海洋科学课程设置及课程大纲

  • wujing@gucas.ac.cn
  • 发布于 2010-12-16
  • 1436

				

一级学科课程

 

海洋科学(0707)

 

属性

课程编号

课程名称

学时

学分

课程大纲撰写人

 

学科基础课

S070700XJ001

海洋科学概论

40

2

任鲁川

 

S070700XJ002

环境海洋学

40

2

陈灏

 

S070700XJ003

全球变化

40

2

符淙斌

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学科综合课

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学院(系)盖章

 

 

 

 

学科专家组签字:

 

 

 

 

 

 

二级学科课程

 

 

 

物理海洋学(070701)

 

 

 

属性

课程编号

课程名称

学时

学分

课程大纲撰写人

 

 

 

专业基础课

S070701ZJ001

大气—海洋动力学

40

2

王东晓

 

 

 

S070701ZJ002

遥感海洋学

40

2

赵进平

 

 

 

S070701ZJ003

地球流体力学

40

2

马石庄

 

 

 

S070701ZJ004

高等大气动力学

40

2

黄荣辉等

 

 

 

S070701ZJ005

计算地球流体力学

40

2

季仲贞

 

 

 

S070701ZJ006

地球科学反演导论

40

2

马石庄

 

 

 

S070701ZJ007

泛函分析

40

2

姚景齐

 

 

 

S070701ZJ008

应用概率论

40

2

张君玉

 

 

 

S070701ZJ009

数学物理中的渐近方法

40

2

李家春、周显初

 

 

 

S070701ZJ010

高等天气学

40

2

丁一汇

 

 

 

S070701ZJ011

分形几何、混沌动力学和预测问题

40

2

陈顒、吴忠良

 

 

 

S070701ZJ012

应用偏微分方程与科学计算

40

2

内容有修改

 

 

 

S070701ZJ013

大气科学概论

40

2

内容有修改

 

 

 

S070701ZJ014

海洋波动动力学基础

40

2

内容有修改

 

 

 

S070701ZJ015

海洋物理学

40

2

尚缺

 

 

 

S070701ZJ016

浅海环境动力学

40

2

尚缺

 

 

 

S070701ZJ017

物理海洋学

40

2

施平、齐义泉

 

 

 

S070701ZJ018

InSAR技术及其应用

40

2

李海艳

 

 

 

专业课

S070701ZY001

大气中波传播及遥感物理

40

2

陈洪滨、王普才

 

 

 

S070701ZY002

海洋数据处理和分析

40

2

王东晓

 

 

 

S070701ZY003

全球气候系统

40

2

赵宗慈

 

 

 

S070701ZY004

中长期数值天气预报基础

40

2

纪立人

 

 

 

S070701ZY005

大气边界层物理学

40

2

内容有修改

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

讨论课

S070701TL001

海洋微波遥感重要问题讨论班

20

1

尚缺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学院(系)盖章

 

 

学科专家组签字:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二级学科课程

 

 

 

海洋化学(070702)

 

 

 

属性

课程编号

课程名称

学时

学分

课程大纲撰写人

 

 

 

专业基础课

S070702ZJ001

现代地球化学

40

2

许荣华

 

 

 

S070702ZJ002

生物有机化学

40

2

王友绍

 

 

 

S070702ZJ003

胶体与界面化学

40

2

江龙

 

 

 

S070702ZJ004

物理化学原理

40

2

刘铨良

 

 

 

S070702ZJ005

海洋地球化学

40

2

尚缺

 

 

 

S070702ZJ006

生物化学技术与方法

40

2

桂建芳

 

 

 

S070702ZJ007

大气化学

40

2

王明星、刘小红

 

 

 

S070702ZJ008

化学海洋学

40

2

宋金明

 

 

 

S070702ZJ009

海洋天然产物化学

40

2

刘永宏

 

 

 

S070702ZJ010

现代分析化学原理与技术

40

2

内容有修改

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专业课

S070702ZY001

应用海洋化学

40

2

宋金明

 

 

 

S070702ZY002

海洋腐蚀与防护技术

40

2

张盾

 

 

 

S070702ZY003

海洋生物地球化学

40

2

宋金明

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

讨论课

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学院(系)盖章

 

 

学科专家组签字:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
                         

 

 

 

二级学科课程

 

海洋生物学(070703)

 

属性

课程编号

课程名称

学时

学分

课程大纲撰写人

 

专业基础课

S070703ZJ001

生物系统学原理与方法

40

2

袁德成

 

S070703ZJ002

现代微生物学

40

2

刘志恒

 

S070703ZJ003

生物数学

40

2

徐克学

 

S070703ZJ004

细胞分子生物学

40

2

姚启智

 

S070703ZJ005

污染与海洋环境

40

2

黄良民、霍文毅

 

S070703ZJ006

海洋生物学

40

2

相建海

 

S070703ZJ007

海洋调查与观测

40 

2 

苏强

 

S070703ZJ008

分子病毒学

40

2

内容有修改

 

S070703ZJ009

生殖生物学

40

2

内容有修改

 

S070703ZJ010

分子遗传学

40

2

内容有修改

 

S070703ZJ011

分子生物学研究技术

40

2

内容有修改

 

S070703ZJ012

海洋生态学

40

2

孙松

 

S070703ZJ013

海洋生物技术

40

2

尚缺

 

S070703ZJ014

海洋生物多样性与保护

40

2

尚缺

 

S070703ZJ015

遗传育种学

40

2

尚缺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专业课

S070703ZY001

分子系统发育学原理与方法

40

2

尚缺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

讨论课

S070703TL001

浅海生态环境专题讨论课

20

1

苏强

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学院(系)盖章

 

 

学科专家组签字:

 

 

 
 
 
 
 
 

二级学科课程

 

海洋地质学(070704)

 

属性

课程编号

课程名称

学时

学分

课程大纲撰写人

 

专业基础课

S070704ZJ001

地球动力学

40

2

石耀霖

 

S070704ZJ002

地球内部物理

40

2

周蕙兰

 

S070704ZJ003

海洋地质学

40

2

孙宗勋

 

S070704ZJ004

现代自然地理

40

2

李秀彬

 

S070704ZJ005

海洋地震数据处理基础

40

2

阎贫

 

S070704ZJ006

海洋地球物理探测

40

2

尚缺

 

S070704ZJ007

海洋地质构造学原理

40

2

尚缺

 

S070704ZJ008

海底探测技术

40

2

尚缺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专业课

S070704ZY001

古海洋学

40

2

尚缺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

讨论课

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学院(系)盖章

 

 

学科专家组签字:

 

 

 
 
 
 
 
 

 

大纲编号:S070700XJ001

海洋科学概论

An Invitation to Marine Science

 

课程编号:S070700XJ001         课程属性:学科基础课      学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、普通地质学、普通物理学、普通化学、普通生物学

 

教学目的、要求

本课程为海洋科学学科硕士研究生的学科基础课,同时也可作为地球物理、地理、大气学科各专业硕士研究生的选修课。但只限于本科未学习过海洋科学的学生。

海洋是一个开放的、具有多样性的复杂系统,其中具有各种不同时空尺度和不同层次的物质存在和运动形式,这决定了海洋科学是各个多学科综合与交叉的复杂的科学体系。本课程力求从地球科学系统看海洋科学体系,系统阐述海洋科学的基本概念、基础理论和主要成果,同时注重介绍海洋科学各分支学科之间的内在联系,相互作用,交叉和渗透。

 

内容提要:

第一章    绪论

地球科学,海洋科学发展史,中国的海洋科学。

第二章    地球系统与海底科学

地球的基础知识,海与洋,海底地貌形态,海底构造,海洋沉积,海底矿产资源,古海洋学与全球变化研究。

第三章    海水的物理特性和世界大洋的层化结构

海水的主要热学和力学性质,海冰,世界大洋的热量与水量平衡,世界大洋温度、盐度、密度和水团

第四章    海水的化学组成与特性

海水的化学组成,海水中的二氧化碳系统,海气界面的气体交换,海水中的营养元素,海洋的化学资源。

第五章    大气与海洋

地球上的大气平均状态,海洋上的天气系统,海洋-大气相互作用。海洋环流,海流的成因及其表示方法,海流运动方程,地转流,风海流,世界大洋环流与水团分布。…

第六章    海洋中的波动现象(在此章前补充一些海水运动方程的知识)

概述,小振幅重力波,有限震幅波动,海洋内波,开尔文波与罗斯贝波,风浪和涌浪。

第七章    潮汐

潮汐现象,与潮汐有关的天文学知识,引潮力,平衡潮,潮汐动力理论,风暴潮。

第八章    海洋生物

海洋生物的环境分区,海洋生物多样性,海洋生物生态类群及生物地理学,海洋生态系统,海洋环境中的若干生物学问题,海洋生物资源的开发利用。

第九章    海洋中的声、光传播及其应用

海洋声学概说,声波的基本理论,海洋中的声学特性,浅海中声波传播理论和典型水文条件下的声场特征,海洋的环境噪声,海洋声学方法遥测和反演海洋参数,海洋的光学性质,海洋中的辐射传递理论,水中能见度,海洋激光雷达及其应用,水下电视。

第十章    卫星海洋遥感

引言,卫星海表温度遥感,海色卫星遥感,微波高度计,微波散射计,星载合成孔径雷达。

 

教材:

《海洋科学导论》 , 冯士笮、李凤岐、李少菁主编, 高等教育出版社, 2001;

 

主要参考书:

《海洋学》,杨殿荣主编,高等教育出版社,1986;

《海洋科学概论》,陈宗庸等,青岛海洋大学出版社,1992;

《物理海洋学》,叶安乐、李凤岐等,青岛海洋大学出版社,1991;

Descriptive Physical Oceanography.

A new edition by William J. Emery, Lynne D. Talley and George L. Pickard to be published by Elsevier in 2005-2006. PDF version of Chp1-Chp8 available.

 

撰写人:任鲁川(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

大纲编号:S070700XJ002

环境海洋学

Environmental Oceanography

 

课程编号:S070700XJ002     课程属性:学科基础课           学时/学分:40/2

预修课程:普通物理学、普通化学、普通(海洋)生物学或普通(海洋)地质学

教学目的和要求:

本课程是海洋科学硕士研究生的学科基础课, 也可以作为地球科学和环境科学研究生的选修课程。

环境海洋学是一门方兴未艾的综合性学科, 涉及到传统海洋学的各个方面, 着重于人类活动与海洋环境间相互作用及相互制约的关系, 探讨其在海洋物理、化学、地质及生物等方面的综合表现和影响。环境海洋学主要包括两个方面的内容:一是对自然海洋环境尤其是对人类活动有重大影响的自然现象的认识和防范,二是对各种人类活动对海洋环境污染和破坏的了解和防治。

通过对本课程的学习,可使学生在掌握基本的海洋学知识的基础上,对海洋环境及海洋灾害有足够的认识,对人类在开发利用海洋中可能产生的对海洋环境的污染和破坏有充分的了解。本课程综合性较强,不同海洋专业的学生在学习中可以开拓眼界,全面了解海洋科学的最新进展,充分认识相互联系相互作用的海洋环境系统,并能学会运用创新思维发现和寻求解决不断出现的环境海洋学问题。

 

内容提要:

第一章    绪论

21世纪:海洋开发的世纪,环境海洋学的历史沿革及研究内容,环境海洋学与人类活动,海洋管理及海洋法。

第二章    全球环境系统

地球的圈层构造,水圈及在全球环境系统中的作用,全球水循环,海洋与全球变化。

第三章    海洋环境水动力学

海水的物理性质,海水的运动,海洋观测,海洋再生能源及开发,海洋自然灾害。

第四章    海洋环境地球化学

海水的基本化学性质,海水中的营养盐,海洋自净与海洋污染,海水腐蚀及防护。

第五章    海洋环境地质学

海岸带,大陆边缘,大洋地壳,海洋沉积物,板块构造与海底扩张,古海洋学,海洋矿产资源及其开发,海底灾害性地质。

第六章    海洋环境生物学

海洋生物分类,海洋生态系统,海洋生物资源开发,海洋生物灾害与赤潮。

 

教材:

吕炳全,孙志国,《海洋环境与地质》,同济大学出版社,上海,1997。

冯士筰,李凤岐,李少菁主编,《海洋科学导论》,高等教育出版社,北京,1999。

 

主要参考书:

叶安乐,李凤岐,《物理海洋学》,青岛海洋大学出版社,青岛,1992。

郭锦宝主编,《化学海洋学》,厦门大学出版社,厦门,1997。

沈国英,施并章,《海洋生态学》,厦门大学出版社,厦门,1996。

同济大学海洋地质系,《古海洋学》,同济大学出版社,上海,1989。

约瑟夫 M. 毕晓普(李景光等译),《应用海洋学》,海洋出版社,北京,1998。

苏纪兰主编,《海洋科学和海洋工程技术》,山东教育出版社,济南,1998。

王颖主编,《中国海洋地理》,科学出版社,北京,1996。

曾呈奎等编,《中国海洋科学研究及开发》,青岛出版社,青岛,1992。

《联合国海洋法公约(汉英)》,海洋出版社,北京,1996。

 

撰写人:陈灏(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

大纲编号:S070700XJ003

全球变化

Global Change

课程编号:S070700XJ003     课程属性:学科基础课           学时/学分:40/2

预修课程:(略)

教学目的和要求:

本课程为海洋科学学科研究生的学科基础课,讲授全球变化这一新兴科学领域的研究内容、方法和最新的进展,为他们今后从事交叉领域的科学研究提供基础。

 

内容提要:

第一章    引论

全球变化科学研究的对象、学科性质及其形成和发展的科学和社会背景。

第二章    地球系统

地球系统的概念、组成成分及它们的基本性质。

第三章    地球环境变化的历史

地球环境变化历史重建的方法,百万年、万年、千年到百年不同时间尺度地球环境变化的主要特征及其可能的变化原因。

第四章    全球变化的基本过程

地球系统中能量循环、水分循环和生物地球化学循环过程的基本特征,生物圈在全球水循环中的作用,全球碳循环。

第五章    人类活动对全球变化的影响

增强温室效应和全球增暖,气溶胶的气候影响,臭氧洞,土地利用/覆盖变化的气候和环境影响。

第六章    全球变化对陆地和海洋生态系统的影响

自然生态系统的结构和功能对全球变化的响应,全球变化对农业和水资源的影响,生物多样性的改变,海岸带和海陆相互作用。

第七章    全球变化对亚洲和中国的影响

全球变化在亚洲的表现,亚洲对全球变化的贡献以及全球变化对亚洲和中国的生存环境、社会和经济发展的影响。

第八章    全球变化的观测系统

全球气候观测系统,全球海洋观测系统,全球陆地观测系统,全球古气候观测系统,数字地球及其在全球变化研究中的应用。

第九章    全球变化的数值模拟和地球系统模式

全球大气模式,全球海洋模式,全球生物圈模式,全球海-气耦合气候模式,地球系统模式的发展前景。

 

主要参考书:

Malone, T. F., Roederer, J. G.(eds.), Global Change, ICSU. Press/Cambridge University Press, London, 1985.

符淙斌,《地球的未来》,湖南师范大学出版社,长沙,2001。

 

撰写人: 符淙斌(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

 

大纲编号:S070701ZJ001

大气-海洋动力学

Atmosphere-Ocean Dynamics

课程编号:S081200XJ001     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、数理方程、流体力学

教学目的和要求:

  本课程为物理海洋专业研究生的专业课,同时也可作为气象专业研究生的选修课。本课程主要内容为海气系统的驱动、海气特性的传递、静止、流动流体的性质、重力下非旋转系统、密度层结流体的调整、旋转效应、旋转流体中的重力波、强迫运动、侧向边界效应、热带、中纬度地区、不稳定性、锋和总环流等的内容。

  通过本课程的学习,希望学生能掌握大气-海洋动力学的基本概念和基本技巧,对大气-海洋动力学以及海气相互作用的研究有所了解,为进一步学习物理海洋知识和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章 海洋和大气系统是怎样被驱动的

地球获得的能量,辐射平衡模型,温室效应,对流效应,水平梯度效应,地球辐射驱动的变异。

第二章 大气和海洋之间的物性迁移

海洋与大气的物性对比,海气间的动量迁移和大气的角动量平衡,水分循环,海洋的热量平衡,海洋表面的密度变化和热盐环流。

第三章 运动流体所满足的方程组

质量守恒方程,内能方程,运动方程,机械能方程,总能量方程,伯努利方程,扩散的系统效应,边界条件,行星尺度运动坐标系。

第四章 重力作用下的非旋转系统中的调整

表面重力波,弥散,短波近似,长波近似,浅水方程,浅水运动能量学。

第五章 密度层结流体在重力作用下的调整

斜压波型与刚性顶近似,内重力波,有界的自由波,海洋的简正波,等压坐标。。

第六章 旋转效应

Rossby调整问题,瞬变问题,地转平衡,热成风,有效位能,环流和涡度。

第七章 旋转流体中的重力波

庞加莱波,配极关系,山地波,WKBJ近似,波相互作用,准地转流。

第八章 强迫运动

Ekman输送,海洋混合层中的风生惯性震荡,底摩擦,引潮力,强迫浅水方程,海洋对移动风暴的响应,浮力强迫作用,强迫的斜压涡旋。

第九章 侧边界作用

任意宽度均匀水道中的庞加莱波,开尔文波,潮汐,沿岸上升流,陆架波,东边界流。

第十章 热带

球面浅水方程,赤道开尔文波,赤道附近的斜压运动,定常强迫运动,热带大气环流,热带海流。

第十一章 中纬度地区

行星波,定常大洋环流,西边界流,非线性三维准地转流。

第十二章 不稳定性,锋和总环流

水平温度梯度存在时的自由波,斜压不稳定性,正压不稳定性,锋,大气总环流。

教材:

  Adrian E. Gill, Atmosphere-Ocean Dynamics, Academic Press, New York, 1982.

主要参考书:

  Joseph Pedlosky, Ocean Circulation Theory, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1996。

  Dale B. Haidvogel, Aike Beckmann, Numerical Ocean Circulation Modeling, Imperial College Press, London, 1999.

