Для анализа роли процессов взаимодействия океана и атмосферы в поверхностной трансформации водных масс были оценены потоки плавучести на поверхности Атлантики за период с 1958 по 1999 гг. Сопоставление результатов с использованием температурно-соленостных и плотностных характеристик по данным моделирования с грубым и высоким разрешением показал, что использование грубого разрешения занижает примерно на 10 - 20 % (0,5 - 1,0 ? 106 кг/м2) оценки потока массы за счет взаимодействия океана и атмосферы. Максимальные различия выявлены в областях максимальной кинетической энергии и вихреобразования - в первую очередь в Гольфстриме при формировании Субтропической модальной воды. Анализ результатов позволил идентифицировать наиболее мощную поверхностную трансформацию соответствующую образованию Лабрадорской воды (13 - 15 Св) и Субтропической модальной воды (9 - 12 Св).

В ходе выполнения работ по проекту "Меридиан" были оценены количественные показатели океанских изменений климата в Атлантическом океане на основе высокоточных экспедиционных наблюдений четырёх рейсов НИС "Академик Сергей Вавилов" и "Академик Иоффе". Была установлена устойчивая тенденция потепления и осолонения промежуточных вод субполярной Атлантики, что является показателем блокирования меридиональной циркуляции. В рамках анализа высокоразрешающих полей потоков тепла, влаги и импульса на границе океан-атмосфера были построены многолетние поля пресноводного баланса поверхности океана на основе инструментальных и спутниковых наблюдений. Это позволило достоверно оценивать области распреснения за счёт взаимодействия океана с атмосферой. Впервые получен замкнутый пресноводный баланс Мирового океана.

Получены новые оценки теплового баланса поверхности Мирового океана, которые позволили выполнить анализ перераспределения тепловой энергии в океане на междекадном масштабе, исследовать трендовые и межгодовые компоненты изменчивости и впервые построить картину океанских крупномасштабных изменений исключительно на основании данных о поверхностном тепловом балансе. Была разработана новая методология оценивания теплового баланса, основанная на введении в рассмотрение координат определяющих параметров, в которых и проводилось пространственно-временное осреднение, что позволило оценивать функции распределения для достоверного нахождения пространственно-временного среднего.

2.3 Международные проекты с участием России

Особое значение для науки имеют данные специальных наблюдательных экспериментов, поскольку они позволяют проводить целенаправленные исследования природных явлений и физических процессов различного масштаба. В табл. 1 (см. Приложение 3) дан перечень основных национальных и международных проектов по изучению климата, выполненных в 1970 - 1990 гг. В МЦД-Б сосредоточен уникальный массив данных наземных, морских и аэрокосмических систем целого ряда международных экспериментов. Структурно они представляют собой 53 массива данных, содержащих результаты 35 видов наблюдений. Данные поступали из ответственных центров в виде листовых источников (таблицы, карты, отчеты), но главным образом, на различных технических носителях (микрофильмы, микрофиши, магнитные ленты). Основная масса информации занесена на магнитные ленты, общее количество которых превышает 5 тыс. Наиболее объемные массивы экспериментов АТЭП и ПГЭП являются довольно сложными по структуре и составу представленных в них данных.

Данные экспериментов записаны в международных форматах. В экспериментах, следовавших за ПГЭП, использовались в основном форматы ПГЭП, хотя имеются некоторые отличия (GRIB, GF-3). Сведения о данных международных экспериментов публиковались в специальных текущих и сводных каталогах. Описание массивов дано по следующей схеме: название эксперимента; основные научные задач эксперимента; период наблюдений, географическая область; содержание архива (виды наблюдений); объем архива (количество магнитных лент, микрофильмов); структура записи данных на магнитных лентах.

Одним из самых крупных научных проектов за послевоенные годы является Программа исследований глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). В 1967 г. впервые был предложен план для реализации такой программы. Эта программа состояла из нескольких больших экспериментов: Атлантический эксперимент ПИГАП (АТЭП) в 1974 г., первый глобальный эксперимент ПИГАП (ПГЭП) в 1979 г., МУССОН, БОМЭКС, АЛЬПЭКС, МЕДАЛЬПЭКС и другие. Следует отметить, что материалы исследований и накопленные данные, полученные в период выполнения ПИГАП, еще до конца не проанализированы и будут еще долгие годы представлять интерес для разработки и оценки моделей анализа и прогноза для любого района земного шара. ПИГАП была организована под эгидой ВМО и Международного Совета научных союзов. Масштаб проектов можно представить по табл. 2 (см. Приложение 3).

Данные этих экспериментов находятся в режимно-справочном банке данных «Международные проекты и программы», который включает следующие массивы данных:

ПГЭП - первый глобальный эксперимент ПИГАП. Представлены данные но земному шару следующих видов наблюдений: приземная и морская метеорология, аэрология, спутниковые, самолетные, океанография, дрейфующие буи за период с 01.12.1978 по 01.12.1979 гг., полученные из Великобритании Канады, СССР, США, Германии, Швеции, Японии.

ЛМОНЭКС - летний муссонный эксперимент ПИГАП. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная и морская метеорология, аэрология, спутниковые, самолетные, океанография, дрейфующие буи. Географический район: Африка (восточная часть), Индийский океан (северная часть), Аравийское море, Бенгальский залив и прилегающие континентальные районы. Период: с 01.05.1979 по 31.08.1979 гг. Данные получены из Индии.

ЗМОНЭКС - зимний муссонный эксперимент ПИГАП. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная и морская метеорология аэрология, спутниковые, самолетные, океанография, дрейфующие буи по Индийскому океану (восточная часть тропической зоны), Тихому океану (западная часть) и прилегающим континентальным районам за период с 01.12.1978 по 05.03.1979 гг. Данные получены из Малайзии.

ЗАМЭКС - западноафриканский муссонный эксперимент. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная и морская метеорология, аэрология, спутниковые, самолетные, океанография, дрейфующие буи. Географический район: по Африка (западная часть) и Гвинейский залив. Период: с 01.05.1979 по 31.08.1979 гг. Данные получены из Швеции.

