Meteorology and Hydrology

课程编码：21A52005 学分：4.0 课程类别：专业基础课

计划学时：64 其中讲课：64 实验或实践：0 上机：0

适用专业：地理科学（师范类）

推荐教材：赵锦慧等主编，《气象学与气候学》，长江出版社，2014年。

芮孝芳主编，《水文学原理》，高等教育出版社，2013年。

参考书目：姜世中主编，《气象学与气候学》，科学出版社，2010年。

葛朝霞主编，《气象学与气候学教程》，中国水利水电出版社，2009年。

周淑贞主编，《气象学与气候学》（第三版），高等教育出版社，1997年。

周淑贞主编，《气象学与气候学实习教材》，高等教育出版社，1997年。

黄廷林主编，《水文学》(第五版)，中国建筑工业出版社，2014年。

黄锡荃主编，《水文学》，高等教育出版社，1993年。

邓绶林主编，《普通水文学》，高等教育出版社，1998年。

课程的教学目的与任务

本课程是地理科学（师范）专业的专业基础课，包括气象学和气候学、水文学两部分主要内容。通过课程的学习，使学生能对大气的物理过程、天气的变化规律、气候的形成和变化有一定的了解；掌握地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律，及其与地理环境、人类社会之间的相互关系；从学科发展的新水平上来阐述、理解相关内容。

主要培养学生气象学与水文学方面的基础知识、基本技能，了解气象科学与水文科学的领域的最新进展，为中学地理教学及后续课程的学习提供必要的知识准备。

课程的基本要求

1、通过学习，使学生了解气象学、水文学的研究对象、研究内容并掌握相关的专业基础知识。

2、通过学习，使学生掌握气象学与水文学的基本专业技能。

3、通过野外实习、实践过程培养学生应用所学知识技能解决实际问题的能力。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

《气象学与气候学》部分 40学时

第一章 引言 建议学时：4

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握气象学和气候学的基本概念以及在国民经济中的应用前景，概括了解大气的特性、组成和结构，同时掌握大气过程和状态常用的指标—气象要素以及主要气象要素在变化过程中的相互作用。

[教学重点与难点] 教学重点：气象学和气候学的研究对象以及为什么要学习这门课程；气象、气候的变化除与大气本身的特性有关外，还与其周围的水圈、冰雪圈、陆地（岩石）圈和生物圈有关；主要气象要素在变化过程中的相互作用即大气状态方程；气候系统中各圈层间的相互作用。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，自学为辅

[授 课 内 容]

第一节 气象学、气候学的研究对象和任务

第二节 气象学与气候学发展简史

第三节 气候系统概述

第四节 有关大气的物理性质

第二章 大气的热能和温度 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握辐射的基本知识，了解穿过大气层中的太阳辐射、到达地面的太阳辐射以及辐射能平衡的过程。

[教学重点与难点] 大气上界太阳辐射能的大小可用太阳常数表示；影响太阳辐射强弱最关键的因素是太阳高度角；大气层对太阳辐射以投射为主；到达地面的太阳辐射强弱因太阳高度呈现出规律性变化，大气透明度对其影响很大；地面与大气的辐射为长波辐射，它们是地面与大气、大气与大气间热量传输的重要方式；辐射差额的大小决定着地面温度的升降；地气系统的相互作用，全球辐射能是平衡的；通过太阳高度角的变化，理解地球表层早凉午热和冬寒夏暑的变化规律；对流层中气温随高度递减的原因；理解地面与大气、大气与大气间热量传输及辐射能平衡的原理。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，插入大量图片

[授 课 内 容]

第一节 太阳辐射

第二节 地面和大气的辐射

第三节 大气的增温和冷却

第四节 大气温度随时间的变化

第五节 大气温度的空间变化

第三章 大气中的水分 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握地球上的水分循环的过程；了解地球上水分循环过程对地、气系统的热量平衡和天气变化所起的作用。

