Рабочая программа заведующим кафедрой географии океана, академиком нан украины, д ф-м н., профессором Ивановым В. А. Курс -4 Семестр -8



жүктеу 160.26 Kb.
Дата30.04.2016
өлшемі160.26 Kb.
түріРабочая программа
: workdoc -> %D0%A0%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%87%D0%B8%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%80%D1%8B
%D0%A0%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%87%D0%B8%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%80%D1%8B -> Учебная программа составлена на основе


Рабочая программа составлена на основе образовательного стандарта, самостоятельно устанавливаемого МГУ имени М.В. Ломоносова для реализуемых образовательных программ высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 021000.62 География и положения о рабочей учебной программе дисциплины высшего профессионального образования (квалификации «бакалавр») утвержденного Методическим советом Филиала МГУ в г. Севастополе (протокол № 4 от 2 марта 2012 г.)

Рабочая программа заведующим кафедрой географии океана, академиком НАН Украины, д.ф-м.н., профессором Ивановым В.А.

Курс –4

Семестр –8



Зачетных единиц – 3

Академических часов – 44 ч.

Лекций – 22 часов

Семинарские занятия – 22 часов

Формы промежуточной аттестации - нет

Форма итоговой аттестации – зачет




Содержание


Введение 4

1. Место курса в профессиональной подготовке выпускника 4

2. Структура и содержание дисциплины «Океанография шельфа». 5

2.1 Тематический план 6

2.2 Планы лекций 7

2.3 Планы семинарских занятий. 9

3. Рекомендуемые образовательные технологии 9

4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. 9

4.1 Оценочные средства текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины 10

4.2 Порядок итогового контроля 10

4.3 Примерный перечень вопросов к зачету 11

5. Рекомендуемая литература 11

6. Материально-техническое обеспечение дисциплины 13




Введение


Цель курса

Целью освоения дисциплины «Океанография шельфа» является создание общего представления об особенностях динамики вод в прибрежной зоне морей и океанов и факторах их вызывающих



Задачи курса:

  • ознакомить студентов с основными закономерностями протекания различных физических процессов в прибрежной зоне и географическими особенностями их проявления в разных районах Мирового океана;

  • дать представление об основных методах исследования динамики вод в прибрежной зоне;

  • ознакомить студентов с существующими численными моделями прибрежной циркуляции вод;

  • показать практическую важность изучения динамики вод в прибрежной зоне для решения задач рационального использования природных ресурсов и охраны водной среды, а также регионального прогноза погоды.



1. Место курса в профессиональной подготовке выпускника


Дисциплина «Океанография шельфа» входит в профессиональный цикл базовой части ООП по направлению «География». Курс лекций предполагает знание студентами общего курса физики, дифференциального и интегрального исчисления, программирования, разделов курса «Океанология» – морские течения, модели океанической циркуляции. Дисциплина тесно связана с курсами «Океанология», «Физическая метеорология», «Модели океанической циркуляции». Освоение дисциплины «Океанография шельфа» необходимо для подготовки профессиональных специалистов по всем направлениям географической науки.
Требования к уровню освоения содержания курса

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:



  • теоретических знаний в области динамики вод,

  • освоение базовых методов моделировании шельфовых процессов;

  • способность понимать, излагать и критически анализировать общую информацию об океанологических процессах;

  • умение применять теоретические знания при освоении основных методов измерений и интерпретации полученных данных при прохождении учебной практики.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: особенности динамики вод в прибрежной зоне морей и океанов; реакцию прибрежных вод на различные внешние природные воздействия; основные принципы численного моделирования прибрежной циркуляции вод.

Уметь: использовать и обрабатывать данные наблюдений.

Владеть: конкретными физико-математическими моделями для прогностического расчета реальных гидродинамических явлений в шельфовой зоне океанов и морей.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: способность выпускника эффективно применять на практике базовые и теоретические знания дисциплины «Океанография шельфа»; способность применять на практике океанологические методы исследований и анализа (ПК-18, ПК-19, ПК-20, ПК-23).

2. Структура и содержание дисциплины «Океанография шельфа».