АТЭП - атлантический тропический эксперимент ПИГАП. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная метеорология, аэрология, аэростатные, спутниковые, самолетные, океанография, актинометрия по тропической зоне Атлантического океана за период с 01.06.1974 по 30.09.1974 гг. Данные получены из Великобритании, Германии, Канады, Мексики, Hидерландов, СССР, США, Франции.

АЛЬПЭКС - альпийский горный метеорологический эксперимент ПИГАП. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная метеорология, аэрология, спутниковые, самолетные, океанография. Горные pайоны Альп (30° с.ш. - 60° с.ш., 30° з.д. - 37° в.д. Период: с 01.09.1981 по 31.09.1982 гг.). Данные получены из Великобритании, СССР, Швейцарии.

ТОПЭКС - эксперимент по оперативному исследованию тайфунов. Представлены данные следующих видов наблюдений: приземная и морская метеорология, аэрология, спутниковые, самолетные, парашютные по северо-западной части Тихого океана за период с 29.07.1981 по 01.08.1983 гг. Данные получены из Японии.

ТОГА - тропический океан и глобальная атмосфера. Представлены данные по Мировому океану за период с 1985 по 1989 гг. из США, Франции, Великобритании.

Дадим описание некоторых экспериментов ПИГАП.

1. Атлантический тропический эксперимент ПИГАП - АТЭП.

Международный Атлантический тропический эксперимент - первый эксперимент, который выполнялся в рамках ПИГАП с 17 июня по 23 сентября 1974 г. в тропической зоне Атлантического океана. Научные задачи АТЭП сформулированы в центральной программе и пяти научных подпрограммах эксперимента (Белоусов С.Л., Гофен А.М., 1981).

Главными задачами АТЭП являлись: получение материалов наблюдений и разработка способов оценки влияния мелкомасштабных тропических погодных систем на крупномасштабную циркуляцию; развитие численного моделирования атмосферных процессов и методов прогноза погоды.

Для достижения этих целей требовалось всестороннее исследование процессов различного масштаба, протекающих в тропической атмосфере и океане. Атмосферные процессы в тропиках условно разделены на следующие четыре масштаба: А (синоптический) - линейные размеры 1000 - 10000 км; В (облачных скоплений) - линейные размеры 100 - 1000 км; С (мезометеорологический) - линейные размеры 10 - 100 км; D (кучевой конвекции) - линейные размеры 1 - 10 км. В соответствии с глобальной задачей АТЭП - изучение процессов различных масштабов в атмосфере и океане - были организованы следующие наблюдательные полигоны:

А - весь район АТЭП - тропическая часть Атлантики и прилегающих материков от 10° ю.ш. до 20° с.ш.; сеть полигона А была образована станциями ВСП на континентах и 17 - 19 судами АТЭП в океане;

АВ - область океана в восточной Атлантике правильной шестиугольной формы, ограниченная 5° - 12° с.ш., 20° - 27° з.д. с центром в точке 8° 30' с.ш., 23° 30' з.д. и длиной стороны 3,5°; образован семью советскими судами (шесть в углах полигона и одно в центре);

В - центральная часть полигона АВ правильной шестиугольной формы, ограниченная 7° - 10° с.ш., 22° 12' - 24° 48' з.д. с центром в точке 8° 30' с.ш., 23° 30' з.д.; образован семью иностранными судами, оснащенными, в основном, системой зондирования OMEGA. Полигоны АВ и В предназначались для исследования мезомасштабных атмосферных процессов. К сожалению, погрешности измерений скорости ветра с помощью системы OMEGA на полигоне В оказались столь велики, что их очень сложно использовать в расчетах дивергенции. Наиболее полные и репрезентативные данные наблюдений были получены на полигоне АВ.

С - часть полигона В неправильной треугольной формы, ограниченная 8° 30' - 9° 15' с.ш., 22° 38' - 23° 30' з.д. с центром в точке 8° 45' с.ш., 23° 30' з.д.; предназначен для исследования атмосферных процессов масштабов С и D, а также мелкомасштабного взаимодействии океан - атмосфера; экваториальный океанографический полигон - для изучения системы океанических течений в районе экватора; океанографический полигон масштаба С - предназначен для изучения влияния атмосферных процессов масштабов В, С и D на структуру слоя перемешивания океана и обратного влияния океана на процессы в атмосфере.

АТЭП включал три фазы наблюдений на полигонах (I фаза с 28 июня по 17 июля, II фаза с 28 июля по 16 августа, III фаза с 30 августа по 19 сентября), три периода сравнения приборов, выполнение работ на разрезах. Программа наблюдений АТЭП, во-первых, определялась принадлежностью наблюдательной платформы к полигону того или иного масштаба. Во-вторых, для каждого полигона она состояли из стандартных наблюдений, обязательных для всех наблюдательных платформ этого полигона, и специализированных наблюдений, проводившихся на отдельных судах.

В соответствии с Международным планом управления данными АТЭП все страны-участницы представили свои данные в пять специализированных центров по научным подпрограммам: центр по изучению процессов синоптического масштаба - Англия; центр по радиационной программе - Россия; центр по конвективной подпрограмме - США; центр по программе погранслоя - Германия; центр по океанографической подпрограмме - Франция. Кроме того, все страны участницы направили данные по метеорологии в Англию и МЦД-Б (Обнинск). В двух Мировых центрах, таким образом, сформированы два идентичных массива данных АТЭП.

