现代气候学（通用3篇）
现代气候学 篇1
一、引言
什么是气候?长期以来, 人们把气候看作是某些气象要素的平均值, 一般认为有了三十年的观测值, 就可以得到一个稳定的气候平均值。但是, 后来人们逐渐认识到, 气候不能仅仅局限于大气本身, 而是要研究包括大气、海洋、冰雪、陆面和生物圈等要素在内的整个气候系统, 推动了气候学从经典气候概念到全球气候系统概念的发展。从研究气候转为研究气候系统的标志是1979年世界气候计划 (WCP) 的建立。随后, 科学界又提出了全球气候系统的概念, 指出其是由大气圈、水圈、陆圈 (岩石圈、地幔、地核) 和生物圈 (包括人类) 组成的有机整体。因此, 气候学的发展十分迅猛, 涉及的范围和领域更广, 时间尺度更长, 研究认知的水平也不断地得以完善和提高。
“气候学”是研究气候变化的基础课程, 也一直是南京信息工程大学 (原南京气象学院) 大气科学专业的主干课程之一。当今气候变化及其影响已越来越受到世界各国政府和科学家们的普遍关注, 所以气候学相关课程的教学内容将直接影响到学校大气科学人才培养的质量。本世纪初, 学校专门设置了“现代气候学”这门课程, 试图全面地、系统地阐述现代气候学的研究内容, 使大气科学专业的学生对现代气候学有基本的认知和理解。一方面, 现代气候学理论必须在大气科学、海洋科学、地球物理学、生态学和生物学等多种学科间相互渗透和结合的情况下才能得到较深刻的认识;另一方面, “现代气候学”的教学内容需要引用大量的科学文献, 力求反映最新的研究成果, 使得该课程的教学内容更具前沿性、创新性和实效性。
结合近年来南京信息工程大学大气科学专业在该课程方面的教学内容和教学改革, 本文探讨了教学过程中强调对气候学知识更替的重要性以及各学科之间交叉学习的必要性, 并利用科研和教学中所涉及的气候学教学内容和方法, 以期提高学生把握气候学知识最新动态的能力。
二、课程设置与教学内容
南京信息工程大学“现代气候学”课程的总学时为48个学时, 教学时长为16周, 一周3学时, 一般在大学二年级下学期开设这门课程。与其他高校一样, 教授内容注重知识体系的完整性、逻辑性和系统性, 包括教学大纲、教案的编写、课件的设计等完整、严格的体系和要求。近五年来, 这门课程的教科书一直选用的是南京信息工程大学缪启龙教授等编写的《现代气候学》, 该教科书也是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。另外, 可供参考和借鉴的其他教材也包括北京大学王绍武教授编写的两部著作:《现代气候学研究进展》和《现代气候学概论》。“现代气候学”这门课程的授课内容很多, 信息量很大, 基本涉及了气候系统的所有内容, 课程的教授内容包括引言、气候学的发展和气候系统的概念、气候系统各子系统之间能量、动量、物质的交换和输送过程, 各子系统之间的相互作用及其对气候形成与变化的影响, 以及介绍气候诊断与气候预测方法, 最后也涉及了气候数值模拟的部分基础内容。这些内容可使学生对现代气候学的基本理论有较完整的了解和认识。但是, 将这些内容讲解清楚, 一方面需要很多的课时支撑, 且教学的进度也很难把握, 所以就需要讲授者提前整理相应的课堂内容;另一方面, 由于现代气候学的发展迅猛, 现代气候学方面的教材内容也会明显落后于该领域的发展现状, 这就要求教师在教授过程中及时补充一些新的理论和知识体系。此外, 还需指定一些最新的教材和参考文献, 要求学生课后到图书馆或者网上查询和翻阅相关参考资料, 通过计算机网络以及图书馆等多种渠道和途径, 通过自学了解和获取一些最新的信息, 并注重对理论知识的验证、巩固和强化。
三、教学模式的改革
