Атмосфера, ее состав и строение, атмосферные процессы

Практическая работа 4.
Солнечная радиация. Радиационный и тепловой баланс

Цель работы: закрепить теоретические знания по разделам «Солнечная радиация, радиационный и тепловой баланс».

Материалы и оборудование: тетрадь для практических работ, карандаш, ручка, линейка, ластик.

1. Что такое солнечная радиация. Дать понятие прямой, рассеянной и суммарной радиации. От чего зависят их величины?

2. Что такое альбедо поверхности? Назовите его составляющие?

3. Назовите составляющие радиационного и теплового баланса. Что влияет на их величины и каким образом они распределяются по поверхности Земли?

4. Проведите анализ таблицы, характеризующей изменение длины пути солнечного луча в атмосфере при изменении угла падения луча.

Таблица

Изменение длины пути солнечного луча в атмосфере в зависимости от величины угла падения лучей

Углы	90°	80°	70°	60°	50°	40°	30°	20°	10°	0°
Путь а атмосфере	1,0	1,02	1,06	1,1	1,3	1,35	2,0	2,9	5,6	35,4

5. Определить альбедо А различных поверхностей, если известно количество суммарной солнечной радиации Q и отраженной радиации r.

а) снега при Q = 3,52 Дж/(см²·мин) и r = 2,47 Дж/(см²·мин);

б) песка при Q = 5,15 Дж/(см²·мин) и r = 1,55 Дж/(см²·мин);

в) глинистой почвы при Q = 3,93 Дж/(см²·мин) и r = 0,79 Дж/(см²·мин);

г) луговой растительности при Q = 3,60 Дж/(см²·мин) и r = 1,51 Дж/(см²·мин);

д) водной поверхности при Q = 2,81 Дж/(см²·мин) и r = 0,13 Дж/(см²·мин);

е) облаков при Q = 2,85 Дж/(см²·мин) и r = 2,22 Дж/(см²·мин).

Практическая работа 5.
Температура воздуха

Цель работы: научиться выявлять факторы, влияющие на изменение температуры воздуха, решать задачи с использованием температурного градиента.

Материалы и оборудование: географический атлас «География материков и океанов», тетрадь для практических работ, калькулятор, цветные карандаши, карандаш, ручка, линейка, ластик.

1. Постройте графики изменения температур воздуха в январе и июле по меридианам 20° з.д. и 120° в.д.

Для каждого меридиана строится совмещенный график, на котором температуру января изображают одним цветом, июля – другим. По горизонтальной оси откладывают точки пересечения меридиана изотермами, по вертикальной – обозначают температуру в этих точках (положительная – вверх, отрицательная – вниз по горизонтальной оси). Рекомендуемый масштаб горизонтальный: 1 см = 10°, вертикальный: 1 см = 5°.

На основании анализа построенных графиков выясните, как изменяется годовая амплитуда температуры воздуха по меридиану 120° в.д. в северном и южном полушариях? Где отмечаются наибольшие и наименьшие годовые амплитуды? Почему?

2. Вычислите среднегодовую температуру и среднесуточную амплитуду температур воздуха для пунктов, указанных в таблице. Определите, в каком тепловом поясе находится каждый из этих пунктов (экваториальный, тропический, умеренный, полярный).

Таблица

Типы годового хода температуры воздуха

Месяцы	Пункты
I	21,8		25,8		-21	-16		-34
II	21,8		25,8		-18	-18		-44
III			26,2		-10			-55
IV	22,8		26,7					-63
V	23,8		26,8			-5		-63
VI	24,8		26,5					-67
VII	25,4		26,3					-67
VIII	25,8		26,5					-71
IX	25,7		26,8					-67
X	25,1		26,8		-8	-6		-59
XI	23,7		26,5		-29	-11		-44
XII	22,6		26,1		-40	-14		-32

3. Дать анализ мировых карт июльских и январских изотерм:

а) выявить области с максимальными и минимальными январскими и июльскими температурами и объяснить причины их существования;

б) выявить области с максимальными и минимальными годовыми амплитудами температуры воздуха;

в) сравнить степень нагревания суши и моря в июле и январе;

г) указать в каком полушарии и почему изотермы имеют более плавный ход.

4. На конкретных примерах покажите роль факторов, определяющих неравномерное распределение температуры воздуха по земной поверхности:

а) зависимость температуры воздуха от географической широты и солнечной радиации;

б) тепловой режим суши и океана (различная теплоемкость и теплоотдача, глубина прогрева);

в) на океанах – влияние течений (холодных и теплых), на материках – влияние рельефа и т.д.;

г) влияние подстилающей поверхности на циркуляцию атмосферы.

