МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
ПРОГРАММА
вступительного испытания Метеорология для поступающих в магистратуру по направлению 021600.68 ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ (магистерская программа Метеорология) Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки по направлению: 021600. Гидрометеорология. Целью вступительного испытания является определение уровня подготовки поступающих в магистратуру по дисциплинам, необходимым для освоения программы подготовки магистра и предусмотренным указанным федеральным государственным образовательным стандартом.
I. ФИЗИЧЕСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТМОСФЕРЕ
1.1. История развития метеорологии. Определение метеорологии как науки. Предмет и методы метеорологии. Основные этапы ее развития. Место метеорологии среди других наук и связи между ними. Ее значение для народного хозяйства.1.2. Состав и строение атмосферы. Определение атмосферы. Современные представления о составе атмосферного воздуха. Постоянные и переменные составные части атмосферного воздуха. Атмосферные аэрозоли.
Принципы деления атмосферы на слои. Основные сведения о слоях атмосферы.
1.3. Уравнение состояния сухого и влажного воздуха. Уравнение состояния сухого воздуха. Газовая постоянная. Уравнение состояния влажного воздуха. Виртуальная температура.
Характеристики влажности воздуха и связь между ними.
1.4. Уравнение статики. Барометрические формулы. Силы, действующие в атмосфере в состоянии равновесия. Уравнение статики, его следствия. Барический градиент и барическая ступень.
Барометрические формулы. Практическое использование барометрических формул.
Изменение плотности воздуха с высотой.
Литература Основная:
1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «Колосс», 2006.
Дополнительная:
2. Атлас облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 267 с.
3. Наставление метеорологическим станциям и постам вып. 3, часть I, Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.
4. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
5. Психрометрические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
2. ТЕРМОДИНАМИКА АТМОСФЕРЫ
2.1. Первое начало термодинамики. Адиабатический процесс. Первое начало термодинамики применительно к атмосфере. Политропический процесс. Влажно-адиабатический процесс. Частные случаи политропического процесса. Определение адиабатического процесса.Сухоадиабатический градиент. Потенциальная температура.
2.2. Критерии статической устойчивости атмосферы.
Критерии устойчивости атмосферы по методу частицы. Стратификация атмосферы по отношению к влажно-адиабатическому и сухоадиабатическому движению частицы. Метод слоя.
2.3. Анализ состояния атмосферы с помощью аэрологической диаграммы.
Определение и практическая значимость аэрологической диаграммы (АД). Виды АД. Основные семейства изолиний и шкалы на АД. Уровни конденсации и конвекции. Энергия неустойчивости.
Инверсии. Тропопауза. Стандартная атмосфера.
Литература Основная:
1. Калинин Н.А. Динамическая метеорология. Пермь.: Изд-во Перм. ун-та, 2001. 260 с.
2. Калинин Н.А. Практикум по динамической метеорологии. Пермь.: Изд-во Перм. ун-та, 2005. 84 с.
Дополнительная:
3. Ван Мигем Ж. Энергетика атмосферы. Под ред. Л.Т. Матвеева. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 328 с.
4. Воробьев В.И. Практикум по синоптической метеорологии. СПб.: Гидрометеоиздат.
2006.
5. Дымников В.П., Филатов А.Н. Устойчивость крупномасштабных атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 274 с.
6. Матвеев Л.Т. Теория общей циркуляции атмосферы и климата Земли. Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. 296 с.
7. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 780 с.
8. ПереведенцевЮ.П. Теория климата. Казань.: Изд-во Казан. ун-та, 2004. 320 с.
9. Петерсен С. Анализ и прогноз погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 652 с.
3. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМАТМОСФЕРЫ
3.1. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы. Лучистая энергия, ее характеристики и источники. Основные составляющие радиационного баланса и их характеристика. Радиационный баланс земной поверхности, атмосферы и системы земляатмосфера.3.2. Уравнение притока тепла в турбулентной атмосфере. Поток и приток тепла.
Основные процессы, определяющие приток тепла в турбулентной атмосфере. Уравнение притока тепла и его составляющие.
3.3. Тепловой режим приземного и пограничного слоев атмосферы. Определение пограничного и приземного слоя. Распределение температуры с высотой в приземном слое.
Суточный и годовой ход температуры. Приземные инверсии температуры в пограничном слое атмосферы. Теория суточного хода температуры воздуха в пограничном слое атмосферы.