Зачетных единиц – 3; Академических часов – 44 ч; Лекций – 22 часов; Семинарские занятия – 22 часов; Форма итоговой аттестации – зачет

2.1 Тематический план








Название темы



Количество часов

Лекции

Семинары

СРС

Формы текущего контроля успеваемости

1

2

3

4

5

6

1

Введение


2

2

6

-

2

Поверхностные волны


2

2

6

-

3

Приливы и приливные течения

2

2

6

-

4

Прибрежные захваченные волны

2

2

6

-

5

Сейши в бухтах и заливах

2

2

6

-

6

Прибрежная циркуляция и ветровые течения


2

2

6

-

7

Прибрежный апвеллинг

2

2

6

-

8

Термохалинная структура вод и плотностные течения

2

2

6

-

9

Особенности океанологических процессов над бровкой шельфа


2

2

6




10

Взаимодействие вод шельфа с окружающими водами

2

2

4




11

Математическое моделирование прибрежной циркуляции вод

2

2

6







Итого:

22

22

64

Форма итогового контроля - зачет

2.2 Планы лекций


Введение. Определение шельфа. Практическая значимость прибрежной зоны. Судоходство. Портовые сооружения. Добыча полезных ископаемых. Рыболовство. Туризм. Рекреационная зона.

Факторы, обуславливающие отличие прибрежных вод от вод открытых частей океанов. Наличие берега. Мелководность. Речной сток. Материковый склон и бровка шельфа. Особенности прибрежных метеорологических условий.


Поверхностные волны. Краткие сведения. Генерация поверхностных волн. Их свойства. Основные параметры волн. Длина. Скорость распространения. Период. Высота. Амплитуда. Частота. Волновое число. Волны на глубокой воде. Скорость распространения на глубокой воде. Волны на воде конечной глубины. Скорость распространения на мелкой воде. Перенос массы в волнах (стоксов перенос). Энергия волнового движения на глубокой воде и воде конечной глубины. Групповая скорость. Статистические методы описания волнения.

Изменение параметров волн, входящих на мелководье. Изменение скорости и длины волн. Рефракция. Закон Снеллиуса. Изменение высоты волн. Волны на прибрежных течениях. Диссипация энергии волн. Изменение формы волн.

Разрушение волн. Крутизна волн. Два типа условий, при которых волны разрушаются. Типы бурунов. Сливающийся. Скользящий. Опрокидывающийся.

Прибойные биения. Волновой нагон. Разрывные течения. Механизм их образования. Их характеристика.



Приливы и приливные течения. Основные особенности приливов. Приливообразующие силы. Статический прилив. Гармонические составляющие. Динамические уравнения приливов. Классификация приливов.

Влияние трения на приливы. Эффекты, связанные с уменьшением глубины. Совместное влияние силы Кориолиса и трения. Влияние мелководья на составляющие прилива.



Прибрежные захваченные волны. Радиус деформации Россби. Принцип сохранения потенциальной завихренности. Краевые волны. Волны Кельвина. Волны Пуанкаре. Топографические волны Россби. Шельфовые волны.

Сейши в бухтах и заливах. Основные понятия. Важность изучения сейш. Стоячие волны. Узловые линии. Механизмы генерации. Методы изучения. Формула Мериана. Моды колебаний. Нулевая мода Гельмгольца. Парадокс гавани. Влияния вращения Земли и трения о дно на сейшевые колебания.

Экспериментальные исследования сейшевых колебаний. Классификация водоемов по характеру сейшевых колебаний.

Влияние сейш на формирование спектра длинных волн.

Экстремальные сейшевые колебания. Абики. Риссага. Механизм формирования экстремальных сейшевых колебаний. Двойной резонанс.



Прибрежная циркуляция и ветровые течения. Основные причины, вызывающие циркуляцию вод в прибрежной зоне. Ветер, приливы, захваченные волны, речной сток, выход океанских течений на шельф. Пространственно-временная изменчивость прибрежных течений. Время установления прибрежной циркуляции.

Ветровые течения. Поверхностные течения, генерируемые ветром. Две составляющие дрейфа – течение, вызванное касательным напряжением ветра, и волновое течение (стоксов перенос). Применение теории Экмана для мелководья и при наличии берега. Пограничные слои.

Штормовые нагоны. Модели штормовых нагонов.

Прибрежный апвеллинг. Понятие апвеллинга. Апвеллинг в открытых частях океана и в прибрежной зоне. Его значение. Классификация прибрежного апвеллинга по механизмам образования. Классификация апвеллинга по временным масштабам. Круглогодичный, сезонный, синоптический и мезомасштабный.

Географическое распространение прибрежного апвеллинга. Натурные исследования прибрежного апвеллинга. Поверхностный экмановский слой. Промежуточный слой. Придонный экмановский слой. Поверхностное вдольбереговое струйное течение. Подповерхностное противотечение. Фронт апвеллинга. Поперечная двухячеистая структура циркуляции. Пространственная неоднородность. Локальные центры. Филаменты.

Механизмы формирования структуры прибрежного апвеллинга. Модели прибрежного апвеллинга.

Термохалинная структура вод и плотностные течения. Тепловой баланс прибрежных вод и его сравнение с океанским. Температурные изменения, связанные с колебаниями теплового баланса. Формирование сезонного термоклина. Формирование стратификации.

