资源与环境学院应用气象学专业课程介绍
大气物理学
Atmospheric Physics
课程编号：03600868j
适用专业：应用气象学
总学时数： 48
总学分： 3
课程类型：专业基础
先修课程：高等数学、大学物理
大纲主撰人：宋天元
内容简介
大气物理学是研究大气中的物理现象、物理过程及其演变规律的大气科学的分支学科。它既是大气科学的基础理论部分，又是环境科学的一个部分。该课程的学习，使学生系统掌握大气物理学各方面的基础理论知识，为以后的动力气象学、云物理学及边界层气象学等专业课的学习奠定基础。
教学大纲
课堂讲授部分
（一）分章节列出标题、各章节要点及授课时数
第1章 绪论
1.1 课程性质
1.2 气象学简史：酝酿阶段
1.3 气象学简史：萌芽阶段
1.4 气象学简史：现代气象学的开创
1.5 气象学简史：挪威（卑尔根）学派时期
1.6 气象学简史：芝加哥学派时期
第2章 大气组成
2.1 地球大气的演化
2.2 大气成分
2.3 大气气溶胶
※本章要点：大气中各种成分的作用
第3章 气象要素
3.1 基本气象要素
3.2 干空气状态方程
※本章要点：五个基本气象要素的特点和在不同高度大气中的分布特征；干空气状态方程的表达式
第4章 大气垂直结构
4.1 热力结构分层
4.2 化学成份分层
4.3 电磁特性分层
※本章要点：大气温度的垂直分层及各层的大气特征及运动状态
第5章 大气中的水汽
5.1 大气水循环
5.2 大气水汽含量的表征
5.3 湿空气状态方程
※本章要点：绝对湿度、相对湿度、水汽压及饱和水汽压的定义及物理含义，能够推导和使用湿空气状态方程
第6章 大气静力学
6.1 大气静力学方程
6.2 模式大气
※本章要点：大气静力学方程的含义
第7章 大气热力过程
7.1 气块模型
7.2 热力学第一定律的气象学应用
7.3 干绝热过程
7.4 位温
7.5 抬升凝结高度
7.6 湿绝热过程
7.7 相当位温
7.8 热力学图解的结构
7.9 热力学图解的应用
7.10 焚风
7.11 等压冷却过程
7.12 绝热混合过程
※本章要点：大气中的绝热过程，及利用热力学图解分析大气热力状态
第8章 大气静力稳定度
8.1 静力稳定度判据
8.2 条件性不稳定
8.3 静力稳定度的变化
※本章要点：大气稳定度的多种判断方式
第9章 辐射基础知识
9.1 电磁波谱
9.2 基本辐射量
9.3 黑体辐射基本性质
※本章要点：基本辐射规律
第10章 辐射与大气介质的相互作用
10.1 单个球形粒子Mie散射
10.2 粒子群Mie散射
10.3 Rayleigh散射
10.4 吸收光谱
10.5 大气吸收
※本章要点：不同散射形式的区别及对太阳辐射的影响
第11章 地气系统辐射平衡
11.1 太阳常数与日射
11.2 行星反照率
11.3 大气保温效应
11.4 地气系统辐射平衡
※本章要点：大气保温效应，及不同下垫面的辐射效应
（二）教材与主要参考书
教材：盛裴轩. 大气物理学. 第二版. 北京：北京大学出版社，2013年
教学大纲说明
一、教学目的、课程性质及教学任务与其他课程的关系，所需先修课程。
本课程主要讲述：大气中各种气体成分的性质、各种气象要素的定义与计算、大气的垂直分层；大气静力学；大气热力学的基本概念和基本定律、各种热力过程和温湿参量；大气层结稳定度；辐射的基本概念和基本定律、太阳短波辐射在大气中的传输、地球长波辐射在大气中的传输；大气光学现象；云降水物理基础等大气学科的基础知识。
该课程中涉及大量高等数学及大学物理知识，因此，需先修高等数学及大学物理课程。
二、教学要求及选编教材的依据。
总的教学要求是：
本课程的目标在于通过本课程的学习，能够使学生理解和掌握大气物理学的基本概念和原理，能运用相关理论讨论气象要素的基本特征、大气结构特点以及常见大气成分的源汇和作用，能够分析大气中的基础热过程、辐射过程和光学现象等，为今后的高级专业课程打下坚实的理论基础。
选用教材依据：
盛裴轩等编写的大气物理学包含了大气物理学各分支学科的主要内容，为适应学科发展和全球极端天气频繁出现对雷电等灾害的研究，书中均进行了补充。本教材图文详实，对物理过程描述详尽，被评为“九五”教育部重点教材。
三、教学环节和教学方法。
本课程是一门专业必修课，主要采用案例教学、探究式教学、传统授课等教学方法。利用课堂教学使学生了解基本的专业词汇，理解课程中主要知识点并掌握知识脉络；利用案例教学使学生了解大气稳定度的不同条件下选用不同的判断方法，并结合实际绘图，了解不同温压垂直变化条件下的大气状态。
四、改革思路和说明。
1.充分利用网络资源，在知识点的学过程中加入线上线下相结合的模式，提高学生的学习效率。
2.设置多种课程活动安排，灵活知识点的学习形式，为不同学习能力的学生提供更多学习形式的选择。
3.学练相结合，利用网络平台，增加学生的练习机会，提高学生的认识和理解深度。
