МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Географический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической работе _______ Е. Г. Елина "__" __________________2011 г. Рабочая программа дисциплины КЛИМАТ ГОРОДА Направление подготовки 022000 Экология и природопользование Магистерская программа Урбоэкология Квалификация (степень) выпускника Магистр Форма обучения очная Саратов, 2011 год 1 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины « Климат города» являются: изучение преобразований климата города под влиянием планировки и градостроительного освоения территории; освоение методик исследования воздействия города на формирование мезо- и микроклимата городской среды; использование общих закономерностей и местных особенностей в городском планировании, при развитии и совершенствовании градостроительных концепций. 2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры Дисциплина «Климат города» читается на 2 курсе и входит в профессиональный цикл и является дисциплиной по выбору. Она опирается на знания, полученные в результате изучения дисциплин: «Современные проблемы экологии и природопользования», «Методы градоэкологического анализа». 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Климат города» ОК – 4. Владеть методами оценки репрезентативности материала, объема выборок при проведении количественных исследований, статистическими методами сравнения полученных данных и определения закономерностей ПК – 1. Обладать способностью формулировать проблемы, задачи и методы научного исследования; получать новые достоверные факты на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных; реферировать научные труды, составлять аналитические обзоры накопленных сведений в мировой науке и производственной деятельности; обобщать полученные результаты в контексте ранее накопленных в науке знаний; формулировать выводы и практические рекомендации на основе репрезентативных и оригинальных результатах исследований. В результате освоения дисциплины обучающейся должен: Знать: теоретические основы физических и химических законов, протекающих в атмосфере; методы анализа изменения климатических характеристик по территории города; основные виды движения воздуха; виды загрязнения атмосферы; понятия, определяющие тепловой, воздушный и влажностный режим здания, включая климатологическую и микроклиматическую терминологию 2 законы передачи теплоты, влаги, воздуха в материалах, конструкциях и элементах систем здания и величины, определяющие тепловые и влажностные процессы нормативы теплозащиты наружных ограждений, нормирование параметров наружной и внутренней среды здания. Уметь: использовать теоретические знания на практике; работать с учебной, научной и справочной литературой по метеорологии и климатологии; применять на практике методы микроклиматических исследований по сбору, обработке, анализу и синтезу полевых и лабораторных источников климатической информации, методы районирования, пользоваться гигиеническими нормативами ПДК и ОБУВ; производить измерения метеорологических величин и наблюдения за атмосферными явлениями; обрабатывать и анализировать данные метеорологических наблюдений; формулировать и решать задачи передачи теплоты и массы во всех элементах здания; обоснованно выбирать параметры микроклимата в помещениях и другие исходные данные для проектирования и расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; вести поверочный расчет защитных свойств наружных ограждений вести расчет установочной тепловой мощности систем отопленияохлаждения и воздухопроизводительности систем вентиляции. Владеть: основами проектирования, экспертно-аналитической деятельности и выполнения исследований с использованием современных подходов и методов, аппаратуры и вычислительных комплексов в соответствии с профильной направленностью магистратуры. 3 3. Структура и содержание дисциплины «Климат города» 1 2 3. 4. 5 6 Всего: Поле скорости ветра в условиях города. Городской остров тепла Модели полей температуры и скорости ветра в городе. Влажность, облака и гидрометеоры Микроклиматические особенности города и его окрестностей. Отдельные вопросы климатологии городов Биоклимат городской среды. Городское планирование Самостоятельная работа 4 практические 3 Семинары 2 История исследований. Проблема локального изменения климата. Оценки характеристик атмосферы города Состав городского воздуха. Тепловой баланс города Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) лекции 1 Раздел дисциплины Неделя семестра № п/п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы (180 часов). 5 6 7 8 Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам) 9 Опрос 3 1-2 2 8 20 3 3-4 2 8 20 3 3 5-6 2 7-8 8 10 20 20 3 9-10 2 8 20 3 11 2 2 10 10 44 90 Проверка тического ния Проверка тического ния Проверка тического ния пракзадапракзадапракзада- Устный и письменный опрос Устный и письменный опрос экзамен 1. История исследований. Проблема локального изменения климата. Оценки характеристик атмосферы города История исследований. Проблема локального изменения климата. Оценки характеристик атмосферы города. Явления синоптического и локального масштаба. Проведение наблюдений. 4 2. Состав городского воздуха. Тепловой баланс города Состав городского воздуха. Атмосфера города. Стандарты качества воздуха. Взаимодействие загрязнения атмосферы и погодных условий. Модели рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере города. Тепловой баланс города. Солнечное излучение. Продолжительность солнечного сияния. Естественная освещенность. Компоненты теплового баланса. Антропогенные факторы в городском тепловом балансе. 3. Поле скорости ветра в условиях города. Городской остров тепла Городской остров тепла. Рост и развитие острова тепла. Флуктуации острова тепла. Вертикальная протяженность острова тепла. Воздействие ветра на остров тепла. Последствия возникновения острова тепла. Поле скорости ветра в условиях города. Эмпирические доказательства изменения поля ветра в городе. Вертикальная структура полей скорости ветра в городе. 