Кафедра термогидромеханики океана МФТИ

преподаватель: Мохов Игорь Иванович, академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор

Цель курса

Курс посвящен изложению основ теории климата, знание которых необходимо студентам для оценки современных глобальных процессов и изменений в земной климатической системе с физической точки зрения. Дается общее представление о структуре земной климатической системы и ее изменениях, основных климатообразующих факторах и причинно-следственных связях, изменениях климата в прошлом по палеореконструкциям и модельным расчетам.

Задачи курса

• ознакомить студентов с основными климатическими процессами;
• дать представление об основных методах исследования климата;
• показать практическую важность климатического моделирования для решения задач прогноза изменений климата, рационального использования природных ресурсов и охраны водной и воздушной сред.

Содержание курса, структурированное по темам (разделам)

1. Общая структура земной климатической системы.
   Общие характеристики и структура атмосферы, океанов, деятельного слоя суши, криосферы, биосферы. Основные климатообразующие факторы. Причинно-следственные связи.
   
   
2. Характерные изменения климата в прошлом.
   Палеореконструкции. Модельные оценки.
   
   
3. Сравнительная климатология планет Солнечной системы
   Климатология планет Солнечной системы. Критерии подобия планетных атмосфер.
   
   
4. Радиационная энергетика климатической системы
   Простые радиационные модели. Облачный и аэрозольный радиационный форсинг. Парниковый и антипарниковый эффект. Эффект “ядерной зимы”.
   
   
5. Климатические модели
   Энергобалансовые модели климата, включая стохастические. Радиационно-конвективные модели. Климатические модели промежуточной сложности. Климатические модели общей циркуляции. Региональные модели климата.
   
   
6. Чувствительность и устойчивость климатической системы
   Оценки чувствительности и устойчивости климатической системы на основе энергобалансовых моделей климата. Обратные климатические связи
   
   
7. Характерные климатические процессы и структуры
   Турбулентные и циркуляционные процессы и структуры. Погранслои. Муссоны
   Центры действия. Внетропические циклоны и антициклоны. Блокинги. Тропические циклоны, ураганы/тайфуны.Квазициклические процессы. Квазидвухлетняя цикличность.
   Эль-Ниньо / Южное колебание. Северо-Атлантическое и Арктическое колебания.
   
   
8. Естественные и антропогенные изменения климата
   Теория Миланковича. Циклы солнечной активности. Углеродный и метановый цикл. Фотохимические процессы в атмосфере. Эффекты вулканического и антропогенного аэрозоля. Модельные оценки глобальных и региональных изменений климат при разных сценариях естественных и антропогенных воздействий.

Основная литература

1. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1985. 208 с.
2. Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат. 1986. 159 с.
3. Голицын Г.С. Введение в динамику планетных атмосфер. Л.: Гидрометеоиздат. 1973. 104 с.
4. Кароль И.Л. Введение в динамику климата Земли. Л.: Гидрометеоиздат. 1988. 215 с.
5. Ку-Нан Лиоу Основы радиационных процессов в атмосфере. Л., Гидрометеоиздат. 1984. 376с.
6. Монин А.С. Введение в теорию климата. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 246 с.
7. Мохов И.И. Диагностика структуры климатической системы. СПб.: Гидрометеоиздат. 1993. 271 с.
8. Радиационно-фотохимические модели атмосферы. Под ред. И.Л. Кароля. Л.: Гидрометео-издат. 1986. 192 с.
9. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner et al. (eds.) // Cambridge/New York: Cambridge University Press. 2013. 1535p.

Дополнительная литература

1. Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: МАИК Наука/Интерпериодика. 2001. 351 с.
2. Курганский М.В. Введение в крупномасштабную динамику атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат. 1993. 168 с.
3. Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. Л.: Гидрометеоиздат. 1979. 407 с.
4. Peixoto J.P., Oort A.H. Physics of climate. AIP, New York. 1992. 520 pp.

Перечень ресурсов, необходимых для освоения дисциплины

1. http://lib.mipt.ru/ – электронная библиотека Физтеха
2. http://benran.ru –библиотека по естественным наукам Российской академии наук
3. http://www.edu.ru – федеральный портал «Российское образование»
4. https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/

Необходимое программное обеспечение

1. MATLAB
2. Программирование на языке FORTRAN