由于近年来现代气候学的迅速发展, 教师在教学过程中不能简单地按照课程内容的设置讲授知识点, 而是需要通过发现问题、提出问题、解决问题的思路和方式来激发学生对教学内容的兴趣, 调动学生学习的积极性。靠死记硬背记住一些气候学常用的概念是没有意义的, 举例而言, 气候学定义、气候系统的组成、气候变化的概念是什么, 这些内容不是需要学生单靠记忆把它们记住, 而是需要糅合在平时的教学课堂中。例如, 在课程教授过程中教师都会提到气候变化的概念 (指由于自然因素或人类活动引起的全球性或区域性气候系统的多年代以上尺度上的演化) , 如何理解气候变化?这就需要教师在讲课过程中, 通过举例等方式让学生更容易理解, 以近地面气温为例, 一天中气温每小时的变化;一个月中日平均气温的变化 (通常小于日内变化) ;十年甚至百年时间尺度上年均温度的变化等, 这样类似的举例就很容易让学生理解时间尺度的概念。另外, 教学中也要注意培养学生分析、解决问题的能力, 如有些章节的内容涉及很多物理学的知识, 可以让学生带着问题自学, 然后安排时间进行课堂讨论。在现代气候学这门课程的教授过程中, 由于涉及到很多概念性知识点问题, 所以更加需要在平时的教学中提高学生对内容和理论知识的理解, 这也给教师的教授增加了一定的难度。
这门学科涉及的领域很广, 知识的更替很快。另外, 一本教材从编写到出版需要较长的时间来完成, 从学生开始使用教材时间跨度就更长, 在这段时间里, 新的研究成果和新的科学问题不断涌现, 这就要求教师每年在制定教学大纲时不断地做更新和补充, 另外, 在教学模式上也需要进一步地完善。最近, 科学界还提出了一种称之为“El Ni o Modoki”的事件。但是这些新的理论在一些教材中还未涉及, 就需要教师在平时教授过程中, 有意识地补充新的知识点。同时, 也要培养学生自学及信息收集处理的能力。一般而言, 本科生主要通过课后阅读教科书的方式, 巩固课堂上所学的知识, 而查阅相关的文献形式并不多见。但是, 由于有关气候变化的研究更替很快, 很多理论知识需要从最近的期刊文献中获取, 这就要求本科生也要学会查阅相关的文献。现在查阅文献的方式很多, 可以通过网络, 也可以去图书馆阅览室借阅相关的书籍, 这就需要学生发挥主观能动性, 学会自学。例如, 教师在课堂上可以提供一些比较新的文献供学生阅读, 通过撰写读书笔记的方式发挥学生主动学习, 主动获取知识的能力。中国气象局2005年创刊的《气候变化研究进展》这本杂志, 就很适合大学生阅读, 尤其是其中有好几个专栏针对现代气候学的一些研究进展, 是教材必要的补充。另外, 还有一些气候领域的专家撰写的气候学方面的简讯, 这对于增进大学生对该领域动态的了解和增加学生对这门课程的兴趣都十分有益。
现代气候学这门课程的讲授需要了解的理论知识很多, 这也需要各学科之间的交叉。例如, 在讲授陆面过程和陆气相互作用这一部分内容的时候, 涉及的学科就尤其多, 气候变化与陆面过程、陆地水文和生态系统的相互作用等方面的理论知识, 需要与地理学、生态学、水文学、土壤学、植物学等学科交叉, 这对教师的知识水平和结构, 学生的理解能力都有极大的要求。生态气候学的发展就是一个很好的例子, 以全球变暖为代表的气候变化问题, 是以人类活动的影响叠加在自然变化之上为基本特征的, 所以就需要在交叉学科框架下理解气候变化与陆地生态系统等的相互作用, 例如在讲到陆气相互作用的时候, 就需要补充关于人类活动对气候系统的改变, 如森林砍伐、土地垦殖、城市化和温室气体排放如何影响气候及其反馈。这些交叉科学的认识和成果, 单纯从传统气候学上是不能把问题说清楚和得到理解的。因此, 这就不仅需要教师在讲授过程中有意识地补充, 而且需要学生在学习的过程中, 注意查漏补缺, 注重知识的有机结合。
四、结语
气候变化问题越来越广泛地受到国际社会的关注, 气候学一直是一门重要的学科。就现代气候学而言, 全球气候系统概念取代以前经典的气候学定义, 使得气候学的内容, 尤其是现代气候学的内容和范畴发生了质的变化, 而且也宣告了现代气候学已经走向了多学科交叉的范畴。
