Файл: Лабораторный практикум В. Ф. Говердовский, А. В. Дикинис.pdf

Министерство образования и науки Российской Федерации 

___________ Федеральное агентство по образованию___________

Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Е   О Б Р А ЗО В А ТЕ Л Ь Н О Е  УЧ Р Е Ж Д Е Н И Е  

В Ы С Ш Е Г О   П Р О Ф Е С С И О Н А Л Ь Н О Г О   О Б Р А З О В А Н И Я  

Р О С С И Й С К И Й  Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й  ГИ Д Р О М Е Т Е О Р О Л О Г И Ч Е С К И Й  У Н И В Е Р С И Т Е Т

Л А Б О Р А Т О Р Н Ы Й   П Р А К Т И К У М

« К О С М И Ч Е С К А Я   М Е Т Е О Р О Л О Г И Я »

Р е к о м е н д о в а н о   У ч е б н о -м е то д и ч е с к и м  объеди н ен и ем  

в  о б л а с т и  г и д р о м е т е о р о л о г и и  в к а ч е с т в е  у ч е б н о го  п особи я 

для с т у д е н т о в  вы с ш и х  у ч е б н ы х  завед ен и й ,  о б у ч аю щ и х ся  по  сп е ц и а л ь н о с т и  

« М е т е о р о л о г и я »   н ап равл ен и я п о д г о т о в к и   «Г и д р о м е т е о р о л о г и я »

В.Ф. Говердовский, А.В. Дикинис

п о   д и с ц и п л и н е

Часть I. «Спутниковая метеорология»

Р Г Г М Ы

Санкт-Петербург

2 0 0 9

УДК 551.507.362.2

БК 39.62:26.23.в6

Говердовский  В.Ф.,  Дикинис  А.В.  Лабораторный  практикум  по  дисцип­
лине  «Космическая  метеорология».  Ч.  I.  Спутниковая  метеорология.  -

Основное внимание уделено лабораторным работам и задачам спут­

никовой  (космической)  метеорологии,  существенным  образом  исполь­
зующей  методы  астрономии,  прикладной  небесной  механики  (динамики 

космического  полета)  и  общей  метеорологии  (физики  атмосферы)  для 

осуществления  комплексных  измерений прямой  и рассеянной  (отражен­
ной)  солнечной радиации,  собственного  излучения  земной поверхности, 
встречного  излучения  атмосферы  и  уходящей  радиации,  характеризую­
щих  состояние  подстилающей  поверхности  Земли,  облачности  и  атмо­

сферы до больших высот.

В начале каждой лабораторной работы приводятся краткие сведения 

из теории; методические указания и рекомендации по выполнению работ, 

ответы  и  решения  (наиболее  трудных)  задач  позволяют  использовать 
практикум для самостоятельного изучения дисциплины.

Лабораторный  практикум  предназначен  для  студентов  гидрометео­

рологических специальностей высших учебных заведений.

Рецензент: В.В. Степанов, канд. физ.-мат. наук, ст. научн. сотр. ААНИИ.

СПб.: изд. РГГМУ, 2009. -  227 с.

I S B N   9 7 8 - 5 - 8 6 8 1 3 - 2 3 2 - 2

I S B N   9 7 8 - 5 - 8 6 8 1 3 - 2 3 2 - 2

© Говердовский В .Ф ., Дикинис А .В., 2009 
©  Российский  государственный  гидрометеорологический 

—у н и в е р си те т (РГГМУ), 2009

h
J

'h

/

' 
У

'ъ

Я

П Р Е Д И С Л О В И Е

Спутниковая (космическая) метеорология - научное направле­

ние, предметом изучения которого, с одной стороны, является влия­

ние природных условий на распространение и трансформацию лу­

чистой энергии Солнца в системе «Земля-атмосфера», а с другой - 
использование различных видов излучения для научного исследо­

вания состояния компонентов этой системы, естественных объектов 

и образований, погодо- и климатообразующих процессов.

Основным методом  научного  исследования спутниковой ме­

теорологии является дистанционное зондирование - «... наблюде­

ние  и  измерение  энергетических  и  поляризационных  характери­

стик  собственного  и  отраженного  излучения  элементов  суши, 

океана  и  атмосферы  Земли  в  различных диапазонах  электромаг­

нитных волн, способствующее описанию местонахождения, харак­

тера  и  временной  изменчивости  естественных  природных  пара­

метров и явлений,  природных ресурсов Земли,  окружающей сре­

ды,  а также  антропогенных  объектов  и  образований»  (документ 

ООН «А/АС 105/С. 1/Л.94»)

Метеорологические спутники Земли впервые позволили полу­

чить  качественную  новую  информацию  о  физических  процессах 

в системе «Земля-атмосфера», о радиационных и тепловых пото­

ках, пронизывающих географическую оболочку Земли, о механиз­

мах взаимодействия солнечной радиации с подстилающей земной 

поверхностью, Мировым океаном и атмосферой.

