Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование для специальности 013100 Экология Радиоконструкторский

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Семестр–девятый Учебный план набора 2001 г. и последующих лет
Всего ауд. занятий 75 ч
1 Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1 Цель преподавания дисциплины
1.2 Задачи изучения дисциплины
1.3 Место дисциплины в учебном процессе
2 Содержание дисциплины
Тема 2. Дистанционные и экспрессные методы контроля за окружающей средой.
Тема 3. Акустическое зондирование атмосферы Земли.
Тема 4. Экологическое прогнозирование.
2.2 Лабораторные занятия
2.3 Курсовая работа (15 ч, самостоятельная работа 29 ч)
2.4 Самостоятельная работа
Кол-во часов
3 Учебно–методические материалы по дисциплине
девятый (весенний) семестр
Лабораторные занятия
Окончание табл. А.1
Наименование работы
Подобный материал:
Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ


И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

____________М.Т.Решетников

«_______»____________2006 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине Глобальные методы наблюдения и

экологическое прогнозирование

для специальности 013100 – Экология

Радиоконструкторский факультет (РКФ)

Профилирующая кафедра «Радиоэлектронных технологий и

экологического мониторинга» (РЭТЭМ)

Курс–пятый

Семестр–девятый




Учебный план набора 2001 г. и последующих лет



Распределение учебного времени:


Лекции 30 ч (ауд.)

Лабораторные занятия 30 ч (ауд)

Курсовая работа 15 ч (ауд.)


Всего ауд. занятий 75 ч


Самостоятельная работа 75 ч


Общая трудоемкость 150 ч


Диф. зачет, экзамен девятый семестр


2006


Рабочая программа составлена с учетом ГОС ВО для специальности 013100 «Экология» утвержденного 10.03.2000 (№ гос. рег. 99 ЕН / СП).

Рабочая программа ОБСУЖДЕНА и УТВЕРЖДЕНА на заседании обеспечивающей кафедры РЭТЭМ , протокол № ___/2006.


2 Разработчик

профессор каф. РЭТЭМ _____________ И.Е. Хорев


3 Зав. обеспечивающей

кафедрой РЭТЭМ _____________ Г.В. Смирнов


4 Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом и СООТВЕТСТВУЕТ действующему рабочему плану занятий.

5 Срок действия рабочей программы – 31.01.2009.


Декан РКФ _____________ Г.В. Смирнов


1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Учебная дисциплина «Глобальные методы наблюдения и экономическое прогнозирование»–обязательная профессиональная дисциплина, в которой соединены тематика глобальных методов наблюдения за окружающей средой и вопросы экологического прогнозирования последствий многообразной человеческой деятельности.


1.1 Цель преподавания дисциплины

Цель курса - формирование у специалистов представления о физических основах глобальных методов наблюдения за окружающей средой, их возможностях в сборе базы данных о природных явлениях, последствиях человеческой деятельности и возможностях экологического прогнозирования изменений природной среды.


1.2 Задачи изучения дисциплины

Основная задача дисциплины вооружить обучаемых студентов теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для:
  • использование приборов и комплексов для применения различных параметров атмосферы, земной поверхности и водных бассейнов;
  • анализа эволюции окружающей среды под воздействием природных и антропогенных процессов глобального масштаба;
  • использование полученных знаний для охраны окружающей среды, разработка и эксплуатация техники экологического контроля и мониторинга природной среды.


1.3 Место дисциплины в учебном процессе

Дисциплина наряду с прикладной инженерной направленностью ориентирована на повышение гуманистической составляющей при подготовке специалистов и базируется на знаниях, полученных при изучении социально-экономических, естественнонаучных и обще профессиональных дисциплин, а именно: физики, химии, математики, экологии, электротехники, информатики, квантовой механики оптических систем, материаловедения и материалов электронных средств; метрологии, стандартизации и технических средств.


2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


2.1 Лекции (30 ч, самостоятельная работа 30 ч).

Тема 1. Глобальные проблемы человечества на рубеже тысячелетий. Проблема экологии ближнего Космоса с точки зрения опасности технических осколков. Освоение космоса и техногенный мусор. Методы контроля и утилизации техногенного мусора. Глобальное потепление климата на планете. Повышение температуры мировых океанов. Причины потепления. Парниковый эффект и его последствия. Мировой контроль за выбросом углекислого газа на планете. Проблемы уменьшения озонового слоя на Земле. Причины и следствия озоновых дыр. Мероприятия по контролю за состоянием озонового слоя планеты. Проблемы химического и радиационного заражения планеты в результате человеческой деятельности. Пути уменьшения их негативных последствий.