5. Решите задачи:

1) Воздушная масса ненасыщенная водяным паром и имеющая температуру 15° С, поднимается от поверхности Земли. Какова будет температура поднимающегося воздуха на высоте 250, 700 и 1000 м?

2) Какова будет температура трех поднимающихся объемов воздуха, насыщенного водяным паром на высоте 400, 700 и 1000 м, если на уровне поверхности океана их температура была равна 2, -4 и -10° С?

3) На сколько градусов изменится температура насыщенного водяными парами воздуха при его опускании на 470 м?

4) Какова будет температура воздуха, насыщенного водяным паром, при его опускании на 500 м при первоначальной температуре -5° С?

Практическая работа 6.
Влажность воздуха. Осадки

Цель работы: уяснить особенности изменения влажности атмосферы, научиться решать задачи, используя формулы для вычисления коэффициента увлажнения, влажности снега.

Материалы и оборудование: географический атлас «География материков и океанов», карандаш, ручка, линейка, ластик, калькулятор, тетрадь для лабораторных работ.

1. Проанализировать мировую карту годовых сумм осадков: а) выявить основные закономерности распределения годовых сумм осадков на земном шаре; б) выявить зоны и районы с максимальными и минимальными годовыми суммами осадков.

Выводы записать в тетрадь для лабораторных работ.

2. Вычислите коэффициент увлажнения для некоторых пунктов (таблица) и определите местоположение каждого из них в пределах той или иной природной зоны.

Коэффициент увлажнения (по Н.Н. Иванову) определяется по формуле:

K = R / Em

K – коэффициент увлажнения; R – количество атмосферных осадков, мм; Em – испаряемость, мм.

Согласно Н.Н. Иванову, коэффициент увлажнения для лесной зоны равен 1-1,5; лесостепи – 0,6-1,0; степи – 0,3-0,6; полупустыни – 0,1-0,3; пустыни – менее 0,1.

Таблица

Характеристика увлажнения по природным зонам

Пункты	Осадки, мм	Испаряемость, мм	Коэффициент увлажнения	Природная зона

3. На поле площадью 0,2 га произведена снегомерная съемка. Измерения сделаны в семи точках (см. ниже).

№ точек наблюдений	Высота пробы снега, см	Число делений по линейке весов	№ точек наблюдений	Высота пробы снега, см	Число делений по линейке весов

Каковы запасы (в тоннах) воды в снежном покрове на данном поле?

Примечание: Плотность снега определяется по формуле:

d = m / 10 h,

где d – плотность снега; m – число делений по линейке; h – высота снежного покрова.

Запасы влаги в снежном покрове вычисляются по формуле:

а = 10 d h,

где a – запасы воды в снежном покрове, мм; d – плотность снега; h – высота пробы снега, см; 10 – множитель для перевода сантиметров в миллиметры.

Для расчета запасов воды в снежном покрове в тоннах на гектар служит формула:

M = 10 a,

где M – запасы воды в снежном покрове, т/га; a – запасы воды в снежном покрове, мм; 10 – переводной множитель.

4. Пользуясь таблицей, решите задачи:

1) При какой температуре, окажется насыщенным воздух с абсолютной влажностью 1,6 г/м³, 9,4 г/м³.

2) Воздух имеет абсолютную влажность 12,8 г/м³, 30,0 г/м³. При какой температуре его относительная влажность была бы равна 100%?

3) Воздух поднимается от абсолютной отметки 100 м до высоты 2100 м. Он имеет температуру +20 °С, абсолютную влажность 9,4 г/м³. Определите:

а) максимальное влагосодержание и относительную влажность воздуха на исходной высоте.

б) На какой высоте воздух станет насыщенным (какова высота границы конденсации)?

в) какова будет его температура, абсолютная и относительная влажность на высоте 2100 м?

4) Воздух с температурой +5 °С и абсолютной влажностью 6,8 г/м³ опускается с высоты 2100 м до высоты 100 м. Определите температуру опустившегося воздуха, его абсолютную влажность, максимальное влагосодержание, относительную влажность.

5) Воздух с температурой +15 °С и абсолютной влажностью 6,8 г/м³ поднимается вверх. Определите высоту границы конденсации.

6) Воздух с температурой +20 °С и абсолютной влажностью 6,8 г/м³ переваливает через хребет высотой 1000 м. Определите достигнет ли он границы конденсации, если подъем начинается с высоты 0 м над уровнем моря.