В МЦД-Б хранятся 722 магнитных лент с данными АТЭП: Англия - 96 МЛ, бывшая ГДР - 3, Канада - 18 МЛ, Мексика - 2 MЛ, Нидерланды - 3 МЛ, США - 499 МЛ, Франция - 6 МЛ, Германия - 41 МЛ. Вся информация, содержащаяся на МЛ, записана в соответствии с требованиями, определенными в международном формате ATЭП. Кроме магнитных лент, в фонде МЦД-Б содержится 189 микрофильмов с информацией АТЭП (129 микрофильмов с радарными наблюдениями за облачностью; 8 микрофильмов с радарными наблюдениями за осадками; 9 микрофильмов с самолетными данными; 2 микрофильма с данными наблюдений с аэростатов; 2 микрофильма со спутниковыми данными по облачности; 30 микрофильмов с данными наблюдений по метеорологии; 6 микрофильмов с океанографическими данными).

В отчете (Report from the WDC-A GATE Archives, 1977) представлен 21 набор, полученный в период программы АТЭП-74 с данными синоптических, аэрологических, судовых гидрометеорологических наблюдений, наблюдений за аэрозолями, SТD-данных, батометрических самолетных, термосоленографных, батитермографных, наблюдений за течениями.

2. ВОСЕ

Глобальный эксперимент по изучению циркуляции океана (BOCЕ) является основной океанографической программой ВПИК, направленной на изучение течений Мирового океана, потоков тепла и веществ в нем. В ходе выполнения эксперимента выявляются связи между тремя основными океаническими бассейнами и Антарктическим циркумполярным течением, эффекты океанических вихрей. Основные цели проекта: разработать модели, пригодные для предсказания изменений климата, и собрать данные, необходимые для тестирования этих моделей; определить, насколько отдельные массивы данных «ВОСЕ» отображают долговременные изменения океана, и разработать методы определения долговременных изменений океанической циркуляции.

Период исследований: 1990 - 2010 гг. Цель программы: изучение долговременных изменений климата (периоды в несколько десятилетий). Географический район: земной шар. Учредитель: МОК, ВМО. Место хранения данных: МЦД. Страны-участники: СССР, США. Виды наблюдений: метеорология, океанография (World Ocean Circulation Experiment Data Information Unit).

Ниже представлена сводка полевых работ СССР (1985 - 1991 гг.) по программе ВОСЕ.

Проект 1. Атлантический океан. Одноразовые разрезы: зональные по 50°, 35°, 5° с.ш. (от берега до берега) и меридиональный по 52° з.д. (32 - 50° с.ш.). Повторные разрезы: зональные по 60° с.ш. (Америка - Гренландия - Великобритания); меридиональные по 40° з.д. (40° с.ш. - 50° с.ш.; 5° ю.ш. - 10° с.ш.).

Индийский океан. Одноразовые разрезы: зональные по 10° с.ш. и 10° ю.ш. (Африка - 80° в.д.) и меридиональный по 60° в.д. (10° ю.ш. - 10° с.ш.). Повторные разрезы: зональные по 10° с.ш. и 10° ю.ш. (Африка - 80° в.д.) и северо-западный район океана.

Тихий океан. Одноразовые разрезы: зональный по 50° с.ш. (от берега до берега, включая Охотское море) и меридиональные разрезы по 175, 165, 155° в.д. (к северу от 35° с.ш.).

Проект 2. Одноразовые разрезы: зональный разрез по 60° ю.ш. (тихоокеанская и индоокеанекая части) и меридиональные разрезы по 170, 115, 90° в.д. и 150° з.д. (от 60° ю.ш. до Антарктиды). Повторный меридиональный разрез от Тасмании до Антарктиды.

Проект 3 состоит из 3 подпроектов: 1) Взаимодействие субтропического и субполярного круговоротов (1990 - 1995 гг.); 2) Изучение внутритермоклинных линз средиземноморской воды и их роли в формировании промежуточного слоя в Атлантике (1990 - 1995 гг.).

3. Особенности преподавания темы «Климат Земли» и «Климат России» на уроках географии в 6 и 8 классах

3.1 Изучение темы «Атмосфера» в 6 классе

Формирование этих знаний, умений и навыков происходит в процессе и на основе регулярных наблюдений учащихся за погодой, проводимых под руководством учителя на всем протяжении курса VI класса. Для овладения понятиями «погода» и «климат» учащимся необходимо предварительно ознакомиться с процессами, происходящими в атмосфере, с отдельными элементами погоды (Чернихова Е.Я., 1973). Поэтому изучение темы начинается с понятия об атмосфере, частично уже известного учащимся из курса природоведения. После этого учащиеся переходят к рассмотрению тепловых процессов в атмосфере: знакомятся со способами измерения температуры воздуха, по материалам наблюдений обучаются вычислять средние суточные и месячные температуры воздуха и строить графики изменений температур, выясняют условия нагревания и охлаждения воздуха над сушей и морем, зависимость температуры воздуха от высоты над уровнем океана. Далее рассматриваются динамические процессы в атмосфере. Учащиеся получают элементарное понятие об атмосферном давлении и его изменении и приобретают навыки измерения давления при помощи барометра (ртутного или анероида) (Даринский А.В., 1975).

На основе этих знаний дается понятие о ветрах и причинах их образования: дети знакомятся со способами определения направления и силы ветра, шкалой для определения силы ветра и с устройством флюгера. В качестве примера ветров рассматриваются бризы и муссоны.

Затем изучаются явления и процессы, связанные с наличием в атмосфере водяных паров: зависимость содержания в воздухе воды от температуры, туман, облака, осадки, их виды, причины образования, изучаются также способы измерения количества осадков, в частности устройство и использование осадкомера и снегомерной рейки.

Ознакомление со всеми основными элементами погоды вместе с данными наблюдений служит основой для формирования у школьников понятий о погоде, о воздушных массах, о методах изучения и предсказания погоды.

Чтобы подвести учащихся к понятию о климате, повторяются уже известные им из курса природоведения знания о годовом движении Земли вокруг Солнца и тепловых поясах. Вслед за этим дается понятие о климате и, опираясь на понимание атмосферных процессов, раскрывается зависимость климата от различных факторов: от географической широты, близости морей и океанов, океанических течений, высоты места и характера рельефа. Общее понятие о климате конкретизируется понятием о климате своей местности. Опираясь на данные местной метеорологической станции и литературы, учитель дает характеристику местного климата и объясняет причины, от которых он зависит (Герасимова Т.П., 1959).