Практикум по спутниковой метеорологии подготовлен препо­

давателями  Российского  государственного  гидрометеорологиче­

ского университета (РГГМУ), имеющими многолетний опыт пре­

подавания соответствующего курса студентам гидрометеорологи­

ческих  и  океанологических  специальностей.  Следуя  принципу, 

согласно  которому  студенты  для  прочного  усвоения  изучаемой 

дисциплины и ее практических приложений обязаны понять сущ­

ность метода научных исследований Земли из космоса и условия 

его реализации, особенности источников информации и способов 

ее получения и при этом получить навык к самостоятельной спе­

цифической работе, авторы включили в практикум только те лабо­

раторные работы, которые реально выполнимы.

При составлении практикума был использован ряд аналогич­

ных изданий прошлых лет не только по космической метеороло­

гии, но и по  важнейшим сопутствующим научным дисциплинам: 

частично привлечен в переработанном виде материал из задачни­
ков по астрономии, небесной механике, общей метеорологии, ди­
намической метеорологии и т. п. [2, 4, 6, 7, 9].

Основное назначение данного практикума по спутниковой ме­

теорологии  -  осмысление  и  углубление  теоретических  знаний, 

изучение  методических  принципов  и  способов  получения,  обра­
ботки и интерпретации  информации, получаемой с помощью  ап­

паратуры  метеорологических  спутников  Земли  (МСЗ),  а  также 
приобретение  навыка  к  практическому  решению  специфических 
задач спутниковой (космической) метеорологии.

Лабораторный практикум условно подразделяется на три  са­

мостоятельные части, каждая из которых содержит по три взаимо­

связанные лабораторные работы, что  соответствует главным раз­

делам  космической метеорологии.  Последовательность лаборатор­

ных работ  следует  программе  дисциплины.  Каждая  лабораторная 

работа содержит краткое теоретическое обоснование, контрольные 

вопросы для самопроверки знаний, задания и задачи, перечень ма­

териалов и рекомендуемой литературы для работы, порядок ее вы­

полнения и методические указания.

Краткое теоретическое обоснование лабораторной работы со­

держит  основные,  самые  необходимые  сведения,  поясняет  сущ­

ность и (или) методологию ее выполнения. Чаще всего оно состав­
лено таким образом, что для практического применения получае­

мых  сведений  требуется  дополнительное  использование  учебни­

ков,  а  это  приучает  студентов  к  самостоятельной  углубленной 

проработке необходимой научной литературы. В целях более глу­

бокого и детального  ознакомления с изучаемыми вопросами сту­

дентам рекомендуются задачи для самостоятельного решения, ко­

торые разнообразны по содержанию и степени трудности. Многие 

из них снабжены ответами,  а наиболее сложные - решениями.

Одни задачи являются иллюстративными примерами к соот­

ветствующему  теоретическому  материалу  лабораторных  работ, 

другие же представляют самостоятельный (познавательный) инте­

рес. Авторы полагают, что основным итогом их решения должен

4

быть  не  только  численный  ответ,  но  и  всесторонний  анализ  его 

физического смысла. Поэтому в практикуме помещены не только 

задачи, но и задания на построение и анализ различных графиков, 

номограмм, а также вопросы для обсуждения.

Выбор конкретных задач для решения осуществляется по ука­

занию преподавателя или под его контролем по усмотрению самих 

студентов. Во всяком случае, студент должен самостоятельно пред­

ставить себе ход выполнения (алгоритм) каждой из задач и, по край­

ней мере, некоторые из них решить полностью. Важнейшие констан­

ты и справочные сведения, которые могут потребоваться для реше­

ния задачи или ответа на вопрос, приводятся в приложении 1.

В  процессе  выполнения  лабораторных  работ  целесообразно 

распределить 'обучающихся студентов по группам (2-3 человека), 

чтобы они, решая одну и ту же задачу, имели возможность обсуж­

дать  и  согласовывать  свои  действия,  вырабатывать  навыки  пра­

вильного подхода к решению поставленной задачи, к отысканию 

необходимых  оптимальных  для  этого  алгоритмов,  критически 

оценивать  полученные  результаты,  сопоставляя  их  с  реальными 

данными ранее проведенных натурных исследований и опублико­

ванных.  Это позволяет быстро и своевременно обнаружить и ис­

править ошибки, допущенные в практических действиях.

О  выполнении  лабораторных  работ  студенты  представляют 

индивидуальный (или групповой, бригадный)  письменный отчет в 
произвольной  (или  рекомендуемой  преподавателем)  форме,  при 

составлении которого студент(ы) должен уметь пользоваться сжа­

той  (краткой)  формой  записей,  четкой  формулировкой  выводов, 

грамотным графическим отображением результатов.

Каждая из лабораторных работ практикума предусматривает 

порядок ее выполнения, а также использование тех или иных по­

собий или материалов - моделей, графиков, диаграмм, справочни­

ков, календарей астрономических, математических и астрономиче­

ских таблиц, планшетов, номограмм, калькулятора или персональ­

ной электронной вычислительной машины.

Авторы будут благодарны за отзывы и замечания, высказан­

ные  по  поводу  практикума лабораторных работ  по  спутниковой 

(космической) метеорологии.

5