Таблица

Зависимость величины максимального влагосодержания от температуры воздуха

Температура, (° С)	-20	-15	-10	-5
Максимальное влагосодержание (г/м3)	1,1	1,6	2,4	3,4	4,9	6,8	9,4	12,8	17,3

5. Какие виды осадков вы знаете? Какие из них образуются у поверхности земли, а какие – на высоте? Образование каких видов осадков обусловлено процессом конденсации, а каких – процессом сублимации?

Практическая работа 7.
Давление и циркуляция атмосферы

Цель работы: формирование умения определять влияние изменения атмосферного давления на схему движения воздушных масс и фронтов, научиться определять положение теплых и холодных фронтов по погодным элементам.

Материалы и оборудование: географический атлас «География России», карандаш, ручка, линейка, ластик, калькулятор, тетрадь для лабораторных работ.

1. Изучите названия (международные и русские) и буквенные обозначения ветров 16 румбов (таблица ). Составьте чертеж 16 румбов. Определите и подпишите у каждого румба азимут.

Таблица

Обозначения румбов

Названия румбов	Буквенные обозначения
Международные	Русские	Международные	Русские
Норд	Северный	N	С
Норд-норд-ост	Северо-северо-восточный	NNO	ССВ
Норд-ост	Северо-восточный	NO	СВ
Ост-норд-ост	Восточно-северо-восточный	ONO	ВСВ
Ост	Восточный	O	В
Ост-зюйд-ост	Восточный-юго-восточный	OSO	ВЮВ
Зюйд-ост	Юго-восточный	SO	ЮВ
Зюйд-зюйд-ост	Юго-юго-восточный	SSO	ЮЮВ
Зюйд	Южный	S	Ю
Зюйд-зюйд-вест	Юго-юго-западный	SSW	ЮЮЗ
Зюйд-вест	Юго-западный	SW	ЮЗ
Вест-зюйд-вест	Западно-юго-западный	WSW	ЗЮЗ
Вест	Западный	W	З
Вест-норд-вест	Западно-северо-западный	WNW	ЗСЗ
Норд-вест	Северо-западный	NW	СЗ
Норд-норд-вест	Северо-северо-западный	NNW	ССЗ

2. По климатической карте атласа определите преобладающее направление ветра на территории России в летние и зимние месяцы.

3. Ответьте на вопросы:

1) Какие формы облаков и какие типы осадков наблюдаются при прохождении теплых и холодных фронтов?

2) Что называется воздушной массой? На основании каких характеристик одну воздушную массу отличают от другой? От каких факторов зависят основные особенности воздушной массы?

3) С помощью каких приборов измеряется скорость и направление ветра, давление.

Практическая работа 8.
Климат. Погода

Цель работы: формирование знаний об особенностях изменения климата в частности на территории России, овладение навыками обработки данных о погоде.

Материалы и оборудование: географический атлас «География России», географический атлас «География материков и океанов», карандаш, ручка, линейка, ластик, калькулятор, тетрадь для лабораторных работ.

1. Ответьте на вопросы:

1) Назовите элементы погоды. От чего зависят их величины?

2) Чем отличается климат от погоды? Что влияет на климат местности?

3) Рассмотрите климатическую карту мира и ответьте на вопросы: какие климатические пояса выделяют на Земле? Какие типы климатов выделяют в пределах климатических поясов?

2. Рассмотрите карту климатических поясов России, составьте характеристику смены климата следующих пунктов (по выбору студента):

а) Москва – Казань – Екатеринбург – Красноярск;

б) Мурманск – Норильск – Верхоянск;

в) Санкт-Петербург – Сыктывкар – Нижневартовск – Охотск.

Ответьте на вопросы:

1) Как изменяется температура летних и зимних месяцев с запада на восток в пунктах, расположенных примерно на одной широте?

2) Как меняется продолжительность сезонов в этом направлении?

3) Как меняются среднегодовые температуры в этом же направлении?

4) Как меняются годовые суммы осадков с запада на восток примерно на одной широте и как меняется режим осадков в этом же направлении?

5) Объясните причины наблюдающихся изменений основных климатических характеристик.

3. Используя данную климатограмму, определите верное утверждение о климате пункта.

1) Среднемесячные температуры воздуха в апреле и октябре примерно одинаковые.

2) В октябре атмосферных осадков выпадает меньше, чем в апреле.

3) Среднемесячные температуры воздуха имеют только положительные значения.

4) Среднегодовое количество атмосферных осадков превышает 800мм.

Используя данную климатограмму, определите годовую амплитуду температуры воздуха для пункта. Ответ запишите в виде числа.

4. Ответьте на вопросы:

4.1. Карта погоды составлена на 17 января. В каком из перечисленных городов, показанных на карте, на следующий день вероятно существенное похолодание?

