气候动力学  070601M05002H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:陈文,张井勇,黄刚
授课时间: 星期二,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼214
授课周次: 5、6、7、8、9、10、11、12
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼214
授课周次: 5、6、7、8、9、10、11、12
课程编号: 070601M05002H 课时: 48 学分: 3.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:陈文,张井勇,黄刚 助教:兰晓青
英文名称: Climate Dynamics 召集人:

教学目的、要求

本课程为大气科学研究生的学科基础课/核心课程,也可作为海洋科学、古气候学、环境科学及其它相关学科各专业的研究生的选修课程。
本课程包括大气科学、海洋科学、地球物理学、生物学和水文学等多种学科相互渗透和结合。目的是使学生理解包括大气在内的地球系统运动的物理规律和过程,了解气候变化的复杂性和重要性以及关于气候预测的本质和核心内容。在兼顾基础知识的前提上,融入当代有关气候动力学研究的前沿内容。使学生在从本课程中学到气候动力学相关知识的同时,为学生进行气候及相关研究储备一定的科研知识和技能,以便更好的走向科研之路。

预修课程

动力气象学、天气学、气候学

教 材

自编

主要内容

第一章	气候系统及其成员
教学重点:从气候的概念出发,介绍气候变化及其时间尺度,当代气候研究的特点,气候系统的成员,使学生对本课程内容有概况的了解。
第1学时:气候与气候变化
第2学时:气候系统—大气圈和水圈
第3学时:气候系统—冰雪圈、陆地和生物圈
第二章	大气辐射过程及全球能量平衡
教学重点:介绍太阳辐射在大气中的吸收和散射,大气中长波辐射的吸收和发射,云—辐射相互作用过程和地气系统中的辐射收支过程。其中长波辐射传输过程是本章的难点。
第4学时:太阳短波辐射过程
第5学时:大气中长波辐射传输过程
第6学时:辐射与气候
第三章	大气季节内振荡
教学重点:介绍大气中的季节内振荡现象和全球特征,热带大气低频振荡的动力学,其中CISK-波动理论和蒸发-风反馈机制是本章的难点。
第7学时:大气中的低频振荡
第8学时:CISK-Kelvin和CISK-Rossby波理论
第9学时:蒸发-风反馈机制
第四章	大气环流的遥相关
教学重点:介绍大气环流的遥相关现象以及主要的大气遥相关型,遥相关的动力学机理,其中有关能量频散和大圆理论是本章的难点。
第10学时:大气遥相关型
第11学时:遥相关与波动的球面传播
第12学时:行星波的能量通量-EP通量
第五章	海-气相互作用
教学重点:介绍大尺度海-气相互作用的基本特征,海—气相互作用的基本过程,海洋的能量收支,以及ENSO现象,其中海洋能量收支和输送以及ENSO理论和对气候的影响是本章的难点。
第13学时:海-气通量以及海表特征: 
第14学时:海洋环流—风生环流
第15学时:海洋环流—温盐环流
第16学时:海洋能量收支和输送
第17学时:ENSO过程、理论
第18学时:ENSO对气候的影响
第六章	陆-气相互作用及水文循环
教学重点:介绍陆—气相互作用的基本过程,陆面过程模式的发展进程及其与气候模式的耦合,以及陆—气相互作用对气候和水文循环影响的基本事实及机制。让学生通过学习认识到陆—气相互作用在气候系统中的作用,这是本课程的教学特色,也是本课程的难点。
第19学时:陆—气相互作用的基本过程
第20学时:陆面过程模式及与气候模式的耦合
第21学时:陆—气相互作用对气候影响的研究进展
第22学时:土壤湿度/温度反馈对气候的影响
第23学时:植被—大气相互作用对气候的影响
第24学时:土地利用变化对气候的影响
第七章	平流层大气动力学
教学重点:介绍平流层大气的基本特征,平流层大气基本过程,以及平流层对对流层气候的影响。其中平流层爆发性增温现象和准两年周期振荡是本课程的难点。
第25学时:平流层大气
第26学时:平流层爆发性增温现象 
第27学时:热带环流与准两年周期振荡
第八章	年代际气候变化
教学重点:介绍十年及年代际气候变化的特征型,进一步从大气环流和海洋状况分别说明其年代际变化特征和机制,并对中国气温和降水的年代际变化和气候突变加以分析;其中大气环流和海洋状况的年代际变化及机制是本课程的难点。
第28学时:大气环流年代际变化特征及机制
第29学时: 海洋状况的年代际变化特征及机制
第30学时: 中国气候的年代际变化
第九章	气候系统模拟及气候预测
教学重点:介绍气候系统模式的发展历史,模式的基本结构,大气环流模式和海洋模式的主要物理过程和参数化,不同排放情景以及未来气候变化的模拟;其中气候模式组成和基本结构以及主要物理过程和参数化是本课程的难点。
第31学时:气候模式发展历史及气候模式组成
第32学时:基本结构、主要物理过程及其参数化
第33学时:未来气候变化—排放情景
第十章	人类活动与气候变化
教学重点:介绍全球气候变化与人类活动的关系,包括人类活动与气溶胶、温室效应,臭氧层的损耗与恢复,陆地和海平面变化,长期气候变化的影响等;其中温室效应和气候变化影响是本课程的难点。
第34学时:人类活动与温室效应 
第35学时:人类活动产生的气溶胶
第36学时:大气中臭氧及臭氧空洞
第37学时:地表状况和海平面变化
第38学时:气候变化的影响
第39-40学时:考试

参考文献

李崇银,气候动力学引论,气象出版社,北京,2000
吴国雄,刘辉,等译校,气候物理学,气象出版社,北京,1995
John Marshall, R. Alan Plumb, Atmosphere, ocean, and climate Dynamics: An introduction text,Cambridge, Massachusetts,2008
张井勇,吴凌云,2014:陆—气相互作用对东亚气候的影响,气象出版社,1-138页。