Определение эстуария. Классификация эстуариев. Солевой баланс. Примеры эстуариев. Взаимодействие вод эстуария с прибрежными водами. Шлейфы вод пониженной солености. Динамика шлейфов.

Прибрежные термохалинные фронты. Неустойчивость фронтов. Перемешивание поперек фронтов. Перемешивание вод на шельфе. Время перемешивания. Плотностные течения.

Особенности океанологических процессов над бровкой шельфа. Морфометрическая характеристика. Изменчивость водных масс. Апвеллинг над бровкой шельфа. Вихри. Инерционные колебания. Внутренние волны. Волны Кельвина. Топографические волны. Перемешивание.

Взаимодействие вод шельфа с окружающими водами. Морская и прибрежная границы шельфа. Механизмы взаимодействия. Нелинейность. Эффекты пограничных слоев связанные с трением. Неустойчивость течений. Стратификация. Подводные каньоны. Шлейфы речных вод. Концепция узкого шельфа.

Математическое моделирование прибрежной циркуляции вод. Исходные уравнения. Начальные условия. Граничные условия. σ – координаты.

Разностные схемы. Расчетные сетки. Криволинейная ортогональная сетка. Триангуляция области. Неструктурированная сетка.

Численные модели. Океаническая модель Принсетонского Университета (POM). Бергенская океаническая модель (BOM). Трехмерные модели река–море ELCIRC и SELFE.

2.3 Планы семинарских занятий.


  1. Рекреационная зона.

  2. Факторы, обуславливающие отличие прибрежных вод от вод открытых частей океанов.

  3. Генерация поверхностных волн.

  4. Статистические методы описания волнения.

  5. Разрушение волн.

  6. Прибойные биения.

  7. Основные особенности приливов.

  8. Влияние трения на приливы.

  9. Прибрежные захваченные волны.

  10. Сейши в бухтах и заливах.

  11. Прибрежная циркуляция и ветровые течения.

  12. Ветровые течения.

  13. Штормовые нагоны. Модели штормовых нагонов.

  14. Прибрежный апвеллинг.

  15. Географическое распространение прибрежного апвеллинга.

  16. Термохалинная структура вод и плотностные течения.

  17. Прибрежные термохалинные фронты.

  18. Особенности океанологических процессов над бровкой шельфа.

  19. Взаимодействие вод шельфа с окружающими водами.

  20. Математическое моделирование прибрежной циркуляции вод.



3. Рекомендуемые образовательные технологии


В процессе преподавания дисциплины «Океанография шельфа» применяются разнообразные виды образовательных технологий: лекции, практические работы, семинарские занятия. Учебный материал подается с использованием современных средств визуализации. На практических занятиях используются технические формы бланков, размещенные в Интернете. В процессе проведения семинаров применяются методы развивающего и проблемного обучения.

4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.


Одна из целей высшего образования – научить студента работать и приобретать знания самостоятельно. Для плодотворного изучения курса каждый час занятий студента в аудитории должен дополняться самостоятельной работой. Наиболее ценным способом приобретения знаний является самостоятельная работа с библиотечным фондом.

В самостоятельную работу студента включаются следующие виды:



        1. Проработку теоретических основ лекционного материала.

        2. Подготовка к практическим занятиям.

        3. Систематизирование выученного материала курса перед испытанием.

        4. Выполнение индивидуального задания.

Индивидуальные задания являются одной из форм организации учебного процесса в высших учебных заведениях, которые предполагают создание условий для наиболее полной реализации творческих возможностей студентов. Их цель – углубление, обобщение и закрепление знаний, полученных студентами в процессе обучения, а также использование этих знаний на практике.

К индивидуальным заданиям относятся: написание рефератов, эссе, выполнение расчетных, графических робот, оформление отчетов, анализ практических ситуаций, подготовка реферативных материалов по публикациям тех или иных проблем, собственных исследований к олимпиадам, конференциям и т.п.

Индивидуальные задания выполняются самостоятельно под руководством преподавателя отдельно каждым студентом. В качестве индивидуального задания студентам предлагается составить реферат по выбранной ими теме.

4.1 Оценочные средства текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины


Защита рефератов, опрос.
Примерная тематика рефератов:

  1. Основные закономерности географического распространения прибрежного апвеллинга в Мировом океане.

  2. Моделирование распространения речных вод в море.

  3. Зависимость структуры прибрежных течений от пространственно-временной изменчивости поля ветра.