1) Москва 2) Омск 3) Тюмень 4) Элиста

4.2. Карта погоды составлена на 7 февраля. В каком из перечисленных городов, показанных на карте, на следующий день вероятно существенное потепление?

1) Москва 2) Новосибирск 3) Пермь 4) Салехард

5. Изучите схему нанесения данных метеорологических элементов около пунсона метеорологических станций на климатических картах (рис. ).

	Сн
TTT	См	PPP
WW	Nn	PPa
VV	СL	Nh, W1, W2
Td Td		h

Обозначения метеорологических элементов на синоптической карте:

N – общее количество облаков, степень зачернения пунсона согласно таблице символов (см. приложение);

С_н, С_м, С_L – характеристики облаков (С_н – перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые; С_м – высоко-кучевые, высоко-слоистые, слоисто-дождевые; С_L – слоисто-кучевые, кучевые, кучево-дождевые);

N_n – количество облаков нижнего яруса в баллах. Если неба не видно, то ставится Х;

h – высота облаков нижнего яруса в метрах;

PPP – давление воздуха, гПа;

W₁, W₂ – погода между сроками наблюдения;

WW – погода в сроки наблюдения (см. приложение);

VV – горизонтальная видимость, км;

ТТТ – температура воздуха с точностью дот десятых долей градуса;

T_d T_d – точка росы с точностью до десятых долей градусов;

PPa – величина барической тенденции, показывающая изменение давления за предшествующие 3 ч (а – характеристика барической тенденции) (см. приложение).

Направление и скорость ветра, оперение стрелки характеризует скорость ветра (см. приложение) Направление ветра определяется той стороной горизонта, откуда стрелка направлена к пунсону станции.

6. Дайте характеристику погоды в пунктах А и Б, используя данные приложения.

Рис. Состояние погоды в пункте А Рис. Состояние погоды в пункте Б

Практическая работа 9.
Циклоны и антициклоны. Глобальная циркуляция атмосферы

Цель работы: уяснить современные представления о локальной и глобальной циркуляции атмосферы, формирование представлений о распространении основных климатических параметров по территории Земли.

Материалы и оборудование: «Географический атлас» – М., 1981. – С. 38-39, географический атлас «География материков и океанов», миллиметровая бумага, цветные карандаши, ластик, линейка, циркуль, калькулятор, тетрадь для лабораторных работ.

1. Нарисовать схемы теплого и холодного фронтов, обозначить на них тип облачности и места локализации осадков и атмосферных явлений.

2. Нарисовать схемы циклона и антициклона, обозначив на них направление движения воздушных масс.

3. На картах давления в июле и январе (Географический атлас мира) выделить сезонные и перманентные центры действия атмосферы, изобразить их на контурной карте и подписать.

4. Нарисовать схему глобальной циркуляции атмосферы, обозначив на ней зоны повышенного и пониженного давления, а также направление движения воздушных масс. Подпишите места локализации ячеек Гадлея и Фаррела.

5. На контурной карте нарисовать климатическую карту мира, на которой обозначить среднегодовое количество осадков, температуру и преобладающее направление ветра в июле и январе.

- Обозначить точки с максимальными и минимальными значениями температуры.

- Обозначить точки с максимальным и минимальным количеством осадков.

- Обозначить точку с максимальной скоростью ветра на Земле.

6. Приведите примеры местных ветров, укажите условия образования пассата, муссона, бриза, фена и боры.

7. Ответьте на вопрос:

Что такое сила Кориолиса, как она влияет на направление движения воздушных масс, какие отличия в направлении этой силы проявляются в северном южном полушариях?

Практическая работа 10.
Климатические пояса и области мира. Глобальные изменения климата

Цель работы: формирование представлений о распространении основных климатических поясов и областей мира, а также о глобальных изменениях климата, определение перспектив решения современной проблемы глобального потепления.

Материалы и оборудование: географический атлас «География материков и океанов», географический атлас «Экономическая и социальная география мира», контурная карта, цветные карандаши, ластик, линейка, тетрадь для лабораторных работ.

1. На контурной карте нарисовать карту климатических поясов и областей мира, на которой обозначить распространение основных климатических поясов.

2. Составить легенду с краткой характеристикой каждого климатического пояса.

3. На основе литературных данных построить вертикальный разрез атмосферы Земли. На этом разрезе указать:

- высоты границ всех слоев атмосферы: тропосферы, стратосферы, мезосферы, ионосферы, термосферы, экзосферы и разделяющих их слоев,

- изменения температуры воздуха в различных слоях атмосферы.

