Земные сферы: атмосфера и гидросфера

Бакалавриат 2025/2026

Статус: Курс обязательный (География глобальных изменений и геоинформационные технологии)

Кто читает: Факультет географии и геоинформационных технологий

Где читается: Факультет географии и геоинформационных технологий

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Зюляева Юлия Анатольевна, Сидорова Мария Владимировна

Язык: русский

Контактные часы: 84

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Данный курс направлен на формирование у студентов научного мировоззрения в области естественных наук и является базовым компонентом образовательной программы, служащим как для освоения дисциплин профессионального цикла, так и для ряда дисциплин вариативной части программы. Он основан на предварительных знаниях студентов по физической географии и предназначен для расширения и углубления представлений о составе, структуре и свойствах компонентов Земли, атмосфере и гидросфере. Первый раздел курса, «Атмосфера», охватывает ключевые аспекты метеорологии, включая химические и физические свойства атмосферы, основы динамики атмосферных процессов, методы синоптического анализа и основы климатологии. Понимание динамики атмосферных процессов различного пространственно-временного масштаба, а также развитие навыков анализа обратных связей в климатической системе позволит студентам лучше ориентироваться в современных глобальных природных процессах и прогнозировать возможные изменения в социально-экономической сфере. Второй раздел курса, «Гидросфера», посвящён изучению механизмов функционирования гидросферы, их взаимосвязей с другими компонентами Земли. Структура этого блока позволяет использовать знания о процессах в атмосфере и их влиянии на формирование водных объектов и гидрологических процессов. Прохождение курса обеспечит понимание закономерностей распределения водных ресурсов, особенностей гидрологического режима различных водных объектов, развитие навыков работы с гидрологической информацией, оценки антропогенного и климатического воздействия на состояние водных ресурсов, а также анализа аспектов рационального использования воды.

Цель освоения дисциплины

получение фундаментальных знаний о составе, строении и свойствах Земных сфер (атмосфера, гидросфера) и происходящих в них физических и химических процессах, формирование естественно-научного мировоззрения
ознакомление студентов с системой основных научных знаний и методов исследования Земных сфер

Планируемые результаты обучения

Прогнозирует водообеспеченность и особенности водного режима различных регионов, обобщает и анализирует исходную гидрометеорологическую информацию, применятет методы анализа первичной метеорологической информации с использованием ежедневных синоптических карт и спутниковых снимков на практике
Применяет базовые знания о строении атмосферы, составе атмосферного воздуха и динамических процессов для понимания пространственно-временного распределения метеорологических величин на Земном шаре
Получение знаний об истории развития наук об атмосфере, ее строение и газовом составе.
Понимание физических процессов формирования общей циркуляции атмосферы.
Получения навыка анализа синоптической информации. Работа с доступными источниками синоптических прогнозов и их интерпретация.
Формирование понимания климатообразующих факторов и процессов глобальных изменений климатической системы.
Применять основные физические и химические свойства воды для объяснения природных и, в частности, гидрологических процессов в объектах гидросферы
Использовать основные источники информации о гидрологических характеристиках водных объектов для анализа и обобщения информации, необходимой для решения изучаемых задач
Применять методы выполнения простейших гидрологических расчетов
Оценивать основные гидрологические характеристики и проводить гидрологические расчеты, используя известные методы и приемы решения задач
Анализировать закономерности гидрологического (водного, термического, ледового и т.д.) режима с использованием уравнения баланса воды, тепла и физических сил для любых водных объектов
Анализировать водообеспеченность и особенности водного режима различных регионов на основе физических закономерностей гидрологических процессов и явлений, а также особенностей круговорота воды на земном шаре как фундаментального свойства гидросферы
Предлагать к рассмотрению открытую проблему, актуальную для современного состояния или использования водных ресурсов, выдвигать предложения по решению данной проблемы, всесторонне аргументируя предложенные варианты

