Образование - Климат

Основной темой созданного курса является всесторонний анализ современных климатических изменений и их возможных последствий. Как и многие геофизические проблемы в отличие от классических проблем физики эта задача имеет одну отличительную особенность: она не допускает прямого физического эксперимента. Более того, в силу специфических особенностей климатической системы адекватные лабораторные эксперименты, как правило, также представляются весьма проблематичными. Поэтому важнейшим средством изучения как климатической системы, в целом,  так и протекающих в ней отдельных геофизических процессов, описывающих, в том числе и климатические изменения, является математическое (численное) моделирование, базирующееся на иерархии моделей: от глобальных, основу которых составляют модели общей циркуляции атмосферы и океана, до микромасштабных моделей турбулентности. Восприятие курса целиком посвященного современному климатическому и экологическому моделирование требует достаточно глубоко знания общей физики, хорошей математической подготовки и умения анализировать большие массивы получаемых в результате численного моделирования данных. К сожалению, студенты метеорологических кафедр в большинстве своем не обладают такой подготовкой и не готовы к восприятию такого углубленного курса. Поэтому мы старались построить его в более доступной для восприятия форме, для чего в первых лекциях представили общий анализ проблемы изменений климата и современных подходов к ее решению.  Здесь же введена основная терминология и  на достаточно простом уровне обсуждаются основные физические эффекты и механизмы, обуславливающие изменчивость климата. В последующих лекциях эти же вопросы рассматриваются более детально и глубоко, с привлечением необходимого математического аппарата. Только после этого дается достаточно подробное изложение материала, посвященного собственно математическому моделированию, как основе изучения климата.
Курс разработан проф. Гордовым Е.П. на основе монографии  авторов Е.П. Гордова, В.Н. Лыкосова, В.Н. Крупчатникова, И.Г. Окладникова, А.Г. Титова, Т.М. Шульгиной  «Вычислительно-информационные технологии мониторинга и моделирования климатических изменений и их последствий», изд. «Наука», Новосибирск, 2013 г.

Некоторые результаты моделирования современного климата и его изменений в 19-21 веках, полученные с помощью климатической модели INMCM4 в рамках международной программы сравнения  климатических моделей CMIP5

Лекции основного курса «Климатическое и экологическое моделирование»

Гордов Е.П. (ИМКЭС СО РАН и Томский госуниверситет, Томск), Лыкосов В.Н. (ИВМ РАН и НИВЦ МГУ, Москва), Крупчатников В.Н (ИВМиМГ СО РАН, СибНИГМИ, Новосибирск, ИМКЭС СО РАН, Томск)

Основной темой созданного курса является всесторонний анализ современных климатических изменений и их возможных последствий. Как и многие геофизические проблемы в отличие от классических проблем физики эта задача имеет одну отличительную особенность: она не допускает прямого физического эксперимента. Более того, в силу специфических особенностей климатической системы адекватные лабораторные эксперименты, как правило, также представляются весьма проблематичными. Поэтому важнейшим средством изучения как климатической системы, в целом,  так и протекающих в ней отдельных геофизических процессов, описывающих, в том числе и климатические изменения, является математическое (численное) моделирование, базирующееся на иерархии моделей: от глобальных, основу которых составляют модели общей циркуляции атмосферы и океана, до микромасштабных моделей турбулентности. Восприятие курса целиком посвященного современному климатическому и экологическому моделирование требует достаточно глубоко знания общей физики, хорошей математической подготовки и умения анализировать большие массивы получаемых в результате численного моделирования данных. К сожалению, студенты метеорологических кафедр в большинстве своем не обладают такой подготовкой и не готовы к восприятию такого углубленного курса. Поэтому мы старались построить его в более доступной для восприятия форме, для чего в первых лекциях представили общий анализ проблемы изменений климата и современных подходов к ее решению.  Здесь же введена основная терминология и  на достаточно простом уровне обсуждаются основные физические эффекты и механизмы, обуславливающие изменчивость климата. В последующих лекциях эти же вопросы рассматриваются более детально и глубоко, с привлечением необходимого математического аппарата. Только после этого дается достаточно подробное изложение материала, посвященного собственно математическому моделированию, как основе изучения климата. Завершают курс лекции дающие описание современной информационно-вычислительной платформы «Климат», как инструмента для мониторинга и анализа климатических изменений на конкретной территории. Эта платформа позволяет проводить исследования в этой междисциплинарной области и специалистам, не владеющим навыками программирования высокого уровня и навыками построения/настройки/запуска вычислительных  моделей и студентам вполне по силам выполнение с ее помощью закрепляющих теоретический материал курса циклов вычислительных лабораторных работ, посвященных как анализу характеристик климатических изменений, так и моделированию возможных климатов будущего.

Подготовленный для курса набор информационных материалов не только включает обычный список рекомендованной литературы но и содержит файлы многих публикаций, распространение которых не ограничено законом об авторском праве. В число этих материалов включены и курсы лекций повышенного уровня по климатической тематике.

Курс содержит ряд лекций по физике атмосферы

В учебном пособии  освещены основные вопросы охраны атмосферного воздуха: влияние загрязнителей атмосферы на здоровье людей, нормирование качества атмосферного воздуха, организация наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха, влияние метеорологических условий на распространение примесей,  моделирования переноса примесей в атмосфере и др.

Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей, интересующихся вопросами охраны атмосферного воздуха, для студентов различных специальностей, в первую очередь для студентов, обучающихся по направлениям «Гидрометеорология» и «Экология и природопользование». 

Литература и ресурсы для самостоятельного изучения