e-mail: i.lubbe@imuz.edu.pl,
tel.: 0 22 720 05 31 do 38 w. 128, tel. kom.: 0 501 78 11 58

Meteorologia i klimatologia

wykłady, ćwiczenia

Przedmiot zaliczany jest do przedmiotów kierunkowych na kierunku: ochrona środowiska.
Realizowany jest w 2 semestrze studiów (I rok) w wymiarze:

Studia niestacjonarne:

• godziny obliczeniowe (45'): wykłady - 20 godz.; ćwiczenia - 40 godz.
• godziny realizowane (50'): wykłady - 18 godz.; ćwiczenia - 36 godz.

W ramach przedmiotu studenci otrzymują wiedzę związaną z przebiegiem podstawowych procesów i zjawisk fizycznych zachodzących w atmosferze ziemskiej. Szczególną uwagę przywiązuje się do zrozumienia przez studentów przebiegu podstawowych procesów klimatotwórczych: obiegu ciepła, obiegu wody i ogólnej cyrkulacji atmosferycznej.

Głównym celem zajęć jest nabycie umiejętności obserwowania otaczającej atmosfery
i odpowiedniego posługiwania się wynikami tych obserwacji. Studenci nabywają umiejętność oceny wiarygodności i przydatności danych oraz wykorzystania źródłowych materiałów klimatologicznych i metod ich opracowywania.

Przedmiot zakończony jest egzaminem. Egzamin jest przeprowadzany dwustopniowo:
I stopień (obowiązkowy) - egzamin pisemny - zaliczenie na ocenę dostateczną;
II stopień - egzamin ustny, zaliczenie na ocenę wyższą niż dostateczna.

1. Meteorologia i klimatologia: podstawowe pojęcia. Atmosfera ziemska: skład powietrza atmosferycznego, pionowa budowa atmosfery, ciśnienie atmosferyczne
   
   Zarys historii meteorologii i klimatologii. Meteorologia a historia. Meteorologia a sztuki piękne. Pogoda, klimat, meteorologia, klimatologia (definicje i wyjaśnienia). Podział meteorologii i klimatologii. Praktyczne znaczenie meteorologii i klimatologii; wykorzystanie wiedzy o klimacie: klimatologia stosowana: agroklimatologia, bioklimatologia itd.. Atmosfera ziemska; powietrze atmosferyczne: składniki i domieszki powietrza atmosferycznego; pionowa budowa atmosfery: troposfera, tropopauza, stratosfera, stratopauza, mezosfera, mezopauza, jonosfera. Ciśnienie atmosferyczne, normalne ciśnienie atmosferyczne (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Zbieranie informacji o pogodzie i klimacie. Służba pogody: organizacja sieci pomiarowej. Porównywalność wyników. Automatyzacja pomiarów. Obserwacje radarowe, satelitarne. Film "Obserwacja pogody". (4 godz.)

2. Ruch powietrza atmosferycznego. Stany równowagi atmosfery. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Samooczyszczenie. Antropogeniczne zmiany atmosfery
   
   Podstawowe ruchy powietrza; adwekcja, konwekcja, turbulencja. Pionowe zmiany temperatury powietrza w troposferze. Procesy adiabatyczne; pionowy gradient temperatury, gradient suchoadiabatyczny, gradient wilgotnoadiabatyczny. Stany równowagi atmosfery: stały, chwiejny, obojętny. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego; naturalne i antropogeniczne źródła zanieczyszczeń; rozprzestrzenienie się zanieczyszczeń. Samooczyszczanie atmosfery; pomoc w samooczyszczaniu atmosfery. Antropogeniczne zmiany atmosfery: wzrost efektu cieplarnianego: efekt cieplarniany, gazy cieplarniane; zmiany zawartości ozonu w atmosferze: ubytek w stratosferze: zanik warstwy ozonowej (dziura ozonowa), nadmiar w troposferze: smog letni (fotochemiczny); smog zimowy (kwaśny); kwaśne deszcze (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Wybrane metody opracowywania danych klimatologicznych. Materiały źródłowe. Sposoby zestawiania materiałów źródłowych; szeregi szczegółowe: chronologiczne, uporządkowane (rosnące i malejące), rozdzielcze. Jednorodność szeregów obserwacyjnych. Sprawdzanie jednorodności szeregów obserwacyjnych: metody: analizy szeregu, stałości różnic, stałości stosunków, graficzna. Przywracanie jednorodności szeregom obserwacyjnym: metody: stałości różnic, stałości stosunków, graficzna. (4 godz.)

