1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ Курс посвящен анализу современных природных и социально-экономических последствий изменения современного климата. Рассматривается реакция природных систем на повышение глобальной температуры воздуха, населения и экономики на рост экстремальных событий. Рассматриваются вопросы адаптации природных и социально-экономических систем к климатическим изменениям. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОПОП Данная дисциплина относится к дисциплинам по выбору (Б1.В.ДВ). Осваивается на 2 курсе (4 семестр). Для успешного освоения данной дисциплины нужно освоение в качестве предшествующих следующих дисциплин:Климатология, Теория климата, Общая экология. 3. ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ) Обучающийся, завершивший изучение дисциплины, должен знать: причины, масштабы изменения климата и их природные и социально-экономические последствия, стратегию развития страны на ближайшие десятилетия. уметь: производить расчеты по оценке роли климатических изменений в различных секторах экономики и социальной жизни (включая здоровье населения). владеть: информационными технологиями; методами, позволяющими планировать развитие экономики и социальной жизни (включая здоровье населения). Демонстрировать способность и готовность: -оценивать изменения в окружающей среде в целом и риски последствий для природы, экономики и общества от неблагоприятных климатических событий; - применять результаты освоения дисциплины в профессиональной деятельности. В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции: Шифр компетенции УК-1 ОПК-1 ПК-2 Расшифровка приобретаемой компетенции способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях способность самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий умение применять на практике концепции устойчивого развития на глобальном и региональном уровне. 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Распределение трудоёмкости дисциплины (в часах) по видам нагрузки обучающегося и по разделам дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108часов. Форма промежуточной аттестации по дисциплине: зачет в4семестре. Раздел дисциплины 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Тема 1. Информация о современных изменениях климата и их возможных последствиях Тема 2. Реакции систем на изменение климата: чувствительность, адаптационная способность, уязвимость и риск. Тема 3. Изменения природных и хозяйственных систем и здоровья населения в ХХXXIстолетиях, связанные с изменением климата. Тема 4. Тепловой режим зданий и сооружений, характеристики отопительного периода, транспорт. Тема 5. Сельское хозяйство. Наблюдаемые изменения агроклиматических условий. Влияние изменения климата на продуктивность сельского хозяйства. Тема 6. Водные ресурсы. Климатические предпосылки изменений в водном балансе (сток рек, испарение). Наводнения. Тема 7. Здоровье населения. Экстремально высокие и низкие температуры. Инфекционные и паразитные болезни. Тема 8. Природные экосистемы суши. Фенологические события у растений. Прирост деревьев. Границы естественных зон. Климатическое опустынивание. Особо охраняемые территории. Лесные пожары. Тема 9. Континентальная многолетняя мерзлота и ледниковые системы. Изменения криолитозоны. Итого Практи Лаборат Самосто Семестр Лекции ческие орные ятельна занятия работы я работа 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 4 2 2 8 18 72 4.2 Содержание дисциплины Тема 1. Информация о современных изменениях климата и их возможных последствиях. лекционное занятие (2 часа): Изменения климата за последние 150 лет. Особенности трендов температуры воздуха, построенных для Земного шара и по регионам. Тенденции изменения основных характеристик атмосферы, океана и суши в связи с глобальным потеплением климата. Тема 2. Реакции систем на изменение климата: чувствительность, адаптационная способность, уязвимость и риск. лекционное занятие (2 часа): Оценка реакции природных систем на воздействия со стороны изменяющегося климата. Чувствительность природных систем к внешним воздействиям и их адаптационные возможности, понятия уязвимости и риска применительно к гидрометеорологическим явлениям. Тема 3. Изменения природных и хозяйственных систем и здоровья населения в XX - XXI столетиях, связанные с изменением климата. лекционное занятие (2 часа): Общая характеристика природных и хозяйственных систем способных реагировать на изменения климата (сельское хозяйство, водные экосистемы суши, континентальная вечная мерзлота и ледниковые системы, здоровье населения). Оценки климатогенных изменений в этих системах в 20 - 21 столетиях. Тема 4. Тепловой