《环境气象学》教学大纲

1《环境气象学》课程教学大纲（环境科学、环境工程专业适用，2007年修订）一、课程基本信息课程代码：260432课程名称：环境气象学英文名称：EnvironmentalMeteorology课程类别：专业选修课学时：36学分：2.0适用对象:环境科学、环境工程专业考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30％先修课程：高等数学、普通物理学、环境科学概论二、课程简介本课程主要介绍与环境有关的气象学问题。介绍气象学的基本知识，介绍大气环境对人类生存、生活和生产的影响，介绍环境空气质量标准、大气污染物的扩散规律和城市环境气象的特点，介绍大气环境影响评价的内容、方法；论述备受关注的大气环境污染问题,说明其来源、成因、物理和化学过程以及管理和治理；阐述近代国际上三个大气环境热点问题：即酸雨、臭氧层破坏和气候变暖，阐明它们的由来、危害、科学认识及防治对策等。根据本课程的特点及实际情况，本课程以理论教学为主，配以适当的课堂讨论和习题练习，以加深对课堂知识的理解，提高学生分析问题和解决问题的能力。三、环境气象学课程性质与教学目的本课程是环境科学、环境工程专业的专业选修课，目的是介绍对人类生存、生活和生产有影响的大气科学知识。介绍大气环境条件及其变化规律。介绍环境空气质量标准和城市环境气象的特点，介绍大气污染物的扩散规律，介绍酸雨及其防治方法。通过本课程的教学，要求学生熟练掌握气象学和微气象学的基本知识，了解各种常见气象条件的成因及其对大气环境的影响，熟悉大气污染的规律。使学生能从环境整体的观点强调大气环境的作用，从保护环境和可持续发展的高度了解和认识大气环境的变化。通过环境气象学的学习，使学生在今后的生活和工作中趋气象环境之利、避气象环境之害、控制大气污染，并为环境治理和环境评价提供理论依据。四、教学内容及要求第一章大气环境和环境气象学概述2（一）目的与要求1.了解环境气象学及其发展历史；了解本课程的主要内容和要求；2.熟悉大气的组成成分和作用；熟悉国家环境空气质量标准GB3095-1996；3.掌握大气垂直分层的依据和大气垂直结构特点；4.掌握大气层中的自然和人为活动引起的污染情况。（二）教学内容1．主要内容：气象学和环境气象学的发展历史、学科任务、研究对象、研究内容、研究方法；大气的组成成分及其生态作用；大气垂直分层；大气污染源的种类。2．基本概念和知识点：大气的成分、国家环境空气质量标准GB3095-1996；大气温度的垂直分布特征、大气垂直分层的依据；主要污染物的发生机制，大气中主要污染物对人体的影响。3．问题与应用：干洁空气、水汽、微粒杂质和新的污染物及其对人类生存环境和植物生长发育的影响。（三）课后练习1.你带着什么问题来学习？你想通过环境气象学的学习解决什么问题？2.描述你经历过的最难忘的大气（或天气）现象。3.广东近年的大气环境有什么特点？你认为主要是由什么原因造成的？目前的大气环境对我们的生产和生活有什么影响？4.简述大气主要污染物的发生机制及其对人体的影响。（四）教学方法与手段以讲授为主；用一段多媒体视频材料引入和展示丰富多姿和变化无穷“大气层”；以图表形式导出“国家环境空气质量标准GB3095-1996”。通过板书画图，突出大气的垂直结构，用实例说明大气主要污染物的发生机制，大气中主要污染物对人体的影响。第二章大气的热力过程(一)目的与要求1.了解和掌握低层大气增热与冷却过程的产生的原因；2.掌握太阳辐射、地面有效辐射、干绝热递减率、气温递减率、温度层结、逆温、大气稳定度等基本概念；3.了解和掌握逆温生消的原因以及对污染物扩散的影响；4.掌握大气稳定度的判别原理及对污染物扩散的影响；5.了解气温及温度层结的日周期变化；6.了解和掌握大气混合层形成的特点与确定最大混合层厚度的方法。(二)教学内容1.主要内容：物质热量交换的方式：辐射、传导、流体的各向流动、潜3热释放，太阳辐射，地面热量收支，地面热量平衡方程，热容量、导热率。