科學、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)選修課，目的是介紹對人類生存、生活和生產(chǎn)有影響的大氣科學知識。介紹大氣環(huán)境條件及其變化規(guī)律。介紹環(huán)境空氣質(zhì)量標準和城市環(huán)境氣象的特點，介紹大氣污染物的擴散規(guī)律，介紹酸雨及其防治方法。通過本課程的教學，要求學生熟練掌握氣象學和微氣象學的基本知識，了解各種常見氣象條件的成因及其對大氣環(huán)境的影響，熟悉大氣污染的規(guī)律。使學生能從環(huán)境整體的觀點強調(diào)大氣環(huán)境的作用，從保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的高度了解和認識大氣環(huán)境的變化。通過環(huán)境氣象學的學習，使學生在今后的生活和工作中趨氣象環(huán)境之利、避氣象環(huán)境之害、控制大氣污染，并為環(huán)境治理和環(huán)境評價提供理論依據(jù)。四、教學內(nèi)容及要求 第一章 大氣環(huán)境和環(huán)境氣象學概述（一） 目的與要求1. 了解環(huán)境氣象學及其發(fā)展歷史；了解本課程的主要內(nèi)容和要求；2. 熟悉大氣的組成成分和作用；熟悉國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB3095-1996；3. 掌握大氣垂直分層的依據(jù)和大氣垂直結(jié)構(gòu)特點； 4. 掌握大氣層中的自然和人為活動引起的污染情況。 （二） 教學內(nèi)容1 主要內(nèi)容： 氣象學和環(huán)境氣象學的發(fā)展歷史、學科任務(wù)、研究對象、研究內(nèi)容、研究方法；大氣的組成成分及其生態(tài)作用；大氣垂直分層；大氣污染源的種類。2 基本概念和知識點：大氣的成分、國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB3095-1996；大氣溫度的垂直分布特征、大氣垂直分層的依據(jù)；主要污染物的發(fā)生機制，大氣中主要污染物對人體的影響。3 問題與應(yīng)用：干潔空氣、水汽、微粒雜質(zhì)和新的污染物及其對人類生存環(huán)境和植物生長發(fā)育的影響。（三） 課后練習1. 你帶著什么問題來學習？你想通過環(huán)境氣象學的學習解決什么問題？ 2. 描述你經(jīng)歷過的最難忘的大氣（或天氣）現(xiàn)象。3. 廣東近年的大氣環(huán)境有什么特點？你認為主要是由什么原因造成的？ 目前的大氣環(huán)境對我們的生產(chǎn)和生活有什么影響？4. 簡述大氣主要污染物的發(fā)生機制及其對人體的影響。（四） 教學方法與手段以講授為主；用一段多媒體視頻材料引入和展示豐富多姿和變化無窮“大氣層”；以圖表形式導出“國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB3095-1996”。通過板書畫圖，突出大氣的垂直結(jié)構(gòu)，用實例說明大氣主要污染物的發(fā)生機制，大氣中主要污染物對人體的影響。第二章 大氣的熱力過程(一) 目的與要求1. 了解和掌握低層大氣增熱與冷卻過程的產(chǎn)生的原因；2. 掌握太陽輻射、地面有效輻射、干絕熱遞減率、氣溫遞減率、溫度層結(jié)、逆溫、大氣穩(wěn)定度等基本概念；3. 了解和掌握逆溫生消的原因以及對污染物擴散的影響；4. 掌握大氣穩(wěn)定度的判別原理及對污染物擴散的影響；5. 了解氣溫及溫度層結(jié)的日周期變化；6. 了解和掌握大氣混合層形成的特點與確定最大混合層厚度的方法。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：物質(zhì)熱量交換的方式：輻射、傳導、流體的各向流動、潛熱釋放，太陽輻射，地面熱量收支，地面熱量平衡方程，熱容量、導熱率。土壤、水體、空氣溫度的日變化和年變化規(guī)律，空氣的絕熱運動，大氣靜力穩(wěn)定度。2. 基本概念和知識點：土壤、水體和空氣間熱容量、導熱率的差異。溫度的日較差、年較差，土壤溫度的垂直分布特征，低層大氣的溫度分布特征，大氣靜力穩(wěn)定度，絕熱增溫，絕熱冷卻。3. 問題與應(yīng)用：各種因素對下墊面溫度及其變化的影響。大氣靜力穩(wěn)定度與空氣的上升運動，掌握影響大氣污染的熱力氣象因子；逆溫的概念及逆溫對大氣污染物擴散的影響。（三）課后練習 1. 簡述低層大氣溫度周期性日變化、周期性年變化的特點和成因。 2. 舉例說明逆溫對大氣污染物擴散的影響。3. 舉例說明影響大氣污染的熱力氣象因子。