中高层大气物理和化学

课程编码：082500M01011H 英文名称：The Middle and Upper Atmospheric Aeronomy 课时：52 学分：3.00 课程属性：一级学科核心课 主讲教师：徐寄遥等

为空间物理、空间探测、大气物理和大气遥感及其它相关专业的研究生系统了解中高层大气中主要的物理和化学过程、相关大气参数的主要光电探测方法和探测原理提供理论基础。此外，通过研究实例的讲述，让研究生对该领域最新研究成果和学科前沿动态有较清晰的认识，把分散的理论知识点串起来，做到融会贯通，目标是研究生对理论基础知识实际应用于具体科学研究工作的过程有初步的了解。
地球中高层大气是低层大气和空间其他区域之间的过渡区域，是日-地耦合系统的重要环节，该区域包含着丰富的动力学、光化学和辐射过程。本课程主要讲述地球中高层大气动力学、光化学和辐射等基础理论知识，以及中高层大气的主要探测方法和探测原理。此外，通过对相关研究实例进行分析讲解，阐述该领域的研究热点和前沿课题。该课程的特色是授课教师在讲授基础理论知识的同时，结合国际上中高层大气的研究热点和自身的科研经验介绍该领域的最新研究进展，为研究生更好的利用所学理论基础知识与未来所进行的科学研究搭起桥梁，目的是帮助学生把各个分散的知识点做到融会贯通，有助于学生回所后顺利开展科研工作。

高等数学、普通物理、普通化学

第一章 中高层大气简介 3学时
第1节 中高层大气结构特征
第2节 中高层大气中丰富多彩的物理化学现象
第二章 中高层大气光化学 6学时
第1节 大气中的元素和成分
第2节 光化学反应分类
第3节 化学反应热力学基本原理
第4节 光化学反应动力学基本原理
第5节 中高层大气中重要的光化学反应
第6节 化学反应的时间尺度分析及应用
第三章 大气动力学基本知识及大气环流 3学时
第1节 什么是大气动力学？
第2节 基本作用力，基本方程组，坐标系
第3节 尺度分析，平衡运动
第4节 大气环流在不同高度层中的特征（对流层，平流层，中间层-低热层）
第5节 大气环流在不同高度层中的特征（热层）
第四章 大气波动，中高层大气纬度特征及其与电离层的耦合 6学时
第1节 波动基本概念和方程组线性化
第2节 大气波动种类及其特征
第3节 对流层、中高层大气波动
第4节 中高层大气的纬度特征（跟动力学有关的）
第5节 中高层大气与电离层耦合
第五章 大气辐射基本知识 3学时
第1节 基本概念和定义
第2节 黑体辐射定律
第3节 谱线的形成和谱线形状
第4节 辐射传输引论
第六章 太阳辐射及其在大气中的吸收 3学时
第1节 太阳结构和太阳光谱
第2节 地球绕日轨道
第3节 太阳辐射在大气中的吸收
第七章 大气辐射 3学时
第1节 热红外辐射
第2节 气辉辐射
第3节 极光及其与气辉的区别
第八章 中高层大气探测手段 3学时
第1节 中高层大气探测手段的分类
第2节 激光雷达遥感探测
第3节 无线电雷达探测
第九章 中高层大气被动遥感探测与反演 6学时
第1节 光学成像探测与反演
第2节 高光谱遥感探测与反演
第3节 典型干涉仪器探测与反演
第4节 被动光学卫星遥感探测与反演
第5节 中高层大气探测新手段和新方法
第十章 中高层大气研究实例分析 13学时
第1节 研究实例分析1：中高层大气对低层大气以及太阳/地磁活动响应的观测研究(1)
第2节 研究实例分析1：中高层大气对低层大气以及太阳/地磁活动响应的观测研究(2)
第3节 研究实例分析2：中高层大气对低层大气剧烈扰动响应的观测研究
第4节 研究实例分析3：中高层大气重要模式及应用
第5节 研究实例分析4：中高层大气温度和风场探测与反演研究
第十一章 考试 3学时
第1节 考试

整个课程由中高层大气基础理论和研究实例分析两大块组成，其中基础理论分为四个部分，研究实例分析为一个部分，分别由下列老师授课：
课程简介，中高层大气概论，2学时，徐寄遥（中科院空间中心）主讲
第一部分，中高层大气动力学，10学时，姜国英（中科院空间中心）主讲
第二部分，中高层大气光化学，6学时，徐寄遥（中科院空间中心）主讲
第三部分，中高层大气辐射，8学时，高红（中科院空间中心）主讲
第四部分，中高层大气探测与反演，12学时，朱亚军（中科院空间中心）主讲
第五部分，研究实例分析，11学时，徐寄遥、朱亚军、姜国英、高红（中科院空间中心）主讲
闭卷考试，3学时，徐寄遥（中科院空间中心）