土壤、水体、空气温度的日变化和年变化规律，空气的绝热运动，大气静力稳定度。2.基本概念和知识点：土壤、水体和空气间热容量、导热率的差异。温度的日较差、年较差，土壤温度的垂直分布特征，低层大气的温度分布特征，大气静力稳定度，绝热增温，绝热冷却。3.问题与应用：各种因素对下垫面温度及其变化的影响。大气静力稳定度与空气的上升运动，掌握影响大气污染的热力气象因子；逆温的概念及逆温对大气污染物扩散的影响。（三）课后练习1.简述低层大气温度周期性日变化、周期性年变化的特点和成因。2.举例说明逆温对大气污染物扩散的影响。3.举例说明影响大气污染的热力气象因子。（四）教学方法与手段以提问形式引入课程内容，用一段多媒体视频材料引入和展示土壤、水体、空气温度的日变化和年变化规律；通过板书画图，推导地面热量平衡方程，分析各种因素对下垫面温度及其变化的影响；用热力学第一定律推导和说明空气的绝热运动，画图分析大气静力稳定度及其变化原因；举例说明逆温对大气污染物扩散的影响。第三章大气的水平运动(一)目的与要求1.了解作用于大气的水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力对空气运动的影响；2.了解地转风和梯度风的产生原因及运动方向；3.了解摩擦层风速廊线--爱克曼螺线；掌握近地层风速廊线模式和近地层风速的日变化规律；4.掌握影响大气污染的动力气象因子。(二)教学内容1.主要内容：风向和风速，水平风速的垂直分布特点，作用于空气质点上的力，气压与风的关系，风压定律，地转风，梯度风。近地层风速廊线模式和近地层风速的日变化规律。2.基本概念和知识点：作用于空气质点上的力，地转风，梯度风。爱克曼螺线。3.问题与应用：风与气压的关系，地转风和梯度风的产生原因及运动方向。风对大气污染扩散的影响。(三)课后练习1.试述气压与风的关系。2.画图说明水平风速的垂直分布特点。43.简述风对大气污染扩散的影响。(四)教学方法与手段以多媒体视频材料引入和展示丰富多姿和变化无穷的“大气运动”。通过板书画图，演示水平风速的垂直分布特点和风对大气污染扩散的影响。第四章大气污染的气象过程(一)目的与要求1.了解大气边界层的特征和大气湍流扩散理论；2.了解大气污染物浓度分布的计算模式；3.熟悉城市上空大气污染物的扩散特征。(二)教学内容1.主要内容：大气边界层的概念和主要特征；大气湍流扩散的理论处理；大气污染物浓度分布的模式计算；城市上空大气污染物的扩散特征。2.基本概念和知识点：湍流与雷诺数、理查孙数，低层大气的湍流特征，湍流扩散的梯度输送理论、统计理论和相似理论，大气扩散参数、高斯扩散公式，城市空气污染模式和扩散特征。3.问题与应用：烟囱排放各种烟流形态的原因，有利大气污染物扩散的气象条件。(三)课后练习1.写出雷诺数、理查孙数的概念和表达式。2.简述城市上空大气污染物的扩散特征。3.简述有利大气污染物扩散的气象条件。(四)教学方法与手段以多媒体视频材料引入和展示大气污染物的扩散过程。通过板书画图，演示大气污染物浓度分布的模式计算。第五章大气环境评价、预测及管理(一)目的与要求1.了解大气环境影响评价的意义；2.熟悉大气环境影响评价的内容、方法；3.掌握调查和评价大气污染源的方法，熟悉污染物排放量的估算方法，熟悉大气环境现状监测与评价；4.熟悉大气污染物预报内容，掌握大气污染物浓度的预报方法；5.熟悉大气环境管理的法规政策和制度，熟悉大气质量标准，掌握大气环境监测内容和监测技术。(二)教学内容4.主要内容：大气环境影响评价的内容和方法，大气污染源的调查和评价，污染物排放量的估算，大气环境现状监测与评价；大气污染物预报，大气环境监测技术，大气环境管理。55.基本概念和知识点：现场实测法、经验估算法，空气污染指数的定义、分级和计算，大气污染物浓度的条件预报方法和数值模式预报方法，大气环境监测技术和大气环境污染控制。6.问题与应用：空气污染指数的定义和计算，大气环境影响评价方法。(三)课后练习1.试述大气环境影响评价的内容、方法。2.大气环境监测的主要内容有哪些？3.