3. Obieg ciepła: Promieniowanie, bilans promieniowania
   
   Promieniowanie słoneczne: cechy fizyczne promieniowania: długość fali, natężenie promieniowania. Stała słoneczna; ekstynkcja promieniowania słonecznego; promieniowanie całkowite: promieniowanie bezpośrednie, promieniowanie rozproszone. Albedo. Bilans promieniowania krótkofalowego. Bilans promieniowania długofalowego - promieniowanie efektywne. Całkowity bilans promieniowania. Usłonecznienie: możliwe, rzeczywiste, względne.
   (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Pomiar promieniowania i usłonecznienia. Osłabienie bezpośredniego promieniowania słonecznego: wzór Bourguera; natężenie promieniowania słonecznego dochodzącego do płaszczyzny poziomej. Kąty padania promieni słonecznych. Energia słoneczna jako źródło energii odnawialnej. Film "Odnawialne źródła energii- Energia słoneczna" (4 godz.)

4. Obieg ciepła: Ciepło i temperatura, bilans cieplny
   
   Obieg ciepła jako proces klimatotwórczy. Definicje: ciepło, temperatura; ciepło, temperatura odczuwalna; bilans cieplny i jego składniki: całkowity bilans promieniowania, wymiana ciepła między powierzchnią a podłożem (przewodnictwo cieplne, pojemność cieplna), wymiana ciepła między powierzchnią a atmosferą; wymiana ciepła na drodze przemian fazowych wody: ciepło utajone; parowania, topnienia, sublimacji, kondensacji, zamarzania, resublimacji. Bilans cieplny Ziemi. Rozkład przestrzenny temperatury powietrza; amplituda dobowa, amplituda roczna, typy rocznego przebiegu temperatury powietrza. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Pomiar temperatury. Charakterystyki klimatologiczne. Opracowanie klimatologiczne materiałów źródłowych: wyznaczanie termicznych pór roku dla przydzielonych stacji, histogramy - wykresy częstości. (4 godz.)

5. Obieg wody: Para wodna w atmosferze: parowanie, wilgotność powietrza
   
   Obieg wody jako proces klimatotwórczy. Parowanie. Warunki niezbędne do zapoczątkowania procesu parowania. Ciepło utajone: parowania, sublimacji. Parowanie z wolnej powierzchni wodnej; czynniki pierwotne parowania z wolnej powierzchni wodnej; czynniki wtórne parowania z wolnej powierzchni wody. Parowanie terenowe (ewaporacja, transpiracja, intercepcja, sublimacja); czynniki pierwotne parowania terenowego; czynniki wtórne parowania terenowego; parowanie możliwe (potencjalne); ewapotranspiracja łanu (wskaźnikowa, potencjalna, rzeczywista). Wskaźniki charakteryzujące wilgotność powietrza (wyjaśnienia i definicje): aktualna prężność pary wodnej, maksymalna prężność pary wodnej, niedosyt wilgotności powietrza, wilgotność względna, temperatura punktu rosy; dobowy i roczny przebieg wilgotności powietrza. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Metody pośrednie i bezpośrednie oceny wielkości parowania z wolnej powierzchni wodnej. Metody pomiaru parowania terenowego. Charakterystyki klimatologiczne. Pomiar wilgotności powietrza. Charakterystyki klimatologiczne. O pracowanie klimatologiczne materiałów źródłowych: p odstawowe wskaźniki statystyczne: obliczanie miar dyspersji: amplitudy, odchylenia przeciętnego, odchylenia standardowego, względnego odchylenia przeciętnego, względnego odchylenia standardowego. Miara zależności: współczynnik korelacji (4 godz.)