Первоначальные наблюдения за погодой учащиеся начинают в начальной школе. На всем протяжении обучения в VI классе ведутся систематические наблюдения за температурой воздуха, состоянием неба, силой ветра и характером осадков, и на основе полученных данных составляется ежемесячный календарь погоды (Максимов Н.А., 1972).

В VI классе наблюдения за погодой ведутся также в течение всего учебного года. Они имеют большое значение для учащихся в выработке умений и навыков по наблюдению за погодой, в записи и обработке данных наблюдений, характеристике типичной погоды, умении работать с метеорологическими приборами.

Наблюдения за погодой служат средством конкретизации знаний учащихся об атмосферных явлениях и процессах и создают основу для изучения всего материала темы. Содержание и организация наблюдений за погодой различаются во времени: 1) до изучения темы; 2) во время ее изучения в классе; 3) после изучения темы (Герасимова Т.П., 1959).

До изучения темы учащиеся не обладают знаниями об атмосферных процессах и элементах погоды. Наблюдения за погодой имеют цель накопить конкретные данные, нужные для прохождения темы, и закрепить умения и навыки, приобретенные в начальной школе. Опыт показывает, что до изучения темы необходимы (как минимум) следующие наблюдения: 1) за температурой воздуха; 2) за состоянием неба; 3) за направлением и силой ветра; 4) за осадками. Кроме того, полезно систематическое составление описания погоды за день, неделю, месяц, сезон (Даринский А.В., 1975).

Наблюдения за температурой воздуха важны прежде всего с точки зрения накопления материала для определения в дальнейшем изменения температур по сезонам года и для обучения учащихся вычислению среднемесячных температур. Кроме того, учащиеся, ведя эти наблюдения, учатся пользоваться термометром, правильно снимать его показания, записывать и обрабатывать результаты наблюдений. Для наблюдения за температурой воздуха может быть использован обыкновенный уличный ртутный термометр. Комнатный термометр, на котором нет шкалы для температур ниже 0°С, для наблюдения непригоден. Термометр устанавливается таким образом, чтобы он был защищен от осадков, от непосредственного нагревания солнечными лучами, а также от теплового воздействия нагретых предметов и почвы. Вместе с тем вокруг термометра должна быть обеспечена свободная циркуляция воздуха. Лучше всего поместить термометр в метеорологическую будку. При отсутствии в школе будки можно пользоваться термометром-пращом, вращая его в воздухе перед отсчетом температуры в течение одной-двух минут. В крайнем случае, временно можно закрепить термометр за окном школьного коридора или класса, в тени, на специальной планке. Наблюдение температуры ведется один раз в день, в одно и то же время: перед началом уроков (в 8 часов утра) или после уроков (в 14 часов). С начала второй четверти можно ввести трехкратное измерение температуры с выведением средней температуры за день (Чернихова Е.Я., 1973).

Остальные перечисленные выше наблюдения нужны в основном для составления описания погоды на данный день и для установления в дальнейшем изменения погоды по сезонам.

Состояние неба на первом этапе наблюдений определяется только общей облачностью, т.е. степенью покрытия неба облаками. Наблюдения за ветром ведутся с помощью флюгера, который устанавливается на географической площадке. Высота флюгера должна превышать высоту окружающих строений и деревьев или он должен быть прикреплен с таким расчетом, чтобы превышение этих предметов над флюгером было не более 1/20 их расстояния от него. Показывая учащимся, как определять по флюгеру направление ветра, необходимо подчеркнуть, что оно определяется по положению противовеса флюгарки, указывающего ту сторону горизонта, откуда дует ветер. Если флюгер прикреплен на значительной высоте, учащимся могут быть не вполне ясно видны направления прутьев. В этом случае целесообразно на земле вблизи флюгера прикрепить стрелку, показывающую северное направление (Половинкин А.А., 1955).

Наряду с флюгером можно использовать для определения направления ветра вымпел. Он представляет собой узкую ленточку (длиной до 1 м), привязанную к шесту, прикрепленному к вертикальному столбу с планками, указывающими направление сторон горизонта.

Сила ветра определяется на глаз, причем учащиеся могут пользоваться следующей упрощенной шкалой (Половинкин А.А., 1955):

Осадки регистрируются только по их виду и характеру (например, сильный дождь, слабый, моросящий снег, сильный снег и т.д.).

Наблюдения за погодой начинаются с первой же недели занятий и организуются так, чтобы в течение первого полугодия каждый учащийся имел возможность наблюдать погоду 2 - 3 дня. Ежедневные наблюдения за погодой в VI классе проводятся обычно дежурными, сменяющимися каждые 5 - 7 дней (в зависимости от числа учащихся в классе). Результаты наблюдений сообщаются (на уроках географии) всему классу и заносятся ежедневно в стенной календарь. Температура обозначается в целых градусах со знаком + или -. Направление ветра указывается стрелкой соответствующего направления, а сила ветра - черточками на конце стрелки. Осадки обозначаются принятыми в метеорологии значками (рис. 6).

Рис. 6. Форма ежемесячного календаря (Даринский А.В., 1975)

Ежемесячный стенной календарь вычерчивается на большом листе и вывешивается в классе. Он оформляется специальными иллюстрациями, характерными для данного месяца, вырезанными из журналов или нарисованными самими детьми. Красивое оформление календаря имеет эстетическое значение и поднимает интерес учащихся к этой работе.

Описание погоды на данный день ведется дежурным в специальной тетради. Здесь коротко отмечаются атмосферные явления, характерные для всего дня, например: «Погода пасмурная, но теплая. Небо сплошь покрыто облаками. Ветер утром и днем был слабый, но к вечеру усилился. Днем шел небольшой дождь». В эту же тетрадь целесообразно записывать сведения радиосводок погоды, ежемесячные данные о высоте стояния солнца, а также данные фенологических наблюдений.