[教学重点与难点] 蒸发和凝结相互转化的条件；大气中各种凝结物形成的条件；云滴增长为雨滴的过程；过冷却云或过冷却水滴的理解；降水形成过程。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，结合讨论

[授 课 内 容]

第一节 蒸发和凝结

第二节 地表面和大气中的凝结现象

第三节 降水

第四章 大气的运动 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握大气运动与风的形成关系；了解大气的运动使不同地区、不同高度间热量和水分得以传输和交换，使不同性质的空气得以相互接近、相互作用，直接影响天气、气候的形成和演变的规律。

[教学重点与难点] 教学重点：静力学方程及其物理意义，作用于空气的力的物理意义，风压定律，地转风、梯度风、热成风的意义及其与风速、风向、温度场的关系；教学难点：气压变化的原因，根据受力情况的不同，理解地转风、梯度风、热成风。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 气压随高度和时间的变化

第二节 气压场

第三节 大气水平运动和垂直运动

第四节 大气环流

第五章 天气系统 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握天气系统的时空尺度特征，了解由于天气系统内大气动力过程和热力过程的相互作用，引起一个地区天气变化的原因。

[教学重点与难点] 教学重点：中高纬度天气系统与地面天气系统间发生、发展的关系，西太平洋副高对我国天气气候影响的重要性，台风形成的条件；教学难点：中高纬度天气系统的变化对我国天气气候的影响，低纬度天气系统与我国天气气候间的关系。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，结合讨论

[授 课 内 容]

第一节 气团和锋

第二节 中高纬度天气系统

第三节 低纬度天气系统

第四节 对流性天气系统

第六章 气候的形成 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握下垫面的基本特征，了解由于下垫面的不同所产生的气候差异。

[教学重点与难点] 教学重点：海洋性气候、大陆性气候、季风性气候的特点，地形对气候要素的影响，冰盖对大气环流的影响；教学难点：海温、洋流的变化对全球大气环流的影响，海陆差异对气候形成的影响

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，分组讨论

[授 课 内 容]

第一节 气候形成的辐射因子

第二节 气候形成的环流因子

第三节 海陆分布对气候的影响

第四节 地形和地面特征与气候

第五节 冰雪覆盖与气候

第七章 气候带和气候型 建议学时：4

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握地球上气候的分布和分类特征，了解全球气温和降水的变化趋势以及气候分类方法各自的优缺点。

[教学重点与难点] 教学重点：全球气温和降水的分布特点，不同气候分类方法的优缺点，不同气候类型的差异；教学难点：影响气温和降水分布的原因，适合中国地区的气候分类方法。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 气候带与气候型的划分

第二节 低纬度气候

第三节 中纬度气候

第四节 高纬度气候

第五节 高山气候

第八章 气候变化和人类活动对气候的影响 建议学时：2

[教学目的与要求] 通过本章的学习，基本掌握人类活动对气候影响的主要方面，了解人类活动对气候产生的有利和不利影响。

[教学重点与难点] 教学重点：人类活动产生的温室气体对气候所产生的影响，下垫面对气候的影响，城市化过程中所产生的气候效应；教学难点：温室气体变化对气候所产生的影响，城区气候效应对城市环境的影响。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 气候变化的史实

第二节 气候变化的因素

第三节 人类活动对气候的影响

《水文学》部分（24学时）

第一章：绪论 建议学时：2

[教学目的与要求] 通过本章的学习，认识水文学的研究对象，了解水资源的特点和中国水资源的特点，掌握水文现象的基本特征。

[教学重点与难点] 教学重点：水文学研究的对象，水文现象的主要特点，水文学的研究方法；教学难点：水文现象的主要特点。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 水文学的研究对象

第二节 水文学发展简介

第三节 水文学的体系

第四节 水文现象的主要特点

第五节 水文学的学科性质

第六节 水文学的研究方法

第二章 地球上水的性质与分布 建议学时：4

[教学目的与要求] 掌握天然水的主要理化性质；了解地球上水的分布、水资源涵义与特性；了解世界及我国水资源的特点。

[教学重点与难点] 教学重点：水的形态及其转化、水温、水的密度，天然水的矿化过程及天然水的分类，世界水资源、我国水资源；教学难点：水的形态及其转化，天然水的矿化过程。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 地球上水的物理性质