南京信息工程大学的大气科学学科一直在全国名列前茅, 承担着为全国科研院校和气象、海洋等部门培养优秀人才的重任, 不仅对教师队伍的质量和水平, 而且对学生的综合能力都有更高的要求。“现代气候学”是基础性的课程, 也是气候学和气候系统理论知识所需要了解和掌握的一门主干和必修课程。根据目前气候学领域的发展, 需要有针对性地修订教学内容和培养方案, 例如增加课程自学和实践教学的内容, 通过计算机、网络以及图书馆等多种途径, 让学生通过自学, 了解和获取一些最新的信息, 深化对理论知识的理解, 在专业领域内发挥学生的创造能力, 以迎接科技发展和社会发展的新挑战。由于教学学时较少, 本课程的实践教学尚有待于今后在教学过程中不断地探索和改进。
总之, 教师在重视教授与实践相结合的基础上, 尤其是对现代气候学的发展要有很好的把握, 对“现代气候学”这门课程的教学内容的改革也应是努力发展方向之一。
摘要：自20世纪70年代国际讨论会提出气候系统的概念以来, 气候学研究进入一个新的发展阶段, 即从气候系统各个子系统之间相互作用的角度来研究气候学问题。笔者在本文结合近年来南京信息工程大学大气科学专业在该课程方面的教学内容和教学改革, 探讨了在教学过程中强调对气候学知识更替的重要性以及各学科之间交叉学习的必要性, 并利用科研和教学中所涉及的气候学教学内容和方法, 以期提高学生把握气候学知识最新动态的能力。
关键词：现代气候学,教学内容,学科交叉
参考文献
[1]余锦华.对气象学与气候学教学改革的几点认识[J].科技信息, 2007, (27) .
[2]缪启龙, 江志红, 陈海山, 余锦华.现代气候学[M].北京:气象出版社, 2010.
[3]王绍武.现代气候学研究进展[M].北京:气象出版社, 2001.
现代气候学 篇2
依据北京近郊地区沙河、南苑和西郊3个测站(1990～)的`观测资料和常规探空资料,对北京地区局地雷暴大风发生的天气、气候特征和日变化特征进行了统计分析.研究从环流形势、探空结构和环境参数特征入手,分析了有利于北京地区产生雷暴大风的不稳定度指数和能量特征,得出在此期间最有利于雷暴大风产生的探空结构为:低层暖湿,中高层有干冷空气,不稳定度较大,风垂直切变较大.还探讨了一些对流参数,如最佳对流有效位能BCAPE、下沉对流有效位能DCAPE、风暴相对螺旋度SREH、大风指数WINDEX、风暴强度指数SSI、深厚对流指数DCI等对北京地区强对流天气发展潜势的指示意义.
作 者：秦丽 李耀东 高守亭 QIN Li LI Yao-Dong GAO Shou-Ting 作者单位：秦丽,QIN Li(空军气象中心,北京,100843;空军装备研究院航空气象研究所,北京,100085)李耀东,LI Yao-Dong(中国科学院大气物理研究所,北京,100029;空军装备研究院航空气象研究所,北京,100085)
现代气候学 篇3
1 现代社会面临的环境问题
尽管象地球上许多生物一样,人类也是地球环境发展到一定阶段的产物,只能依赖环境而生存和发展,但与其他生物不同的是,人类可以通过改造环境的方式利用环境。
20世纪既是人类从未经历过的伟大而进步的时代,又是史无前例的患难与迷惘的时代。任何简易的人工建筑和构筑物,都会随着人的态度和观念的变化而对其周围的环境产生或多或少的影响。在某些阶段,由于对人与自然关系的无知、遗忘或漠视,人类为此正在或将要付出沉重的代价。工业革命后,人类在利用和改造自然的过程中,伴随骄人成就的便是高昂的补偿。如今,支持生命的资源“空气、水和土地”日益退化,环境祸患正在威胁人类:温室效应加剧、臭氧层破坏、酸雨污染、水资源危机、土地荒漠化、森林锐减、水土流失、物种灭绝、有毒化学品污染、垃圾成灾等,已经到了人类不得不面对环境问题的时候了。人类必须采取措施,给地球以应有的尊重。
2 现代建筑的消极气候观
工业社会的发展使人类控制微环境的技术手段空前发展,建筑形态得以超脱一定的技术限制而追求其美学观感和意识形态。然而,技术这把“双刃剑”的建设力量与破坏力量在同时增加。
