Ngành Khí tượng học

Trình độ đào tạo:

Thời gian đào tạo:

MỤC TIÊU ĐÀO TẠO

- Đào tạo cử nhân Khí tượng có năng lực chuyên môn, phẩm chất chính trị, đạo đức và sức khỏe tốt.

- Sau khi tốt nghiệp, sinh viên nắm được những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết lẫn thực hành của khoa học khí tượng, khí hậu; có thể đảm nhận công tác trong các lĩnh vực điều tra, dự báo khí tượng, khí hậu và môi trường phục vụ phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường, an ninh quốc phòng và giảng dạy.

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

Danh mục các học phần bắt buộc

Kiến thức giáo dục đại cương                                          

1

Triết học Mác-Lênin

12

Giải tích 1

2

Kinh tế chính trị Mác-Lênin

13

Giải tích 2

3

Chủ nghĩa xã hội khoa học

14

Giải tích 3

4

Lịch sử Đảng cộng sản Việt Nam

15

Giải tích 4

5

Tư tưởng Hồ Chí Minh

16

Vật lý đại cương 1

6

Ngoại ngữ

17

Vật lý đại cương 2

7

Giáo dục Thể chất

18

Vật lý đại cương 3

8

Giáo dục Quốc phòng

19

Vật lý đại cương 4

9

Tin học cơ sở

20

Thực tập Vật lý đại cương

10

Đại số 1

21

Hoá học đại cương

11

Đại số 2

Kiến thức giáo dục chuyên nghiệp                                    

a. Kiến thức cơ sở của ngành                                                  

1

Phương trình toán lý

3

Lý thuyết xác suất và thống kê toán học

2

Phương pháp tính

4

Cơ học chất lỏng

b. Kiến thức ngành                                                                   

1

Nhiệt động lực học khí quyển

3

Khí tượng động lực 1

2

Khí tượng vật lý

4

Khí tượng động lực 2

Nội dung các học phần bắt buộc (Phần kiến thức giáo dục chuyên nghiệp)

Phương trình toán lý

Các phương trình thuộc các loại khác nhau. Bài toán biên. Phân loại các phương trình tuyến tính và chuyển về dạng chính tắc.

Các phương trình dao động, thuỷ động lực và âm học, truyền nhiệt và khuếch tán.

Điều kiện biên. Thiết lập các bài toán biên.

Phương pháp đặc trưng. Giải các bài toán dao động của sợi dây vô hạn. Công thức D'Alambert. Sự phụ thuộc liên tục của nghiệm bài toán Cauchy vào các dữ kiện ban đầu.

Phương pháp Fourier. Phương pháp hàm Green cho phương trình loại parabolic, hyperbolic. Phương pháp hàm Green cho phương trình loại elliptic.

Hàm gamma và các hàm trụ. Các hàm cầu. Hàm siêu bội.

Phương pháp tính

Lý thuyết về sai số. Các phương pháp nội suy. Tính gần đúng đạo hàm và tích phân. Sử dụng đa thức nội suy Largrange. Các công thức tích phân gần  đúng. Phương pháp Monte - Carlo tính tích phân nhiều lớp.

Giải phương trình đại số và siêu việt.

Phương pháp tính đại số tuyến tính. Phương pháp Gauss và các cải biên. Khai triển . Phương pháp căn bậc hai. Phương pháp lặp đơn. Phương pháp Jacobi. Phương pháp Seidel và phương pháp Gauss - Seidel. Một số phương pháp trực tiếp tìm giá trị riêng, vector riêng.

Giải gần đúng phương trình vi  phân thường. Bài toán Cauchy, bài toán biên. Phương pháp sai phân giải phương trình đạo hàm riêng. Phương pháp sai phân giải bài toán Cauchy cho phương trình hyperbolic. Phương pháp sai phân giải bài toán Cauchy và bài toán biên hỗn hợp cho phương trình dạng parabolic. Lược đồ Crank - Nicolson và Duford - Frankel.

Lí thuyết xác suất và thống kê toán học

Phép thử và sự kiện. Định nghĩa xác suất. Quan hệ giữa các sự kiện. Xác suất của tổng và tích các sự kiện. Công thức cộng và nhân xác suất. Công thức xác suất toàn phần và công thức Bayes. Dãy phép thử độc lập.

Khái niệm về đại lượng ngẫu nhiên. Hàm phân bố xác suất. Các đặc trưng số của đại lượng ngẫu nhiên. Phân bố chuẩn. Qui tắc 3-xicma. Hệ các đại lượng ngẫu nhiên. Hàm đặc trưng. Luật số lớn.

Không gian mẫu. Phân bố mẫu và các đặc trưng mẫu. Phân bố xác suất của các đại lượng thống kê (phân bố chuẩn, phân bố Student, phân bố c², phân bố Fisher).

Ước lượng điểm. Ước lượng khoảng. Phương pháp bình phương tối thiểu.

Kiểm nghiệm giả thiết thống kê. Kiểm nghiệm tham số. Kiểm nghiệm phi tham số. Tiêu chuẩn phù hợp c².

Sự phụ thuộc giữa các đại lượng ngẫu nhiên. Hệ số tương quan. Khái niệm về hồi qui. Hồi qui tuyến tính. Hồi qui phi tuyến.

Cơ học chất lỏng

Chất lỏng. Các tính chất chất lỏng. Phương trình trạng thái.

Tĩnh học chất lỏng. Áp suất. Các phương trình tĩnh học và cân bằng chất lỏng.

Động học các chất lỏng. Các hệ toạ độ. Trường vận tốc. Phương trình liên tục.

Động lực học các chất lỏng lý tưởng. Phương trình biến đổi động lượng. Phương trình Bernoulli. Phương trình năng lượng. Định lý về động lượng.