режим зданий и сооружений, характеристики отопительного периода, транспорт. лекционное занятие (2 часа): Учет изменяющихся климатических условий при строительстве зданий и сооружений и при их эксплуатации. Роль температуры воздуха, осадков, снеговой нагрузки, ветра и др. в обеспечении безопасности сооружений, работы транспорта. Основные показатели отопительного периода. Тема 5. Сельское хозяйство. Наблюдаемые изменения агроклиматических условий. Влияние изменения климата на продуктивность сельского хозяйства. Засухи. лекционное занятие (2 часа): Биопродуктивный потенциал. Основные агроклиматических условий (термический режим, продолжительность вегетационного периода, сумма осадков, засухи и т.д.) в 20 - 21 столетиях на территории РФ. Влияние изменений климата на продуктивность сельского хозяйства, на вредителей растений. Тема 6. Водные ресурсы. Климатические предпосылки изменений в водном балансе (сток рек, испарение). Наводнения. лекционное занятие (2 часа): Характеристика водных ресурсов России и мира. Влияние климатических изменений на составляющие водного баланса. Изменения стока рек, испарение с территории регионов РФ. Наводнения и причины их возникновения, последствия наводнений. Построение трендов для осадков и их сравнительный анализ по территории России. Тема 7. Здоровье населения. Экстремально высокие и низкие температуры. Инфекционные и паразитные болезни. лекционное занятие (2 часа): Общая характеристика проблемы. Негативные климатические факторы для здоровья населения. Роль экстремально высоких и низких температур, частоты и интенсивности наводнений, штормов, тайфунов и др. Распространение инфекционных и паразитарных болезней. Тема 8. Природные экосистемы суши. Фенологические события у растений. Прирост деревьев. Границы естественных зон. Климатическое опустынивание. Особо охраняемые территории. Лесные пожары. лекционное занятие (2 часа): Природные экосистемы суши. Фенологические события в жизни растений и животных. Прирост деревьев. Изменения границ леса. Процесс природного опустынивания. География заповедников и их роль в сохранении природного баланса. Тема 9. Континентальная многолетняя мерзлота и ледниковые системы. Изменения криолитозоны. лекционное занятие (2 часа): Общая характеристика многолетней мерзлоты и ледниковых систем в Северном полушарии, на территории России. Мониторинг изменений состояния криолитозоны в регионах Евразии, в горах и др. 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ На лекциях: Использование ноутбука для показа электронных информационных и методических материалов. На семинарах: Не предусмотрено. 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Вопросы к практическим занятиям Тема 1. Информация о современных изменениях климата и их возможных последствиях. Ознакомление с материалами оценочного доклада об изменениях климата МГЭИК (IPCC, 2007) и оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории РФ (2008). Построение и анализ трендов температуры по данным Университета Восточной Англии (1850 2010 гг.). Тема 2. Реакции систем на изменение климата: чувствительность, адаптационная способность, уязвимость и риск. Количественная оценка реакции природных систем (атмосферы, океана, растительности, объектов суши и т.п.) на изменения климата. Вероятностная оценка риска и ущерба от негативных изменений климата для отдельных природных объектов и отраслей экономики. Тема 3. Изменения природных и хозяйственных систем и здоровья населения в ХХXXI столетиях, связанные с изменением климата. Построение трендов во временных рядах количественных данных о состоянии природных и хозяйственных систем. Анализ информации об изменениях границ географических зон, вертикальной поясности растительности, видового разнообразия и т.д. Тема 4. Тепловой режим зданий и сооружений, характеристики отопительного периода, транспорт. Расчет продолжительности отопительного периода в различных регионах РФ.затрат на обогрев зданий в зимний и охлаждений в летний период. Сравнительная оценка результатов по территории РФ. Тема 5. Сельское хозяйство. Наблюдаемые изменения агроклиматических условий. Влияние изменения климата на продуктивность сельского хозяйства. Расчет трендов температуры, осадков и других агроклиматических показателей за последние десятилетия. Расчет гидротермического коэффициента Селянинова.коэффициента увлажнения Чиркова и индекса сухости Будыко для территории ПФО. Тема 6. Водные ресурсы. Климатические предпосылки изменений в водном балансе (сток рек, испарение). Наводнения. Оценка водных ресурсов. Расчеты составляющих водного баланса для регионов РФ. Тема 7. Здоровье населения. Экстремально высокие и низкие температуры. Инфекционные и паразитные болезни. Анализ фактических данных, характеризующих влияние метеорологических элементов и явлений на состояние здоровья человека. Вычисление статистических распределений температуры воздуха, давления, влажности и т.