以某制药厂或火力发电厂为例，拟出一份大气环境影响评价报告。(四)教学方法与手段用实例引入环境评价的概念、内容和方法，以讨论和作业为主要方法开展本章内容的教学。第六章酸雨及大气环境酸化(一)目的与要求1.了解酸雨的概念和研究历史，了解世界和中国酸雨的分布；2.熟悉酸雨的形成和来源，熟悉酸雨的化学特征，了解酸雨的主要化学过程；3.熟悉酸雨对农作物、森林、土壤和水生生态系统的影响和危害，熟悉酸雨对建筑物和材料的影响和危害，熟悉酸雨对人体健康的影响和危害；4.掌握酸雨的防治对策。(二)教学内容1.主要内容：酸雨的概念、世界和中国酸雨的分布，酸雨的形成和来源，酸雨的化学特征、酸雨对生态环境的影响和危害，酸雨的防治对策。2.基本概念和知识点：酸雨的概念，酸雨的化学特征，酸雨的主要化学过程，酸雨的防治对策。3.问题与应用：酸雨形成的化学过程，酸雨对生态环境的影响和危害，酸雨的防治对策。(三)课后练习1.试述酸雨的概念和酸雨的化学特征。2.说明酸雨形成的化学过程。3.简述酸雨的防治对策。(四)教学方法与手段以提问形式引入酸雨问题课程内容，以多媒体视频材料展示酸雨对生态环境的影响和危害。第七章大气臭氧(一)目的与要求1.了解大气层中臭氧的形成、作用、分布和变化；2.了解大气臭氧层的破坏及其后果；了解南极臭氧洞的现状和演变趋势；63.熟悉对流层中臭氧的测定和研究，了解消耗大气臭氧层的物质，熟悉保护大气臭氧层的方法。(二)教学内容1.主要内容：大气层中臭氧的形成、作用、分布和变化，南极臭氧洞的现状和演变趋势，臭氧层的破坏及其后果；对流层中臭氧的测定和研究，消耗大气臭氧层的物质，保护大气臭氧层的方法。2.基本概念和知识点：臭氧的形成、作用、分布和变化，消耗大气臭氧层的物质，保护大气臭氧层的方法。3.问题与应用：臭氧的形成和作用，消耗大气臭氧层的物质。(三)课后练习1.试述臭氧的形成和作用。2.分析消耗大气臭氧层的物质。3.简述保护大气臭氧层的方法。(四)教学方法与手段以多媒体视频材料引入和展示大气层中臭氧的形成和作用、南极臭氧洞的现状和演变趋势。第八章大气温室气体与气候变化(一)目的与要求1.了解温室气体的概念、大气中温室气体的种类和来源；2.熟悉大气中温室气体的浓度及变化；3.了解大气中温室气体浓度的变化趋势；4.熟悉温室效应增强和全球气候变暖；5.了解气候变化对人类生存环境的影响。(二)教学内容1.主要内容：温室气体的概念，温室气体的增温原理，大气中温室气体的种类和来源，大气中温室气体的浓度及变化，温室效应增强和全球气候变暖，气候变化对人类生存环境的影响。2.基本概念和知识点：温室气体及其增温原理，温室气体的种类和来源，全球气候变暖，气候变化对人类生存环境的影响。3.问题与应用：温室气体减排、全球气候变暖与人类生存环境的关系。(三)课后练习1.试述大气中温室气体的种类和来源。2.举例说明温室气体减排的措施及其影响。3.简述全球气候变暖对人类生存环境的影响。(四)教学方法与手段以多媒体视频材料引入大气中温室气体的种类和来源，演示全球气候变暖对人类生存环境的影响，以讨论和作业为主要方法开展温室气体对全球气候变暖、气候变化对人类生存环境的影响内容的教学。7五、各教学环节学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课讨论课实验其他教学环节小计第一章400004第二章400004第三章600006第四章601007第五章400004第六章400004第七章300003第八章301004合计34020036六、推荐教材和教学参考资源五、教材及主要参考书1.推荐教材黄美元等．大气环境学（第一版）．北京：气象出版社，20052.主要参考书[1]吴兑等．环境气象学与特种气象预报（第二版）．北京：气象出版社，2007[2]张书余．城市环境气象预报技术（第一版）．北京：气象出版社，2002[3]徐祥德等．城市化环境气象学引论（第一版）．北京：气象出版社，2002[4]蒋维楣等．空气污染气象学教程（第二版）．北京：气象出版社，2004[5