4. Модели полей температуры и скорости ветра в городе. Влажность, облака и гидрометеоры Модели полей температуры и скорости ветра в городе. Статические модели. Динамические модели городских ветровых потоков. Использование моделей для исследования загрязнения воздуха. Влажность, облака и гидрометеоры. Поле влажности в городе. Облачность в городе. Образование осадков в городских условиях. Снежный покров в городе. 5. Микроклиматические особенности города и его окрестностей. Отдельные вопросы климатологии городов Микроклиматические особенности города и его окрестностей. Отдельные вопросы климатологии городов. Коррозия и разрушение. Городской шум. 6. Биоклимат городской среды. Городское планирование Биоклимат городской среды. Города и растения. Влияние атмосферы города на организм человека. Городское планирование Перечень практических занятий 1. Разработка плана микроклиматических наблюдений в городе. 2. Производство микроклиматических наблюдений. 3. Обработка и анализ результатов микроклиматических наблюдений. 4. Выявление острова тепла. 5 5. Анализ деформации ветровых потоков в городе. 6. Анализ стратификации приземного слоя воздуха. 7. Радиационный баланс различно ориентированных поверхностей. 8. Расчет продолжительности солнечного сияния в различных условиях застройки. 9. Расчет биоклиматических показателей. 10.Комплексная оценка микроклимата города. 5. Образовательные технологии При проведении практических занятий в рамках дисциплины «Климат города» используются различные формы визуализации наглядного материала (мультимедийные презентации MS PowerPoint, карты, таблицы, графики, наглядные демонстрационные материалы). Работа сопровождается выполнением карт, графиков, математических построений, анализом и описанием. 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины «Климат города» В рамках самостоятельной работы студенты изучают учебную, научную, научно-популярную и справочную литературу, поиск информации о современных способах изучения климата. По результатам данной работы выполняются рефераты. Темы рефератов: 1. Городской деятельный слой, его генетические уровни и слои. 2. Структура деятельной поверхности в городе, его теплофизические характеристики. 3. Уравнение радиационного и теплового баланса поверхности застроенной территории. 4. Антропогенное тепло, его оценки. 5. Состав воздуха в городе. 6. Особенности радиационного режима поверхности атмосферы в городе. 7. Режим коротковолновой радиации, прозрачности атмосферы. 8. Баланс длинноволновой радиации, остаточная радиация. 9. Особенности приземного слоя воздуха над городом. 10.Турбулентный режим и его особенности внутри и над городской застройкой. 11.Ветер в условиях города. 12.Остров тепла, его динамика. 13.Городской бриз. 14.Вертикальное распределение температуры в городе. 6 15.Инверсии температуры. 16.Особенности режима осадков в городе, влажности воздуха. Смоги. 17.Подходы к моделированию микроклимата города. 18.Модели статические (теплового баланса), физико-статистические. 19.Мезомасштабная динамическая модель ГМЦ России. 20.Мелиорация городского микроклимата. 21.Роль озеленения, планировки и застройки. 22.Меры борьбы с загрязнением воздушного бассейна. Контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины «Климат города» 1. История исследований. 2. Проблема локального изменения климата. 3. Городской деятельный слой, его генетические уровни и слои. 4. Оценки характеристик загрязнения атмосферы города. 5. Явления синоптического и локального масштаба. 6. Проведение наблюдений. 7. Состав городского воздуха. 8. Атмосфера города. 9. Стандарты качества воздуха. 10.Взаимодействие загрязнения атмосферы и погодных условий. 11.Модели рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере города. 12.Тепловой баланс города. 13.Солнечное излучение. 14.Продолжительность солнечного сияния. 15.Естественная освещенность. 16.Компоненты теплового баланса. 17.Антропогенные факторы в городском тепловом балансе. 18.Городской остров тепла. 19.Рост и развитие острова тепла. 20.Флуктуации острова тепла. 21.Вертикальная протяженность острова тепла. 22.Воздействие ветра на остров тепла. 23.Последствия возникновения острова тепла. 24.Вертикальное распределение температуры в городе. 25.Инверсии температуры 26.Поле скорости ветра в условиях города. 27.Эмпирические доказательства изменения поля ветра в городе. 28.Вертикальная структура полей скорости ветра в городе. 29.Модели полей температуры и скорости ветра в городе. 30.Статические модели. 31.Динамические модели городских ветровых потоков. 7 32.Использование моделей для исследования загрязнения воздуха. 33.Влажность, облака и гидрометеоры. 34.Поле влажности в городе. 35.Облачность в городе. 36.Образование осадков в городских условиях. 37.Снежный покров в городе. 38.Микроклиматические особенности города и его окрестностей. 39.Коррозия и разрушение. 40.Городской шум. 41.Биоклимат городской среды. 42.Города и растения. 43.Влияние атмосферы города на организм человека. 44.Городское планирование 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Климат города» а) основная литература: 1. Тетиор А.Н. Городская экология. - М.: АКАДЕМИЯ, 2006. -336 с б) дополнительная: 1. Ландсберг Г.Е. Климат города. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 248 с. 2. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 3. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. в) Интернет-ресурсы: 1. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7781 - Доклады Академии наук 2. http://nakarte.rambler.ru/#lat=55.7655&lon=37.6598&z=7&a - Проект «На карте» содержит цифровые карты. 3. http://nar.national-atlas.ru/atlas/ - Электронный Атлас России. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Литературные источники, тексты лекций, тематические словари. Тематические справочники. Оборудование: Анемометры. Аспирационные психрометры. Градиентные стойки. Барометры. Плотномеры. Снегомерные рейки и др. 8 Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 022000 Экология и природопользование Автор: Рыхлов А.Б. к.г.н., доцент кафедры метеорологии и климатологии географического факультета СГУ Программа одобрена на заседании кафедры метеорологии и климатологии от ___________ 2011 года, протокол № _________________. Подписи: Зав. кафедрой метеорологии и климатологии д. т. н., профессор Ю.А.Скляров Декан географического факультета д. г. н., профессор В.З. Макаров 9