 

撰写人: 王东晓(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

大纲编号:S070701ZJ002

遥感海洋学

Remote Sensing for Oceanography

课程编号:S070701ZJ002     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:普通海洋学、高等数学、普通物理学

教学目的和要求:

本课程为物理海洋学专业硕士研究生的专业基础课。遥感海洋学的重点是遥感技术在海中的应用,侧重点在发现海洋现象、获取海洋参数,解决海洋的科学问题。本课程有两个重点:一是研究各种海洋参数的反演算法,二是研究这些参数在解决海洋学问题时的应用。为了实现这个目的,作为学习这些知识的必要前提,要求对主要卫星遥感传感器的工作原理做简单的介绍,并且对有关的校准算法做比较详细的介绍。该课程要求注意学科交叉,注意学生的不同背景,深入浅出,使之适合物理海洋学、海洋生态学、海洋物理学、环境海洋学、大气物理学等学科的学生学习。

 

内容提要:

第一章 主要卫星传感器的遥感原理

遥感的基本原理,主动和被动遥感,遥感的主要平台,主要传感器及其工作原理,遥感数据的传送与接收

第二章 大气误差及其校正

大气的吸收、散射与辐射传输特性,大气主要窗口,引起误差的主要大气要素,大气引起误差的规律和校正方法。

第三章 海洋光学理论与可见光-红外遥感

海水光学理论,海面光学特征,生物光学算法,水色的成分分析。

第四章 微波传输理论与微波遥感

高度计,散射计,合成孔径雷达遥感原理。

第五章 海洋动力过程观测与信息提取

海面高度,海浪,风场,内波,海冰形态,环流,锋面。

第六章 海洋生态要素观测与信息提取

水温,叶绿素,泥沙,黄色物质,海冰,赤潮。

第七章 遥感数据的图象处理,数字分析与多元遥感数据同化

图象处理理论与方法,数字分析方法,不同传感器的卫星数据的同化,遥感数据与其它海洋数据的同化。

 

主要参考书:

罗滨逊,《卫星海洋学》,海洋出版社,北京,1989。

Serge Victorov, Regional Satellite Oceanography, Taylor and Francis, Inc., 1996.

Eugene A. Sharkov, Remote Sensing of Tropical Regions, Praxis Publishing Ltd., 1998.

 

撰写人: 赵进平(国家海洋局第一海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

大纲编号:S070701ZJ003

地球流体力学

Mechanics of the Earth's Fluids

课程编号:S070701ZJ003     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、普通物理、流体力学基础

教学目的和要求:

  本课程为大气科学研究生的学科基础课,也可作为地球物理、地质地球化学、海洋科学和环境科学等相关专业研究生的学科基础课。

  本课程结合大气海洋和冰川运动、地下水和油气运移和地球动力学实际问题,侧重学习不可压缩粘性流动、旋转分层流体和孔隙介质流动,系统学习分析解决地球流体力学问题和基本理论和方法,为地球科学研究生从整体上理解地球流体的动力学打基础。

 

内容提要:

第一章 连续介质

地球流体的普遍性;连续统假设;形变率张量;速度场的分解;应力和应力张量;Navier-Stokes方程;Boussinesq近似;能量方程;涡度方程;无量纲参数;动力学相似;边界条件。

第二章 粘滞流体

Poiseuille管道流;停滞流动;小Reynolds数流动;大Reynolds数流动;层流边界层;层流稳定性;湍流的转捩;Reynolds应力;湍流边界层;均匀各向同性理论;扩散和弥散。

第三章 旋转的作用

Colioli力;地转运动;Taylor-Proudman定理;位涡守恒;β-平面;惯性行星波;斜压不稳定性;Ekman边界层;Sverdrup输运关系;惯性边界层;西边界流。

第四章 浮力的作用

流体静力稳定性;热成风;界面重力波;非线性水波;声重力波与电离层的TID ;Benard对流;双扩散对流;温跃层。

第五章 岩石与流体系统

Darcy定律;孔隙度;有效应力;格架模型;边界条件;开放含水层;Dupuit近似;封闭含水层压实作用;流体饱和孔隙介质中的热柱;孔隙介质中热对流;火山形状;界面稳定性;海侵;水动力弥散;不饱和流动;两相热对流;反应-渗滤不稳定性。

第六章 非Newton流体

蠕变;幂率流体剪切流动;冰川形状与运动;冻土的霜后抬举;Maxwell粘弹流体;地幔对流;融熔物质迁移;热柱的孤立波;大气-海洋-冰川非线性耦合。

 

教材:

  马石庄,《地球流体力学导论》,中国科学院研究生院讲义,北京,2000。

 

主要参考书:

Middleton, G. V.,Wilcock, P. R., Mechanics in the Earth and Environmental Sciences, Cambridge University Press, Cambridge, 1995.

Faber, T. E., Fluid Dynamics for Physicists, Cambridge University Press, Cambridge, 1995.

Cushman-Roisin, B., Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice Hall Englewood Cliffs, New Jersey, 1994.

Ghil, A. E., Childress, S., Topics in Geophysical Fluid Dynamics: Atmosphere Dynamics, Dynamo Theory and Climate Dynamics, Springer-Verlag, New York, 1987.

Greenspan, H. P., The Theory of Rotating Fluids, Cambridge University Press, Cambridge, 1969. 

Fowler, A. C., Mathematical Models in the Applied Sciences, Cambridge University Press, Cambridge, 1999.

Phillips, O. M., Flow and Reaction in Permeable Rocks, Cambridge University Press, 1991. 

Turcotte, D. L., Schubert, G., Geodynamics(2nd ed.), John Willy, New York, 2000. 

 

撰写人: 马石庄(中国科学院研究生院)

撰写日期: 2001年10日

 

大纲编号:S070701ZJ004

高等大气动力学

Advanced Atmospheric Dynamics

 

课程编号:S070701ZJ004     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:动力气象学,数学物理方程

教学目的和要求:

本课程是大气科学博士和硕士研究生的学科基础课,同时可作海洋科学、环境科学、物理、力学和应用数学专业研究生选修课。

本课程是当代大气环流动力学系统的阐述,它包括了如下三部分内容:1.从实际大气动力学方程组出发,研究大气动力学的基本问题,如大气运动的整体性质、特征波动和适应过程。2.系统阐述各种大气环流的演变过程及其物理机制。3.研究大气环流的非线性演变。

 

内容提要:

序论:大尺度动力学与大气环境研究进展

第一章 基本方程、边界条件、初值问题

基本方程,标准层结近似,初、边条件,线性化小扰动解的唯一性和稳定

性,局地地平面近似。

第二章 运动的整体性质

质量守恒定律,角动量守恒定律,能量守恒定律。

第三章 保守属性、位涡度、尺度守恒

保守属性,位温和熵,位涡度,正压无辐射大气平均尺度守恒。

第四章 小扰动、运动的分类

局地平面坐标下的小扰动和运动分类,球面上的小扰动。

第五讲 ß平面近似、热带波动

中纬度ß平面近似下的波动,热带波动。

第六章 地转适应过程

地转适应,物理成因,适应了的场。

第七章 大气运动动力方程的无量纲化与特征参数

特征量,动力方程的无量纲化,特征参数。

第八章 大气基本运动过程的可分性

适应过程,演变过程,大气基本运动过程的可分性。

第九章 大气运动两种演变过程

摄动论简介,准地转演变,准地转模型,准平衡演变。

第十章 大地形对大气运动演变过程的影响

地形特征量,地形对动力方程组的改变,各种地形对大气运动演变的影响。

第十一章 正压大气扰动演变的一般特征

研究大气运动演变的能量方法,正压大气运动的三个积分性质,用WKBJ方法来研究正压大气扰动的演变,正压大气扰动演变的一般特征。

第十二章 斜压大气扰动演变的一般特性

斜压大气运动演变的三个积分性质,用WKBJ方法来研究斜压大气扰动的演变,斜压大气扰动演变的一般特征。

第十三章 大气扰动演变的一种机制─准地转动力不稳定

大气运动动力不稳定的分类,用标准模法研究正压大气的动力不稳定,用能量法研究正压大气运动的演变,用标准模法研究斜压大气的动力不稳定,用能量法研究斜压大气运动的演变。

第十四章 大气中准定常行星波的传播

行星波在三维球面大气的传播方程,冬季准定常行星波在三维大气的传播特性─两支波导理论,夏季准定常行星波在三维大气的传播特性,准定常行星波在球面大气的传播特性。

第十五章 大气环流中的波—流相互作用

ß平面近似下大气扰动的E-P通量矢量,ß平面大气环流的波—流相互作用,球面大气扰动的E-P通量矢量,球面大气扰动E-P通量矢量与群速度的关系及其与波的传播,球面大气环流的波—流相互作用。

第十六章 大气环流的非线性演变特性─多平衡态

线性方法研究地形强迫的大气环流,强迫耗散下低阶谱大气环流演变方程,强迫耗散下大气环流的多态特征,用奇异摄动方法研究强迫耗散下大气环流的多态特征。

第十七章 大气运动的非线性动力不稳定

正压大气运动的非线性不稳定特性,斜压大气运动的非线性不稳定特性,用线性与非线性方法来研究大气扰动演变的比较。

第十八章 大气扰动演变的另一种机制──非地转动力不稳定

用标准模方法研究大气扰动演变的非地转不稳定,大气扰动非地转演变的积分性质,用能量方法来研究大气非地转扰动的演变特性。

 

教材:

曾庆存、黄荣辉等编,《高等大气动力学讲义》,第一册。

 

主要参考书:

曾庆存,《数值天气预报的数学物理基础》,第一卷,科学出版社,1979

 

撰写人:黄荣辉(中国科学院大气物理研究所)

张人禾(中国科学院大气物理研究所)

陈文:(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ005

计算地球流体力学

Computational Geophysical Fluid Dynamics

 

课程编号:S070701ZJ005     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学;微分方程数值解;大气动力学

教学目的和要求:

本课程是大气科学专业博士、硕士研究生的学科基础课,同时可作海洋科学、环境科学、力学、化学和应用数学专业研究生选修课。

让学生掌握计算地球流体力学的基础知识,为从事大气、海洋等低速流问题的数值模拟计算(包括数值天气预报,气候数值模拟,海流数值模拟等)及科研作必要准备。要求学生能领会基本概念,掌握分析研究各类计算地球流体力学问题基本方法。

 

内容提要:

第一章序论

计算地球流体力学问题的主要特点,计算数学中的一些基本概念,等价性定理。

第二章计算稳定性分析方法

范数法(能量法),福氏法(VonNeumann方法),若干具体例子,耗散格式。

第三章计算紊乱和寄生波(Gibbs现象)

一些实例,色散效应,能量关系,平滑与过滤。

第四章不等距差分、伪折射、伪反射

不等距差分中存在的问题,构造不等距差分的几种方法,用简单模式分析伪反射的机理,若干数值计算结果。

第五章隐式和半隐式的差分

显式和隐式格式的对比,半隐式格式,迭代法和追赶法。

第六章经济差分格式

什么是经济格式,Shuman格式,Mesinger格式,China格式。

第七章分解算法

两个辅助定理,稳定性化法,预估一修正法,按分量分裂法。

第八章非线性计算不稳定问题

问题的重要性,非线性不稳定与混淆误差,非线性不稳定与初值,Leap-frog型全离散平流格式,非线性计算不稳定的例子,非线性不稳定的分析方法,产生计算不稳定的机理讨论,克服计算不稳定的措施。

第九章网格对频散的影响

水平网格类型,一维问题分析,二维问题分析。

第十章能量守恒型差分格式

正压涡度方程及其守恒性,构造平方守恒型格式的五种方法,一维重力波方程的能量守恒性,重力波方程的隐式平方守恒格式,二维全流方程的能量守恒性。

第十一章显式完全平方守恒格式

问题的提出,显式完全平方守恒格式的构造,关于算子B的构造,显式平方守恒格式的性质,若干经济差分算法,应用。

第十二章高精度平方守恒差分格式

高时间精度平方守恒格式,紧致差分格式的构造思路,紧致平方守恒差分格式的构造,算例

第十三章近岸海流数值模拟

为什么要开展近岸海流模拟,海流问题的数学物理特征,全流方程及其总能量守恒形式,若干数值模拟结果。

 

教材:

季仲贞编,《计算地球流体力学讲义》,中国科学院研究生院,2001

曾庆存,季仲贞,《计算地球流体力学论文选编》,中国科学院大气物理研究所,1997

 

主要参考书:

王斌,季仲贞,《大气科学中的数值新方法及其应用》,科学出版社,2006。

张玉玲等,《数值天气预报》,科学出版社,1986。

廖洞贤等,《数值预报原理和应用》,气象出版社,1986。

 

撰写人:季仲贞(中科院大气物理研究所)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ006

地球科学反演导论

Introduction of Inversion Methods for Earth Science

课程编号:S070701ZJ006 课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:线性代数,概率与统计,普通物理

教学目的和要求:

本课程是地球物理学博士和硕士研究生的学科基础课,同时可以作为地球物理,地质地理、大气海洋、遥感科学研究生的学科基础课或专业基础课。本课程围绕地球物理,地质地理、大气海洋、遥感图象等反问题实例,系统学习反演理论;熟悉基本反演算法。本课程培养地球科学研究生解决反问题的能力。

 

内容提要:

第一章导论

观测不完全性,正问题与反问题,反问题不适定性,反演实践性,反问题的分类,Hadamard不适定,连续问题及其离散化

第二章线性反问题的范数方法

先验信息,线性问题分类,线性反问题的最小二乘解,例:直线的拟合,欠定问题最小范数解,混定问题阻尼最小二乘解,例:三层地球模型的密度

第三章线性反问题的广义逆方法

广义逆,信息矩阵和分辨矩阵,单位协方差矩阵,Dirichlet逆,Bakus-Gilbert逆,分辨与方差的折衷,奇异值分解,例:声学探测及台阵设计

第四章线性反问题最可几方法:

最可几率,例:角向Gauss分布和方向数据,统计解释和随机逆,主观解释和Bayes推断,信息合取,Gauss反问题的Bayes推断,例:舍入误差的传递,

第五章线性广义Gauss反问题

信息熵和广义Gauss分布,广义最小二乘准则,线性规划的对偶理论,稳健的最小绝对值准则,例:大地测量平差,最坏估计的极小极大准则,例:有离群点的测量分析

第六章主分量分析

广义Fourier展开,非均匀时间序列周期图,Gauss-Markov估计,趋势面分析,例:地球化学同位素异常,主因子分析,经验正交函数,Loeve分解定理,例:中国大陆夏季降雨量分析

 

教材:

马石庄,《地球科学反演理论和实践》讲义,中国科学院研究生院,2001.

 

主要参考书:

Menke, W., Geophysical Data Analysis: Discrete Inverse Theory, Academic Press Inc., New York, Revised Edition, 1989.

Paker, R. L., Geophysical Inverse Theory, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, 1994.

Tarantola, A., Inverse Problem Theory: Methods for Data Fitting and Model Parameters, Elsevier Scientific Publisher B. V., 1987.

Wunsch, C., Ocean Circulation Inverse Problem, Cambridge University Press, Cambridge ,1996.

Kirsch, A. An Introduction to the Mathematical: Theory of Inverse Problems, Springer-Verlag,, New York ,,1996.

Rodgers, C. D., Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice, World Scientific, Singapore, 2000.

 

撰写人:马石庄(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ007

泛函分析

Functional Analysis

 

课程编号:S070701ZJ007     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:实变函数论、泛函分析基础(相当于综合大学数学系基础课水平)

教学目的和要求:

本课程为数学学科各专业博士、硕士研究生的学科基础课。本课程将深入学习泛函分析基础, 进一步介绍局部凸空间理论、弱拓扑理论、Banach代数、算子的谱理论、无界算子理论等。

希望通过本课程的学习,学生能够理解和掌握泛函分析中一些重要的概念和理论,了解泛函分析处理问题的方法和技巧,为从事纯粹数学和应用数学的研究作好泛函分析知识的准备。

 

内容提要:

第一章 Hilbert空间

直交性;Riesz 表现定理;正交向量组和基;同构的Hilbert 空间;Hilbert 空间的直和。

第二章 Hilbert 空间上的算子

算子的共轭;投影和幂等算子;不变和约化子空间;紧算子;紧自共轭算子的对角化;紧正规算子的谱定理和算子函数。

第三章 Banach空间

赋范空间上的线性算子;有穷维赋范空间;商空间和乘积空间;线性泛函;Hahn-Banach定理;商空间和子空间的对偶;自反空间;开映象和闭图象定理;Banach空间的可补子空间;一致有界性原理。

第四章 局部凸空间

初等性质;可距离和可赋范的局部凸空间;Hahn-Banach定理的一些几何结果。

第五章 弱拓扑

对偶;子空间和商空间的对偶;Alaoglu定理;自反性;可分性和可距离性;Krein-Milman定理;一个应用:Stone- Weierstrass定理;Schauder不动点定理。

第六章 Banach空间上的线性算子

线性算子的共轭;紧算子;不变子空间。

第七章 Banach代数和 Banach空间上算子的谱理论

初等性质;谱;Riesz泛函演算;谱对代数的依赖关系;线性算子的谱;紧算子的谱理论;Abel Banach代数。

第八章 C*–代数

初等性质;Abel C*–代数和C*–代数中的泛函演算;C*–代数中的正元。

第九章 Hilbert 空间上的正规算子

谱测度和Abel C*–代数的表示;谱定理;谱定理的一些应用;可交换算子。

第十章 无界算子

基本性质;对称和自共轭算子;Cayley变换;无界正规算子和谱定理。

 

教材:

J.B.Conway,A Course in Functional Analysis,GTM96,Springer-Verlag,1985.