  4. Оценка влияния ширины шельфа и его глубины на физические процессы, протекающие в прибрежной зоне

4.2 Порядок итогового контроля


Формы контроля: промежуточная и итоговая аттестация

Текущая аттестация проводится в виде контроля за ходом выполнения практических заданий, опросов на практических занятиях, участия в дискуссиях и обсуждениях проблемных вопросов, защита рефератов. По итогам семестра выводится рейтинговая оценка.



Итоговая аттестация: зачет. Подготовка к зачету проходит по следующим вопросам.

4.3 Примерный перечень вопросов к зачету


  1. Как влияет трение о дно на приливы?

  2. Какие параметры поверхностных волн изменяются при входе их на мелководье?

  3. Какие прибрежные фронты вы знаете?

  4. Назовите механизм образования разрывных течений?

  5. Назовите механизмы формирования прибрежного апвеллинга

  6. Назовите механизмы формирования различных типов захваченных волн

  7. Объясните принцип сохранения потенциальной завихренности

  8. Покажите где располагаются области сезонного и круглогодичного прибрежного апвеллинга в Мировом океане

  9. При каких условиях происходит разрушение поверхностных волн в прибрежной зоне?

  10. Рассчитайте собственные колебания Геленджикской бухты

  11. С помощью Бергенской океанической модели рассчитайте циркуляцию вод в Северном Каспии

  12. С помощью комплексных величин решите задачу ветровых течений Экмана для моря конечной глубины

  13. Чем отличается тепловой баланс прибрежных вод от вод открытого моря?

  14. Что понимается под рефракцией поверхностных волн?

  15. Что такое «сейша»?



5. Рекомендуемая литература


а) основная литература:

  1. Боуден К. Физическая океанография прибрежных волн: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 324 с.

  2. Вольцингер Н.Е., Клеванный К.А., Пелиновский Е.Н. Длинноволновая динамика прибрежной зоны. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 271 с.

  3. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. Т.1,2//Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – Т.1. – 397 с.–Т.2.–415 с.

  4. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. Т. 1, 2//Пер. с англ. – М.: Мир, 1981.–Т.1.–480 с.–Т.2.–356 с.

  5. Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. – 326 с.

  6. Csanady G.T. Circulation in the Coastal Ocean. – D. Reidel Publ. Comp., 1982. – 279 p.

  7. Heaps N.S. Three-Dimensional Coastal Ocean Models//Coastal and Estuarine Science, 4. – Washington, D.C.: American Geophysical Union, 1986.


б) дополнительная литература:

  1. Шулейкин В.В. Физика моря. – М.: Наука, 1968. – 1083 с.

  2. Шадрин И.Ф. Течения в береговой зоне бесприливных морей. – М.: Наука,1972. – 128 с.

  3. Праудмэн Дж. Динамическая океанография//Пер. с англ. – М.: Изд. Иностр. лит., 1957. – 418 с.

  4. Педлоски Д.Ж. Геофизическая гидродинамика//Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.–Т.1.–400 с.

  5. Некрасов А.В. Приливные волны в окраинных морях. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 248 с.

  6. Моделирование и прогноз верхних слоев океана//Под ред. Э.Б. Крауса. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 368 с.

  7. Марчук Г.И., Саркисян А.С. Математическое моделирование циркуляции океана. – М.: Наука, 1988. – 304 с.

  8. Лонгинов В.В. Динамика береговой зоны бесприливных морей. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 217 с.

  9. Леонтьев И.О. Динамика прибойной зоны. – М.: ИОАН СССР, 1989. – 184 с.

  10. Вольцингер Н.Е., Пясковский Р.В. Теория мелкой воды: океанологические задачи и численные методы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 208 с.

  11. Environmental Science in the Coastal Zone: Issues for Further Research. – Washington, D.C.: National Academic Press, 1994. – 172 p.

  12. Coastal Meteorology: A Review of the State of the Science. – Washington, D.C.: National Academic Press, 1992. – 99 p.


в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы

К числу важнейших интернет-ресурсов в области океанографии шельфа относятся сайты:



  1. http://www.ccalmr.ogi.edu/CORIE/modeling/elcirc/ - CORIE Modelling. ELCIRC.

  2. http://www.aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/htdocs.pom/ - The Princeton Ocean Model.

  3. http://www.mi.uib.no/BOM/TexasA&M University.pom - The Bergen Ocean Model.

  4. http://www.es.flinders.edu.au/~mattom/ShelfCoast/newstart.html - Tomczak M. Shelf and Coastal Oceanography.



6. Материально-техническое обеспечение дисциплины





  1. Учебная аудитория на 30 мест с мультимедийным проектором для проведения лекционных занятий

  2. Учебные аудитории для проведения семинарских занятий.

  3. Методическое пособие с изложением технологии выполнения практических работ.






©www.netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет