《環(huán)境氣象學(xué)》教學(xué)大綱.doc

環(huán)境氣象學(xué)課程教學(xué)大綱（環(huán)境科學(xué)、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(xué)英文名稱：Environmental Meteorology課程類別：專業(yè)選修課 學(xué) 時(shí)： 36學(xué)分： 2.0適用對象: 環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)考核方式： 考試，平時(shí)成績占總成績的30先修課程： 高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)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(xué)問題。介紹氣象學(xué)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(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物的擴(kuò)散規(guī)律和城市環(huán)境氣象的特點(diǎn)，介紹大氣環(huán)境影響評價(jià)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(xué)過程以及管理和治理；闡述近代國際上三個(gè)大氣環(huán)境熱點(diǎn)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(xué)認(rèn)識及防治對策等。根據(jù)本課程的特點(diǎn)及實(shí)際情況，本課程以理論教學(xué)為主，配以適當(dāng)?shù)恼n堂討論和習(xí)題練習(xí)，以加深對課堂知識的理解，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。三、環(huán)境氣象學(xué)課程性質(zhì)與教學(xué)目的本課程是環(huán)境科學(xué)、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(xué)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(biāo)準(zhǔn)和城市環(huán)境氣象的特點(diǎn)，介紹大氣污染物的擴(kuò)散規(guī)律，介紹酸雨及其防治方法。通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生熟練掌握氣象學(xué)和微氣象學(xué)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(xué)生能從環(huán)境整體的觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)大氣環(huán)境的作用，從保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的高度了解和認(rèn)識大氣環(huán)境的變化。通過環(huán)境氣象學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)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(jià)提供理論依據(jù)。四、教學(xué)內(nèi)容及要求 第一章 大氣環(huán)境和環(huán)境氣象學(xué)概述（一） 目的與要求1. 了解環(huán)境氣象學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)； 4. 掌握大氣層中的自然和人為活動(dòng)引起的污染情況。 （二） 教學(xué)內(nèi)容1 主要內(nèi)容： 氣象學(xué)和環(huán)境氣象學(xué)的發(fā)展歷史、學(xué)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(diǎn)：大氣的成分、國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(xí)1. 你帶著什么問題來學(xué)習(xí)？你想通過環(huán)境氣象學(xué)的學(xué)習(xí)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(diǎn)？你認(rèn)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(jī)制及其對人體的影響。（四） 教學(xué)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(dǎo)出“國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996”。通過板書畫圖，突出大氣的垂直結(jié)構(gòu)，用實(shí)例說明大氣主要污染物的發(fā)生機(jī)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(kuò)散的影響；4. 掌握大氣穩(wěn)定度的判別原理及對污染物擴(kuò)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(diǎn)與確定最大混合層厚度的方法。(二) 教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：物質(zhì)熱量交換的方式：輻射、傳導(dǎo)、流體的各向流動(dòng)、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(dǎo)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(yùn)動(dòng)，大氣靜力穩(wěn)定度。2. 基本概念和知識點(diǎn)：土壤、水體和空氣間熱容量、導(dǎo)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(yùn)動(dòng)，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(kuò)散的影響。（三）課后練習(xí) 1. 簡述低層大氣溫度周期性日變化、周期性年變化的特點(diǎn)和成因。 2. 舉例說明逆溫對大氣污染物擴(kuò)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(xué)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(dǎo)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(xué)第一定律推導(dǎo)和說明空氣的絕熱運(yùn)動(dòng)，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(kuò)散的影響。第三章 大氣的水平運(yùn)動(dòng)(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(yùn)動(dòng)的影響；2. 了解地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的產(chǎn)生原因及運(yùn)動(dòng)方向；3. 了解摩擦層風(fēng)速廊線-愛克曼螺線；掌握近地層風(fēng)速廊線模式和近地層風(fēng)速的日變化規(guī)律；4. 掌握影響大氣污染的動(dòng)力氣象因子。(二) 教學(xué)內(nèi)容1. 主要內(nèi)容：風(fēng)向和風(fēng)速，水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)，作用于空氣質(zhì)點(diǎn)上的力，氣壓與風(fēng)的關(guān)系，風(fēng)壓定律，地轉(zhuǎn)風(fēng)，梯度風(fēng)。