6. Obieg wody: Kondensacja pary wodnej w atmosferze. Osady atmosferyczne. Mgły. Chmury. Opady. Bilans wodny.
   
   Proces kondensacji - warunki niezbędne do zapoczątkowania procesu. Jądra kondensacji. Ciepło utajone: kondensacji, resublimacji. Osady atmosferyczne: rosa, rosa biała, szron, sadź miękka, sadź twarda, gołoledź; różnice między szronem a szadzią. Mgły: radiacyjne, adwekcyjne, orograficzne, frontowe, smog. Zamglenie. Chmury: budowa chmur: chmury wodne, lodowe, mieszane; podział troposfery na piętra; rodziny chmur: wysokie, średnie, niskie, o budowie pionowej. Rodzaje chmur. Powstawanie chmur: chmury powstałe w wyniku ruchów wślizgowych powietrza (Ci, Cs, As, Ns) - chmury frontowe, chmury związane z ruchami falowymi powietrza w troposferze (Cc, Ac, Sc) - chmury falowe, orograficzne chmury powstałe w wyniku konwekcji termicznej i dynamicznej (Cu, Cb) - chmury konwekcyjne, chmury powstałe w wyniku nieadiabatycznego ochładzania się powietrza (St). Opady atmosferyczne. Procesy koalescencji i krystalizacji, podstawowe rodzaje opadów atmosferycznych: mżawka, deszcz, śnieg, krupy śnieżne, grad; podział opadów ze względu na natężenie: ciągłe, z przerwami, przelotne, roszące, orograficzne, ulewne. Obieg wody w przyrodzie; klimatyczny bilans wodny. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Pomiar wielkości i natężenia opadów. Charakterystyki klimatologiczne. Sztuczne wywoływanie opadów; rozkład opadów na kuli ziemskiej; typy rocznego przebiegu opadów. Stan powierzchni gruntu. Pokrywa śnieżna. Charakterystyki klimatologiczne. Opracowanie klimatologiczne materiałów źródłowych: współczynniki hydrotermiczne Sielianinowa, klimatogram Waltera i Lietha. Praktyczne rozpoznawanie rodzajów chmur, określanie zachmurzenia. (4 godz.)

7. Ogólna cyrkulacja atmosferyczna. Wiatr.
   
   Cyrkulacja atmosfery. Ogólna cyrkulacja atmosfery jako proces klimatotwórczy. Masy powietrza. Obszary źródłowe mas powietrza. Klasyfikacja geograficzna mas powietrza: kształtowanie się mas powietrza (powietrze arktyczne, polarne, zwrotnikowe, równikowe). Wiatr. Ciśnienie atmosferyczne. Izobary. Podstawowe układy baryczne: wyż baryczny (antycyklon), niż baryczny (cyklon). Siły warunkujące wiatr: siła gradientu ciśnienia, siła Coriolisa, siła odśrodkowa, siła tarcia. Baryczne prawo Buys-Ballota. Rodzaje wiatrów: pasaty, monsuny, wiatry układów barycznych, wiatry lokalne (bryza, fen, wiatr dolinny i górski, wiatr bora). Zakłócenia ogólnej cyrkulacji atmosferycznej: cyklon tropikalny, tornado, trąba powietrzna, burza. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Pomiar ciśnienia atmosferycznego. Gradient baryczny, stopień baryczny, tendencja baryczna. Charakterystyki klimatologiczne. Pomiar kierunku i prędkości wiatru. Skala Beauforta. Charakterystyki klimatologiczne. Opracowanie klimatologiczne materiałów źródłowych: róża wiatrów, rozwinięta róża wiatrów. Wiatr jako źródło energii odnawialnej. Film "Odnawialne źródła energii - energia wiatrowa" (4 godz.)