 

主要参考书:

张恭庆、郭懋正,《泛函分析讲义》下册,北京大学出版社,北京,1990。

夏道行等,《泛函分析第二教程》,高等教育出版社,北京。

 

撰写人:姚景齐(中国科学院数学与系统科学研究院)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ008

应用概率论

Applied Probability Theory

 

课程编号:S070701ZJ008 课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、线性代数

教学目的和要求:

本课程是为非数学学科硕士研究生开设的一门公共选修课。概率论是研究随机现象数量规律的一门数学分支。通过该课程向学生传输概率论的基本思想与运用概率论解决实际问题的基本技能。要求学生在课堂上认真听讲,课后认真、全面、独立地完成课堂布置的作业。

 

内容提要:

第一章事件与概率

随机现象与统计规律性;样本空间与事件;古典概型;几何概率;概率空间。

第二章条件概率与统计独立性

条件概率、全概率公式、贝叶斯公式;事件的独立性;贝努里试验;二项分布与普阿松分布。

第三章随机变量与分布函数

随机变量及其分布;随机向量、随机变量的独立性;随机变量的函数及其分布。

第四章数字特征

数学期望、方差、各阶矩、函数的期望;条件期望及最佳线性预测;特征函数。

第五章极限定理

大数定律;极限定理;应用实例。

 

教材:

<<概率论>>第一册,复旦大学编,人民教育出版社。

 

主要参考书:

<<概率论基础>>,复旦大学编,人民教育出版社。

可选用工程类数学使用的概率论方面书籍。

 

撰写人:张君玉(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ009

数学物理中的渐近方法

Asymptotic Methods in Mathematical Physics

 

课程编号:S070701ZJ009     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:常微分方程、数理方程、复变函数、流体力学

教学目的和要求:

  本课程为制冷及低温工程等专业研究生的专业基础课。本课程着重介绍数学物理中的近似方法,内容包括渐近分析与摄动方法两大部分,通过学习可以提高学生数学分析的能力和将理论应用于解决实际问题的本领。可供力学、大气科学、物理海洋、光学、声学、应用数学的研究生学习。

 

内容提要:

 

第一章 渐近方法部分

1, 引言; 2,渐近级数,历史的回顾,渐近级数的定义,渐近级数的性质;3积分的渐近展开,逐次积分与分部积分法,Laplace方法,驻相法,最陡下降法,Airy函数与Stokes现象,Watson引理及其应用;4在波动问题中的应用波动概论,群速度与渐近分析,水波;5微分方程的渐近解。微分方程的奇点,正常点与正则点附近的渐近解,非正则奇点附近的渐近解,再论Airy函数与Stokes现象;6 W.K.B.J方法 W.K.B.J解,有转向点的一致有效渐近解,几何光学近似;7发散级数求和,发散级数的定义,Euler-Maclaurin公式,级数收敛性的改进,级数解的延拓。

第二章 奇异摄动部分

1,概论,正则摄动,奇异摄动;2边界层型奇异摄动问题匹配原理,中间匹配,边界层型奇异摄动问题解法,常微分方程的求解,偏微分方程的求解,合成展开法;3长期项型奇异摄动问题PLK方法及其各种变化,KBM方法,多重尺度法;4摄动方法在实际问题中的应用,在非线性振动中的应用,在流体力学中的应用,在非线性波动中的应用。

 

教材:

李家春等,《数学物理中的渐近方法》,科学出版社,北京,1998。

主要参考书:

Kivrokien, Cole, Perturbation Methods in Applied Mathmatics, Springer-Verlag, New York, 1981.

M. Van Dyke, Perturbation Mehods in Fluid Mechamics, Parabolic Press, Stanford, 1975.(有中译本)

A. H. Nayfeh, Introduction to Perturbation Techniques, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1981.

 

撰写人: 李家春(中国科学院力学研究所)

周显初(中国科学院力学研究所)

撰写日期: 2001年10日

 

大纲编号:S070701ZJ010

高等天气学

Advanced Synoptic Meteorology

 

课程编号:S070701ZJ010     课程属性:学科基础课           学时/学分:40/2

预修课程:天气学原理和方法

教学目的和要求:

 

本课程是大气科学专业博士、硕士研究生的学科基础课,同时也可作海洋科学、环境科学、地球物理专业研究生选修课。

本课程阐述各种系统之间的相互作用以及它们在全球大气环流中的功能。它将高等天气学、中尺度气象学和大气环流融合在一起加以讨论。通过本课的学习使学生掌握近代天气学的原理和方法。

 

内容提要:

前言(2学时)

1.高等天气学的基本特点;

2.近代天气学的主要进展:

a.天气与气候的密切结合及其对天气预报业务的推动;

b.中尺度天气学(强对流与暴雨)研究的主要成果;

c.天气学理论的发展;

d.数值预报及其相关预报技术的发展,其中包括超短时预报,短期预报,中期预报,特殊天气预报等,新的人机交互系统及可视化系统。

e.科学试验计划实施的推动,尤其是季风试验计划。

3.中国天气学的主要问题:

a.暴雨问题是中国天气学研究和预报的核心问题;

b.其他灾害性天气的研究和预报,尤其是台风的研究和预报;

c.天气预报的主要发展方向。

第一章(8学时)

课程1:大气环流的基本知识(一)(2学时)

1.大气环流的平均状况

2.定长波的特征及其在大气环流中的作用;

3.瞬变波的特征及其在大气环流中的作用

课程2:大气环流的基本知识(二):地气系统的角动量平衡(3学时)

1.地球上的风系与角动量概念;

2.角动量平衡方程及其时—空平均形式;

3.大气中角动量的产生,耗损与输送;

4.全球角动量的平衡与全球风系的维持。

课程3:大气环流的基本知识(三):地气系统的能量平衡(3学时)

1.大气中主要的能量形式;

2.地气系统的辐射收支;

3.能量收支方程及其应用;

4.能量的经向输送与平衡;

5.热带海洋在全球能量收支中的重要性。

第二章(12学时)

课程1:中纬度天气学系统(一):准地转理论和地转动量近似(3学时)

1.准地转理论和地转动量近似介绍

2.理论的应用

课程2:中纬度天气学系统(二):锋生与锋面—急流系统(6学时)

1.Sawyer—Eliassen次级环流方程及其应用;

2.高空急流的次级环流及其对天气发展的重要性;

3.高低空急流及高空急流与锋面系统的耦合;

课程3:中纬度天气系统(三):中纬度气旋(3学时)

1.中纬度气旋的分类和基本特征;

2.中纬度气旋的形成和发展的条件;

3.中纬度气旋的动能收支;

4.中纬度气旋的爆发性发展问题。

第三章(9学时)

课程1热带天气和天气系统(一)(3学时)

1.热带大气的理论分析研究新进展;

2.中低纬的相互作用;

课程2:热带天气和天气系统(二):;亚洲季风及其对东亚天气的影响(3学时)

1.亚洲季风系统;

2.夏季风爆发的原因和季风的进退;

3.季风区中的低频振荡;

4.季风对东亚天气的影响;

5.南海季风试验及其新结果。

课程3热带天气和天气系统(三):台风(3学时)

1.全球的热带气旋分布;

2.台风的形成条件;

3.台风的主要结构特征;

4.台风的形成理论;

5.台风路径概述。

第四章(9学时)

课程1中尺度天气和天气系统(一):理论分析

1.中尺度天气系统的不稳定理论;

2.局地强风暴与中尺度对流系统形成条件;

课程2中尺度天气和天气系统(二):局地强风暴和中尺度对流系统

1.经典局地强风暴模型;

2.局地强风暴与中尺度对流系统形成条件;

3.重力波与对流系统;

4.中尺度的反馈作用。

课程3中尺度天气和天气系统(三):暴雨

1.暴雨形成的基本条件;

2.中国暴雨的主要特点和形成条件;

3.中国历史上大暴雨的个例分析;

4.暴雨预报的主要问题。

第五章(6学时)

课程1大尺度地形对大气环流和天气的影响(一):青藏高原的热力与动力作用

1.青藏高原的热力性质;

2.青藏高原的热力作用对风场,湿度场及天气系统(高原高雅,切变线和低涡)的形象;

3.青藏高原的动力作用;

4.高原对背风气旋生成的影响;

课程2大尺度地形对大气环流和天气的影响(二):阻塞高压形成的理论

1.阻塞高压的形成机制;

2.阻塞高压的确定

3.阻塞高压与梅雨的关系;

4.阻塞高压与寒潮的关系;

第六章(6学时)

课程1

1.平流层环流和天气系统的基本特征;

2.平流层与对流层环流的联系;

课程2

1.平流层的暴发性增温;

2.热带平流层的准两年振荡;

第七章天气分析与预报方法(3学时)

 

教材:

(略)

主要参考书:

(略)

撰写人:丁一汇(中国气象局国家气候中心)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070701ZJ011

分形几何、混沌动力学和预测问题

Fractals, Chaosand Predictability with Applications to Earth Sciences

课程编号:S070701ZJ011     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、普通物理

教学目的和要求:

  本课程为物理海洋学专业研究生的专业基础课。

  本课程介绍分形几何和混沌动力学的基础概念和知识;讨论它们在研究地学复杂现象中的初步应用;探讨地学中预测问题面临的困难和解决途径。希望学生接触非线性物理和地球科学的前沿领域,并对地球科学中的预测问题的研究建立一些初步的基本概念。

 

内容提要:

第一章分形几何学

分形与分维,统计分形,自仿分形和多重分形,分形几何的应用。

第二章混沌动力学

逻辑斯蒂映射,洛仑兹方程,混沌动力学的基本概念,非线性时间序列分析。

第三章地球科学中的预测问题:以地震预测问题为例

临界现象物理初步,地震预测问题的讨论,分形几何和混沌动力学在地震预测中的应用,地球系统的复杂性与预测问题。

 

教材:

  陈顒,陈凌,《分形几何学》,地震出版社,北京,1998。

  刘式达,刘式适,《非线性动力学和复杂现象》,气象出版社,北京,1989。

  吴忠良,《地震震源过程中的临界现象》,地震出版社,北京,2000。

主要参考书:

D.L.Turcotte(陈顒等译),《分形和混沌:在地质学和地球物理学中的应用》,地震出版社,北京,1993。

 

撰写人:陈顒(中国地震局)

吴忠良(中国地震局)

撰写日期:2002年12日

 

大纲编号:S070701ZJ012

应用偏微分方程与科学计算

Applied Partial Differential Equations and Scientific Computing

课程编号:S070701ZJ012     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:多元微积分,线性代数,常微分方程

教学目的和要求:

本课程是地球物理学和大气科学各专业研究生的学科基础课,物理海洋学和自然地理学研究生的专业基础课,同时也可作为地球科学其他专业、环境科学、物理、力学、化学、工程学和应用数学专业研究生的选修课。

本课程分析解法和数值解法并举,从一维到多维,从简单区域到复杂区域,学习适定问题的分离变量、广义Fourier分析、Green函数等经典内容, 学习极大原理、能量估计、弱解、非适定问题的正则解法和直接方法,平行引入有限差分方法和Galerkin方法,学习并行计算的基本概念和方法。借助计算机代数系统SciLab,用数值实验理解理论。

本课程根据地球科学研究生数理基础实际和未来科学研究需求设置,低起点、大跨度、多侧面地学习偏微分方程理论和解法,培养学生分析解决科学计算中遇到的偏微分方程的定解问题的能力。

 

内容提要:

第一章 绪论: 科学计算的核心

种群演化的数学模型;守恒律与微分方程;线性叠加原理;解算科学问题;计算复杂性;现代并行计算;计算机代数系统

第二章 一维对流-扩散方程初值问题

特征线解法;追赶问题与解的爆破;激波与整体解;KdV方程与孤立波;非线性Burgers方程;扩散方程Cauchy问题;广义函数与Green函数;Duhamel原理

第三章 一维Poisson方程边值问题

初值与边值问题;一维Poisson方程Green函数解;两点边值问题变分形式;Ritz-Galerkin方法;差分格式的稳定性和收敛性;一维Poisson方程差分解法;积分插值构造差分格式;离散Laplace算子的本征值问题

第四章 一维发展方程的混合问题

弱极值原理;第一边值问题的最大模估计;发展方程的变分形式;一维发展方程混合问题Green函数;显格式与隐格式;线上方法;对流方程的迎风格式;对流-扩散方程的差分解法

第五章 分离变量和本征值问题

Helmholtz方程;Sturm-Liouville 本征值问题;Green公式与自伴算子;本征值问题的变分形式;WKBJ方法;Fourier级数与Fourier变换;奇异本征值问题;柱函数;球函数;Green函数的谱表示

第六章 多维Poisson方程的近似解法

离散Poisson方程;快速解法;基本迭代方法;Samarsky定理;Fourier谱方法;Chebyshev谱方法;Schwarz定理;重叠区域分解方法;多重网格

第七章 位势理论

调和函数;弱极值定理;Hopf引理与强极值原理;基本恒等式;基本解与Green函数;Poisson积分公式;Kirchhoff公式与延迟势;降维法与Huygens原理

第八章 积分方程

积分方程的分类;Sturm-Liouville问题;单层势与双层势;Fredholm择一定理退化核积分方程;Nuemann序列;积分方程的预解核

 

教材:

马石庄, 《偏微分方程与科学计算导论》,中国科学院研究生院讲义, 北京,2002.

薛兴恒,《数学物理偏微分方程》,394页,中国科学技术大学出版社,合肥,1995.

Heath, M. T., Scientific Computing: An Introductory Survey, Second Edition, 563p, 清华大学出版社, McGraw -Hill Com. Inc., 2002.

 

主要参考书:

姜礼尙,陈亚浙,数学物理方程讲义,高等教育出版社,北京,1986。

程建春, 数学物理方程及其近似方法,科学出版社,2004.

Ockendon, J. et al., Applied Partial Differential Equations, Cambridge University Press, Cambridge, 1996

Fowler, A. C., Mathematical Models in Applied Sciences, Cambridge University Press, 1993

Rubinstein, I., and Rubinstein, Partial Differential Equations in Classical Mathematical Physics, Cambridge University Press, 1998.

Tikhonov, A.N. and Samarskii, A. A.,M., Equations of Mathematical Physics, Dover Publication Inc.,1963.

Golub, G. H., Ortega, J. M., Scientific Computing and Differential Equations: An Introduction to Numerical Methods, Academic Press, Inc., Boston, 1993.

 

撰写人:马石庄(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

 

大纲编号:S070701ZJ013

大气科学概论

Introduction to Atmospheric Sciences

课程编号:S070701ZJ013     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:物理学及高等数学

教学目的和要求:

 

本课概述大气基本特征,全球大气能量平衡,大气的垂直结构,大气对流,大气的纬向结构,大气运动方程,大气平衡运动,大气环流及气候系统、海洋环流的基本理论和研究方法,在内容上既注重基本知识的讲授,又介绍当前大气科学的发展方向和前沿成果。

 

内容提要:

第一章    大气基本特征

第二章    全球大气能量平衡

第三章    大气的垂直结构

第四章    大气对流

第五章    大气的纬向结构

第六章    大气运动方程

第七章    大气平衡运动

第八章    天气系统

第九章    大气环流及气候系统

第十章    海洋环流的基本理论

 

教材:

J.M.华莱士和P.V.霍布斯,《大气科学概观》,上海科学技术出版社,1981。

 

主要参考书:

王永生等,《大气物理学》,气象出版社,1987。

王绍武,《气候系统引论》,气象出版社,1994。

撰写人:

撰写日期:

 

大纲编号:S070701ZJ014

海洋波动动力学基础

课程编号:S070701ZJ014     课程属性:学科基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、普通物理、数学物理方程

教学目的和要求:

 

本课程为物理海洋学专业硕士研究生的专业基础课,也可作为大气物理学、地球物理学、环境科学等其它地学相关专业研究生的选修课。

海洋中存在着各种尺度的波动。本课程针对这些海洋波动现象,利用物理上的守恒定律建立数学模型,并根据模型的解,研究海洋波动的生成、发展、传播及消衰规律。这些基本方法和结果是海洋科学中的重要组成部分。

通过本课程的学习,使学生掌握海洋波动动力学的基本概念和研究方法,为后续的专业基础课学习和进一步从事研究工作打下一定的基础。

 

内容提要:

第一章 场论和张量初步

场论,张量初步

第二章 流体力学基础

流体力学基本概念,流体力学基本方程组

第三章 地球物理流体动力学初步

地球物理流体,旋转坐标系中的运动方程,旋转效应,层结效应,地球物理流体动力学方程组,涡度方程和位势涡度

第四章 线性波动理论

线性波动的基本方程,简单波动,小振幅简单波动的合成

第五章 有限振幅波动

斯托克斯波动

第六章 随机波动初步

海面的描述和海浪谱,海浪要素的统计分布

第七章 无粘旋转流体的浅水理论

浅水模式,小振幅波动(庞加莱波、开尔文波、罗斯贝波),准地转罗斯贝波

第八章 旋转流体摩擦边界层

艾克曼层,倾斜面上的艾克曼层,自由面附近的艾克曼层

第九章 旋转层结流体运动

基本方程和尺度分析,层结流体的位涡方程,层结流体的艾克曼层,层结流体的罗斯贝波

第十章 非线性动力学简介

非线性系统的近似方法,赤道波系(赤道罗斯贝孤立波、赤道开尔文波)

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

吴望一,《流体力学(上、下)》,北京大学出版社,北京,1983

周光炯等,《流体力学(上、下)》,高等教育出版社,北京,2000

文圣常,余宙文,《海浪理论与计算原理》,科学出版社,北京,1984

余志豪等,《地球物理流体动力学》,气象出版社,北京,1996

王斌、翁衡毅编译,《地球物理流体动力学导论》,海洋出版社,北京,1981

朱抱真等,《大气和海洋中的非线性动力学概论》,海洋出版社,北京,1991

 

撰写人:

撰写日期:

 

大纲编号:S070701ZJ017

物理海洋学

Physical Oceanography

课程编号:S070701ZJ017     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:流体力学、数学物理方法

教学目的和要求:

  本课程为物理海洋学专业硕士研究生的专业基础课,同时也可作为相关专业研究生的选修课。本课程主要内容包括海洋学的形成和发展历史,海洋学的基本概念,大气对海洋的影响,海洋中的热量收支,描述海洋运动的基本方程,风生环流和热盐环流理论,赤道动力过程,以及近岸动力过程等。