В самом начале года учитель знакомит учащихся с организацией и методами наблюдения погоды. В первые дни он руководит наблюдениями учащихся, а затем на всем протяжении года систематически следит за организацией работы, за правильным заполнением учащимися календаря погоды и записями в классной тетради (Герасимова Т.П., 1959).

Программа наблюдений за погодой изменяется во втором полугодии, когда начинается изучение в классе темы «Атмосфера». В этот период в наблюдение включаются все учащиеся; они заводят специальную тетрадь (дневник погоды), куда ежедневно заносят свои наблюдения. В дополнение к данным о погоде, которые были получены в первом полугодии, теперь в ежемесячном календаре и дневнике погоды нужно отмечать по мере изучения соответствующих разделов некоторые другие показатели: давление воздуха, виды облаков и т.д.

Ведение общеклассного календаря продолжается, содержание его обогащается, и ему придается новая форма, обеспечивающая установление связей между отдельными элементами погоды. Опыт показывает, что этой цели лучше всего отвечают месячные сводки погоды с графиками изменения температуры и давления, розой ветров, диаграммами облачности, диаграммами осадков. При наличии на школьной площадке нефоскопа, осадкомера и снегомерной рейки дается более точное определение облачности и отмечается количество выпавших осадков.

Вместе с усложнением и уточнением наблюдений за погодой большую роль начинает играть установление связей между атмосферными процессами и погодой. Устанавливается связь между облачностью и ходом температуры, между изменениями температур. Эти выявленные связи фиксируются в индивидуальных дневниках и в классном журнале. Каждый урок по теме начинается проверкой текущих записей учащихся. Периодически учитель проверяет и оценивает индивидуальные дневники погоды (Чернихова Е.Я., 1973).

После изучения в классе темы «Атмосфера» наблюдение за погодой продолжается. В связи с происходящим переходом от зимы к весне и изменением характера атмосферных процессов в связи со сменой времен года продолжение наблюдений имеет особенно большое значение. Описание погоды учащимися становится более полным и точным. Установление взаимосвязей и выводов занимает в нем еще большее, чем прежде, место. В конце года в связи с изучением своей природной зоны подводится итог наблюдений. Календари погоды сохраняются и используются в последующие годы в качестве важного пособия при изучении климата (см. Приложение 4, рис. 7).

Атмосферные явления, изучаемые в теме, происходят в окружающей нас природе, и их можно наблюдать. Поэтому формирование понятий об атмосферных явлениях должно опираться у школьников в первую очередь на их собственные наблюдения. Ряд метеорологических элементов, например атмосферное давление и водяные пары в атмосфере, воспринять непосредственно - с помощью лишь органов чувств, без специальных приборов - невозможно. О многих явлениях и процессах, например об осадках, облаках, ветре, учащиеся могут получить представления на основе их непосредственного восприятия, но установить их количественную выраженность можно только специальными наблюдениями при помощи метеорологических приборов. Из сказанного выше следует, что для изучения атмосферных явлений необходимо ознакомление учащихся с приемами наблюдения и обращения с метеорологическими приборами (Чернихова Е.Я., 1973). климатический мониторинг наблюдение космос

Учитель рассказывает, какие данные характеризуют явление, каким образом они устанавливаются и фиксируются, демонстрирует прибор, при помощи которого этот метеорологический элемент изучается, указывает его основные части, объясняет принцип устройства и показывает, как им надо пользоваться. После этого учащимся даются задания по наблюдению явлений. Например, при изучении атмосферного давления объясняется устройство ртутного барометра, в связи с чем выясняется, почему давление можно измерять в миллиметрах. Затем демонстрируется барометр (анероид) и объясняется принцип его действия. Учитель показывает учащимся, как надо отсчитывать и фиксировать давление воздуха, и дает задания по наблюдению.

Атмосферные явления имеют сложную физическую природу, разобраться в которой учащиеся VI класса при уровне их знаний по физике, конечно, не в состоянии. Тем не менее, некоторые существенные признаки, связи и зависимости, характерные для этих явлений и процессов, могут быть выяснены. Это выяснение происходит путем беседы или объяснения, в которых учитель опирается на данные собственных наблюдений учащихся, а также на факты, известные им из природоведения. Так, при установлении зависимости давления воздуха от температуры учитель опирается на известное учащимся положение о том, что холодный воздух плотнее теплого. Из этого делается вывод, что давление воздуха при повышении температуры уменьшается. Это может быть показано и на основе наблюдений путем сопоставления графиков изменения температуры и давления (за зимние месяцы, так как летом нередко наблюдается обратное явление) (Герасимова Т.П., 1959).

В целях закрепления знаний об атмосферных явлениях учащиеся выполняют упражнения вычислительного характера. Для этих упражнений лучше всего использовать местный материал, полученный при наблюдениях. Вот несколько примеров таких упражнений.

1. Подсчитать среднемесячные температуры за прошлые месяцы, определить самые высокие и самые низкие температуры.

2. Подсчитать разные направления ветра за месяц, составить розу ветров и сделать выводы.

3. Высота холма в нашей местности 100 м, давление у подножия 750 мм. Какое будет давление на вершине холма?

Температура воздуха, атмосферное давление, ветры, осадки и облака представляют собой элементы погоды. Их изучение вместе с систематическими метеорологическими наблюдениями позволяет подвести учащихся к правильному пониманию погоды как комплекса атмосферных процессов.

От рассмотрения погоды - прямой переход к рассмотрению климата. При формировании понятия о климате учитель опирается на усвоенные учащимися понятия о погоде, на понимание ими атмосферных процессов и явлений и на знание особенностей погоды в разное время года в своей местности, полученных в результате собственных наблюдений (Половинкин А.А., 1955).