3.4. Тепловой режим свободной атмосферы. Распределение температуры в тропосфере и стратосфере. Периодические и непериодические изменения температуры в тропосфере. Инверсии температуры. Высота и температура тропопаузы.
3.5. Взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью. Тепловой баланс.
Деятельный слой. Уравнение теплопроводности почвы. Уравнение Фурье. Уравнение теплового баланса Земной поверхности. Вертикальное распределение температуры почвы. Роль растительного и снежного покрова.
1. Калинин Н.А. Динамическая метеорология. Пермь.: Изд-во Перм. ун-та, 2001. 260 с.
2. Калинин Н.А. Практикум по динамической метеорологии. Пермь.: Изд-во Перм. ун-та, 2005. 84 с.
Дополнительная:
3. Ван Мигем Ж. Энергетика атмосферы. Под ред. Л.Т. Матвеева. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 328 с.
4. Воробьев В.И. Практикум по синоптической метеорологии. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006.
5. Дымников В.П., Филатов А.Н. Устойчивость крупномасштабных атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 274 с.
6. Матвеев Л.Т. Теория общей циркуляции атмосферы и климата Земли. Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. 296 с.
7. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 780 с.
8. ПереведенцевЮ.П. Теория климата. Казань.: Изд-во Казан. ун-та, 2004. 320 с.
9. Петерсен С. Анализ и прогноз погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 652 с.
4. ВОДА В АТМОСФЕРЕ 4.1. Фазовые переходы воды в атмосфере. Зависимость давления насыщения водяного пара от температуры и фазового состояния испаряющей поверхности. Диаграмма равновесия фаз.
Условия конденсации водяного пара в атмосфере. Ядра конденсации.
4.2. Водяной пар в атмосфере. Уравнение переноса водяного пара в турбулентной атмосфере. Распределение характеристик влажности с высотой. Испарение, методы расчета. Поле влажности.
4.3. Облака. Роль вертикальных движений различного масштаба, турбулентного перемешивания и радиационного выхолаживания в образовании облаков. Генетическая классификация: кучевообразные, слоистообразные и волнистообразные облака.
4.4. Осадки. Определение. Количественные характеристики осадков. Генетическая классификация. Морфологическая классификация. Факторы, вызывающие рост облачных капель:
конденсационный и коагуляционный рост. Процесс образования осадков в различных облаках:
водяных, ледяных, смешанных.
Основная:
1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2006.
Дополнительная:
2. Атлас облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 267 с.
3. Наставление метеорологическим станциям и постам вып. 3, часть I, Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.
4. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
5. Психрометрические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
5. ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА 5.1. Движение свободной атмосферы. Силы, действующие в атмосфере. Уравнение движения атмосферы. Стационарное движение воздуха без трения. Градиентный ветер.
Изменение геострофического ветра с высотой.
5.2. Понятие об атмосферной турбулентности. Турбулентность в атмосфере. Причины возникновения атмосферной турбулентности. Основные характеристики турбулентности.
Турбулентный поток и приток субстанции.
5.3. Движение воздуха вблизи подстилающей поверхности.
Ветер в пограничном слое атмосферы. Суточный ход скорости ветра в пограничном слое атмосферы. Влияние орографии на воздушный поток. Местные ветры. Смерчи.
5.4. Глобальное поле ветра. Западный перенос воздушных масс. Длинные волны. Пассаты и антипассаты. Внутритропическая зона конвергенции (ВЗК). Ячейка Гадлея. Струйные течения.
Муссоны. Тропические циклоны.
Основная:
1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2006.
Дополнительная:
2. Атлас облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 267 с.
3. Наставление метеорологическим станциям и постам вып. 3, часть I, Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.
4. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
5. Психрометрические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
6. ВИДИМОСТЬ В АТМОСФЕРЕ
Общие сведения о видимости в атмосфере. Теория горизонтальной дальности видимости.Метеорологическая дальность видимости. Дальность видимости при полете, взлете и посадке самолета.
Основная:
1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2006.
Дополнительная:
2. Атлас облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 267 с.
3. Наставление метеорологическим станциям и постам, вып. 3, часть I, Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.
4. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
5. Психрометрические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
II. СИНОПТИЧЕСКАЯМЕТЕОРОЛОГИЯ
Карты абсолютной и относительной барической топографии. Геопотенциал, геопотенциальный метр. Связь высоты изобарической поверхности в геопотенциальных и линейных метрах. Рабочая формула для вычисления абсолютной и относительной высоты изобарической поверхности. Назначение карт барической топографии. Анализ фронтов на картах погоды: приземной, ОТ1000, АТ850. Составление прогностической приземной карты.1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2006. 582 с.
Дополнительная:
2. Аликина И.Я., Булгакова О.Ю. Анализ эволюции фронтальных барических образований.
Ч. 1. Циклон. Ч. 2. Антициклон. Метод. указ. по синоптической метеорологии. Пермь, 1999.
3. Аликина И.Я., Ермакова Л.Н. Синоптическая метеорология. Методические указания для работы в учебном бюро погоды. Пермь, Перм. ун-т, 1994.
4. Бачурина А.А., Туркетти З.Л. Условия образования атмосферных фронтов. Л.:
Гидрометеоиздат, 1950.
5. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
6. Воробьев В.И. Практикум по синоптической метеорологии. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006.
7. Ермакова Л.Н., Аликина И.Я. Синоптическая метеорология. Метод. указ. для закрепления материала. Пермь, Перм. ун-т, 1997.
8. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
9. Шакина Н.П. Атмосферные фронты. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
8. ОСНОВНЫЕ СИНОПТИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
8.1. Воздушные массы (ВМ). Определение ВМ. Внешние факторы формирования ВМ.Влияние радиационного режима подстилающей поверхности, циркуляционных условий.
Внутренние факторы формирования ВМ.
Термодинамическая классификация ВМ. Факторы, определяющие состояние атмосферы.
Погодные условия, суточный ход метеорологических элементов, синоптические условия в теплой и холодной устойчивой и неустойчивой ВМ.
Влияние орографии на воздушный поток: развитие вертикальных движений, процессы облако- и осадкообразования.
8.2. Атмосферные фронты. Классификация фронтов по горизонтальной и вертикальной протяженности и роли их в общей циркуляции атмосферы. Характерные признаки тропосферных, приземных и верхних фронтов. Термическая и географическая классификация.
Теплый фронт. Изменение комплекса метеорологических элементов. Вертикальный разрез, характер вертикальных движений. Типичная система надфронтальных облаков. Подфронтальные облака. Возможность отклонения от типичной схемы облачности с образованием Сb или St, или Ac, Cc. Суточный ход облачности, характер осадков. Продолжительность прохождения фронта.
Явления погоды. Термобарическое поле.
Холодный фронт. Изменение комплекса метеорологических элементов. Скорослачности в зависимости от рода фронта. Возможные отклонения от основных схем. Суточный ход облачности, характер осадков. Продолжительность прохождения фронта. Явления погоды.
Термобарическое поле. Вторичный холодный фронт.
Фронт окклюзии. Процесс окклюдирования. Вертикальный разрез и термобарическое поле в зависимости от типа окклюзии: теплого, холодного. Признаки фронта на приземной карте, АТ850, ОТ1000. Облачные системы, осадки, явления. Секклюзия.
Влияние орографии на атмосферные фронты в зависимости от высоты хребтов, типа фронта и перемещения его относительно хребта. Характер и структура облачности, режим осадков на наветренном и подветренном склонах. Процессы волнообразования на фронте, обусловленные орографией.
Процессы фронтогенеза и фронтолиза. Образование, обострение и размывание фронтов.
Основной показатель фронтогенеза и фронтолиза. Тропосферный и приземный фронтогенез.
Метод адвективно-динамического анализа процессов Погосяна-Таборовского. Условия фронтогенеза и фронтолиза во входе и дельте ВФЗ в зависимости от структуры термобарического поля. Условия приземного фронтогенеза в области ложбины, гребня, на периферии антициклона.
8.3. Циклоны. Типизация циклонов и антициклонов в зависимости от географического района и причин возникновения (направления перемещения, вертикальной протяженности, скорости перемещения).
Условия цикло- и антициклогенеза. Причины изменения давления. Факторы изменения вихря со временем.
Термобарическое поле, благоприятное для цикло- и антициклогенеза.
Стадии развития циклона. Термобарическое поле. Особенности поля изогипс и изотерм.
Расположение областей падения и роста давления под действием динамических и термических факторов. Влияние конвергенции трения на изменение давления. Развитие циклона с высотой.