通过本课程的学习,希望学生能够建立海洋学的一些基本概念,对物理海洋学研究问题的主要方法和手段、海洋中主要动力和热力过程等有个明确的认识,为进一步学习地球物理流体动力学、海洋中的波动理论以及海气相互作用等打下基础。

 

内容提要:

第一章 概论

学习物理海洋学的意义和主要目标,物理海洋学中理论、观测和数值模拟的关系,海洋学观测和研究的主要事件,人类认识海洋的里程碑,主要海洋理论体系的演化和发展。

第二章 海洋的基本特征

世界上主要的海和洋,大洋的形态特征,海洋深度的探测和主要的海洋深度资料集,声在海洋中的传播。

第三章 大气对海洋的影响

从空间看地球,地球上的风场系统,行星边界层的概念,风的观测,散射计观测风场的采样特征,风应力的概念。

第四章 海洋中的热量收支

大洋的热量收支,通量的直接计算,通量的间接计算,块体公式,主要热收支项的分布特征,子午线方向的热输送和淡水输送,太阳常数及其变化特征。

第五章 海洋的温度、盐度和密度

盐度的定义,温度的定义,主要大洋的温度和盐度的分布特征,海洋中的混合层和温跃层,海水的密度,温度、盐度(电导率)和压力的测量,温度、盐度随深度的变化特征,混合层深度的测量,海洋中的光以及光的衰减特征。

第六章 海水的运动方程

海洋动力过程中的作用力,主要的坐标系统,海洋中的流动类型,物质和盐的守恒,全导数,动量方程,连续性方程,运动方程的解。

第七章 粘性海水运动方程

粘性的影响,湍流,雷诺应力的计算,稳定性,海洋中的混合

第八章 上层海洋对风的响应

海洋中的惯性运动,海面的Ekman层,Ekman的物质输送,Ekman理论的应用。

第九章 地转流

静力平衡,地转方程,表层地转流的高度计观测,确定地转流的水文学方法,水文资料的应用实例,对地转流的注解,利用水文断面资料确定海流,海流的观测方法:拉格朗日方法和欧拉方法。

第十章 风驱环流理论

Sverdrup海洋环流理论,西边界流理论,大洋环流的Munk解。

第十一章 海洋中的涡度

涡度的定义,涡度的守恒,涡度和Ekman抽吸。

第十二章 海洋中的深层环流

热盐环流的重要性,热盐环流的理论,深层环流的观测,南极绕极流。

第十三章 赤道过程

赤道过程,厄尔尼诺,厄尔尼诺和遥相关,厄尔尼诺的观测和预测。

第十四章 数值模式

海洋学中的数值模式,数值模拟模式,原始方程的数值模式,近岸海洋模式,数值同化模式,耦合的海洋大气模式。

第十五章 海洋中的波动

表面线性波理论,非线性波理论,波谱的概念,主要的海浪谱,海浪的预报,海浪的观测。

第十六章 近岸过程和潮汐

浅水波和近岸过程,海啸,风暴潮,潮汐理论,潮汐预报。

 

教材:

Robert H. Stewart, Introduction To Physical Oceanography, Texas A & M University, 2002.

主要参考书:

冯士笮等,《海洋科学导论》,高等教育出版社,北京,1999。 

Stephen pond, Georgel Pickard, Introductory Dynamical Oceanography, Pergamon Press, 1983.

叶安乐等,《物理海洋学》,青岛海洋大学出版社,青岛,1992。

  撰写人: 施平(中国科学院南海海洋研究所)

齐义泉(中国科学院南海海洋研究所)

  撰写日期: 2002年12日

 

大纲编号:S070701ZJ018

InSAR技术及其应用

InSAR Technology and Its Application

课程编号:S070701ZJ018     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:大学物理、高等数学

教学目的和要求:

  本课程为物理海洋学专业研究生的专业课。课程按照SAR技术的发展,循序渐进地介绍常规SAR、极化SAR、干涉SAR基本原理、及其在物理海洋学以其相关学科中的应用,重点是干涉SAR,先进雷达技术原理及其应用。课程采用课堂讲授的方式,使学生能够全面的了解目前先进SAR原理及其在物理海洋学及相关学科中的应用等较为前沿的领域。

 

内容提要:

第一章 常规SAR基本概念及在物理海洋学中的应用

常规SAR基本感念,及其在风场、海浪、海底地形、海洋内波、舰船检测、海冰、溢油及海气边界层中的应用。常规SAR基本感念,及其在风场、海浪、海底地形、海洋内波、舰船检测、海冰、溢油及海气边界层中的应用。

第二章 极化SAR基本概念及在物理海洋学中的应用

极化SAR的基本概念,及其在海浪、舰船检测、海冰及溢油中的应用。极化SAR的基本概念,及其在海浪、舰船检测、海冰及溢油中的应用。

第三章 InSAR的基本概念

沿轨迹干涉、交叉轨迹干涉、重复轨迹干涉、基线、去相关、相位解缠等沿轨迹干涉、交叉轨迹干涉、重复轨迹干涉、基线、去相关、相位解缠等

第四章 InSAR 监测冰原和冰川

重复轨迹监测冰原变化的基本原理及应用。以冰原的监测和参数提取为例,讲述干涉SAR获取DEM和速度的基本方法。重复轨迹监测冰原变化的基本原理及应用。以冰原的监测和参数提取为例,讲述干涉SAR获取DEM和速度的基本方法。

第五章 InSAR 提取流场

流场的沿轨迹、交叉轨迹、沿轨迹和交叉轨迹组合干涉SAR成像机制,流场的提取技术,精度流场的沿轨迹、交叉轨迹、沿轨迹和交叉轨迹组合干涉SAR成像机制,流场的提取技术,精度评估和敏感性分析

第六章 InSAR 提取海浪

海浪的沿轨迹、交叉轨迹、沿轨迹和交叉轨迹组合干涉SAR成像机制,海浪的提取技术,精度评估和敏感性分析。

教材:

无。

主要参考书:

F.T. Ulaby., R.K.Moore., A.K.Fung., 1986, Microwave Remote Sensing: Active and Passive, Volum 3 From Theory to Application, Artech House.Inc

C. R. Jackson., J. R. Apel., 2004, Synthetic Aperture Radar Marine User's Manual

  撰写人:

  撰写日期:

 

 

大纲编号:S070701ZY001

大气中波传播及遥感物理

Atmospheric EM Wave Propagation and Remote Sensing Physics

 

课程编号:S070701ZY001     课程属性:专业课           学时/学分:40/2

预修课程:普通物理学(电磁学、原子物理学)

教学目的和要求:

本课程为物理海洋学专业研究生的专业课。本课程分为两大部分:(1) 大气中的波传播理论基础:包括分子吸收谱,粒子散射理论,湍流介质散射理论和辐射传输理论。(2)大气和地表环境参数的遥感物理学:包括主动式(雷达型)和被动式(光谱和辐射计型)各类波段(紫外、可见光、红外、微波、声学)遥感大气和地表参数的原理基础和反演方法,内容立足于严格的数学物理基础和国际研究前沿。

 

内容提要:

第一章 大气散射

粒子散射的物理图像,常用术语,波的偏振与Stokes参数,分子散射,米散射,非球形粒子散射理论进展,大气折射。

第二章 大气气体吸收

大气分子光谱涉及的大气物理问题,分子光谱,分子振动光谱,分子转动光谱,分子振-转光谱,大气中主要气体成分的吸收光谱,谱线形状,透过率计算模式及应用。

第三章 大气辐射传输

日地辐射概述,吸收与散射、相函数,热力学平衡,黑体辐射,辐射传输方程及边界条件,平面平行大气中辐射传输方程及,辐射传输模式精度 求解,球面大气的辐射传输问题,几个前沿问题。

第四章 湍流介质中波的传播

随机介质的统计描述,大气折射率湍流场,湍流大气中电磁波的散射,湍流不均匀结构对声波的散射,平面电磁波在湍流大气中的视线传播,球面波和半状波的视线传播。

第五章 主动大气遥感

雷达方程(激光),大气消光性质的遥感测量,激光测风,微分吸收法测大气微量成分,Raman光谱法测成分和含量,云雨微波遥感。

第六章 被动大气遥感

大气热辐射信号特征,遥感方程,遥感方程的定性分析,反演方法,探测仪器和结果,发展趋势。

 

主要参考书:

Lenoble., J.(ed.), Radiative Transfer in Scattering and Absorbing Atmospheres, Standard Computational Procedure, A. Deepak Pub, 1985.

曾庆存,《大气红外遥测原理》,科学出版社,北京,1974。

孙景群,《激光大气探测》,科学出版社,北京,1986。

[美] C. Elachi(王松皋等译),《遥感的物理学和技术概论》,气象出版社,北京,1995。

陈述彭主编,《遥感大辞典》,科学出版社,北京,1990。

Kidder, S. Q., T. H. Vonder Haar, Satellite Meteorology - An Introduction, Academic Press, New York, 1995.

Sabins, F. F., Remote Sensing - Principles and Interpretation(3rd ed.), W. H. Freeman & Company, New York, 1996.

 

撰写人: 陈洪滨(中国科学院大气物理研究所)

王普才(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

大纲编号:S070701ZY002

海洋数据处理和分析

Data Analysis Methods in Physical Oceanography

 

课程编号:S070701ZY002     课程属性:专业课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、数理方程、概率论与数理统计、流体力学

教学目的和要求:

  本课程为物理海洋学专业研究生的专业课,同时也可作为气象专业研究生的选修课。本课程主要内容数据采集与记录,数据处理和表达,统计方法和误差处理,谱分析方法,时间序列分析等海洋数据处理和分析内容。

  通过本课程的学习,希望学生能掌握海洋数据处理和分析的基本概念和基本技巧,为进一步学习物理海洋知识和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章 数据获得和记录

基本采样要求,温度,盐度,深度和压强,海平面,Euler流,Lagrange流,风,预报,化学示踪,瞬时化学示踪。

第二章 数据处理与表达

校准,插补,数据表达。

第三章 统计方法和误差处理

样本分布,概率,概率密度函数,估计,置信区间,选择样本大小,估计方法,线性估计(回归),线性回归和相关的关系,假设检验,误差处理,Bootstrap和jackknife方法。

第四章 谱分析

传统平均,客观分析,经验正交函数,正交模态分析,反转方法。

第五章 时间序列分析

随机过程和稳定,相关函数,Fourier分析,谐波分析,谱分析,交叉谱分析,小波分析,数字滤波。

 

教材:

William J. Emery, Richard E. Thomson, Data Analysis Methods in Physical Oceanography, Pergamon Press, 1997.

 

主要参考书:

胡基福,《气象统计原理与方法》,青岛海洋大学出版社,青岛,1996。

Priestley, M. B, Spectral Analysis and Time Series, Academic Press, New York, 1981.

 

撰写人: 王东晓(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

大纲编号:S070701ZY003

全球气候系统

Global Climate System

 

课程编号:S070701ZY003     课程属性:专业课           学时/学分:40/2

预修课程:天气学、气候学

教学目的和要求:

本课程为大气科学研究生的学科基础课,也可作为海洋科学、环境科学相关专业研究生的选修课。

本课程包括气候系统概论和气候研究方法两部分。目的是使学生了解包括大气,海洋,冰雪圈及陆地岩石圈与生物圈(含人类)的全球气候系统的基本状况,变化,变化原因及物理机制。

 

内容提要:

第一章气候与气候系统

气候系统的概念;气候系统的组成;气候变化与变率;气候系统变化的原因;气候系统的研究。

第二章全球气候系统模式

气候模式概念;全球大气环流模式;全球海洋环流模式;区域气候模式;全球气候系统模式。

第三章大气与大气环流

大气平均状况;地面气候要素场;大气环流的平均状况;大气环流的季节变化;大气环流的数值模拟。

第四章海洋与海洋环流

海洋状况;海洋对气候的影响;海气相互作用;气候韵律;海洋影响的气候模拟。

第五章地球冰雪圈

地球冰雪圈的组成;冰雪覆盖的季节变化;冰雪覆盖的年际变化;冰雪覆盖对气候的影响;冰雪覆盖影响的气候模拟。

第六章地表与生物圈

全球能量平衡;地球植被与反照率;地球植被的变化;下垫面对气候的影响;下垫面对气候影响的数值模拟。

第七章气候模拟与气候预测

气候模拟的概念;气候平均状况的模拟;气候变率的模拟;区域气候的模拟;灾害气候的模拟;气候变化的模拟。气候预测;气候可预报性;气候要素的数值预报。

第八章气候诊断

气候诊断的概念;气候异常的诊断;气候变化的诊断;气候事件的诊断;用模式作气候诊断。

第九章气候重建

气候观测;用树木年轮作气候重建;用冰芯作气候重建;用史料作气候重建;气候变化的考古证据;其它。

第十章古代气候变化

气候变化的时间尺度;冰期与间冰期气候;全新世气候;中世纪暖期;小冰期。

第十一章20世纪的气候变化

气候变暖;大气环流的变化;气候突变与气候异常;20世纪气候系统的变化;近代气候变化的原因。

第十二章全球与中国的降水变化

全球降水变化;中国旱涝变化;东亚季风降水变化;萨赫勒降水变化。

第十三章大气环流的长期变化

大气活动中心与三大涛动;大气超长波;大气环流准两年振荡;大气环流振荡分析;近百年大气环流的变化。

第十四章气候系统变率与气候异常

南方涛动;ELNINO;瓦克环流;ENSO的气候影响;

第十五章火山活动对气候的影响

火山活动与阳伞效应;火山活动指数;火山活动对气候的影响;火山活动与气候变化;火山活动影响的气候模拟。 

第十六章太阳活动对气候的影响

太阳活动;太阳黑子与11年周期;太阳活动对气候的影响;太阳活动的长期变化;太阳常数变化及其影响的气候模拟。

第十七章温室效应与气候变化

大气温室效应;温室气体在大气中的积累;CO2加倍影响的气候模拟;世纪温室效应的加剧;温室效应加剧的影响及其对策。

第十八章其它人类活动对气候的影响

对流层大气污染;地表植被的破坏;全球水循环的变化;南极臭氧洞;大气环境恶化的对策。

第十九章全球气候系统研究展望

 

教材:

赵宗慈编著,《全球气候系统》,中国科学技术大学出版社,合肥,1997。

 

主要参考书:

王绍武编著,《气候系统引论》,气象出版社,北京,1994。

 

撰写人:赵宗慈(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

大纲编号:S070701ZY004

中长期数值天气预报基础

Basis for Medium and Extended Range Numerical Weather Forecast

 

课程编号:S070701ZY004     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:数学物理方程、动力气象

教学目的和要求:

  本课程为海洋物理专业研究生的专业课。本课程着重介绍中期数值天气预报的对象、内容、基础方法及当前着重研究的若干问题。为从事中、长期数值天气预报和大气环流数值模拟打下基础。

 

内容提要:

第一章 绪论    

第二章 初始化和四维同化

初始化的概念及其必要性,非线性正规模方法,变分初始化方法,物理初始化方法,最优插值和变分(共轭)同化方法简介。

第三章 中期数值预报模式的动力学框架和计算方法

前言,垂直差分和时间差分,谱方法,参考大气谱模式,半隐式半拉格朗日方法,减少高斯格点方法。

第四章 中期数值预报模式中的物理过程

前言,大尺度凝结和积云对流参数化,垂直扩散和地面过程,次网格尺度地形重力波阻参数化,辐射过程。

第五章 月尺度动力预报方法

问题的提出,集合预报,滤波和有效信息提取,气候漂移问题,预报效果的预估方法,展望。

 

教材:

纪立人等,《中期数值天气预报基础》,中国科学院研究生院讲义,北京,2001。

主要参考书:

廖洞贤,王两铭,《数值天气预报原理及其应用》,气象出版社,北京,1986。

张玉玲等,《数值天气预报》,科学出版社,北京,1987。

 

撰写人: 纪立人(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

大纲编号:S070701ZY005

大气边界层物理学

Atmospheric Boundary Layer Physics

课程编号:S070701ZY005     课程属性:专业课               学时/学分:40/2

预修课程:大气物理学,流体力学

教学目的和要求:

本课程是大气科学各专业博士、硕士研究生的学科基础课,同时可作环境科学、海洋科学和应用力学等专业研究生选修课。

大气边界层是指离地面1~2公里范围的大气层最底下的一个薄层,它是大气与下垫面直接发生相互作用的层次,它与天气、气候以及大气环境研究有非常密切的关系。由于人类的生命和工程活动绝大多数都是发生在这一层次内,所以大气边界层的研究又与工业、农业、军事、交通、以及城市规划和生态环境保护等紧密相关。大气边界层物理主要是研究发生在大气边界层中的各种动力和物理过程。

本课程针对不同学科背景交叉的研究生,重点介绍大气边界层物理最基本的内容,包括大气边界层的特征,描述大气边界层的主要数学物理工具,大气湍流理论,大气边界层的半经验相似理论、数值模拟、大气污染扩散以及大气边界层探测的原理和方法等。

通过本课程学习,希望能够使研究生掌握大气边界层物理的基本概念、基本理论以及基本的数值模拟和观测实验方法,为将来从事天气、气候、空气污染、环境工程、生态环境等研究工作打下基础。

 

内容提要:

第一章导论

大气边界层的基本特征,湍流现象,近地面层,稳定边界层,对流边界层,大气边界层研究的历史回顾,大气边界层研究的重要意义等。

第二章湍流结构

若干基本概念,湍流发生机理,湍流统计理论,科尔莫戈洛夫湍流理论,湍流标度律,湍流的非线性动力学理论,湍流时间序列分析等。

第三章控制方程

纳维-斯托克斯方程,雷诺平均,湍流能量平衡方程,应力和通量,湍流“不封闭问题”,一阶闭合,高阶闭合,大涡模拟等。

第四章相似理论

相似性原理,稳定度参数,莫宁-奥布霍夫长度,近地层相似理论,全边界层相似理论,局地相似理论,湍流结构的参数化,边界层结构的参数化等。

第五章数值模拟

一般概念,非均匀边界层,地表能量平衡方程,边界层数值模式等。

第六章大气扩散

大气扩散的统计理论,K-理论模式,高斯模式,蒙特卡罗方法,大气污染预报,大气污染优化控制理论等。

第七章观测实验

一般原理,风、温、湿传感器,观测平台(汽艇、铁塔、飞机、船舶),地基遥感探测,资料整编和质量控制,边界层综合观测实验介绍等

 

教材:

Stull,R.B.(杨长新译):《边界层气象学导论》,气象出版社,1991.