Понятие о климате формируется на примере климата своей местности в сопоставлении с климатами других районов. В этих целях учитель, готовясь к урокам, составляет описание типичной погоды по сезонам и характеристику климата своей местности, используя свои наблюдения за несколько лет, данные местной метеорологической станции и литературные источники. Учитель предлагает учащимся охарактеризовать особенности погоды своей местности в разные времена года. Затем, сравнивая между собой календари погоды за ряд лет, учитель обращает внимание на ежегодную повторяемость погоды по временам года. Таким образом учащиеся приходят к определению климата как обычного для данной местности, ежегодно повторяющегося состояния погоды.

Для понимания зависимости климата от географической широты необходимо повторить материал о годовом движении Земли вокруг Солнца, известный из курса природоведения. В этих целях учащимся предлагается поставить глобус в различное положение к источнику света в дни солнцестояния и равноденствия и сделать вывод об изменении высоты стояния Солнца над горизонтом и о продолжительности дня и ночи на разных широтах. Это поможет перейти к понятию о тепловых поясах (поясах освещенности) и к установлению зависимости климата от широты места.

После этого рассматривается зависимость климата от других факторов. Это делается на конкретных примерах, причем в беседе используются знания учащихся об атмосферных процессах и др. Для установления зависимости климата от близости или удаленности морей и океанов учитель предлагает упражнения, связанные с картой и требующие рассуждения. Например, на карте указываются 2 - 3 пункта, расположенные на одной широте, но на разном расстоянии от моря; учитель приводит некоторые данные о климате этих пунктов и предлагает объяснить причины климатических различий. В процессе объяснения учитель, используя известное детям положение о неравномерности нагревания суши и воды, подводит их к выводу о климатических различиях мест, расположенных в отдалении от моря и вблизи него; при этом показывается разное влияние холодных и теплых морей.

Подобным же образом выясняется влияние на климат и остальных факторов. Изучение климата завершается рассмотрением особенностей климата своей местности и выяснением причин, от которых он зависит.

3.2 Изучение темы «Климат России» в 8 классе

Основная задача курса физической географии России - дать учащимся систему представлений и единичных понятий о природе России, обеспечить понимание особенностей природы РФ, ее богатств и возможностей использования их в народном хозяйстве.

В VIII классе школьники завершают изучение физической географии. В процессе формирования системы понятий о природе России развиваются и углубляются общие физико-географические понятия, приобретенные учащимися в курсах VI - VII классов, и вводятся новые общие понятия. У учащихся формируется определенная система общих физико-географических понятий и тем самым создаются условия для повышения научного уровня изучения природы России (Соловьев А.И., Дик Н.Е., Карпов Г.В., Матрусов И.С., 1972).

Знать природу России в объеме курса VIII класса - это значит овладеть знаниями главных особенностей каждого элемента природы территории нашей страны, природных богатств России, отличий природы России от природы любой другой страны мира, важнейших физико-географических закономерностей, характерных для территории РФ, степени и возможностей использования природных ресурсов, деления России на физико-географические области.

Территория РФ исключительно разнообразна в природном отношении. Поэтому знание природы нашей страны нельзя ограничить только понятиями о природе России в целом, надо дать также знания основных природных различий в пределах РФ, которые включали бы представления и единичные понятия о природе крупных физико-географических территорий и всех указанных в программе географических объектов (Даринский А.В., 1975).

Учащиеся должны запомнить названия этих объектов, уметь показывать их на карте, знать их главные признаки, представлять по внешнему виду важнейшие из них.

Учащиеся VIII класса получили в VI - VII классах значительную подготовку по общей физической географии и усвоили основные физико-географические закономерности. Они знакомы с общими и тематическими физико-географическими картами и должны уметь их читать. Из курса ботаники они знают основы физиологии и систематики растений, а из курса зоологии - классификацию животных. Начали также формироваться системы физических и химических знаний, поэтому учащимся знакомы уже некоторые физические, химические явления и процессы, протекающие в природе. Быстрее, чем в предыдущих классах, развивается абстрактное мышление, чему особенно способствует изучение алгебры и геометрии. Учащимся становятся вполне доступными анализ явлений и установление более сложных связей. В этом возрасте школьники любят обоснования и аргументацию. Следовательно, уровень развития и естественнонаучной подготовки позволяет дать им в VIII классе более сложные в сравнении с VI - VII классами общие понятия физической географии, геологии, гидрологии, почвоведения и некоторых других наук о Земле. Вот основные из этих понятий:

1) о часовых поясах на территории России, о местном, поясном и декретном времени;

2) о геологическом летосчислении, о методах определения относительного и абсолютного возраста пород, о геосинклиналях и платформах, об историческом развитии поверхности Земли;

3) о солнечной и суммарной радиации, об атмосферных фронтах, циклонах и антициклонах, об испаряемости и коэффициенте увлажнения;

4) о развитии речных долин, о твердом стоке рек, о типах болот, о подземных водах, о типах морских водоемов, о современных методах гидрологических и океанологических исследований;

5) об условиях образования и развития почв, о различиях почв по механическому составу и содержанию перегноя;

6) о природных ресурсах и об их охране (Физическая география, 1998).

Формируемая в курсе VIII класса система общих понятий позволяет раскрыть закономерности формирования компонентов природы и многообразные природные связи в географической оболочке, научно объяснить своеобразие их проявлений в разных частях РФ.

Значительно углубляется и картографическая подготовка учащихся. Они глубже овладевают понятиями о картографической проекции, о линейных и площадных искажениях на картах, о картографической генерализации, о способах изображения на картах различных физико-географических явлений и объектов, на геологической, тектонической, синоптической картах.

Учащиеся совершенствуют умение давать комплексное описание территорий и объектов по типовому плану на основе использования комплекса общих и тематических физических карт, в том числе посредством их наложения, учатся сравнивать территории и объекты по картам, анализировать тематические физические карты и решать на их основе различные практические задачи.

На протяжении обучения в начальной школе и в курсах V-- VII классов учащиеся знакомились с природой своего края, получая новые знания и совершенствуя свои краеведческие умения, в частности, в области метеорологии и топографии.