Chuyển động của chất lỏng nhớt. Tốc độ biến dạng. Phương trình Navier - Stokes.

Thành phần Coriolis trong phương trình Navier - Stokes. Số Rossby và số Ekman.

Đồng dạng động lực học. Phân tích phương trình Navier - Stokes. Số Reynolds, số Froude.

Lý thuyết lớp biên. Những luận điểm về lớp biên. Các phương trình lớp biên lamina. Các phương trình tổng quát về động lượng.

Chuyển động rối, nguồn gốc, các phương pháp phân tích. Phương trình Reynolds. Quãng đường xáo trộn. Lớp biên rối. Các giả thiết khép kín rối.

Nhiệt động lực học khí quyển

Thành phần không khí gần mặt đất. Các khí đoàn và front. Các dòng chảy của không khí và hoàn lưu chung của khí quyển. Sự hình thành của khí quyển trái đất. Phương trình trạng thái của không khí khô, hơi nước, không khí ẩm và mối liên hệ giữa các đặc trưng của độ ẩm. Phương trình cơ bản của tĩnh học khí quyển. Các công thức khí áp, bậc khí áp và ứng dụng. Xoáy thuận và xoáy nghịch. Địa thế vị. Cơ sở lý thuyết của việc lập các bản đồ hình thế khí áp. Các phương trình biểu diễn nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học đối với khí quyển. Quá trình biến đổi đa nguyên, đoạn nhiệt của không khí khô hoặc ẩm chưa bão hoà hơi nước. Nhiệt độ thế. Điều kiện ổn định và năng lượng bất ổn định. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học. Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hoà vào nhiệt độ. Sự biến đổi các đặc trưng của khối không khí dịch chuyển thẳng đứng. Quá trình đoạn nhiệt giả. Các giản đồ nhiệt động.

Khí tượng vật lý

Sự phát xạ của mặt trời và các dòng bức xạ trong khí quyển. Các đặc trưng bức xạ cơ bản. Các định luật bức xạ cơ bản. Sự phân bố của bức xạ mặt trời theo vĩ độ khi không có khí quyển. Sự suy yếu, hấp thụ, tán xạ và phản xạ trong khí quyển. Cách tính bức xạ sóng ngắn và sóng dài trong khí quyển.

Các đại lượng trắc quang. Các hiện tượng quang liên quan với sự khuếch tán, khúc xạ, phản xạ, nhiễu xạ ánh sáng trong khí quyển và với cảm giác sáng của mắt. Cơ sở lý thuyết xác định tầm nhìn ngang ban ngày, ban đêm, trong sương mù, mây và mưa.

Sự truyền nhiệt vào trong đất và nước. Phương trình nhập nhiệt của khí quyển. Chế độ nhiệt của mặt đất, lớp không khí sát đất, lớp biên và khí quyển tự do. Các dạng nghịch nhiệt. Phương trình cân bằng nhiệt.

Các nhân tố ảnh hưởng đến áp suất hơi bão hoà. Các nhân ngưng kết. Phân loại sương mù và giáng thuỷ. Cơ sở vật lý dự báo sương mù. Kích thước, tốc độ rơi, sự bốc hơi và lớn lên của các hạt mây. Tác động nhân tạo lên mây. Phân bố giáng thuỷ, chu trình ẩm và cân bằng ẩm trên bề mặt Trái Đất.

Sự ion hoá trong khí quyển. Độ linh động của ion. Độ dẫn điện của không khí. Phương trình cân bằng ion. Điện trường và các dòng điện trong khí quyển. Các hiện tượng điện ở mây dông. Lý thuyết bảo tồn điện tích của Trái Đất. Các hiện tượng điện trên cao.

Vận tốc và phương trình quĩ đạo âm. Ảnh hưởng của sự phân bố nhiệt độ, gió theo độ cao, chuyển động của nguồn âm đến sự lan truyền âm và ứng dụng. Sự phản xạ, khúc xạ và suy yếu của sóng âm.

Khí tượng động lực 1

Môi trường liên tục. Hệ phương trình thủy nhiệt động lực học cho môi trường liên tục. Sự xuất hiện rối. Quan hệ giữa các thông lượng rối với trường trung bình. Hệ phương trình cho các đại lượng trung bình. Phương trình cân bằng cho các đại lượng xung rối. Đơn giản hoá hệ phương trình thủy nhiệt động lực học khí quyển. Phân loại chuyển động của khí quyển.

Chuyển động của không khí trong trường đường đẳng áp gần tròn và tròn. Gió địa chuyển. Gió nhiệt. Gió phi địa chuyển. Tính chất chung của các mặt phân cách. Độ nghiêng của các mặt phân cách.

Lớp biên khí quyển. Sự phân bố các yếu tố khí tượng trong lớp sát đất. Mô hình một tham số lớp biên khí quyển. Lớp biên trên biển. Biến trình ngày của các yếu  tố khí tượng.

Khí tượng động lực 2

Chuyển động sóng trong khí quyển. Các tham số sóng. Sóng trọng lực, sóng âm, sóng Rossby. Sóng trong khí quyển chuyển động.

Định lý hoàn lưu. Xoáy và phương trình xoáy. Phương trình xoáy thế chính áp, tà áp. Front và sự phát sinh của front. Đối lưu Cumulus. Bão nhiệt đới.

Giải hội tụ nhiệt đới. Gió mùa nhiệt đới. Hoàn lưu Walker. Elnino và Dao động Nam. Dao động Maden - Julian. Sóng Kelvin xích đạo. Hoàn lưu Hadley.

Hoàn lưu tầng khí quyển giữa. Sóng hành tinh lan truyền thẳng đứng. Sóng trong tầng bình lưu xích đạo. Dao động tựa hai năm.