(AnIntroductionto Boundary Layer Meterology, Kluwer Academic Publishers,1988)

 

主要参考书:

周秀骥等,高等大气物理学,气象出版社,1991

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ001

现代地球化学

Modern Goechemistry

 

课程编号:S070702ZJ001     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:(1)学习过《普通地质》,《普通化学》《矿物学和岩石学》等课程

(2)具备基本的地质学、矿物学、岩石学和地球化学知识背景

教学目的和要求:

本课程为地质学硕士生和博士生的学科基础课。包括以下4个部分:

(1)同位素地质年代学

(2)稳定同位素地球化学

(3)元素地球化学和同位素示踪

(4)同位素和微量元素分析方法

上述内容涉及到岩浆作用过程,热液作用过程,表生作用过程,天体和壳幔作用过程。通过本课程学习,希望学生掌握地球化学的基本概念,现代地球化学的主要内容,地球科学研究中最常用的地球化学方法,以及现代地球化学方法的基本思想,为进一步应用地球化学方法解决地球科学和资源环境方面的科学问题打下良好的基础。

 

内容提要:

第十一章            同位素年代学基本原理

放射性衰变,放射性衰变定律,放射性平衡及永久放射性平衡

第十二章            同位素地质年代学

K-Ar法,Ar-Ar法,Rb-Sr法,Sm-Nd法,U-Pb法,Pb-Pb法,U-系不平衡法,其它年代学方法,稀有气体地球化学

第十三章            稳定同位素地球化学

同位素分馏,同位素平衡理论,碳、氢、氧、硫同位素地球化学,生命元素及其它稳定同位素地球化学,稳定同位素在矿床学、环境监测等方面的应用

第十四章            元素地球化学基础

元素在宇宙和地球中的丰度和分布规律,元素的起源,地球的圈层结构

第十五章            微量元素地球化学

微量元素的定义及分类,支配微量元素地球化学行为的物理化学定律,微量元素地球化学方法的应用,以岩浆过程为例。

第十六章            微量元素和同位素地球化学方法在岩石成因和壳幔演化研究中的应用

第十七章            现代元素和同位素分析技术简介(实习内容)

质谱计的原理及应用,微区、微量分析仪器及应用,包括X光萤光、电子探针以及等离子光谱质谱,超净化学实验室的建设及超净化学分离技术

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

G.福尔著,乔广生等译,同位素地质学原理,科学出版社,1983

中国科学院地球化学研究所编,高等地球化学,科学出版社,1998

A.Diskin,Radiogenic isotope geology,Cabridge University Press.,1995

 

撰写人:许荣华(中国科学院地质与地球物理研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ002

生物有机化学

Bioorganic Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ002     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:生物化学、有机化学、分子生物学、蛋白质与酶学

教学目的和要求:

  本课程为海洋化学专业研究生的专业基础课。生物有机化学的范围很广,本课程主要内容为生命科学与有机化学的交叉学科,生命科学中的许多重要发现和突破,都包含了大量与有机化学有关的研究工作。包括:生物化学、有机化学、分子生物学、蛋白质与酶学等。

  生物有机化学是一门与生命科学密切相关的学科,通过本课程的学习,希望学生能掌握生物有机化学的基本概念和内容,对现阶段有机化学和生命科学在深层次上的相互渗透和相互促进有更多的了解,为进一步学习和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    绪论

生物分子、生物有机化学和生物大分子,生物体内发生的基本反应和生物有机化学的立体效应。

第二章    氨基酸和多肽的生物有机化学

蛋白质、多肽和氨基酸,氨基酸、多肽和蛋白质的组成、结构及合成等。

第三章    核酸的生物有机化学

核酸的组成、结构和性质以及和生命遗传的化学本质,核苷酸、多聚核苷酸的生物合成及化学合成、蛋白合成等,核酸化学中的几种重要技术。

第四章    酶的生物有机化学

酶、辅酶及酶的化湖作用,酶催化的调控与作用,酶的作用机制与生物活性分子的设计,核酸酶,抗体酶,杂化酶,酶模型等。

第五章    酶促有机化学反应及其应用

酶和酶促有机化学反应,酶催化反应类型,有机介质中的酶促有机化学反应。

 

教材:

古练权,马林,《生物有机化学》,高等教育出版社,北京,1998。

 

主要参考书:

  H. Dugas., Bioorganic Chemistry(3rd ed.), Springer, Berlin, 1995.

  Suckling C. J.(ed.), Enzyme Chemistry, Chapman and Hall, London, 1990.

 

撰写人: 王友绍(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ003

胶体与界面化学

Colloid and Surface Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ003     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:物理化学

教学目的和要求:

   本课程为材料学专业硕士研究生的专业基础课,同时也可作为物理和生物学科有关专业研究生的选修课。本课程介绍胶体与界面化学的基本原理和近年来活跃的新兴领域。例如纳米颗粒的制备与排布、有序分子组合体等。对一些新的表面测定仪器也做了一些介绍。对于有广泛实用意义的浓分散体系流变学作了较为详细的介绍。

  通过本课程的学习,使学生在大学物理化学的基础上,进一步了解胶体与界面的基本理论问题,并能在以后的研究工作中加以应用。

 

内容提要:

第一章    绪论

历史;胶体的定义与特点;研究内容及应用领域。

第二章    单组分体系的表面现象与表面能

单组分体系表面能与表面张力;影响表面能的几种因素;弯曲界面两侧压差--毛细管力;测量表面(界面)张力的方法。

第三章    凝聚相界面

二组分体系凝聚相界面(液/液界面);凝聚相界面之间的作用力--色散力的重要性;液/固界面的润湿与铺展;固体的表面改性;浮选与洗涤──接触角的应用。

第四章    吸附

气/液表面吸附的一般规律及其热力学基础;研究气/固吸附的实验方法;吸附等温线与等温式;溶液吸附。

第五章    分散体系的形成

引言;分散体系的凝聚形成法;晶核与结晶生长动力学;新相形成的热力学基础;单分散、单一形状纳米颗粒的获得;分散体系的分散形成法;分散体系的提纯。

第六章    胶体分散体系分子动力学性质

胶体体系中的布朗运动与扩散;胶体体系中的渗透压与DONNAN平衡;分散体系的沉降;分散体系的沉降--扩散平衡。

第七章    分散体系的光学性质

小颗粒的光散射;胶体的光与色;测量胶体颗粒形貌与表面性质的仪器简介。

第八章    分散体系的电性质

双电层和电动现象;界面电荷产生原因;双电层结构基本理论;溶液中带电胶体的可能结构;毛细管电现象。

第九章    憎液分散体系的稳定与破坏

分散体系的稳定与不稳定因素;电解质的稳定与聚沉作用;表面活性剂的分散与稳定作用;高分子的稳定与絮凝作用;聚沉的动力学。

第十章    表面活性剂

表面活性剂的性质与定义;表面活性剂的分类;表面活性剂性能的表征;HLB值及其测定;胶束与临界胶束浓度;高分子与表面活性剂的相互作用。

第十一章              溶液中的有序分子组合体

典型表面活性剂组成的有序组合体;脂质体与泡囊;双分子类脂膜bilipid membrane (BLM);形成有序组合体的有关理论。

第十二章              不溶性单分子膜与纳米组装

气/液界面单分子膜;研究单分子膜实验技术;单分子膜在科学研究上的应用;Langmuir-Blodgett薄膜(LB膜);吸附自组合。

第十三章              乳状液与泡沫

乳状液;泡沫。 

第十四章              分散体系的结构形成与物理化学力学

分散体系的结构形成;液体的黏度和界面黏度;稀胶体分散体的黏度公式;浓分散体系的流变性能--物理化学力学。

 

教材:

  江龙,《 胶体和界面的物理化学》,中国科学院研究生院讲义,北京,2000。

  江龙,《胶体化学概论》,科学出版社,北京,2001。

主要参考书:

  沈钟,王果庭,《 胶体与界面化学》(第二版),化学工业出版社,北京,1996。

  周祖康等,《 胶体化学基础》,北京大学出版社,北京,1984。

  Hiemenz, P. C., Rajagopalan, R., Principles of Colloid and Surface Chemistry(3rd ed.), Mercel Dekker, Inc., New York, 1997.

 

撰写人: 江龙(中国科学院化学研究所)

撰写日期: 2002年11日

 

 

 

 

大纲编号: S070702ZJ004

物理化学原理

Principles of Physical Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ004     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:大学本科普通化学、大学数学(化学类)

教学目的和要求:

本课程为物理化学专业硕士研究生的专业基础课,也可作为化学工程、大气化学、环境化学、煤化学、生物化学、材料化学、地球化学、海洋化学等有关专业硕士研究生的选修课。主要内容包括物态、经典热力学基础、统计热力学基础、溶液热力学特性、相平衡和化学平衡、电化学基础、化学动力学基础。

通过本课程学习,要求学生对主要的物理化学原理和概念有较深刻的理解,为今后在相关的研究中打下一定的理论基础。

 

内容提要:

第一章    物态

气体特性(物态状态方程、临界状态和对比状态方程、分子间相互作用、分子运动论、迁移特性);液体特性(状态方程、液体理论简介、粘性)。

第二章    经典热力学基础

热力学第一定律(能量、热焓);热力学第二定律(熵、自由能);热力学特征和非特征关系式;热容。

第三章    统计热力学基础

独立粒子体系统计分布(Boltzmann分布、Fermi-Dirac分布和Bose-Einstein分布);独立粒子体系配分函数计算和统计热力学量计算(对理想气体和固体);相倚粒子体系构型配分函数和体系热力学量计算;实际气体范氏方程。

第四章    溶液热力学特性

气体溶液化学势;理想溶液和稀溶液化学势;溶液热力学特性微观解释;溶液依数性;分配定律。

第五章    相平衡和化学平衡

单组分相平衡四种特性方程;正常相变和二级相变;相律和相图;化学平衡等温式和化学平衡常数计算。

第六章    电化学基础

电解质溶液活度系数和活度系数理论;电导和电导理论;电极和电池(电极电位、电池电动势、电极-双电层理论)。

第七章    化学动力学基础

化学反应速率方程;简单反应和复杂反应(可逆反应、平行反应、连串反应、链反应、光化学反应、生物酶催化反应,单分子反应,溶液反应,荧光淬灭,自催化反应和化学振荡);反应速率理论(碰撞理论、过渡态理论、化学反应中的“分形”)。

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

Rosenberg,R.M.,Priciples of physical chemistry,Oxford University Press,New York,1977.

R.M.罗森伯格(罗瑞贤等译),《物理化学原理》(中译本),人民教育出版社,北京,1981。

Moore,W.J.,Physical Chemistry,Longman,1976.

傅献彩等,《物理化学》(第四版),高等教育出版社,北京,1999。

 

撰写人:刘铨良(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ005

海洋地球化学

Marine Geochemistry

 

课程编号:S070702ZJ005     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:地球化学

教学目的和要求:

  本课程为海洋化学专业研究生的专业基础课。海洋地球化学的范围很广,涉及到海水的化学组成与特征、海洋的水动力状况、海洋中的有机质、海洋沉积作用、海底火山与热液活动、海洋成矿作用以及沉积物间隙水的地球化学等。

  通过本课程的学习,希望学生能掌握海洋地球化学的基本概念和原理,对海洋环境中海水、沉积物、间隙水各系统的地球化学特征及相互间的关系有所了解,为进一步学习海洋地质学和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    海洋的化学组成及物理化学特征

化学组成,化学元素的分布及分类,海洋的物理化学特征。

第二章    海洋的水动力状况

表层环流体系,深水流与海底流,水动力分区,垂直混合速度。

第三章    海洋环境中的有机质

有机质的来源,有机反应,有机质的成岩作用和海洋环境中油气的生成。

第四章    同位素在海洋地球化学研究中的意义和应用

放射性同位素在沉积物中的分布,铀系测年法,14C测年法,稳定同位素(如氧、氢、碳、硫、铅、锶等)在海洋地球化学中应用。

第五章    海洋沉积作用地球化学特征

向海洋的物质输入通量,物质向海洋的搬运和沉积,地球化学分异作用,沉积环境与判别标志。

第六章    陆源和生源物质沉积作用地球化学

近岸浅海区陆源物质沉积作用地球化学,深海沉积作用地球化学,生源沉积,海洋生物地球化学,自生矿物,海底成矿作用,海底铁锰结核。

第七章    海底火山、热液活动及成矿作用地球化学

地幔分异演化,海底火山作用,海底岩石,海水循环与热液活动,海底热液成矿作用。

第八章    沉积物间隙水地球化学

   沉积物间隙水化学组分的浓度-深度剖面,间隙水在成岩作用中的地球化学意义。

 

教材:

  赵其渊等编,《海洋地球化学》,地质出版社,北京,1989。

主要参考书:

  Roy Chester, Marine Geochemistry, Unwin Hyman Ltd., London, 1990.

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ006

生物化学技术与方法

Principles and Methods of Biochemistry Technology

 

课程编号:S070702ZJ006     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:生物化学

教学目的和要求:

  本课程为海洋化学专业研究生的专业基础课,同时也可作为相关专业研究生的选修课。本课程的主要内容是生物活性大分子的纯化与鉴定,包括材料的选择与制备,纯化方案的设计,各种纯化方法的原理与操作方法,活性成分的各种跟踪鉴定方法。通过本课程的学习,希望学生能掌握生物化学技术的基本概念和基本技巧,对如何从原始材料中提取所需成分有整体性的认识,为解决科研中遇到的类似问题打下基础。

 

内容提要:

第一章    材料的选择与处理

材料的选择,测定方法的确立,细胞破碎,抽提,浓缩。

第二章    纯化方法

沉淀法,各种层析法,气象色谱,高效液相色谱。

第三章    鉴定方法

电泳,免疫,生物传感器。

 

教材:

赵永芳,《生物化学技术原理及其应用》,武汉大学出版社,武汉,1994。

 

主要参考书:

  沈同等,《生物化学》,高等教育出版社,北京,2000。

  郭尧君,《蛋白质电泳实验技术》,科学出版社,北京,1999。

 

撰写人: 桂建芳(中国科学院水生生物研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ007

大气化学

Atmospheric Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ007     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、普通化学、普通物理

教学目的和要求:

本课程是大气科学专业博士、硕士研究生的学科基础课,同时可作海洋科学、环境科学、化学专业研究生选修课。

全面地、系统地介绍大气化学的理论和实验的基本知识,了解该领域的最新研究成果和当前研究方向。培养学生对地球大气化学进行系统研究的能力。通过本课程的学习,要求掌握大气中的基本化学现象和化学过程,熟悉大气化学研究的理论、实验和数值模拟方法。

 

内容提要:

第一章    绪论

引言,大气化学的研究内容和研究方法,大气的组成,大气的结构,地球大气的形成和演化。

第二章    控制大气化学成分的关键过程

地表源,微量成分的长距离输送,均相和非均相化学转化过程,清除过程。

第三章    大气微量成分的循环过程

概论,水循环,氢循环,碳循环,氮循环,硫循环。

第四章    大气气溶胶

大气气溶胶的基本特征,气溶胶粒子的产生过程,大气气溶胶的化学组成,气溶胶来源的判别和定量分析,气溶胶观测的实验方法。

第五章    大气化学组成的变化与全球变化

大气化学与气候,观测到的大气化学组成的变化及其原因,大气化学组成的未来变化趋势,大气成分在地球气候系统中的作用,大气成分浓度变化引起的气候变化,大气成分浓度变化引起的其它环境问题。

第六章    大气臭氧

光化学基础,氧—氮大气的光化学平衡理论,平流层臭氧,对流层臭氧,臭氧观测。

第七章    云雾降水化学

云雾降水基础知识,云化学,降水化学,雾化学,酸雨问题,降水中的放射性同位素。

第八章    全球大气化学和地球系统科学

地球系统科学,美国的全球大气化学研究计划,国际全球大气化学研究计划(IGAC)。

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

王明星著,《大气化学》,气象出版社,第二版,1999。

唐孝炎,《大气环境化学》,高等教育出版社,1990.

戴树桂,《环境化学》,高等教育出版社,1997.

John H Seinfeld,Atmospheric Chemistry and Physics,Wiley-Interscience,1997.