В курсе географии VIII класса краеведческие знания систематизируются и поднимаются на более высокую ступень по сравнению с теми знаниями, которые они получили в V - VII классах. Это прежде всего результат систематического изучения физической географии своей области, которая рассматривается с большой детальностью и глубиной.

Учащиеся должны научиться составлять физико-географический профиль местности, производить глазомерную съемку небольшого участка, пользуясь методами прямой и обратной засечки. Приобретая умения разбираться в синоптической карте, учащиеся обучаются давать по ним характеристику местной погоды и объяснять ее причины (Чернихова Е.Я., 1973).

Образовательное и воспитывающее значение курса физической географии России заключается в первую очередь в рассмотрении природы РФ в процессе ее развития, во взаимных связях и зависимостях составляющих ее компонентов, использовании ее богатств человеком. Это способствует формированию у учащихся диалектико-материалистического взгляда на природу и понимания значения ее рационального использования и охраны (Даринский А.В., 1975, С. 245).

Ознакомление с многообразием и богатством природы РФ и своего края играет важную роль в патриотическом воспитании, прививает интерес и любовь к Родине.

Новизна и сложность общих понятий, формируемых в курсе VIII класса, и их использование при изучении физической географии России имеют большое значение для развития познавательных интересов учащихся. Положительно сказывается также осознание учащимися практического значения приобретаемых в этом курсе знаний и умений, особенно краеведческих, картографических, топографических и метеорологических.

Курс географии VIII класса состоит из трех разделов: 1) физико-географического обзора РФ; 2) обзора природных условий и естественных ресурсов крупных территорий РФ; 3) природы своей области (края).

Содержание общего физико-географического обзора РФ ограничивается важнейшими и специфическими чертами природы России в целом, тем, что характерно для всей территории РФ или для большей ее части, тем, что отличает природу России от природы любой другой страны. Это означает, что в общем физико-географическом обзоре РФ изучаются:

1) главнейшие особенности природы РФ, общие для всей страны или для ее основной территории;

2) главные природные богатства РФ;

3) основные физико-географические закономерности, проявляющиеся на территории РФ (Раковская Э.М., Давыдова М.И., 2001).

В тесной связи с изучением компонентов природы РФ в общем обзоре даются и новые общие понятия.

В курсе географии VII класса учащиеся познакомились с общими чертами природы Евразии и зарубежными частями Европы и Азии. В общем физико-географическом обзоре РФ надо показать, как на территории России проявляются те географические закономерности, которые характерны для всего материка. Таким образом, в общем обзоре РФ завершается изучение физической географии Евразии.

Порядок расположения тем в общем физико-географическом обзоре РФ соответствует связям и зависимостям, существующим между элементами природы.

Из компонентов природы РФ первыми изучаются геологическое строение, рельеф и полезные ископаемые России и за ними - моря РФ, выступающие наряду с географическим положением как основные факторы образования климатических условий.

Далее рассматриваются климатические условия России, а после этого изучаются внутренние воды, так как режим рек и озер зависит от климата, и наконец, почвы, растительность и животный мир РФ, свойства которых зависят также от климатических особенностей. Завершается общий физико-географический обзор темой «Естественные (природные) ресурсы России», куда входит и охрана природы. Этот раздел имеет обобщающий характер.

Главная задача изучения климатов России в общем обзоре - дать учащимся понятие об основных закономерностях, характерных для различных климатов нашей страны, и раскрыть причины этого климатического разнообразия. В целях обеспечения более глубокого понимания климатов России у учащихся формируется в общем обзоре ряд общих климатологических понятий: о солнечной радиации и особенностях распределения на территории РФ суммарной радиации, об арктических и умеренных воздушных массах, об атмосферных фронтах, циклонах и антициклонах, об испаряемости и коэффициенте увлажнения, о синоптической карте (Чернихова Е.Я., 1973).

Раскрытие этих общих понятий связывается с выяснением факторов, от которых зависят климаты РФ.

Так, одним из основных факторов, определяющих климат России, является географическая широта. Учащиеся знают из предшествующих курсов, что количество поступающего тепла на земную поверхность увеличивается с увеличением угла падения солнечных лучей. Введение в курс VIII класса общих понятий о солнечной радиации и о распределении на территории России прямой солнечной радиации позволяет углубить и конкретизировать понимание учащимися зависимости климата от географической широты вообще и применительно к территории РФ в частности.

Существенное влияние на климат РФ оказывает и циркуляция атмосферы. Учащиеся из курса VII класса уже получили общие понятия о циркуляции атмосферы и о воздушных массах, а в общем обзоре курса VIII класса они знакомятся с характерными для территории нашей страны разновидностями воздушных масс (умеренными, арктическими и тропическими), с атмосферными фронтами, циклонами и антициклонами, обусловливающими типы погод и особенности климатов на территории России.

В процессе объяснения территория России вычленяется из системы общей циркуляции атмосферы. Этим обеспечивается единство формирования общих понятий и на их основе - понятий о факторах, обусловливающих климаты РФ.

Таким же образом изучение закономерностей распределения тепла и влаги на территории России связывается с формированием общего понятия о коэффициенте увлажнения, выражающего соотношение между количеством осадков и испаряемостью (Матрусов И.С., 1971).

Фактические данные об отдельных климатических элементax могут быть получены учащимися путем анализа климатических карт. Эти самостоятельные работы обеспечивают формирование у школьников умений работать с климатическими картами. Рассмотрим в качестве примера изучение вопросов солнечной радиации и суммарной солнечной радиации на территории России.

Урок целесообразно начать с повторения уже известных учащимся климатообразующих факторов. Учитель ставит, например, такие вопросы: «От каких причин зависит климат России? Какой климатообразующий фактор является главным и почему?» Вычленив в процессе беседы значение географической широты как ведущего климатообразующего фактора, а также зависимость количества поступающего на земную поверхность тепла от угла падения солнечных лучей, можно перейти к формированию понятия о солнечной радиации.