Содержание учебной дисциплины

Атмосфера.
Гидросфера

Элементы контроля

Атмосфера. Контрольный тест 1
Контрольный тест по 1, 2 и 3 темам курса. Тема 1. Введение Объект исследования, атмосфера - газовая оболочка Земли. Науки об атмосфере и история их развития. Определения метеорологии и климатологии. Наблюдательная сеть, параметры, описывающие состояние атмосферы. Погода и климат. Тема 2. Газовый состав атмосферы и вода в атмосфере. Строение атмосферы. Газовый состав сухой атмосферы. Температура воздуха. Вода в атмосфере. Испарение и насыщение. Характеристики влажности. Изменение влажности с высотой. Конденсация. Тема 3. Строение атмосферы и вертикальное распределение основных метеопараметров. Атмосферное давление. Плотность. Уравнение состояния сухой атмосферы. Уравнение состояния влажной атмосферы. Уравнение статики атмосферы. Барометрическая формула. Барическая ступень. Общая масса атмосферы. Сухо- и влажноадиабатические изменения состояния воздуха и температуры. Уровень конденсации. Потенциальная температура. Вертикальное распределение температуры. Вертикальный градиент температуры.
Атмосфера. Контрольный тест 2.
Контрольный тест по темам курса 4, 5, 6 и 7. Тема 4. Радиация в атмосфере Солнечная радиация. Спектральный состав солнечной радиации. Солнечная постоянная. Поглощение и рассеяние в атмосфере. Явления, связанные с изменением радиации в атмосфере. Закон ослабления. Альбедо и отраженная солнечная радиация. Радиационный баланс. Собственное и встречное тепловое излучение. Тепловой и радиационный баланс Земли. Распределение солнечной радиации на поверхности Земли. Тепловой баланс Земли. Тема 5. Силы, действующие в атмосфере Барическое поле. Карты барической топографии. Горизонтальный барический градиент. Барические системы. Колебания давления разной периодичности. Сила барического градиента. Сила Кориолиса. Тема 6. Динамика атмосферы Ветер. Направление и скорость. Геострофический ветер. Градиентный ветер. Термический ветер. Сила трения. Отклонение ветра трением. Тема 7. Тепловой режим атмосферы Тепловой баланс земной поверхности. Суточный ход. Годовые изменения температуры. Географическое распределение температуры. Изменение температуры с высотой. Конвекция. Стратификация атмосферы. Инверсии. Тепловой баланс системы Земля-Атмосфера. Взаимосвязь теплового баланса с барическим полем.
Атмосфера. Практическая работа
Проектная работа. Анализ климатических условий выбранного региона. А также синоптической ситуации в районе за период выполнения проекта. И оценка наблюдаемых погодных условий относительно среднеклиматических значений.
Атмосфера. Домашнее чтение
Атмосфера. Экзамен.
Устный экзамен по всем темам курса.
Гидросфера. Контрольный тест
Ок1 - контрольная работа № 1 (по разделам Общие сведения о водах суши. Гидросфера. Вода на Земле.) Ок2 - контрольная работа № 2 (по разделу Формирование вод суши. Водные ресурсы) Ок3 - контрольная работа № 3 (по разделу Гидрология рек) Ок4 - контрольная работа № 4 (по разделам Гидрология озер и водохранилищ)
Гидросфера. Практическая работа
1. Оп1 - практическая работа №1 Морфометрические характеристики речного бассейна. Морфология русла и гидродинамические характеристики потока. 2. Оп2 - практическая работа №2 Построения гидрографа реки и его анализ. 3. Оп3 - практическая работа №3 Термический режим и режим растворенного кислорода озер.
Гидросфера. Защита проекта
Доклад с презентацией (по разделу Современные проблемы гидрологии)
Гидросфера. Экзамен

Промежуточная аттестация

2025/2026 1st module
0.1 * Атмосфера. Домашнее чтение + 0.15 * Атмосфера. Контрольный тест 1 + 0.15 * Атмосфера. Контрольный тест 2. + 0.3 * Атмосфера. Практическая работа + 0.3 * Атмосфера. Экзамен.
2025/2026 2nd module
0.1 * Гидросфера. Защита проекта + 0.2 * Гидросфера. Контрольный тест + 0.3 * Гидросфера. Практическая работа + 0.4 * Гидросфера. Экзамен

Список литературы

Авторы

Сидорова Мария Владимировна
Зюляева Юлия Анатольевна
Вереземская Полина Сергеевна

Программа дисциплины