В пояснении дать подробное описание вещественного (химического) состава атмосферного воздуха и процессов, происходящих в различных слоях атмосферы.

4. На контурной карте обозначьте границу максимального распространения четвертичного оледенения в северном полушарии.

5. По материалам атласа «Экономическая и социальная география мира» составьте карту распространения экологических ситуаций, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, проявляющихся на Земле.

6. Укажите основные перспективные направления решения современной глобальной проблемы загрязнения воздушного бассейна.

7. Ответьте на вопросы:

7.1. Почему на восточном побережье Евразии отсутствует область распространения тропического пояса?

7.2. Почему экваториальный пояс не образует сплошного ареала?

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Бобков А.А., Селиверстов Ю.П. Землеведение. – М.: Академический проект, 2006.

2. Любушкина С.Г., Пашканг К.В., Чернов А.В. Общее землеведение. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.

3. Никонова М.А., Данилов П.А. Землеведение и краеведение. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

4. Савцова Т.М. Общее землеведение. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.

5. Макарова М.Г. Учение об атмосфере: учебное пособие. – М.: Российский университет дружбы народов, 2012. – 60 с. – Режим доступа: www.biblioclub.ru/book/129020.

Дополнительная:

1. Боков В.А., Селиверстов Ю.П., Черванев И.Г. Общее землеведение. – СПб., 1998.

2. Вахтина Ю.В. Методическое руководство к выполнению лабораторных работ по общему землеведению. – Шуя, 2006.

3. Географический энциклопедический словарь. Географические названия. – М., 1989.

4. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины. – М., 1988.

5. Жекулин В.С. Введение в географию. – Л., 1989.

6. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. – М., 1991.

7. Исаченко А.Г. География в современном мире. – М., 1998.

8. Калесник С.В. Общие географические закономерности Земли. – М.: Высшая школа, 1970.

9. Колбовский Е.Ю. Ландшафтоведение. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.

10. Корнеев И.Г. Полевая практика по землеведению и краеведению. – Минск: Высш. школа, 1982.

11. Матвеев Н.П., Сераев Н.А. Воздушная оболочка Земли. – М., 1997.

12. Мильков Ф.Н., Бережной А.В., Михно В.Б. Терминологический словарь по физической географии. – М., 1993.

13. Мильков Ф.Н. Общее землеведение. – М., 1990.

14. Неклюкова Н.П. Общее землеведение. – М. – Ч. I, 1976; – Ч. II, 1975.

15. Никонова М.А. Рабочая тетрадь для самостоятельной работы студентов по курсу «Землеведение и краеведение» на отделении начальных классов. – М.: МПГУ, 1999.

16. Пашканг К.В. Практикум по общему землеведению. – Смоленск, 1996.

17. Полевые практики на географических факультетах педагогических университетов. В 3-х ч. / Под ред. А.В. Чернова. – М.: Высшая школа, 1999.

18. Ратобыльский Н.С., Лярский П.А. Землеведение и краеведение. – Минск: Изд-во «Университетское», 1987.

19. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. – М., 1990.

20. Сайгак В.П. Основные проблемы физической географии. – Минск, 1989.

21. Судакова С.С. Общее землеведение. – М., 1987.

22. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. – Л., 1974.

23. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. – М., 1994.

24. Юренков Г.И. Основные проблемы физической географии и ландшафтоведения. – М., 1982.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Синоптический код

Шкала ветров в баллах

Одно большое перо соответствует 5 м/с, малое – 2,5 м/с, треугольник – 25 м/с.

Таблица символов облачности

Условные обозначения осадков

Характеристика барической тенденции

Визуальная видимость

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 3

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЩЕГО ЗЕМЛЕВЕДЕНИЯ. ЗЕМЛЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ 5

Практическая работа 1. Солнечная система и ее составляющие. 5

Практическая работа 2. Время. 6

Практическая работа 3. Рельеф земной поверхности. 7

АТМОСФЕРА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ, АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ... 8

Практическая работа 4. Солнечная радиация. Радиационный и тепловой баланс. 8

Практическая работа 5. Температура воздуха. 9

Практическая работа 6. Влажность воздуха. Осадки. 10

Практическая работа 7. Давление и циркуляция атмосферы.. 12

Практическая работа 8. Климат. Погода. 13

Практическая работа 9. Циклоны и антициклоны. Глобальная циркуляция атмосферы.. 16

Практическая работа 10. Климатические пояса и области мира. Глобальные изменения климата 17

ЛИТЕРАТУРА.. 18

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 19

Учебно-методическое издание