（四） 教學方法與手段以提問形式引入課程內(nèi)容，用一段多媒體視頻材料引入和展示土壤、水體、空氣溫度的日變化和年變化規(guī)律；通過板書畫圖，推導地面熱量平衡方程，分析各種因素對下墊面溫度及其變化的影響；用熱力學第一定律推導和說明空氣的絕熱運動，畫圖分析大氣靜力穩(wěn)定度及其變化原因；舉例說明逆溫對大氣污染物擴散的影響。第三章 大氣的水平運動(一) 目的與要求1. 了解作用于大氣的水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩擦力對空氣運動的影響；2. 了解地轉(zhuǎn)風和梯度風的產(chǎn)生原因及運動方向；3. 了解摩擦層風速廊線-愛克曼螺線；掌握近地層風速廊線模式和近地層風速的日變化規(guī)律；4. 掌握影響大氣污染的動力氣象因子。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：風向和風速，水平風速的垂直分布特點，作用于空氣質(zhì)點上的力，氣壓與風的關(guān)系，風壓定律，地轉(zhuǎn)風，梯度風。近地層風速廊線模式和近地層風速的日變化規(guī)律。2. 基本概念和知識點：作用于空氣質(zhì)點上的力，地轉(zhuǎn)風，梯度風。愛克曼螺線。3. 問題與應(yīng)用：風與氣壓的關(guān)系，地轉(zhuǎn)風和梯度風的產(chǎn)生原因及運動方向。風對大氣污染擴散的影響。(三) 課后練習 1. 試述氣壓與風的關(guān)系。2. 畫圖說明水平風速的垂直分布特點。3. 簡述風對大氣污染擴散的影響。 (四) 教學方法與手段以多媒體視頻材料引入和展示豐富多姿和變化無窮的“大氣運動”。通過板書畫圖，演示水平風速的垂直分布特點和風對大氣污染擴散的影響。第四章 大氣污染的氣象過程(一) 目的與要求1. 了解大氣邊界層的特征和大氣湍流擴散理論；2. 了解大氣污染物濃度分布的計算模式；3. 熟悉城市上空大氣污染物的擴散特征。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：大氣邊界層的概念和主要特征；大氣湍流擴散的理論處理；大氣污染物濃度分布的模式計算；城市上空大氣污染物的擴散特征。2. 基本概念和知識點：湍流與雷諾數(shù)、理查孫數(shù)，低層大氣的湍流特征， 湍流擴散的梯度輸送理論、統(tǒng)計理論和相似理論，大氣擴散參數(shù)、高斯擴散公式，城市空氣污染模式和擴散特征。3. 問題與應(yīng)用：煙囪排放各種煙流形態(tài)的原因，有利大氣污染物擴散的氣象條件。(三) 課后練習 1. 寫出雷諾數(shù)、理查孫數(shù)的概念和表達式。2. 簡述城市上空大氣污染物的擴散特征。3. 簡述有利大氣污染物擴散的氣象條件。 (四) 教學方法與手段以多媒體視頻材料引入和展示大氣污染物的擴散過程。通過板書畫圖，演示大氣污染物濃度分布的模式計算。第五章 大氣環(huán)境評價、預(yù)測及管理(一) 目的與要求1. 了解大氣環(huán)境影響評價的意義；2. 熟悉大氣環(huán)境影響評價的內(nèi)容、方法；3. 掌握調(diào)查和評價大氣污染源的方法，熟悉污染物排放量的估算方法，熟悉大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測與評價；4. 熟悉大氣污染物預(yù)報內(nèi)容，掌握大氣污染物濃度的預(yù)報方法；5. 熟悉大氣環(huán)境管理的法規(guī)政策和制度，熟悉大氣質(zhì)量標準，掌握大氣環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測技術(shù)。(二) 教學內(nèi)容4. 主要內(nèi)容：大氣環(huán)境影響評價的內(nèi)容和方法，大氣污染源的調(diào)查和 評價，污染物排放量的估算，大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測與評價；大氣污染物預(yù)報，大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，大氣環(huán)境管理。5. 基本概念和知識點：現(xiàn)場實測法、經(jīng)驗估算法，空氣污染指數(shù)的定義、分級和計算，大氣污染物濃度的條件預(yù)報方法和數(shù)值模式預(yù)報方法，大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和大氣環(huán)境污染控制。6. 問題與應(yīng)用：空氣污染指數(shù)的定義和計算，大氣環(huán)境影響評價方法。(三) 課后練習 1. 