п., оказывающих влияние на самочувствие человека. Синоптический анализ экстремальных ситуаций. Тема 8. Природные экосистемы суши. Фенологические события у растений. Прирост деревьев. Границы естественных зон. Климатическое опустынивание. Особо охраняемые территории. Лесные пожары. Статистический анализ фенологических рядов совместно с анализом изменчивости гидрометеорологических величин. Расчет показателя суммарной опасности опустынивания. Анализ показателя NDVI. Тема 9. Континентальная многолетняя мерзлота и ледниковые системы. Изменения криолитозоны. Изучение состояния криолитозоны с помощью "Атласа снежно-ледовых ресурсов мира" (В.М. Котляков). Оценки деградации ледниковых покровов в период современного глобального потепления. 7. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ 7.1. Регламент дисциплины Лекции 18ч., практические занятия 18ч., самостоятельная работа 72ч. 7.2. Оценочные средства текущего контроля N Семестр Семестр Неделя Виды самост. Трудоемкость (в часах) семестра работы студентов 1. Тема 1. Информация о современных изменениях климата и их возможных последствиях Тема 2. Реакции систем на изменение климата: чувствительность, адаптационная способность, уязвимость и риск. Тема 3. Изменения природных и хозяйственных систем и здоровья населения в ХХ-XXIстолетиях, связанные с изменением климата. Тема 4. Тепловой режим зданий и сооружений, характеристики отопительного периода, транспорт. Тема 5. Сельское хозяйство. Наблюдаемые изменения агроклиматических условий. Влияние изменения климата на продуктивность сельского хозяйства. Тема 6. Водные ресурсы. Климатические предпосылки изменений в водном балансе (сток рек, испарение). Наводнения. Тема 7. Здоровье населения. Экстремально высокие и низкие температуры. Инфекционные и паразитные болезни. Тема 8. Природные экосистемы суши. Фенологические события у растений. Прирост деревьев. Границы естественных зон. Климатическое опустынивание. Особо 4 1 Подготовка к устному опросу 8 4 2,3 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 4 4,5 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 4 6 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 4 7,8 Подготовка к контрольной работе 8 Контрольная работа 9 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 10 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 11 Подготовка к устному опросу 8 Устный опрос 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Формы контроля самост. работы охраняемые территории. Лесные пожары. 9. Тема 9. Континентальная многолетняя мерзлота и ледниковые системы. Изменения криолитозоны. 10. Итого 12 Подготовка к контрольной работе 8 Контрольная работа 72 Примеры тестовых заданий: Тема 1.Современные изменения климата обусловлены: 1. Вулканической активностью; 2. Солнечной активностью; 3. Изменением химического состава атмосферы; 4. Озоновыми дырами; Тема 2. Реакция природных систем на изменение (потепление) климата: 1. Отсутствует; 2. Температура поверхностного слоя океана понижается; 3. Уровень мирового океана растет; 4. Ледники в горах опускаются вниз по склонам; Тема 3. Изменения природных и хазяйственных систем характеризуются: 1. Растительные зоны смещаются с юга на север; 2. Суровость климата возрастает; 3. Стоимость строительных конструкций уменьшается; 4. Число экстремальных ситуаций уменьшается. Тема 4. Реакция зданий, транспорта при потеплении климата проявляется: 1. Отопительный период увеличивается; 2. Качество дорожных покрытий улучшается; 3. Затраты на кондиционирование помещений растут; 4. Строительные затраты в криолитозоне сокращаются. Тема 6. Поведение водных ресурсов в условиях потепления: 1. Зимний сток в реках уменьшается; 2. Летне-осенний сток увеличивается; 3. Количество наводнений сокращается; 4. Величина испарения падает. Тема 7. Реакция здоровья человека на изменения климата проявляется: 1. Волны жары удлиняют жизнь; 2. Число инфекционных болезней сокращается; 3. Экстремально высокие температуры возникают чаще, чем экстремально низкие; 4. Человек не реагирует на изменения климата. Тема 8. Природные экосистемы суши: 1. Не реагируют на потепеление климата; 2. Лесных пожаров становится всё меньше; 3. Зона климатических пустынь увеличивается; 4. Граница естественных зон смещается к югу. Тема 9. Рекциякриолитозоны на потепеление: 1. Разрушается; 2. Не реагирует; 3. Температура почвы уменьшается; 4. Наступает новый ледниковый период. Темы рефератов 1) Современные изменения климатической системы и состояния окружающей среды в целом. 