第二节 地球上水的化学性质

第三节 地球上水的分布与水资源

第三章 地球上的水循环 建议学时：4

[教学目的与要求] 掌握水循环的基本含义、基本环节及地理意义；掌握水循环的类型与层次结构；掌握水体的更替周期；掌握水量平衡的概念、通用水量平衡方程、全球水量平衡方程；掌握降水要素、面降水的计算、下渗的物理过程以及径流的形成过程；了解蒸发、水汽扩散与输送的物理机制、影响因素、度量指标及测度方法。

[教学重点与难点] 教学重点：水循环的基本过程，水循环的类型与层次结构，水量平衡，径流的形成过程及影响径流的因素；教学难点：蒸发的物理机制，蒸发量的计算，水汽扩散与输送，面降水的计算，下渗理论与下渗经验公式。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 水循环基本特征

第二节 水量平衡

第三节 蒸发及水汽扩散与运输

第四节 降水与下渗

第五节 径流涵义及其表示方法

第六节 径流形成过程及影响径流的因素

第四章 陆地表面水的组成与运动 建议学时：6

[教学目的与要求] 了解陆地表面水的组成与结构；掌握四种产流方式的机制、汇流的分析及汇流计算的方法；掌握河流水位、流速、流量等主要水情要素的分布特征、谢才公式的推导、流量的测定方法；掌握河水的纵向运动、环流运动；了解河流的泥沙运动；了解冰川运动与补给、湖水的运动与调蓄、径流向海汇集及其效应。

[教学重点与难点] 教学重点：流域产流与汇流，河流的水情，河水的运动；教学难点：流域产流理论及计算，洪水波的变形，河流的泥沙运动。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 陆地表面水的组成与结构

第二节 流域产流与汇流

第三节 河流的水情

第四节 河水的运动

第五节 冰川的运动与补给

第六节 湖水的运动与调蓄

第七节 径流向海汇集及其效应

第五章：海洋的结构与海水的运动 建议学时：2

[教学目的与要求] 了解海洋的组成与结构；理解波浪的成因及小振幅波理论；理解潮汐的类型及成因；掌握洋流的成因、类型及大洋环流系统；了解海洋效应。

[教学重点与难点] 教学重点：潮汐的类型及成因，洋流的成因及类型，大洋环流系统；教学难点：小振幅波和有限振幅波，潮汐的成因及类型，厄尔尼诺现象。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 海洋的组成及结构

第二节 波浪、潮汐及洋流

第三节 海洋效应

第六章 地下水的结构与运动 建议学时：4

[教学目的与要求] 了解地下水的贮存空间、地下水流系统；掌握地下水系统垂向结构、地下水类型、地下水运动；掌握地下水的补给与排泄、地下水的动态与平衡。

[教学重点与难点] 教学重点：地下水的类型，地下水系统的垂向结构，地下水的运动；教学难点：地下水的运动。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主

[授 课 内 容]

第一节 地下水系统的组成与结构

第二节 地下水的基本类型

第三节 地下水的补给、径流与排泄

第四节 地下水的运动

第五节 地下水的动态与平衡

第六节 不同地貌区地下水分布特征

第七章 人类活动对水体水质的影响 建议学时：2

[教学目的与要求] 了解水利工程、农业措施对水文要素的影响；理解森林水文效应、城市水文效应；了解影响水体水质的物质来源；理解水体水质恶化的特点；掌握水体自净能力和水环境容量。

[教学重点与难点] 教学重点：森林、城市水文效应，水环境容量；教学难点：水环境容量。

[授 课 方 法] 多媒体教学，讲授为主，分组讨论

[授 课 内 容]

第一节 人类活动的水文效应

第二节 人类活动对水体水质的影响

撰稿人：高卫东 审核人：解伏菊