对环境的漠视,导致国际式建筑形式的蔓延。不分地域、不论气候、不顾民族文化差异,千城一面。就以生活在我国西北干热荒漠地区的人们,使用最简单的工具、少量的财力营造自己的居住空间———黄土窑洞为例,它是中国历代劳动人民在长期生活实践中,认识、利用、改造黄土的智慧结晶。窑洞主要是适应中国西北部、黄河中上游黄土高原的地质、地貌、气候等自然条件而产生的。从旧石器时代的原始穴居到21世纪的新型生态窑洞,具有极强的生命力。可是,由于种种客观原因,窑洞民居面临巨大的挑战。在某些地区,别窑下川、弃窑建房现象十分突出。
3 面向未来的开放气候观———生态思想与技术手段
自然是唯一切实稳定的影响因素,不会因为文化和传统的变形而发生变化。芬兰建筑师阿尔瓦·阿尔托曾说:“建筑永远不能脱离自然和人类要素,相反,它的功能应更贴近自然”。气候、地域与建筑有着紧密联系。不同地域的地理因素是气候成因的要素之一,地方资源和地域气候与建筑之间的关系可以视为一个开放的互动系统。如同生物体一样,维护建筑系统的运作需要稳定的输入并带来相应的输出,其输入的来源和输出的终点都是自然生态系统环境。
因此,建筑系统自身是地球生物圈能量与物质循环流动中的一个环节。建筑系统是生态系统中一个开放的子系统。
生态技术是人们反思人与自然、人与社会间关系过程中采取的一种手段。它要求利用生态学原理,从整体出发,注意系统的优化,综合利用资源与能源,减少浪费和无谓的损耗,以较少的消耗获得较丰厚的回报。其近期目标是获得资源与能源的合理利用,促进生存环境的可持续发展;远期目标则是为了人与自然的和谐共处。在建筑领域,富勒用“Ephemeralization”[1]这一概念来表达“少费多用”思想,充分利用环境资源,使建筑物的形成对环境破坏减至最小,对物资、能源的利用获得最大效益。
生态技术应用在建筑设计中,主要表现为两种类型:1)关注于建筑群体与之相关内容间的关系;2)探讨建筑本身的发展与环境之间的关系。
第一种类型称之为广义的建筑生态技术,即在充分了解自然的地形、地貌、气候条件、植被状况、生物分布、山川河流等的前提下,掌握人口的组成、活动规律、职业构成、交通状况等,使建筑的最终形成对于环境的影响最小,并有助于推动环境的建设。吴良镛先生提出的“建立人居环境循环体系”,将人居环境的建设纳入动态的、生生不息的循环体系即是对广义生态技术的一种提倡;美国学者麦克哈格提出“设计结合自然”的观点便充分体现了这种广义的生态技术。
第二种建筑生态技术方式是针对建筑设计本身而言的,它存在着如下两种形式:
1)被动式生态技术方式:利用朝向、风向、日照、材料、建筑布局等取得与环境呼应;通过绿化、空间形式、光线的利用等产生较高的能源使用效率,这是一种简单而高效的技术方式。传统建筑设计中,这种技术方式的运用比比皆是。在西北干热气候地区的南疆,利用通风塔来调节室内空气的温度、湿度,是极具借鉴意义的例子。
2)利用现代的高科技手段、新型材料、构造与施工技术对建筑物理性质(光线控制、温度湿度控制、通风控制、空气阻力分析、建筑新材料特性等)进行最优配置,使建筑物与大地共生、与自然协调,而对物质、能源消耗趋向循环与再使用。这种生态技术往往运用其他行业的技术成果(如航空和汽车工业技术手段、计算机控制、新型材料等),而使建筑物具有时代前沿的特征。
对传统的关照使得被动式生态技术在现代建筑设计中日益受到重视。生态思想要求现代建筑的运用更好地与地球生物圈大系统相融合,在这点上,传统建筑的物理环境明显具有可资借鉴的优势。从某种意义上说,被动式生态技术涵盖了相当部分的传统技术、低技术、适宜技术等概念,对于建筑学的发展具有重大的意义,是传统技术现代化的一种直接表达。对建筑师而言,根据当时当地的自然地理气候环境状况,结合现实条件,利用简单经济的技术手段进行设计是其创作的出发点。
生态思想及其试验性探索给建筑设计带来极大影响。在建筑领域尤其是建筑学学科领域中,生态技术的应用实践和有益尝试具有积极的社会意义。发展中国家的建筑业不能盲目重蹈一些发达国家在快速发展时期对环境的破坏教训,生态技术的传播和有效运用将为人与自然、建筑与环境的关系提供有益的新思路。
参考文献
[1]朱清贵.浅论建筑与环境的关系[J].山西建筑,2005,31(6):30-31.