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边界层气象学原理与方法

via XuetangX

Overview

1. 课程概况
(1)教学内容:

课程分为两篇:边界层气象学基本概念和基本原理、边界层气象的观测方法与模拟技术,共7章,共36个教学节段,单一教学节段视频时长约10~15分钟,授课视频总时长约500分钟。

第一篇:边界层气象学基本概念和基本原理。主要包括边界层气象学绪论、大气湍流基础、边界层气象学中的基本方程和控制方程、大气边界层中的物质扩散、典型大气边界层的特征。

重点:边界层气象学基本方程的原理和应用。

难点:不同条件下基本方程的简化和推导。

第二篇:边界层气象的观测技术与模拟方法。主要包括大气边界层中的通量观测技术、大气边界层中水热通量的模拟方法。

重点:涡度相关法的基本原理,能量平衡原理及其应用。

难点:针对不同观测结果进行合理的密度效应校正,如何准确模拟地表与大气之间的水热交换。

(2)教学目标:通过本课程的学习,使学生能够掌握边界层气象学的基本概念和基本原理;能够使用涡度相关法、通量梯度法准确观测地表与大气之间的物质和能量交换过程;能够掌握大气边界层模拟的关键技术和主要方法。培养学生科学探索的精神和理论联系实际的能力,为将来从事天气气候、空气污染、环境工程、生态环境等业务和研究工作奠定坚实的理论基础。

(3)教学方法:采用线上教学方式,通过教师讲授、示例教学、专题讨论、布置作业、课后答疑等形式,引导学生自主学习,探究问题和解决问题,实现课程育人教学目标。

(4)课程考核:课程作为大气科学学科的学分认定课。课前,推送相关章节内容的重难点,督促学生在线预习,提前了解知识点,带着问题上课。课后,线上发布讨论主题,学生围绕章节知识点开展在线讨论,将自己对课程内容的思考以及疑问发送至平台,实现师生及时沟通、答疑。

面向校内学生,学分认定成绩包括线上成绩(30%)和线下期末考试试卷卷面成绩(70%)两部分。面向社会学习者,选课学习时应认真学习课程视频,按时完成线上所有测验(30%)、作业(10%)、期末测试(50%),并积极参与讨论(10%),

课程评分采用百分制。总评成绩60分及以上为合格,85分及以上为优秀。


2. 课程特色

(1)教学理念先进,立德树人

依托国家一流本科专业和特色生源地优势,遵循以学生为中心的成果导向教育理念,在专业知识传授时,注重提升学生科学素养与培养学生求真务实科学精神并重,以立德树人为根本宗旨,践行为党育人、为国育才使命。如依据“基本理论和基本技能并重”双基原则,确定的课程大纲和教学内容,瞄定气象服务于人民美好生活的根本目标,坚定学生科技报国、推动民族伟大复兴的理想信念。 

(2)课程内容新颖,知行合一

课程注重理论和实践并重,已建成知识体系完整、理论内容新颖、试验技术方法先进的、较成熟的研究生课程。如通过对边界层中基本控制方程的逻辑推演来解释边界层中的各种现象、将野外实验观测数据植入课程习题中、采用最新的科学文献和科技资料作为素材来开展案例讲评、课题解析等,通过理论与实践结合手段,促进学生在实际应用中加深对基本理论的理解。

(3)课程资源丰富,辨识度高

课程教学团队成员年龄结构合理,学缘结构互补,教学经验丰富,教研水平较高,曾获全国大气科学学科青年教师授课竞赛一等奖、江苏省高校微课竞赛一等奖荣誉称号。课程教材选用“十三五”江苏省高等学校重点教材《边界层气象学基本原理》,是Springer出版的教材《Fundamentals of Boundary-Layer Meteorology》的中文版,是课程团队教师主导翻译、具有自主版权的特色教材。近3年来,课程相关教学已经在南京信息工程大学大气科学一级学科的硕士研究生教学计划中成熟开展,并在耶鲁大学实现同步英文授课。2022年春季学期,南京信息工程大学雷丁学院实现第一轮英文授课。

Syllabus

  • 第一章 绪论
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 绪论
  • 第二章 大气湍流基础
    • 2.1 湍流的基本概念
    • 2.2 大气湍流的统计描述
    • 2.3 雷诺分解与平均
    • 2.4 大气能量传输机制
    • 2.5 湍流通量和雷诺应力
  • 第三章 基本方程与控制方程
    • 3.1 基本控制方程与Bossinesq近似
    • 3.2 平均量方程
    • 3.3 脉动量方程与方差方程
    • 3.4 湍流动能收支方程
    • 3.5 大气稳定度
    • 3.6 湍流通量方差
    • 3.7 湍流闭合问题
  • 第四章 大气边界层中的物质扩散
    • 4.1 基本约束条件
    • 4.2 无边界扩散与均匀湍流
    • 4.3 高架点源的高斯烟羽模型
    • 4.4 地面线源的高斯扩散模型
    • 4.5 通量贡献区的基本理论
  • 第五章 典型大气边界层的特征
    • 5.1 大气分层
    • 5.2 对流边界层
    • 5.3 稳定边界层
    • 5.4 中性边界层和边界层中的受力平衡
  • 第六章 大气边界层中的通量观测
    • 6.1 净生态系统交换与箱式法
    • 6.2 涡度相关法的控制体积
    • 6.3 储存项
    • 6.4 涡度协方差项
    • 6.5 水平平流
    • 6.6 垂直平流
    • 6.7 涡度相关法
    • 6.8 密度效应
  • 第七章 大气边界层中的水热通量模拟
    • 7.1 叶片尺度的水热通量模拟
    • 7.2 植被冠层尺度的水热通量模拟
    • 7.3 应用于遥感的单源模型
    • 7.4 双源蒸发模型
    • 7.5 表面温度模型
  • 期末考试

    Taught by

    Nanjing University of Information Science & Technology

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