Наклон высотной оси. Изменение положения приземного центра относительно высотной фронтальной зоны (ВФЗ) и струйного течения (СТ). Перемещение и деформация ВФЗ.
Погодные условия в циклоне в зависимости от стадии развития и части барического объекта в различные сезоны года.
Процесс регенерации циклона. Регенерация за счет увеличения контрастов температуры при вхождении нового фронта. Регенерация за счет переноса вихря скорости извне.
Схемы термобарического поля благоприятные для регенерации.
8.4. Антициклоны. Стадии развития антициклона. Антициклон у земли. Термобарическое поле. Факторы роста давления: вихревой, дивергентный, термический. Расположение зон роста и падения давления. Положение приземного центра относительно ВФЗ и СТ, его подвижность.
Развитие антициклона на высоте. Наклон высотной оси. Роль вертикальных движений и приземной дивергенции трения.
Типы инверсий. Инверсии приземные: радиационные, адвективные, орографические, снежные. Инверсии высотные: оседания, фронтальные, динамические. Синоптические и метеорологические условия. Явления погоды.
Условия погоды в антициклоне на периферии и в центре в зависимости от времени года и стадии развития. Роль адвекции тепла в формировании погоды в антициклоне.
Процесс регенерации антициклонов за счет вхождения холодного воздуха в тыл циклона за холодным фронтом и за счет слияния с новым вихрем в виде заключительного антициклона.
Схемы барического поля у земли, термобарического поля на высоте среднего уровня.
8.5. Высотные фронтальные зоны. Определение, терминология. Размеры ВФЗ.
Нормальная и сложная ВФЗ. Динамические изменения давления, деформация ВФЗ. Система планетарных фронтальных зон Северного полушария.
1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2006. 582 с.
Дополнительная:
1. Аликина И.Я., Булгакова О.Ю. Анализ эволюции фронтальных барических образований.
Ч. 1. Циклон. Ч. 2. Антициклон. Метод. указ. по синоптической метеорологии. Пермь, 1999.
2. Аликина И.Я., Ермакова Л.Н. Синоптическая метеорология. Методические указания для работы в учебном бюро погоды. Пермь, Перм. ун-т, 1994.
3. Бачурина А.А., Туркетти З.Л. Условия образования атмосферных фронтов. Л.:
Гидрометеоиздат, 1950.
4. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
5. Воробьев В.И. Практикум по синоптической метеорологии. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006.
6. Ермакова Л.Н., Аликина И.Я. Синоптическая метеорология. Метод. указ. для закрепления материала. Пермь, Перм. ун-т, 1997.
7. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
8. Шакина Н.П. Атмосферные фронты. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
9. ПРОГНОЗ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ
9.1. Прогноз перемещения синоптических объектов. Условия перемещения циклонов и антициклонов, проанализированные на основе уравнений Роль факторов, обуславливающих перемещение по потоку и отклонение от него. Влияние изменения градиента геопотенциала со временем на отклонение. Ведущий поток.Способы прогноза перемещения барических образований. Приемы физической экстраполяции. Метод ведущего потока на 12, 24 и 36 ч. Эмпирические правила: изобар теплого сектора, изаллобарического поля. Приемы формальной экстраполяции. Перемещение высоких барических образований.
Прогноз перемещения фронтов. Методы физической и формальной экстраполяции.
Перемещение по ведущему потоку.
9.2. Прогноз эволюции синоптических объектов. Условия возникновения фронтальных барических образований, проанализированные по уравнению Роль вихревого, дивергентного и термического факторов. Термобарические поля, благоприятные для возникновения циклонов и антициклонов.
Процесс образования циклонов на фронтах: холодных, теплых, окклюзии, стационарных.
Признаки образования фронта в поле изобар, барических тенденций, температуры, влажности, облачности. Роль изаллогипс на картах ОТ1000, АТ700 или АТ500.
Методы оценки эволюции барических образований. Оценка вихревого и дивергентного факторов. Качественный учет влияния вихревого и дивергентного факторов по прогностическому и фактическому полю изаллогипс АТ500. Оценка термического фактора эволюции по контрасту температур на карте ОТ1000. Оценка эволюции путем учета пространственной структуры барических образований.
Процесс эволюции фронтов. Факторы, определяющие интенсивность восходящих движений на фронтах: характер барического поля и степень конвергенции воздушных течений, наклон фронтальной поверхности, уровень увлажнения, стратификация атмосферы, орография.
«