Тема 2. Дистанционные и экспрессные методы контроля за окружающей средой. Пассивные и активные методы дистанционного зондирования. Лазеры и их контроль в создании глобальных методов контроля за состоянием воздуха, воды, почв. Интерференция, дифракция и поляризация световых волн. Тепловое излучение. Интерференционные и поляризационные приборы. Оптические исследования Земли получаемые с помощью спутников с целью определения физических параметров атмосферы, облачности и земной поверхности, мирового океана и характеристик пространственной структуры облачности по измерениям излучения в видимой и инфракрасной областях спектра. Основные процессы образования теплового излучения. Спектральное распределение собственного излучения Земли. Обратные задачи оптического зондирования. Определение вертикального профиля температуры атмосферы. Определение вертикального профиля влажности. Определение температуры подстилающей поверхности и облаков. Определение высоты верхней границы облаков. Физические основы активного дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование океанических волн, течений и поверхностных ветров с помощью радиолокатора декаметрового диапазона. Микроволновая радиометрия и ее применение.

Тема 3. Акустическое зондирование атмосферы Земли. О преломлении звуковых волн в атмосфере. Рассеяние звуковых волн в турбулентной атмосфере и твердыми частицами. Поглощение звука в воздухе. Турбулентное ослабление звука. Принцип работы и классификация систем акустического зондирования. Уровни акустической локации. Требования к выбору параметров акустических локаторов. Выбор несущей частоты акустического локатора. Принцип построения и конструкции акустического локатора. Трехканальный акустический локатор. Методы измерения параметров атмосферы. Измерение структурных постоянных флуктуаций температуры и скорости ветра. Измерение температуры. Многочастотный метод измерения влажности. Доплеровский метод измерения скорости ветра. Физические особенности акустического эффекта Доплера в неоднородной движущейся среде. Вывод формул для эффекта Доплера в геометрической акустики неоднородной движущейся среды. Рефракционные ошибки измерения скорости ветра в доплеровских акустических локаторах. Акустическое зондирование пограничного слоя атмосферы. Зондирование термической структуры пограничного слоя атмосферы. Статистические характеристики температурных инверсий. Исследование температурного пограничного слоя над океаном. Количественные измерения параметров атмосферы. Исследование взаимосвязи характеристик стратификации атмосферы с распределением аэрозолей. Исследование взаимосвязей характеристик стратификации атмосферы с концентрацией ионов.

Тема 4. Экологическое прогнозирование. Первые модели экологического прогнозирования ( Дж. Форретер и Д. Мидоуз ). Глобальный проект «Стратегия выживания» ( М. Месарович и Э. Пестель ). Концепция «органического роста». Латиноамериканская модель мирового развития ( А. Эрреса ). Проект японских ученых «Новый взгляд на развитие Земли». Глобальная модель Дж. Тинбергена «Обновление международного порядка». Математическое моделирование и результаты расчетов по различным моделям. Критика моделей и их значение для прогнозирования регионального и мирового.

2.2 Лабораторные занятия ( 30 ч, самостоятельная работа 16 ч.)


Работа 1. Исследование характеристик лазерного излучения (2 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 2. Системы акустического зондирования атмосферы (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 3. Принцип построения и работа акустического локатора (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 4. Применение лазеров в дистанционном зондировании (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 5. Определение температуры поверхности океанов (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 6. Методы оптической съемки поверхности Земли (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 7. Методы измерения параметров атмосферы (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

Работа 8. Определение скорости ветра на основе Доплера–эффекта (4 ч, самостоятельная работа 2 ч.).

2.3 Курсовая работа (15 ч, самостоятельная работа 29 ч)



Выполняется студентами по материалам литературы по следующим темам:

  1. Твердотельные лазеры.
  2. Газовые лазеры.
  3. химические лазеры.
  4. Полупроводниковые лазеры.
  5. Методы определения температуры поверхности морей и океанов со спутников.
  6. Методы определения аэрозольных загрязнений лидарами.
  7. Озоновый щит Земли.
  8. Киотский протокол.
  9. Парниковый эффект 20 – го века.
  10. Дефографические проблемы народонаселения Земли.
  11. Проблемы экологии ближнего космоса.
  12. Экологическое прогнозирование.



Студент, под руководством преподавателя, должен сформулировать цель и задачи исследования, провести краткий обзор литературных данных по выбранной проблеме. Промежуточный контроль за выполнением курсовой работы осуществляется в форме индивидуальных консультаций студентов с преподавателем. Аннотацию курсовой работы, содержащую краткое описание выбранной проблемы и предполагаемых подходов к ее решению студенты сдают в письменном виде до 15 октября, а курсовую работу – не позднее 10 декабря.