 

撰写人:王明星(中国科学院大气物理研究所)

刘小红(中国科学院大气物理研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ008

化学海洋学

Chemical Oceanography

 

课程编号:S070702ZJ008     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:无机化学,分析化学,物理化学

教学目的和要求:

本课程为海洋学各专业硕士、博士研究生的学科基础课,同时也是地学各专业研究生的选修课。作为海洋学二级学科――海洋化学之最重要的基础课的化学海洋学,几乎包括所有化学物质在海洋中的分布变化规律。

通过本课程的学习,使学生能掌握化学海洋学的基础理论和基本的技术操作技能,为进一步学习海洋学专业知识和从事海洋学研究打下基础。

 

内容提要:

第一章   绪论

化学海洋学的发展历史、主要内容、发展趋势以及研究意义。

第二章   海水的化学组成

化学组成、Marcet原理、元素的停留时间与地球化学平衡、盐度与氯度、海水中的主要组份、元素的存在形态及计算原理。

第三章   海水中的微量元素

微量元素的分类、来源、存在形态、循环机制以及控制过程。

第四章   海水中的营养物质

氮、磷、硅的分布变化机理,Redfield比值与生物作用,垂直分布类型及控制过程。

第五章   海水中的溶解气体

气体在海水中的溶解度及海-气界面通量,溶解氧,溶解二氧化碳与碳平衡,海水中的溶解非活性气体与微量活性气体。

第六章   海水中的有机物与碳化学

 有机物的来源、分布以及主要组成,有机物的性质及与金属的相互作用原理,无机碳与有机碳的来源、分布及其地球化学过程。

第七章   颗粒物化学

           海水中悬浮与沉降的组成、来源及在海洋元素循环中的作用,海洋沉积物的组成以及早期化学成岩作用,沉积物-海水界面化学过程。

 

教材:

郭锦宝,《化学海洋学》,厦门大学出版社,厦门,1997

主要参考书:

苏纪兰、秦蕴珊,《当代海洋科学学科前沿》,学苑出版社,北京,2000

宋金明,《中国近海生物地球化学化学》,山东科技出版社,济南,2004

Stumm,W and Morgan,J.J., Aquatic Chemistry, John Wiley & Sons,Inc. New York,1981

宋金明等,《中国近海与湖泊碳的生物地球化学化学》,科学出版社,北京,2008

 

撰 写 人:宋金明(中国科学院海洋研究所)

撰写时间:2008年5月

 

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ009

海洋天然产物化学

Marine Natural Products Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ009     课程属性:专业基础课           学时/学分:40/2

预修课程:有机化学,分析化学

教学目的和要求:

本课程为海洋化学及其相关专业的研究生开设的专业基础课。海洋天然产物主要指从海洋生物中分离得到的有机化合物,对这类化合物的分离、k.net/adfile/push.html" \t "_blank"化学和药理性质、结构测定、生物合成和人工合成的研究,构成了有机ERLINK "http://www.hxok.net/adfile/push.html" \t "_blank"化学的一个新的分支——海洋天然产物"http://www.hxok.net/adfile/push.html" \t "_blank"化学。海洋天然产物ile/push.html" \t "_blank"化学是运用现代科学理论和技术方法研究海洋天然产物ush.html" \t "_blank"化学中化学成分的一门学科。通过本课程的学习,使学生掌握海洋天然产物adfile/push.html" \t "_blank"化学的基本理论,研究方法及实验操作技能,了解由海洋天然产物push.html" \t "_blank"化学创制新药的方法与途径;培养学生应用海洋天然产物net/adfile/push.html" \t "_blank"化学的基本知识,分析、解决实际问题的能力。通过介绍光谱解析和海洋天然产物及海洋天然产物生掌握海洋天然产物研究的方法,开拓学生在生物学与化学等学科交叉、融合方面的思路。

 

内容提要:

第一章                                  海洋天然产物化学总论

介绍海洋天然产物"http://www.hxok.net/adfile/push.html" \t "_blank"化学的含义及其任务,研究海洋天然产物p://www.hxok.net/adfile/push.html" \t "_blank"化学的意义及应用,海洋天然产物ml" \t "_blank"化学的发展趋势及其所取得的成就;海洋天然产物ush.html" \t "_blank"化学成分的生物合成途径,提取分离方法及其结构研究方法。

第一章    海洋天然产物的提取分离

海洋天然产物的基础知识。包括海洋天然产物分离的实验技术、化合物纯度的判断方法及结构鉴定的过程。

第二章    结构研究的现代波谱技术

光谱解析的方法和应用。包括紫外、红外、核磁共振及质谱的基础知识及其在化合物结构解析方面的应用。其中重点介绍核磁共振谱的种类和应用。

第三章    海洋生物碱

掌握生物碱的定义;各类生物碱的生源关系、骨架类型及重要的药用化合物;生物碱的溶解性、检识方法、碱性及成盐反应;生物碱的提取与分离方法及原理。熟悉生物碱的分布、存在形式;重要药用生物碱的提取工艺;生物碱的波谱特征;了解波谱法在生物碱结构测定中的作用。

第四章    海洋萜类

掌握萜的定义,萜类化合物生物合成的基本原理;单萜、倍半萜、二萜的基本骨架类型及重要的药用化合物,萜的提取与分离的方法;熟悉萜的化学性质;了解萜的检识和鉴定方法。

第五章    海洋甾类

掌握海洋甾类的骨架类型及重要化合物;红外及核磁共振氢谱在区别不同类型的甾体中的应用;甾体的提取分离方法及原理。

熟悉甾体的分类及显色反应;甾体在自然界的分布特点,了解它们的质谱及核磁共振谱的特点。

第六章    海洋大环内酯类

掌握海洋大环内酯类骨架类型及重要化合物;海洋大环内酯类的提取分离方法及原理。

第七章    海洋聚醚类

掌握海洋聚醚类骨架类型及重要化合物;海洋聚醚类的提取分离方法。

第八章    海洋肽类

掌握海洋肽类骨架类型及重要化合物;海洋肽类的提取分离方法。

第一章                                  海洋皂苷

掌握海洋皂苷的相关含义及分类;海洋皂苷键裂解反应的种类及其应用,影响酸催化水解反应难易的因素;海洋皂苷的常用提取分离方法及原理。熟悉皂苷在海洋存在的主要特点。

第九章      海洋生物活性物质的研究及应用状况

熟悉由海洋天然产物创制新药的重要意义及开发程序;以生物活性导向分离寻找海洋天然活性化合物的基本方法及实例;海洋先导化合物的构效关系及结构修饰研究在新药开发中的意义。

海洋天然产物领域的新进展和应用,包括海洋天然产物结构修饰、微生物转化、组织培养及细胞培养在海洋天然产物研究中的应用,从海洋天然产物到药物的研发过程、作为农药的海洋天然产物及海洋天然产物研究的新技术。

 

 

教材:

天然产物化学(第二版)徐任生 主编 科学出版社 2004年 中海洋天然产物部分

现代海洋药物学 易杨华 焦炳华 主编 科学出版社 2006年

主要参考书:

Blunt J. W., Copp B. R., Hu W. P., Munro M. H. G., Northcote P. T., and Prinsep M. R. (2008), Marine natural products. Nat. Prod. Rep. 25, 35-94 and earlier reviews (2003-2007).

Faulkner D. J. (2002), Marine natural products. Nat. Prod. Rep. 19, 1-48 and earlier reviews (1984-2001).

 

撰写人:刘永宏(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期:2008年5月24日

 

 

 

 

大纲编号:S070702ZJ010

现代分析化学原理与技术

Fundamentals and Techniquesin Modern Analytical Chemistry

 

课程编号:S070702ZJ010 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:分析化学,有机化学,仪器分析,物理化学

教学目的和要求

本课程为化学学科各专业硕士研究生的学科基础课,同时也可作为生物化学和地球科学与此相关专业的研究生的选修课。

现代分析化学是高灵敏的(达单原子、单分子、单细胞水平的)快速的、自动化的、简便的、经济的、数字化的、最好还是立体彩色成像的、正向智能化、信息化和整体综合化纵深发展的科学。并且还要建立有效而实用的原位(insitu)、在体(invivo)、实时(realtime)、在线(online)和高选择的现代分析化学方法和原理。因此,必须全面了解分析化学的现状及前沿和热点,特别是现代分析化学中新的联用技术,以及新方法、新技术、新理论的发展和应用;了解化学科学正向最简单和最复杂的两端发展和完善的方向前进。故应掌握现代分析化学的原理、特点、应用和发展趋势。为进一步深入学习现代化学和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    绪论

前言;现代分析化学、单细胞和活体分析技术简介;现代取样技术和分离科学简介;现代仪器分析的分类。

第二章    分光光度法

基本原理;特点;应用。

第三章    分子发光分析法

简介;原理;特点;应用;化学发光分析。

第四章    红外光谱法和傅利叶变换红外光谱法

原理;特点;应用;傅利叶变换红外光谱。

第五章    拉曼光谱法和激光拉曼光谱法

激光拉曼光谱法;表面增强拉曼光谱法。

第六章    旋光和圆二色光谱法

旋光分析法;圆二色光谱法。

第七章    光声和光热光谱法

第八章    原子吸收光谱法

第九章    等离子体光谱法

概述;电感耦合等离子体光谱法;直流等离子体光谱法;微波等离子体光谱法等离子体光谱的发展方向。

第十章    原子荧光光谱法

第十一章             激光光谱

简介;激光基础知识;激光光谱分析法。

第十二章             X射线衍射分析法

简介;原理;特点;应用。

第十三章             X射线荧光光谱法

第十四章             核磁和顺磁波谱法、二维核磁共振法

简介;顺磁共振波谱法;核磁共振波谱法。

第十五章             质谱法

概述;二次离子质谱;飞行时间质谱;色谱-质谱联用法。

第十六章             电子显微镜和扫描隧道显微镜

概述;透射式电子显微术;扫描电子显微术;扫描隧道显微术。

第十七章             电子能谱法

概述;X射线光电子能谱法;俄歇电子能谱法。

第十八章             电化学滴定法

电位滴定法;电流滴定法;示波滴定法;电导滴定法;库仑滴定法。

第十九章             电位分析法与电化学传感器

电位分析法;电化学传感器。

第二十章             电解和库仑分析法

电解分析法;库仑分析法。

第二十一章  极谱及伏安法和光谱电化学

历史;极谱法和伏安法的基本概念;极谱法和伏安法的基本原理;各种极谱和伏安法的特点和应用;光谱电化学。

第二十二章  液-液界面电化学和扫描电化学显微镜法

液/液界面电化学;扫描电化学显微镜。

第二十三章  生物传感器

绪论;酶传感器;微生物传感器;组织传感器;免疫传感器;生物传感器的应用;生物传感器的发展趋势。

第二十四章  环境检测仪器分析技术

常规仪器分析方法在环境检测中的应用;连续自动监测技术与简单监测方法。

第二十五章  过程仪器分析技术

概述;常用过程仪器分析法。

第二十六章  核分析法

概述;γ-射线能谱分析法;中子水分分析法;放射免疫分析。

第二十七章  穆斯堡尔法

第二十八章  热分析

简介;热重分析法;差热分析法;差示扫描量热法。

第二十九章  现代色谱分析法

概述;色谱法的基本理论;气相色谱法;高效液相色谱法;超临界流体色谱法;高效逆流色谱法。

第三十章             现代电泳法

第三十一章  其它方法及联用技术简介

扫描成像的扫描式声显微镜;背散射分析;沟道技术;热波探针;联用技术。

第三十二章  分析仪器的基本电路

基本电子元件;集成电路。

第三十三章  计算机在分析仪器中的应用

 

教材:

袁倬斌等编,《现代分析化学原理与技术》,中国科学院研究生院讲义,2001。

 

主要参考书:

蒲国刚,陆明刚,罗思泉,苏庆德编,《仪器分析原理》,中国科学技术大学出版社,合肥,1988。

北京大学化学系仪器分析教学组编,《仪器分析教程》,北京大学出版社,北京,1988。

朱良漪主编,《分析仪器手册》,化学工业出版社,北京,1997。

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

大纲编号:S070702ZY001

应用海洋化学

AppliedMarineChemistry

 

课程编号:S070702ZY001 课程属性:专业课 学时/学分:40/2

预修课程:化工原理、有机化学、无机化学

教学目的和要求:

  本课程为海洋化学专业研究生的专业课,同时也可作为海洋学各专业研究生的选修课。作为海洋化学之专业课之一的应用海洋化学,包括海水中化学资源、矿产资源的利用和海洋生物资源利用。

  通过本课程的学习,使学生能掌握应用海洋化学的基础理论和实验技术,为从事海洋化学研究特别是海洋资源化学利用打下基础。

 

内容提要:

第一章    概论

应用海洋化学研究的主要内容、方法及意义。

第二章    海水淡化

海水淡化的主要方法、原理、效益分析,蒸馏法、电渗析法、反渗透法及新型淡化方法的比较分析,探讨其发展趋势。

第三章    海水化学资源利用与卤水化工

海水晒盐,海水提取溴、钾、镁及其他稀有元素的技术、原理和方法,卤水利用技术。

第四章    海洋矿产资源化学利用

铁锰结核化学冶炼技术与有用金属的提取,多金属软泥提取技术,火山热液物质的利用。

第五章    海洋腐蚀防护技术

阴极保护,牺牲阳极保护,表面覆盖涂层技术,缓蚀剂应用。

第六章    大型海藻的工业利用

褐藻提取褐藻胶、甘露醇和碘,红藻提取卡拉胶、琼胶,绿藻提取生物活性物质。

第七章    海洋动物资源利用

动物蛋白质、氨基酸以及其他活性物质的提取与分离,壳聚糖及其衍生物的制备与用途,海洋药用动物资源利用。

 

教材:

  《应用海洋化学》,中国科学院海洋研究所讲义,北京,1998。

主要参考书:

王俊鹤等,《海水淡化》,科学出版社,北京,1978。

宋金明,《崛起的海洋资源开发》,山东科技出版社,济南,1999。

马欣华等,《卤水化工》,化学工业出版社,北京,1995。

J.P.赖利,G.斯基罗(陆贤昆等译),《化学海洋学》(第四卷),海洋出版社,北京。

 

撰写人:宋金明(中国科学院海洋研究所)

撰写日期:2002年12日

 

 

 

大纲编号:S070702ZY002

海洋腐蚀与防护技术

Marine corrosion and protection technology

 

课程编号:S070702ZY002 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:物理化学、海洋化学、金属材料学

教学目的和要求:

本课程为海洋化学(海洋金属腐蚀与防护)专业研究生的专业课。本课程主要内容为海洋环境中的各种腐蚀类型、腐蚀因素、腐蚀原理和有效的防护技术等。通过本课程的学习,希望学生能对海洋腐蚀有较全面地了解,为从事海洋腐蚀与防护的研究打下基础。

 

内容提要:

第一章              海洋腐蚀概论

介绍海洋腐蚀环境、海洋腐蚀类型以及影响因素。

第二章              海洋大气腐蚀

介绍海洋大气腐蚀过程、本质、研究方法和腐蚀实例。

第三章              海洋环境电化学腐蚀

介绍海洋环境电化学腐蚀过程的特征、腐蚀过程的控制因素、电化学腐蚀的极化过程和测定技术。

第四章              海洋环境应力腐蚀与腐蚀疲劳

介绍应力腐蚀和腐蚀疲劳的基本理论、特征与机理及研究方法。

第五章              海洋环境微生物污损与腐蚀

介绍微生物腐蚀的概念、细菌腐蚀作用及特征、细菌腐蚀实例以及生物污损与腐蚀防护的关系。

第六章              海洋钢铁设施的电化学防护技术

介绍电化学保护的基本原理、保护系统的检测技术与优化设计应用。

第七章              表面覆盖层防护技术

表面覆盖层概述,钢铁表面预处理,有机涂层及热喷涂金属覆盖层等技术及作用原理。

第八章              缓蚀剂

缓蚀剂的定义,分类,作用机理,缓蚀作用的影响因素,缓蚀剂的应用,缓蚀剂的评定与试验方法

 

主要参考书:

侯保荣,《海洋腐蚀环境理论及其应用》,科学出版社,北京,1999

Nestor Perez,《Electrochemistry and corrosion science》,KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS,2004

曹楚南,《腐蚀电化学原理》,化学工业出版社,北京,2008

C. 莱格拉夫(韩恩厚译),《大气腐蚀》,化学工业出版社,北京,2005

                                          

撰写人:张盾(中科院海洋研究所)

撰写日期:2008年7月

 

大纲编号:S070702ZY003

海洋生物地球化学

Marine Biogeochemistry

课程编号:S070702ZY003 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:地球化学、无机化学、有机化学

教学目的和要求:

  本课程为海洋化学专业研究生的专业课,同时也可作为海洋学各专业研究生的选修课。作为海洋化学之专业课之一的海洋生物地球化学,包括所有化学物质在生物作用下的地球化学过程。

  通过本课程的学习,使学生能掌握海洋生物地球化学的基础理论和基本的技术操作技能,为从事海洋化学研究打下基础。

 

 

内容提要:

第一章              绪论

  海洋生物地球化学的定义、发展历史、研究内容及研究意义。

第二章              海洋碳的生物地球化学过程

海洋碳的来源、分布及循环过程,海-气界面碳通量,碳酸盐作用,生物泵(碳泵)作用与生物种群的功能。

第三章              海洋氮的循环

海洋氮的生态学功能,硝化与反硝化过程与微生物作用,氮的收支与循环效率。

第四章              海洋磷的循环

磷的来源、水体循环特征,生物磷限制问题,沉积物磷的再生速率与生态学效应,与其他生源要素耦合作用机理。

第五章              其他重要生源要素的生物地球化学

海洋中硅、氧、铁的来源、循环机制,特定环境下的生态学效应以及与碳、氮、磷的协同作用原理。

第六章              突发海洋事件中的海洋生物地球化学作用

海洋富营养化与有害赤潮发生的生物地球化学机制及控制措施,突发灾害性化学污染生物种群的响应机理,珊瑚白化的碳、氮、磷反馈。

第七章              海洋物流与能流的原理

生源物质在大气-海水-生物体-沉积物体系及在生物食物链中的的传递机理,生物与环境的协生原则。

 

教材:

  《海洋生物地球化学》,中国科学院海洋研究所讲义,北京,1999。

主要参考书:

Krumbein, W. E., Microbial Geochemistry, Blackwell Sci. Pub., Oxford, 1983.

Nriagu, J. O., Environmentai Biogeochemistry, Ann Arbor Sci. Pub., Ann Arbor, 1976.