試述大氣環(huán)境影響評價的內(nèi)容、方法。2. 大氣環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容有哪些？3. 以某制藥廠或火力發(fā)電廠為例，擬出一份大氣環(huán)境影響評價報告。 (四) 教學方法與手段用實例引入環(huán)境評價的概念、內(nèi)容和方法，以討論和作業(yè)為主要方法開展本章內(nèi)容的教學。 第六章 酸雨及大氣環(huán)境酸化(一) 目的與要求1. 了解酸雨的概念和研究歷史，了解世界和中國酸雨的分布；2. 熟悉酸雨的形成和來源，熟悉酸雨的化學特征，了解酸雨的主要化學過程；3. 熟悉酸雨對農(nóng)作物、森林、土壤和水生生態(tài)系統(tǒng)的影響和危害，熟悉酸雨對建筑物和材料的影響和危害，熟悉酸雨對人體健康的影響和危害；4. 掌握酸雨的防治對策。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：酸雨的概念、世界和中國酸雨的分布，酸雨的形成和來源，酸雨的化學特征、酸雨對生態(tài)環(huán)境的影響和危害，酸雨的防治對策。2. 基本概念和知識點：酸雨的概念，酸雨的化學特征，酸雨的主要化學過程，酸雨的防治對策。3. 問題與應(yīng)用：酸雨形成的化學過程，酸雨對生態(tài)環(huán)境的影響和危害，酸雨的防治對策。(三) 課后練習 1. 試述酸雨的概念和酸雨的化學特征。2. 說明酸雨形成的化學過程。3. 簡述酸雨的防治對策。 (四) 教學方法與手段以提問形式引入酸雨問題課程內(nèi)容，以多媒體視頻材料展示酸雨對生態(tài)環(huán)境的影響和危害。 第七章 大氣臭氧(一) 目的與要求1. 了解大氣層中臭氧的形成、作用、分布和變化； 2. 了解大氣臭氧層的破壞及其后果；了解南極臭氧洞的現(xiàn)狀和演變趨勢；3. 熟悉對流層中臭氧的測定和研究，了解消耗大氣臭氧層的物質(zhì)，熟悉保護大氣臭氧層的方法。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：大氣層中臭氧的形成、作用、分布和變化，南極臭氧洞的現(xiàn)狀和演變趨勢，臭氧層的破壞及其后果；對流層中臭氧的測定和研究，消耗大氣臭氧層的物質(zhì)，保護大氣臭氧層的方法。2. 基本概念和知識點：臭氧的形成、作用、分布和變化，消耗大氣臭氧層的物質(zhì)，保護大氣臭氧層的方法。3. 問題與應(yīng)用：臭氧的形成和作用，消耗大氣臭氧層的物質(zhì)。(三) 課后練習 1. 試述臭氧的形成和作用。2. 分析消耗大氣臭氧層的物質(zhì)。3. 簡述保護大氣臭氧層的方法。 (四) 教學方法與手段以多媒體視頻材料引入和展示大氣層中臭氧的形成和作用、南極臭氧洞的現(xiàn)狀和演變趨勢。 第八章 大氣溫室氣體與氣候變化(一) 目的與要求1. 了解溫室氣體的概念、大氣中溫室氣體的種類和來源；2. 熟悉大氣中溫室氣體的濃度及變化；3. 了解大氣中溫室氣體濃度的變化趨勢；4. 熟悉溫室效應(yīng)增強和全球氣候變暖；5. 了解氣候變化對人類生存環(huán)境的影響。(二) 教學內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：溫室氣體的概念，溫室氣體的增溫原理，大氣中溫室氣體的種類和來源，大氣中溫室氣體的濃度及變化，溫室效應(yīng)增強和全球氣候變暖，氣候變化對人類生存環(huán)境的影響。2. 基本概念和知識點：溫室氣體及其增溫原理，溫室氣體的種類和來源，全球氣候變暖，氣候變化對人類生存環(huán)境的影響。3. 問題與應(yīng)用：溫室氣體減排、全球氣候變暖與人類生存環(huán)境的關(guān)系。(三) 課后練習 1. 試述大氣中溫室氣體的種類和來源。2. 舉例說明溫室氣體減排的措施及其影響。3. 簡述全球氣候變暖對人類生存環(huán)境的影響。 (四) 教學方法與手段以多媒體視頻材料引入大氣中溫室氣體的種類和來源，演示全球氣候變暖對人類生存環(huán)境的影響，以討論和作業(yè)為主要方法開展溫室氣體對全球氣候變暖、氣候變化對人類生存環(huán)境的影響內(nèi)容的教學。 五、各教學環(huán)節(jié)學時分配教學環(huán)節(jié)教學時數(shù)課程內(nèi)容講課習題課討論課實驗其他教學環(huán)節(jié)小計第一章400004第二章400004第三章600006第四章601007第五章400004第六章400004第七章300003第八章301004合計34020036六、推薦教材和教學參考資源五、教材及主要參考書1. 推薦教材黃美元等大氣環(huán)境學（第一版）北京：氣象出版社，20052. 主