2.4 Самостоятельная работа

Наименование работы
Кол-во часов
Форма контроля

1 Проработка лекционного материала.


30
Опрос. Экзамен.

2 Подготовка к лабораторным занятиям
16
Опрос и проверка конспектов

3 Работа над курсовой работой
29
Защита.


Всего часов самостоятельной работы

75 ч




3 Учебно–методические материалы по дисциплине


3.1 Рекомендуемая литература

а) основная:
  1. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 375 с.
  2. Виноградов Б.В. Преобразованная Земля. Аэродинамические исследования. - М.: Мысль, 1981. - 295 с.
  3. Дистанционное зондирование в метеорологии, океанографии и гидрологии / Под ред. А.П. Кренкелла - М. Мир, 1984. - 555 с.
  4. Экологический прогноз. /Под ред. В.Н. Мотимова. - М.: Из-во МГУ, 1986. - 195 с.
  5. Экологическое прогнозирование. / Под ред. В.Е. Соколова – М.: Наука, 1979. – 279 с.


б) дополнительная:
  1. Математические модели глобального развития. Критический анализ моделей природопользования. / Под ред. В.А. Егорова. – Л.: Гидромете оиздат, 1980. – 192 с.
  2. Лазерный контроль атмосферы. / Под ред. Э.Д. Хинки. – М.: Мир, 1979. – 416 с.
  3. Дистанционное зондирование атмосферы. / Под ред. В.Е. Зуева. – Новосибирск: Наука, 1978. – 175 с.



Приложение А

(обязательное)

–Учебно-методическая карта дисциплины

«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»

–для специальности 013100–«Экология»

девятый (весенний) семестр

Таблица А.1

Номер недели

семестра

Лекции

Лабораторные

занятия
Процедуры

контроля

(КР, КЛ, ТК)*
Курс. проект, работа (0% -выдача заданий 100% -прием)
Кол часов самостоятельной работы по всем видам занятий, заданий в нед.

Номер лекции и

наименование темы
Кол-во часов
Номер занятия и

название работы
Кол-во часов

1
2
3
4
5
6
7
8

1,2
1,2 Глобальные проблемы человечества на рубеже тысячелетий.
4
1 Исследование характеристик лазерного излучения
2






4

3
3 Дистанционные и экспрессные методы контроля.
2
2 Системы акустического зондирования атмосферы
4






4

4
4 Интерференция, дифракция и поляризация световых волн.
2









0%
4

5
5 Тепловое излучение. Оптические исследования Земли.
2
3 Принцип построения и работа акустического локатора
4






5

6
6 Обратные задачи оптического зондирования
2
4 Применение лазеров в дистанционном зондировании.
4






5

7
7 Физические основы активного дистанционного зондирования.
2









30%
6

8
8 Микроволновая радиометрия и ее применения.
2
5 Определение температуры поверхности океанов.
4






6

9
9 Принцип работы и классификация систем акустического зондирования.
2






ТК



6

10
10 Методы измерения параметров атмосферы
2
6 Методы оптической съемки поверхности Земли.
4






6

11
11 Акустическое зондирование пограничного слоя атмосферы
2









50%
6



Окончание табл. А.1

1
2
3
4
5
6
7
8

12
12 Доплеровские методы измерения перемещений воздушных потоков.
2
7 Методы измерения параметров атмосферы.
4






6

13
13 Требования к выбору параметров акустических и лазерных локаторов.
2









80%
6

14
14 Предсказания и прогнозирование. Модели экологического прогнозирования.
2
8 Определение скорости ветра на основе Доплера–эффекта.
4






6

15
15 Математическое моделирование и результаты расчетов.
2






ТК
(100%)
5

Итого:
30



30



15
75

Общая трудоемкость: 150 часов

8 лабораторных занятий; 2 тестовых контроля

*) ТК – тестовый контроль



Приложение Б

(обязательное)

Рейтинговая раскладка (сводные данные) дисциплины

«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»

для специальности 020801 «Экология»

девятый (осенний) семестр


Наименование работы
Форма отчетности

и контроля
Рейтинговые баллы

(максимум)

1. Проработка лекционного материала
Теоретический конспект (15 по 1 баллу)

Устные контрольные опросы на лекции (5 по 3 балла)

Тестовый контроль (2 по 8 баллов)

15


15


16

2. Подготовка к лабораторным работам и выполнение отчетов
Теоретический конспект (8 по 3 баллов)

24

3.Курсовая работа
Защита курсовой работы
30

3. Поощрительные баллы за сообщения дополнительного материала, активную работу на лекции




20

Всего баллов:



120



Разработчик

профессор каф. РЭТЭМ _____________ И.Е. Хорев