2) Методы оценки последствий изменения климатических параметров в различных сферах жизнедеятельности. 3) Расчет агроклиматических и биоклиматических индексов. 4) Учет экстремальных климатических событий. Оценка рисков. Задания для проведения текущего контроля и организации СРС Письменное домашнее задание Вычислить показатели тепло- и влагообеспеченности для территории Татарстана в период 1976-2015гг. с учетом реальных изменений температуры воздуха и сумм атмосферных осадков. 7.3. Вопросы к зачету 1) Глобальные и региональные изменения современного климата. Тренды температуры воздуха и атмосферных осадков. 2) Неблагоприятные климатические изменения и их влияние на природные процессы и человека, возможные негативные последствия в будущем. 3) Реакция природных систем (атмосфера, океан, суша и др.) на изменения климата. Чувствительность природных объектов к внешним воздействиям, их адаптация к изменившимся климатическим условиям. Уязвимость экологических объектов. 4) Мониторинг изменений природных и хозяйственных систем под влиянием климатических факторов. Повышение температуры атмосферы, рост уровня мирового океана, разрушение криолитозоны и др. Социальные и медицинские аспекты меняющихся климатических условий. Хозяйственные проблемы, связанные с изменением природных условий. 5) Методы расчета теплобалансовых характеристик зданий. Учет температуры воздуха и скорости ветра. Оценки потерь тепла, их экономическая стоимость. 6) Расчет характеристик отопительного периода зимой и расходов на кондиционирование летом. Влияние метеофакторов на транспорт. Прогнозы на будущее. 7) Зависимость сельского хозяйства от погодно-климатических условий. Опасные явления- сильные морозы, заморозки, засухи и т.п. ущерб от опасных погодноклиматических условий, снижение урожайности зерновых культур при недостатке увлажнения. Возможная реакция продуктивности сельского хозяйства на ожидаемые в 21 столетии изменения климата по регионам. 8) Расчет характеристик водного баланса, их динамика. Причины возникновения наводнений, их статистика. 9) Зависимость здоровья населения от погодно-климатических факторов. Специальные индексы, характеризующие воздействие погодных условий на организм человека. Их расчет. Экстремальные условия. Тенденции распространения инфекционных заболеваний в связи с потеплением климата. 10) Роль климатических изменений в состоянии природных объектов. Долговременные изменения в структуре природных зон. Возникновение и ускорение негативных природных факторов под влиянием изменяющегося климатаобезлесивание и опустынивание, обмеление водоемов и рек. Расчет индексов пожароопасности. Рост риска пожароопасности в условиях потепления климата. 11) Роль криолитозоны в климатической системе. Площадь Земного шара занятая льдами и снегом. Тенденции в изменении состояния криолитозоны. Природные и хозяйственные последствия. 7.4. Таблица соответствия компетенций, критериев оценки их освоения и оценочных средств Индекс компете нции УК-1 ОПК-1 ПК-1 Расшифровка компетенции Показатель Оценочное средство формирования компетенции для данной дисциплины Контрольное задание способность к критическому Успешное анализу и оценке современных выполнение научных достижений, контрольного задания генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе Успешная сдача Зачет в междисциплинарных областях зачета способность самостоятельно Успешное Контрольное задание осуществлять научно- выполнение исследовательскую контрольного задания деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных Успешная сдача Зачет методов исследования и зачета информационнокоммуникационных технологий творческое использование Успешное Контрольное задание знаний о современных выполнение проблемах гидрометеорологии контрольного задания в сфере профессиональной деятельности 8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПРИ ОСВОЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ При изучении курса необходимо руководствоваться приобретенными знаниями и навыками в период обучения на специалитете и в магистратуре. 9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 9.1. Основная литература 1. Теория общей циркуляции атмосферы : учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Гидрометеорология" / Ю. П. Переведенцев, И. И. Мохов , А. В. Елисеев .— Казань : Казанский университет, 2013 .— 223 с. (100)Метеорология и климатология: Учебное пособие / Г.