宋金明,《中国近海生物地球化学》,山东科技出版社,济南,2002。

 

撰写人:宋金明(中国科学院海洋研究所)

撰写日期:2002年12日

 

 

大纲编号:S070703ZJ001

生物系统学原理与方法

Principles and Methods of Biological Systematics

 

课程编号:S070703ZJ001 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通生物学、生态学、高等数学、自然地理学

教学目的和要求:

  本课程为海洋生物学专业研究生的专业基础课,同时也可作为相关专业研究生的选修课。生物系统学是关于生物分类和系统演化的学科。本课程主要介绍生物系统学的基本原理和研究方法,内容包括:系统学简介,分类原理和研究程序,生物命名法规,分类文献学,分类论文写作,分类数据管理,物种理论,生物地理学基本原理,数值和支序分类学原理和方法,分子生物学和计算机方法的应用。通过学习本课程,希望学生能掌握生物系统学的基本原理和方法,为开展有关研究打下基础。

 

内容提要:

第十八章            生物系统学简介

    定义,历史和学派,重要性,研究程序。

第十九章            分类基本原理和操作原则

若干重要概念,分类基本原则,分类和系统发育,分类特征,进化分类学单元划分和定级的标准。

第二十章            数值分类学原理和方法

   基本概念,性状及其量化,聚类分析,发展动态。

第二十一章  支序分类学原理和方法

   基本概念,同源理论,性状分析,支序分析,自然分类体系。

第二十二章  生物命名法规

   法规的起源和修订,生物名称的特征,优先律,学名组成和规则,分类变更。

第二十三章  分类文献、发表和数据管理

文献重要性和类型,分类文献检索方法和途径,分类论文类型、成分和写作,检索表,分类数据管理,生物多样性信息系统。

第二十四章  物种理论

   物种基本概念,物种概念的发展,物种形成机理,物种演化。

第二十五章  生物地理学基本原理

   生物地理学概述,生物地理区划,扩散和替代生物地理学,物种分布格局与系统发育。

第二十六章  新技术应用

   分子生物学技术的应用,细胞生物学技术的应用,计算机技术的应用,展望。

 

教材:

  赵铁桥编著,《系统生物学的概念和方法》,科学出版社,北京,1995。

主要参考书:

  郑作新等译,《动物分类学的方法和原理》,科学出版社,北京,1965。

  张永辂,《古生物命名拉丁语》,科学出版社,北京,1984。

  黄大卫,《支序系统学概论》,中国农业出版社,北京,1996。

Wiley, E. O., Phylogenetics: the Theory and Practice of Phylogenetic Systematics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1981.

  Mayr, E., P. D. Ashlock., Principles of Systematic Zoology, McGraw-Hill, New York, 1991.

Schuh, R. T., Biological Systematics: Principles and Applications, Cornell University Press, New York, 2000.

 

撰写人: 袁德成(中国科学院动物研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ002

现代微生物学

Current Microbiology

 

课程编号:S070703ZJ002 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:生物化学、遗传学、生态学、细胞和分子生物学

教学目的和要求:

本课程为生物学学科各专业研究生的学科基础课,同时也可作为相关学科研究生的选修课。

当今,随着科学技术的迅速发展已使得微生物学的研究领域大大扩展。根据不同研究领域提出的问题,将微生物分成细菌、原核生物、藻类、真菌和病毒等类群,对它们分门别类地进行研究便构成了微生物学中的一些相应独立学科。甚至一些不仅仅以微生物为研究对象,如研究人体对微生物反应的免疫学也成了独立的分支学科。随着对极端环境微生物-古菌(Archaea)研究所取得的进展,微生物学家认为微生物不仅是地球上最早的生命形式而且也可能是地球以外生物存在的生命形式,从而人类以研究和寻找从月球、火星以及其它星球采回的岩石样品中的微生物为研究对象,探讨地球以外生命的外空生物学(Exobiology)也应运而生。从而不难看出,当今微生物学各个研究领域之间的延伸和相互交叉,微生物学与其它学科间的相互交叉,是构成现代微生物学的显著特点。通过本课程的学习,希望研究生了解现代微生物学领域中的最新理论知识和技术成果,特别是分子生物学技术在微生物学中的广泛应用所引起的许多领域的突破、新的生长点的形成,可为进一步学习和实践微生物学及相关领域的研究生奠定现代理论和技术基础。

 

内容提要:

第一章    概论

现代微生物学的意义;涵盖的内容;未来微生物学发展的前景。

第二章    原核生物

将从细胞结构和基因组结构上论述这类包括细菌、放线菌及被称为第三生命形式的古细菌的微生物的系统进化和分类地位。并以16S rRNA分子序列进化分析结果,对除了古细菌 (第三章) 外的每个进化分枝中的代表种群的生物学特性、栖息生境、多相分类方法,以及在人类生活中的意义和应用前景等进行详细的介绍。

第三章    极端微生物和古细菌

许多以前被人们认为是极端(高温、高压、强酸、强碱、低温等)甚至是致死的环境, 现在已发现生活着各种类型的微生物,我们称之为极端微生物(Extremophlies)。过去二十年人们对这些微生物的生态、生理、分类和分子生物学的研究结果,唤起人们重新认识微生物的进化概念。古细菌作为生物进化的一个独立分枝对极端微生物的研究产生了深远影响。本章除对极端微生物和古细菌的一些基本概念加以介绍外,将论述极端微生物的生存机理和一些潜在的应用可能性。

第四章    真菌

介绍真菌的基本特征,对真菌的不同类群的代表种进行分类学特征、生态分布和生态功能进行描述,并结合最新分子系统学研究成果探讨其间的进化关系。

第五章    病毒学

除介绍病毒学的基本知识,病毒的性质、分子结构及形态,病毒的复制周期,病毒的转录和翻译外,还详细介绍DNA和RNA病毒的分子结构及形形色色的复制机理。对于病毒的致病原理,如爱滋病病毒(HIV)、肠道病毒、致癌病毒、腺病毒和肝炎病毒,以及类病毒和近年发现引起疯牛病的朊病毒(prion)也作了介绍。

第六章    微生物生态学

着重介绍现代微生物生态学研究的内容和意义,特别是微生物生态学研究与二十一世纪面临的人口膨胀、资源匮乏、能源短缺和环境污染四大问题的关系,以及微生物生态学在解决上述问题中的作用。还介绍了微生物生态学研究中采用的方法,尤其是分子生态学方法等。

第七章    微生物生理学

本章从生理生化角度和分子水平上论述了微生物的生命活动规律。讨论了微生物不同营养类型, 营养物质进入细胞的方式和机理。还讨论了环境因子对微生物个体和群体生长的影响。

第八章    生化代谢

本章以丰富的内容论述了微生物生命活动中生物化学过程, 包括细胞的能量代谢、糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢、核酸代谢等。微生物代谢是在严格的分子调控下有序进行的,因此还介绍了代谢过程中的分子表达与调控机理和方式、代谢网络的概念,以及次生代谢和次生代谢物的生物合成问题。

第九章    微生物遗传学

原核生物基因表达主要是转录水平的调节,转座因子的结构、功能,组成型转座和保守型转座机理及逆转座子,噬菌体的双链DNA、单链DNA和RNA噬菌体为代表,讨论转录和翻译机制,质粒的滚环式复制、希它式复制,反义RNA对复制调节和分配及稳定性机制,以酵母为代表讨论三种RNA聚合酶转录基因的方式及调节机理,对mRNA前体内含子加工方式、机理和翻译后加工。

第十章    免疫学

免疫器官、免疫细胞和免疫分子结构与功能;抗原诱导的免疫应答过程;抗原的分子结构及淋巴细胞对抗原识别的分子机理;噬菌体抗体文库和基因工程的研究应用;抗感染免疫学和抗肿瘤免疫学在临床中的应用。

 

教材:

刘志恒,《现代微生物学》(再版),科学出版社,北京,2008。

 

主要参考书:

 

Lansing M. Prescott, John P. Harley and Donald A. Klein: Microbiology. 4th edition, McGraw-Hill Co. Singarpore, 1999.

Thomas d. Brock,et al.,Biology of Microorganisms. 7th edition, Prentice-Jall, Inc. New Jersey, 1994.

 

撰写人:刘志恒(中国科学院微生物研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ003

生物数学

Biomathematics

 

课程编号:S070703ZJ003 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:高等数学、线性代数、概率统计、普通生物学、微机操作与使用

教学目的和要求:

  本课程为植物学专业研究生的专业基础课,也可为相关专业研究生的选修课。本课讲授生物数学的基本理论、方法及其在生物学中的应用。本课针对硕士生和博士生包括具有大专以上生物学与数学基础知识的学员,为了进一步掌握定量分析的思想与方法,系统学习生的数学课程而设。课程对该学科的发展历史、现状、基本原理和方法进行系统讲授,并组织大量应用实例,旨在使学员能掌握生物数学的基本理论与方法,灵活应用于生物学的研究工作中。

 

内容提要:

第一章    生物数学概论

学科的介说和基本内容;学科的产生与发展历史;生物数学的基本思想方法与特点;学科发展的前景与学习意义。

第二章    生物统计数学模型

生物统计学基本概念与经典统计方法;多元回归分析方法;多元判别分析方法;主成分分析方法。

第三章    分类分析数学模型

分类的基本原理与思想方法;表征性分类的相似性概念;表征性分类方法;分支分类的基本原理与方法。

第四章    微分方程数学模型

数学模型的概念;单一种群的生态数学模型;多种群的生态数学模型;微生物与酶动力学中的数学模型;神经生理学中的微分方程数学模型。

第五章    Markov链随机数学模型

随机数学模型概念;Markov链的基本概念;正则Markov链的数学原理、方法与应用;吸收Markov链的数学原理、方法与应用;Markov链在生态学、遗传学中的应用。

第六章    生物信息理论

信息理论的基础;离散性的基本概念;基于信息论的相似性系数;生物信息理论在生物分类学中的应用。

第七章    生物系统论与生物控制论(根据学时待补充内容)

生物系统理论的基本概念;线性系统基本原理;系统的可控性;可观测性理论;系统的稳定性理论;系统的最优控制及其应用。

 

教材:

  徐克学,《生物数学》,科学出版社,北京,1999。

主要参考书:

  徐克学,《数量分类学》,科学出版社,北京,1994。

 

撰写人:徐克学(中国科学院植物研究所)

撰写日期:2001年11日

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ004

细胞分子生物学

Molecular Biology of The Cell

 

课程编号:S070703ZJ004 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:生物化学、细胞生物学

教学目的和要求:

  本课程为生物学学科各专业研究生的学科基础课,也可为相关学科研究生的选修课。细胞分子生物学是当今生物学的核心及最活跃的前沿所在。本课程将在细胞世界内的物质流、信息流及能量流的基本框架内,尽可能介绍相关的分子事件及前沿动态内容。通过本课程的学习,希望学生能够基本掌握当今细胞分子生物学的梗概内容及相关生物学发展的前沿与动态。

 

内容提要:

第一章    细胞导论

   细胞世界;细胞分子生物学的发展史;细胞的进化;细胞的活动。

第二章    细胞的物质流——(一)细胞的化学

碳与水的重要性;构成细胞的四种小分子及四种大分子;细胞内的蛋白质(蛋白质的自我剪接;蛋白质的运输定位;蛋白质的生与死)。

第三章    细胞的物质流——(二)细胞的结构

   细胞膜;细胞骨架;微管与纤丝;细胞内膜与细胞器;核糖体与内质网;细胞核。

第四章    细胞的信息流

生命信息分子;染色体;人类基因组计划的完成与后基因组时代;细胞活动的信号指令与调控;视觉的分子基础。

第五章    细胞内的能量流

   ATP分子与高能量运输;糖原化学能分解与光合作用。

第六章    细胞的生命

细胞的增殖、生长与分裂;细胞周期的分子事件及2001年诺贝尔生理学与医学奖获奖工作;细胞周期基因与周期蛋白与基因表达调控。

第七章    细胞的生与死

细胞分化;干细胞;细胞核的分化全能性;核移植与生物克隆;细胞的程序性死亡;细胞的衰老与死亡。

第八章    细胞社会

   细胞联络;细胞粘连;细胞外间质。

第九章    细胞的发展与演化

   从分子到细胞;从原核到真核;从单细胞到多细胞。

第十章    细胞生物学的外延

   细胞与肿瘤;细胞与病毒(类病毒、朊病毒与艾滋病);细胞与免疫。

 

教材:

(略)

主要参考书:

B. Alberts,J. D. Watson et al, Molecular Biology of The Cell(3rd ed.), Garland Publishing, Inc.,New York & London,1994.

Becker, Reece, Poenie., The World of The Cell(3rd ed.), The Benjamin/Commings Publishing Company,Menlo Park, California U.S.A, 1996.

 

撰写人: 姚启智(中国科学院研究生院)

撰写日期: 2001年07日

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ005

污染与海洋环境

Ecology of Marine Environment Pollution

 

课程编号:S070703ZJ005 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:海洋科学、普通生物学

教学目的和要求:

本课程为海洋生物学专业研究生的专业基础课,同时也可作为海洋学科其它专业研究生的选修课。海洋污染是近年来新兴的一个研究领域,本课程主要内容为海洋环境污染及其生物学响应,主要包括:海洋污染源的种类,污染元素在食物链中的传递和累积,海洋污染对海洋环境、海洋生物及生态系统的影响及由此引起的海洋灾害,如石油污染、工业污水、城镇污水以及其他污染物所引发的海洋生物资源的衰竭等现象。

通过本课程学习,希望学生能掌握污染与海洋环境的基本概念和原理,对海洋污染学科的发展有所了解,为进一步从事海洋资源环境保护、管理和研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    序言

1. 概述

2. 海洋污染定义

3. 测量单位及海水组分

第二章    生活污水

1. 生物降解

2. 有机物污染

3. 富营养化作用

4. 沿海地区污水处理厂

5. 日用洗涤剂污染

第三章    工业污水

1. 引言

2. 含汞污水排放

3. 农药对海洋的污染

第四章    船舶对海洋的污染

1. 公海倾废

2. 淤泥及废渣的海洋倾倒

3. 防污材料中的有毒物质

4. 船舶产生的废弃物

第五章    石油污染

1. 石油的组分

2. 海面浮油

3. 海上石油污染源

4. 石油对海洋生物的影响

5. 石油污染的治理

第六章    放射性污染

1. 天然本地放射性和放射性污染沉降

2. 海洋中的放射性废物

3. 放射性污染对海洋生物的影响

第七章    重金属污染

1. 海洋中共的污染源

2. 世界海洋中汞的含量

3. 食用鱼体内汞的容许含量

4. 海洋生物体内汞含量

5. 海洋中的镉污染

6. 海洋中的铅污染

第八章    氯代烃对全球海洋的污染

1. 引言

2. 氯代烃的迁移、转化及富集

3. 氯代烃对海洋生物的影响

4. 海产品中氯代烃的容许含量

 

教材:

Sebanstian A. Gerlach,Marine Pollution Diagnosis and Therapy,Springer-Verlag,NewYork,1981

国家海洋局,《海洋污染概况》,石油化学工业出版社,北京,1975

傅海靖,《海洋污染与保护》,科学出版社,北京,1979

 

主要参考书:

李永祺, 丁美丽编著,《海洋污染生物学》,海洋出版社,北京,1991。

J.M.卡普佐、D.R.科斯特著[美],张兰芬、王兆庆译,《海洋中的生物过程和废物》,海洋出版社,北京,1993。

J. W. 尼贝著[美],林光恒等译,《海洋生物学-生态学探讨》,海洋出版社,北京,1991。

 

撰写人:黄良民(中国科学院南海海洋研究)

霍文毅(中国科学院南海海洋研究)

撰写日期:2002年12月

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ006

海洋生物学

Marine biology

 

课程编号:S070703ZJ006 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通生物学

教学目的和要求:

  本课程为海洋生物学专业研究生的专业基础课,同时也可作为海洋科学其它专业研究生的选修课。海洋生物学是海洋科学的一门基础课,本课程主要内容为海洋生物学的基本概念和海洋生物学各个分支领域的研究概况和最新进展。

  通过本课程的学习,希望学生能掌握海洋生物学的基本概念、研究内容和研究手段与方法,对海洋生物学的研究现状和发展趋势有所把握,为从事海洋学教学和海洋研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    海洋生物学概述

   介绍了海洋中生命形成的过程与进化,海洋生物学的概念以及研究的原则与方法。

第二章    海洋生物学起源与发展

论述了世界海洋生物学起源与发展;海洋生物学研究的历史与进程。描述了古代和近现代我国海洋生物学研究的历史和目前研究的现状。

第三章    海洋生物多样性

主要描述了海洋环境生活的微生物、植物、无脊椎动物、脊椎动物和深海热液喷口附近生物的种类、数量、生活习性、应用价值和生态学意义等。并对海洋生物多样性保护等问题进行深入的讨论。

第四章    海洋生态学

包括对海洋这个特殊环境的物理、化学等特征的描述,海洋中生物的分布(浮游生物、游泳生物、底栖生物)和各自的生活特点和在生物系统中的意义,生物生产力与能量转换,海洋中若干关键生物过程等。

第五章    实验海洋生物学与生物技术

就当今海洋生物技术发展的各个方向进行了阐述;包括实验生态学、发育与进化遗传学、比较生理学、比较生物化学、海洋生物基因工程、海洋生物细胞工程、海洋生物化学工程、海洋微生物技术、海洋生物活性物质与海洋药物、海洋生物材料、海洋动物疾病的诊断与防治等方面的内容。

第六章    人类对海洋生物的影响与作用

   包括海洋生物资源的开发、持续利用和保护,人类活动与海洋环境健康的关系论述等。

第七章    世纪之交的海洋生物学发展趋势

对21世纪海洋生物学的发展趋势和前景进行了规划和展望。包括世纪之交海洋生物学发展面临的机遇与挑战以及海洋生物学科发展的若干前沿等。

 

教材:

(略)

主要参考书:

  George Karleskint, Jr., Introduction to Marine Biology, Amagon Company, 1997.