Это может быть сделано путем объяснения учителя, причем он не имеет возможности опираться на знания учащихся из курса физики по разделу «Тепловые явления» (понятие об измерениях количества тепла, о калориях и килокалориях). От понятия солнечной радиации, прямой и рассеянной, - прямой переход к понятию суммарной солнечной радиации. Показав, как обозначаются на тематических климатических картах показатели суммарной солнечной радиации, учитель предлагает учащимся проанализировать распределение суммарной радиации на территории России. Определяются абсолютные показатели годовой суммарной радиации на разных широтах (например, на Крайнем Севере, на юге, в своей местности). Эти показатели сравниваются между собой и устанавливаются общие закономерности распределения суммарной солнечной радиации на территории России (увеличение ее показателя по направлению к югу) и их причины.

Таким образом, у учащихся формируются общие понятия о солнечной радиации, фактические знания о распределении суммарной радиации на территории России и умения определять на основе климатической карты абсолютное количество суммарной радиации (количество тепла, получаемого от Солнца в течение года на 1 см2 площади) для конкретной местности.

Во второй части курса учащиеся знакомятся с особенностями климата территорий России. Они должны получить знания:

1) характерных черт климата территории и его отличий от климата других территорий России;

2) климатических факторов и их влияния на климат территории;

3) наиболее существенных климатических различий в пределах территории;

4) особенностей погоды в различные сезоны года (Даринский А.В., 1975).

Основной упор в характеристике должен быть сделан на общие особенности климата территории. Однако внутренние климатические различия некоторых территорий велики, и общая характеристика их климата по существу невозможна; поэтому климат каждого района в его пределах должен быть рассмотрен отдельно.

Порядок изучения климата в методическом отношении может быть двояким. Или учитель сначала сообщает учащимся основные данные о климате территории, а затем требует от них объяснения причин, или изучение климата территорий он начинает с установления климатических факторов, и уже на их основании учащиеся выводят основные его черты. Характеристика климата территории (или климатов ее частей при больших климатических различиях в ее пределах) включает общее определение типа климата (континентальный, морской и т.д.), средние и крайние температуры января и июля, количество осадков и их распределение по сезонам, преобладающие ветры и другие данные, специфические для территории (сила, направление и постоянство ветров, облачность).

При объяснении причин, обусловливающих климатические особенности территории, учитель опирается на знания, полученные учащимися при изучении общего физико-географического обзора России. Например, продолжительная, очень суровая и сухая зима северной части Восточной Сибири объясняется притоком осенью на ее территорию холодного воздуха с севера и опусканием его к самой земной поверхности.

Особенности климата территории устанавливаются путем сравнения его с климатами других территорий РФ и других частей мира (например, сравнение климата Западной Сибири с климатом центральной части Восточно-Европейской равнины, климата Восточной Сибири с климатом Западно-Сибирской равнины и т.д.).

Выяснив основные черты климата территории и установив его отличительные особенности, учитель переходит к характеристике времен года. Представление о типичной погоде в разные времена года можно дать рассказом или чтением соответствующих текстов, дающих образное описание погоды.

Заключение

В последние десятилетия в ряде регионов мира отмечается увеличение повторяемости, интенсивности и продолжительности экстремальных погодно-климатических проявлений. Катастрофические наводнения, засухи, ураганы, сели, резкие изменения температуры, пыльные бури, цунами и другие опасные природные явления уносят жизни людей и подрывают экономическое развитие.

Экстремальные проявления климатической изменчивости уже в ближайшее время могут привести к значительным потерям в сельскохозяйственном производстве, обеспечении населения водой, проблемам в энергетике, судоходстве, жилищном хозяйстве и других жизненно важных направлениях экономики и социальной инфраструктуры многих стран. По оценкам Всемирной метеорологической организации (ВМО), других международных организаций, Международного Банка реконструкции и развития, страхового бизнеса, промышленности и неправительственных организаций в настоящее время отмечается устойчивая тенденция увеличения материальных потерь и уязвимости общества вследствие усиливающегося воздействия опасных природных явлений.

По мнению лидеров «Группы восьми» целью международного сообщества должно стать уменьшение уязвимости государств перед угрозой стихийных бедствий, а адаптация к последствиям изменения климата (вследствие как деятельности человека, так и природных факторов) является наиважнейшей задачей для всех государств.

Усилия ученых направлены на исследование повторяемости климатических экстремумов и опасных гидрометеорологических явлений, на увеличение заблаговременности и повышение надежности прогнозов и предупреждений, выработку предложений по адаптации к происходящим и ожидаемым изменениям климата. Во многих странах мира при поддержке ВМО приоритетно выделяются работы по повышению гидрометеорологической безопасности, направленной на обеспечение защищенности личности, общества и государства от воздействия опасных экстремальных погодно-климатических проявлений. Важное место в этих работах уделено созданию и совершенствованию систем раннего обнаружения опасных гидрометеорологических явлений и прогнозированию их развития. Системы раннего обнаружения должны охватывать как можно больше опасных явлений и базироваться на существующих национальных и региональных системах.

В настоящее время правительствами, деловыми и научными кругами, гражданским обществом все больше осознается необходимость разработки прогнозов климатических изменений и связанных с ними экстремальных явлений на ближайшую перспективу (5 - 20 лет). Меры по адаптации к негативным погодно-климатическим изменениям должны обеспечить дальнейшее устойчивое развитие общества. Совместная стратегия по уменьшению уязвимости общества к воздействию опасных природных явлений необходима также для решения глобальных проблем в энергетике, производстве продовольствия, водопотреблении, на транспорте. Все страны нуждаются в расширении доступа к информации и создании научного потенциала, который позволит их правительствам разрабатывать стратегии планирования и обеспечения развития с учетом климатических факторов. Необходимо поддерживать усилия по оказанию содействия регионам в создании на национальном и региональном уровнях потенциала в области анализа и интерпретации данных наблюдений и разработкой, с учетом местных потребностей, систем и инструментов, предназначенных для обоснования принимаемых решений.