近地層風(fēng)速廊線模式和近地層風(fēng)速的日變化規(guī)律。2. 基本概念和知識點(diǎn)：作用于空氣質(zhì)點(diǎn)上的力，地轉(zhuǎn)風(fēng)，梯度風(fēng)。愛克曼螺線。3. 問題與應(yīng)用：風(fēng)與氣壓的關(guān)系，地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的產(chǎn)生原因及運(yùn)動(dòng)方向。風(fēng)對大氣污染擴(kuò)散的影響。(三) 課后練習(xí) 1. 試述氣壓與風(fēng)的關(guān)系。2. 畫圖說明水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)。3. 簡述風(fēng)對大氣污染擴(kuò)散的影響。 (四) 教學(xué)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(yùn)動(dòng)”。通過板書畫圖，演示水平風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)和風(fēng)對大氣污染擴(kuò)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(kuò)散理論；2. 了解大氣污染物濃度分布的計(jì)算模式；3. 熟悉城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。(二) 教學(xué)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(kuò)散的理論處理；大氣污染物濃度分布的模式計(jì)算；城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。2. 基本概念和知識點(diǎn)：湍流與雷諾數(shù)、理查孫數(shù)，低層大氣的湍流特征， 湍流擴(kuò)散的梯度輸送理論、統(tǒng)計(jì)理論和相似理論，大氣擴(kuò)散參數(shù)、高斯擴(kuò)散公式，城市空氣污染模式和擴(kuò)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(kuò)散的氣象條件。(三) 課后練習(xí) 1. 寫出雷諾數(shù)、理查孫數(shù)的概念和表達(dá)式。2. 簡述城市上空大氣污染物的擴(kuò)散特征。3. 簡述有利大氣污染物擴(kuò)散的氣象條件。 (四) 教學(xué)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(kuò)散過程。通過板書畫圖，演示大氣污染物濃度分布的模式計(jì)算。第五章 大氣環(huán)境評價(jià)、預(yù)測及管理(一) 目的與要求1. 了解大氣環(huán)境影響評價(jià)的意義；2. 熟悉大氣環(huán)境影響評價(jià)的內(nèi)容、方法；3. 掌握調(diào)查和評價(jià)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(jià)；4. 熟悉大氣污染物預(yù)報(bào)內(nèi)容，掌握大氣污染物濃度的預(yù)報(bào)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(biāo)準(zhǔn)，掌握大氣環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測技術(shù)。(二) 教學(xué)內(nèi)容4. 主要內(nèi)容：大氣環(huán)境影響評價(jià)的內(nèi)容和方法，大氣污染源的調(diào)查和 評價(jià)，污染物排放量的估算，大氣環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測與評價(jià)；大氣污染物預(yù)報(bào)，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(diǎn)：現(xiàn)場實(shí)測法、經(jīng)驗(yàn)估算法，空氣污染指數(shù)的定義、分級和計(jì)算，大氣污染物濃度的條件預(yù)報(bào)方法和數(shù)值模式預(yù)報(bào)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(jì)算，大氣環(huán)境影響評價(jià)方法。(三) 課后練習(xí) 1. 試述大氣環(huán)境影響評價(jià)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(jià)報(bào)告。 (四) 教學(xué)方法與手段用實(shí)例引入環(huán)境評價(jià)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(xué)。 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(xué)特征，了解酸雨的主要化學(xué)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(xué)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(xué)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(diǎn)：酸雨的概念，酸雨的化學(xué)特征，酸雨的主要化學(xué)過程，酸雨的防治對策。3. 問題與應(yīng)用：酸雨形成的化學(xué)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(xí) 1. 試述酸雨的概念和酸雨的化學(xué)特征。2. 說明酸雨形成的化學(xué)過程。3. 簡述酸雨的防治對策。 (四) 教學(xué)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(hù)大氣臭氧層的方法。(二) 教學(xué)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(hù)大氣臭氧層的方法。2. 基本概念和知識點(diǎn)：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(hù)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(xí) 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(hù)大氣臭氧層的方法。 (四) 教學(xué)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(qiáng)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(xué)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(qiáng)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(diǎn)：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(xí) 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(xué)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(xué)。 五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容講課習(xí)題課討論課實(shí)驗(yàn)其他教學(xué)環(huán)節(jié)小計(jì)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(jì)34020036六、推薦教材和教學(xué)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(xué)（第一版）北京：氣象出版社，20052. 主