8. Wiadomości o pogodzie, podstawy prognoz pogody, meteorologia synoptyczna
   
   Obiekty meteorologiczne: masy powietrza, fronty atmosferyczne, układy ciśnień (baryczne). Klasyfikacja termiczna mas powietrza: powietrze ciepłe, chłodne. Fronty atmosferyczne. Podział frontów atmosferycznych: fronty klimatyczne główne (arktyczny, polarny, równikowy); fronty klimatyczne wtórne. Klasyfikacja termodynamiczna frontów atmosferycznych: fronty ciepłe, chłodne, zokludowane, stacjonarne. Układy ciśnień (baryczne): wyż baryczny, niż baryczny, klin wysokiego ciśnienia, zatoka niskiego ciśnienia, siodło baryczne. Meteorologia synoptyczna. Podstawy prognozy pogody: mapa synoptyczna, analiza synoptyczna, lokalne prognostyki pogody. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Zjawiska atmosferyczne: hydrometeory, litometeory, fotometeory, elektrometeory; widzialność pozioma. Syntetyczne opracowanie klimatologiczne: charakterystyka warunków klimatycznych wybranego (przydzielonego) rejonu. (4 godz.)

9. Geograficzne czynniki klimatotwórcze. Klimat różnych stref Ziemi. Klimat Polski. Współczesne zmiany klimatu.
   
   Klimatotwórcze czynniki geograficzne: szerokość geograficzna, wysokość nad poziom morza, rzeźba terenu, rodzaj podłoża, prądy morskie, pokrycie terenu, działalność człowieka. Strefowość klimatów świata; podział świata na strefy klimatyczne. Klimat Polski. Czynniki geograficzne kształtujące klimat Polski. Przejściowość klimatu Polski. Regiony klimatyczne Polski. Współczesne zmiany klimatu; naturalne przyczyny zmian klimatu: tektoniczne, astronomiczne, astrofizyczne, geofizyczne, sejsmiczne; antropogeniczne przyczyny zmiany klimatu. (2 godz.)
   
   Ćwiczenia: Klimaty świata; regionalizacje, klasyfikacje. Regionalizacja klimatyczna wg Okołowicza. Klimat Polski. Syntetyczne opracowanie klimatologiczne: charakterystyka warunków klimatycznych wybranego (przydzielonego) rejonu. c.d. Zaliczanie ćwiczeń. (4 godz.).

• Bac S., Rojek M: Meteorologia i klimatologia w inżynierii środowiska. Wydawnictwo AR Wrocław. 1999
• Kossowska-Cezak U., Martyn D., Olszewski K., Kopacz-Lembowicz M.: Meteorologia i klimatologia: Pomiary, obserwacje, opracowania. PWN. 2000

• Bac S., Koźmiński C., Rojek M.: Agrometeorologia. PWN. 1998
• Kossowska - Cezak U.: Wstęp do meteorologii i klimatologii. Wydawnictwo UW. 2000
• Kędziora A.: Podstawy agrometeorologii. PWRiL. 1999
• Kożuchowski K., Wibig J., Degirmendzić J.: Meteorologia i klimatologia. PWN. 2005
• Łykowski B.: Podstawy klimatologii stosowanej. Wydawnictwo SGGW. 1999
• Łykowski B., Madany R.: Materiały do ćwiczeń z agrometeorologii. Wydawnictwo SGGW. 1986
• Martyn D.: Klimaty kuli ziemskiej. PWN. 2000
• Radomski Cz.: Agrometeorologia. PWN. 1977
• Rojek M., Żyromski A.: Agrometeorologia i klimatologia. Wydawnictwo AR Wrocław. 1997
• Woś A.: Meteorologia dla geografów. PWN. 2002
• Woś A.: ABC meteorologii. PWN.2004