И. Пиловец. - М.: НИЦ ИнфраМ; Мн.: Нов. знание, 2013. - 399 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Высшее образование:Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-16-006463-5, 500 экз. URL: http://znanium.com/bookread.php?book=391608 2. Теория общей циркуляции атмосферы : учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Гидрометеорология" / Ю. П. Переведенцев, И. И. Мохов , А. В. Елисеев [и др.] .— Казань : Казанский университет, 2013 .— 223 с. : ил. ; 21 .— ISBN 978-5-00019-087-6 ((в обл.)) , 500.<URL:http://libweb.kpfu.ru/ebooks/publicat/802090.pdf>. 3. Метеорология и климатология: Учебное пособие / Г.И. Пиловец. - М.: НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 399 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Высшее образование:Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-16-006463-5, 500 экз. URL: http://znanium.com/bookread.php?book=391608 4. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем : учебное пособие для вузов/ [М.Д. Ананичева, Ю.А. Анохин, А.Е. Асарин и др. ; науч. ред. С. М. Семенов] ; Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) .— М. : Планета, 2012 .— 508 с. 9.2. Дополнительная литература 1. Теория климата : учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Гидрометеорология" и специальности "Метеорология" / Ю. П. Переведенцев ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Рос.гос. гидрометеорол. ун-т, Казан. гос. ун-т .— 2-е изд., перераб. и доп. — Казань : Казанский государственный университет, 2009 .— 503 с. 2. Теория климата: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Гидрометеорология" и специальности "Метеорология" / Ю. П. Переведенцев ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Рос.гос. гидрометеорол. ун-т, Казан. гос. ун-т .— 2-е изд., перераб. и доп. — Казань : Казанский государственный университет, 2009 .— 503 с. : ил., цв. ил. ; 21 .— ISBN 978-5-98180759-6, 1000.<URL:http://libweb.kpfu.ru/ebooks/publicat/781975.pdf>. 3. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению ВПО 010400 "Прикладная математика и информатика " и 010300 "Фундаментальная информатика и информационные технологии" / [М. А. Толстых, Р. А. Ибраев, Е. М. Володин и др.]; Моск. гос. ун-т им. Н. В. Ломоносова;[авт. предисл.В. А. Садовничий].?Москва: Изд-во Московского университета, 2013.?136, [2] с. 9.3. Интернет-ресурсы: http:/www.meteoinfo.ru/ – сайт Гидрометцентра РФ. http://www.ncep.noaa.gov/ – сайт Национального центра по предсказанию окружающей среды http://www.arl.noaa.gov/ – сайт Лаборатории исследования атмосферы http://wrf-model.org/ – сайт открытой мезомасштабной модели WRF http://www.wrfportal.org/ – портал модели WRF http://www.cosmo-model.org/– сайт консорциума COSMO 10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Освоение дисциплины «Современные проблемы гидрометеорологии» предполагает использование следующего материально-технического обеспечения. Мультимедийная аудитория, вместимостью более 60 человек. Мультимедийная аудитория состоит из интегрированных инженерных систем с единой системой управления, оснащенная современными средствами воспроизведения и визуализации любой видео и аудио информации, получения и передачи электронных документов. Типовая комплектация мультимедийной аудитории состоит из: мультимедийного проектора, автоматизированного проекционного экрана, акустической системы, а также интерактивной трибуны преподавателя, включающей тач-скрин монитор с диагональю не менее 22 дюймов, персональный компьютер (с техническими характеристиками не ниже IntelCorei3-2100, DDR3 4096Mb, 500Gb), конференцмикрофон, беспроводной микрофон, блок управления оборудованием, интерфейсы подключения: USB,audio, HDMI. Интерактивная трибуна преподавателя является ключевым элементом управления, объединяющим все устройства в единую систему, и служит полноценным рабочим местом. ОПОП предусматривает применение инновационных технологий обучения, развивающих навыки командной работы, межличностной коммуникации, принятия решений, лидерские качества (чтение интерактивных лекций, проведение групповых дискуссий и проектов, анализ деловых ситуаций на основе кейс-метода и имитационных моделей, проведение ролевых игр, тренингов и других технологий), преподавание дисциплин в форме авторских курсов по программам, составленным на основе результатов исследований научных школ вуза, учитывающих региональную и профессиональную специфику при условии реализации содержания образования и формировании компетенций выпускника, определяемых ФГОСВО. ОПОП обеспечена необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетомрекомендаций по направлению подготовки. Автор:проф. Переведенцев Ю.П. Рецензент: доц. Гурьянов В.В. Программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии Института экологии и природопользованияпротокол №8«11» сентября 2014 г.