  曾呈奎,相建海,《海洋生物技术》,山东科学技术出版社,济南,1998。

 

撰写人: 相建海(中国科学院海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ007

海洋调查与观测

Marine Investigation and Observation

 

课程编号:S070703ZJ007 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通物理学、普通化学、普通生物学或普通地质学

教学目的和要求:

本课程是帮助海洋科学硕士研究生了解海洋专业技术的学科基础课,同时也可作为地球物理、地理、大气学科等专业硕士研究生的选修课,以期对从事海洋遥感、海洋环保、海洋工程以及海洋水产等专业的同学提供帮助。

本课程力求使同学掌握海洋深度、盐度、温度、水色、透明度、海流、潮汐、海浪等环境要素的调查原理、调查仪器和调查方法,掌握海洋调查资料的分析和处理,了解海洋调查的组织。

 

内容提要:

第一章    序论

了解海洋调查的历史,掌握现有和计划的全球海洋观测系统,掌握水温观测的分类和内容。包括海洋调查简史、全球海洋观测系统以及海洋调查分类及内容。

第二章    深度测量

了解深度测量的意义、目的和要求,掌握深度测量的方法。包括水深测量的意义和目的、水深测量的要求、深度测量的方法以及深度测量的订正。

第三章 水温测量

了解各种水温观测仪;掌握CTD的使用;掌握遥感测温的原理。包括水温观测的要求、各式温度计简介、电子式温深自记仪以及遥感测温掌握水温观测的各种要求。

第四章. 盐度测量

熟悉各种盐度的定义,掌握1978盐度的定义,并掌握盐度测量的要求及方法和SYC2-2型实验室海水盐度计的操作。包括盐度的定义、盐度的测量以及SYC2-2型实验室海水盐度计。

第五章. 透明度

水色和海发光,掌握透明度的定义及观测方法,并了解水色成因,掌握水色观测方法和海发光的原理及观测方法。包括透明度观测、水色观测以及海发光的观测。

第六章. 海流观测

熟悉各种海流观测的方法;了解各种海流计的原理及使用方法,掌握直读式海流、ADCP、和电磁海流计的工作原理和使用方法;掌握海流观测的误差分析;了解近岸异重流和底层流的观测;掌握海流观测资料的分析与处理方法,掌握余流的分析原理和方法。包括海流观测方法、海流计介绍、海流观测的持续时间、误差分析以及直读式海流计等。

第七章. 海浪观测

掌握海浪要素的定义;了解目测海浪的方法;了解光学测波仪的使用;掌握加速度测波仪和亚力式测波仪的工作原理和使用方法。包括海浪基本要素、观测方法、目测海浪、光学式测波仪以及其它测波仪器。

第八章. 潮位观测

掌握有关潮位的基本概念;掌握测站的设置;掌握水准联测和水尺测量的方法;了解水筒式潮位观测方法;掌握安德拉潮位仪的使用方法。包括潮位的基本概念、测站的设置、水准联测、水尺观测、利用水筒式水位计进行潮位观测以及其它验潮仪。

第九章. 海洋工程环境调查

掌握海浪、海流、潮汐和风暴潮的观测和计算;了解海洋工程地质、悬移质和推移质、海洋环境质量评价。包括工程水文、海洋工程地质、悬移质和推移质以及海洋环境质量评价。

第十章. 海洋要素图

掌握时间变化曲线、空间分布曲线、各种频率图的分析与处理;掌握各种跃层的确定方法。包括时间变化曲线、空间变化曲线、频率分布图以及跃层的确定

第十一章. 调查船工作的组织及实施

了解并熟悉海洋调查工作的组织和实施等各向事项;了解ARGO计划。包括调查任务的制定、测量站位布置、采样间隔、和观测时间的确定、选用仪器和记录的基本要求、观测时次和时间、人员分工和观测记录的要求以及实例-ARGO计划。

 

教材:

《海洋调查方法》,恃茂崇等,青岛海洋大学出版社,2000年7月第一版;

Protocols for the Joint Global Ocean Flux studies (JGOFS) core measurements (reprint), June 1996。

 

主要参考书:

《海洋科学导论》,冯士筰等,高等教育出版社,2001年7月第三次印刷;

《海洋随机资料分析》,方欣华等,青岛海洋大学出版社,2002年6月第一版;

《物理海洋学》,叶安乐等,青岛海洋大学出版社,1992年2月第一版。

 

撰写人:苏强(中国科学院研究生院)

撰写日期:2008年11月

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ008

分子病毒学

Molecular Virology

课程编号:S070703ZJ008 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:生物化学、分子生物学

教学目的和要求:

病毒是地球上最微小的非细胞生物,人类对它的本质及其生命规律的认识,经历了一个世纪,2003“非典”、2004年和2005年的禽流感爆发,使人们对病毒与人类的关系有了更深层次的认识。随着新的生物学技术在病毒学研究中的应用,病毒学获得了巨大的发展。其中分子病毒学是采用现代分子生物学的理论、新技术和新方法,来研究病毒的分子结构及其功能,以及病毒与病毒之间,病毒与宿主细胞之间关系的一门科学,现已成为病毒学领域中一门重要的分支学科。本课程将分为两部分:第一部分为病毒学概论,以讲授分子病毒学基本理论、基本概念为主,为学生奠定基本的病毒学知识。第二部分为分子病毒学的各论,通过对目前研究热点的病毒进行较为深入的讲解,激起学生对该领域前沿科学问题学习兴趣。

本课程为微生物学专业研究生的专业基础课,同时也作为生物化学与分子生物学,免疫学,细胞生物学等相关专业研究生的选修课。

 

内容提要:

第一章    绪论

分子病毒学的主要研究内容;发展简史及病毒的分类。

第二章    病毒学概论

病毒的结构组成;病毒的形态结构和病毒的基因组结构。病毒基因组复制的基本特点;病毒基因组复制所需的复制酶;病毒基因组的复制和调控。病毒的基因转录、翻译;转录和翻译后加工及在转录和翻译水平上的上调;通过核酶、反义RNA、dsRNA等阻断病毒基因的表达进行的转录后基因表达调控。病毒吸附蛋白和细胞受体的结合;病毒的侵入及脱壳;病毒对宿主细胞形态学上的改变及生物大分子合成的干扰。类病毒;卫星RNA和卫星病毒。

第三章    流感病毒

流感病毒粒子的基本结构;流感病毒的感染与传播;流感病毒基因结构及其编码的蛋白质;流感病毒的复制;流感病毒的治疗与预防;流感病毒的变异。

第四章    冠状病毒

冠状病毒的发现;冠状病毒的结构;冠状病毒复制的分子机理;冠状病毒引起的思考;冠状病毒引起的病理变化;冠状病毒的传染与控制。

第五章    人类免疫缺陷病毒的分子生物学

HIV 病毒粒子的基本结构;HIV 的感染与传播;HIV 基因结构及其编码的蛋白质;HIV 的复制;HIV引起机体的免疫防御;HIV 的治疗与预防;HIV 研究的进展与问题;逆转录病毒载体输送靶基因分子机制。

第六章    腺病毒

腺病毒粒子的结构;腺病毒的复制循环;腺病毒引起细胞转化的分子机制;腺病毒载体输送靶基因分子机制。

第七章    埃博拉-马尔堡病毒

第八章    副黏液病毒

第九章    疱疹病毒

第十章    弹道病毒

第十一章             肝炎病毒

病毒粒子的结构;病毒基因组及其编码蛋白;病毒的复制与转录;病毒粒子的组装与释放;病毒的治疗与预防。

第十二章             朊病毒

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

Introduction to Modern Virology. 4th edition. N.J. Dimmock, S.B. Primrose. Blackwell Science.

Molecular Virology. 2nd edition. D.R. Harper. Bios Scientific publisher.

The Biology of Viruses. 2nd edition. B. A. Voyles. McGraw-Hill International Edition.

Basic Virology. E. K. Wangner, M. J. Hewlett. Blackwell Science.

Fundamental Virology. 3rd edition. B.N. Fields, D.M. Knipe, P.M. Howley. LW & W publisher.

Virology. 3rd. J.A. Levy, H. Fraenkel-Conrat, R.A. Owens. Prentice Hall.

金奇等,<<医学分子病毒学>>,科学出版社,北京,2001

徐耀先等,<<分子病毒学>>,湖北科学技术出版社,武汉,2000

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ009

生殖生物学

Reproductive Biology

 

课程编号:S070703ZJ009 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:生理学、生殖内分泌学、细胞生物学、分子生物学

教学目的和要求:

本课程为动物学、生殖与发育学专业研究生的专业基础课,同时也可作为动物胚胎学、动物遗传育种学、发育生物学和野生动物相关专业研究生的选修课。生殖生物学是用现代生物学手段,研究整个生殖过程的一门学科。本课程主要讲授生殖细胞的发育及成熟、受精机理、胚胎发育及胚胎着床、妊娠识别、胎盘的形成和分娩的机理、性别决定及控制、生殖免疫、辅助生殖技术等方面的基础知识和国内外的最新研究动态以及生殖生物学在生物学、医学、农业中应用及前景。随着生物技术的飞速发展,以前未知的生殖现象、生殖过程及生殖功能逐渐被发现和了解,这方面的新进展和新知识,本课程也有介绍。

通过本课程的学习,使学生能比较系统和全面地掌握生殖生物学的基础知识,了解生殖生物学研究领域的新进展,为今后从事生殖与发育、动物胚胎学、动物遗传育种学、人畜临床医学以及相关领域的研究提供扎实的知识基础。

 

内容提要:

第一章    生殖的神经内分泌调控

本章主要讲授下丘脑-垂体-性腺轴相互调节:下丘脑-垂体门脉系统,下丘脑对垂体与性腺的调控,垂体对下丘脑与性腺的调节,性腺对下丘脑-垂体的反馈调节。通过本章的学习,重点掌握神经内分泌在生殖过程中的重要调控作用。

第一节 下丘脑-垂体-性腺轴

第二节 下丘脑对垂体与性腺的调控

第三节 垂体对性腺的调节

第四节 性腺对下丘脑-垂体的反馈调节

第二章    睾丸的结构与精子发生

通过本章的学习,学生要掌握睾丸的基本结构,精子生成的几个重要阶段的特征,熟悉内分泌激素产生的机制及其对精子发生的调控作用,了解精子发生的分子机理;从内分泌学、细胞生物学、及分子生物学等层次对精子发生有全面的认识。

第一节 生殖的细胞生物学基础

第二节 胚胎发育早期生殖细胞系的命运决定

第三节 睾丸及附睾的结构及功能

第四节 精子发生的激素调控

第五节 减数分裂

第六节 精原干细胞

第三章    卵巢的结构与功能

通过本章的学习,学生要掌握卵巢的基本结构、卵巢的细胞组成、卵泡发生过程及卵泡闭锁、卵原细胞的发育、卵子成熟与排卵的机理、黄体形成与退化的调节;了解临床上多种卵巢相关疾病,同时熟悉卵巢研究的最新国际进展。

第一节 卵巢的形态学与组织学;

第二节 卵泡发生与闭锁;

第三节 卵原细胞的发育、卵子成熟与排卵;

第四节 黄体的形成与退化;

第五节 卵巢相关疾病;

第六节 卵巢研究的最新国际进展

第四章    受精生物学

本章主要讲授卵子成熟的调控;精子的成熟、获能、顶体反应的形态特征及机制;穿卵过程中精子与透明带的识别、结合及穿入;受精过程中精卵质膜相互作用的过程以及相互激活及其机制;卵子皮层反应与阻止多精受精的机理;受精前后雄性生殖细胞核蛋白的重组及再重组;卵子的孤雌激活的机制;细胞骨架在卵母细胞成熟和受精中的作用;卵母细胞成熟和受精过程中的信号转导;辅助生殖及哺乳动物体外受精技术和进展。

第一节 受精概述

第二节 精子获能、趋化作用与顶体反应

第三节 卵子减数分裂介绍

第四节 精卵识别及结合的分子机制

第五节 卵子激活

第六节 阻止多精入卵的机制

第七节 辅助受精技术

第五章    子宫

本章主要讲授子宫的发育和形成,子宫的解剖学,子宫内膜血管的特点、子宫血液供给特点、月经周期中子宫内膜形态变化,子宫内膜与生殖激素、细胞因子。通过本章学习重点掌握月经周期中各时期人子宫内膜形态和结构的变化及这些形态变化的临床医学意义。

第一节 子宫的发育

第二节 子宫解剖结构及类型

第三节 子宫的血液供给

第四节 月经周期

第五节 月经周期人子宫内膜形态变化

第六节 子宫内膜出血机理研究

第七节 子宫内膜与生长因子、细胞因子

第六章    早期胚胎发育和胚泡植入机理

通过本章的学习,学生要掌握胚泡植入的几个重要阶段的特征,了解调节胚胎早期发育形成囊胚的基因网路、囊胚极性建立和细胞命运决定机制;对囊胚激活、妊娠识别、子宫容受性和植入后子宫蜕膜反应的信号分子等有较全面的认识。

第一节 早期胚胎发育

第二节 胚泡植入

第三节 妊娠识别

第七章    胎盘的结构和功能

通过本章的学习,学生要掌握胎盘的基本结构和细胞组成、妊娠过程中胎盘的发生和细胞分化途径、子宫-胎盘血液循环的建立;全面理解胎盘在妊娠发生和维持中发挥的作用;并了解胎盘剥离和胎儿娩出的机制,熟悉与胎盘发育障碍相关疾病的病理学以及滋养层干细胞的研究进展等。

第一节 胎盘的结构

第二节 胎盘的发生过程

第三节 胎盘的主要功能

第四节 分娩发动

第五节 胎盘病理学

第八章    生殖免疫

通过本章学习使学生了解母—胎免疫关系、胚胎发育与母体识别、配子的免疫学、植入的免疫学、子宫与胎盘的免疫学、免疫性不育、生殖道局部免疫、性传播疾病的免疫学、免疫避孕控制生育、自然流产免疫治疗等知识,进一步认识人类和哺乳动物的生殖过程是在机体生殖系统和免疫系统相互作用的稳定状态下顺利进行的。本章的重点是母胎之间存在免疫豁免这一奇特的免疫学问题,难点是生育免疫的分子调节机理。

第一节 配子免疫

第二节 生殖道组织的局部免疫

第三节 妊娠期免疫

第四节 病理妊娠与免疫

第九章    性别决定及性腺的早期发育

本章主要讲述哺乳动物胚胎发育早期的性别决定机制以及参与这一过程的基因,了解在性别决定过程中的分子调控机制。同时讲述在性腺的早期形成过程中,体细胞与生殖细胞之间的相互作用。

第一节 性别决定的机理

第二节 性别分化与性腺形成

第三节 性别分化异常与疾病

第十章    动物克隆与干细胞

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

杨增明,孙青原,夏国良主编《生殖生物学》,2004。

陈大元,《受精生物学—受精机制与生殖工程》, 科学出版社,北京,2000。

Knobil and Neill’s, Physiology of Reproduction,2005

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

大纲编号:S070703ZJ010

分子遗传学

Molecular Genetics

 

课程编号:S070703ZJ010 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通遗传学,生物化学

教学目的和要求:

本课程为生命科学各专业博士、硕士研究生的学科基础课。同时也可作为医学和农学等相关专业的选修课。本课程的主要内容为遗传筛选的设计和操作,正向与反向遗传学的原理与应用,基因的结构、复制和转录,转录和转录后调控,翻译后修饰与调控,表观遗传调控,细胞程序化死亡,以及有机体发育的分子遗传学等。

本课程以主要生命科学期刊上发表的原始研究论文和综述性论文为主要参考资料,介绍分子遗传学的基本原理,培养分析问题、解决问题的能力。通过对本课程的学习,希望学生掌握现代分子遗传学的基本原理和概念,了解目前生命科学的主要热点和发展趋势,为独立地阅读分析原始文献和从事专业研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    绪论:经典遗传学。遗传学模式系统

第二章    从基因突变到基因功能

第三章    转录和转录调控

第四章    Pre-mRNA的加工和mRNA稳定性的调控

第五章    蛋白质的翻译、翻译后修饰和蛋白质降解

第六章    高等植物表观遗传调控机制(DNA甲基化和小分子RNA)

第七章    表观遗传学

第八章    化学遗传学:原理与策略

第九章    动物胚胎发育和形态建成的分子遗传学

第十章    进化与遗传

第十一章              神经发育的分子遗传机

第十二章              高等植物抗病的分子遗传学

第十三章              高等植物信号转导的分子遗传学

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

主要生命科学期刊所发表的论文和综述文章。

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ011

分子生物学研究技术

Molecular Biology Technique

 

课程编号:S070703ZJ011 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:生物化学,细胞生物学,微生物学,遗传学。

教学目的和要求:

本课程为生化与分子生物学专业研究生的专业基础课,同时也可作为相关学科研究生的选修课。

分子生物学已渗透到现代生物学的各个学科分支,其实验技术已被广泛应用于生命科学各个学科的基础研究。本课程重点讲授分子生物学研究技术的方法及其基本原理,发展背景、技术关键、操作要领、预期结果。介绍新技术,新方法及发展动态。为研究生今后从事科研工作实践,设计实验方案和研究工作奠定基础。

 

内容提要:

第一章     分子克隆的工具酶和载体

常用工具酶介绍;载体及其发展。

第二章     目的基因的获得

主要介绍各种基因克隆的方法技术,嗜菌体展示技术。

第三章     PCR 技术及其应用

第四章     基因表达调控的研究

基因的结构分析;启动子分离;启动子活性分析;顺式作用元件确定;基因重组及转化技术;内外源基因的相互作用;基因沉默的预防和利用。RNAi技术。

第五章     分子杂交技术

Southern杂交; Northern杂交; Western杂交; 原位杂交(in-situ hybridization); FISH (Fluorescent in situ hybridization)

第六章     分子文库技术

cDNA和基因组文库的构建、扩增和目的基因的筛选;

第七章     外源基因表达技术

原核表达系统、真核表达系统和生物反应器

第八章     DNA和蛋白质的相互作用研究

凝胶滞后实验;干扰实验(甲基化,尿嘧啶); DNAase I 足迹分析;Southwestern 杂交

第九章     蛋白质和蛋白质的相互作用研究

蛋白质配体结合结构域筛选;细菌双杂合系统;酵母双杂交系统。

第十章     DNA突变技术,基因芯片技术,生物信息学技术介绍。

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

梁国栋 主编 《最新分子生物学实验技术》 科学出版社,北京,2001

Joseph Sambrook,David W. Russell, Molecular cloning: a laboratory manual (3rd edtion), Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001.

Lewin B., Genes VII, Oxford University Press Inc., Oxford, 2000.

 

撰写人:

撰写日期:

 

 

 

 

大纲编号:S070703ZJ012

海洋生态学

Marine Ecology

 

课程编号:S070703ZJ012 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通生物学
教学目的和要求

  本课程为海洋化学专业研究生的专业基础课。海洋生态学的范围很广,本课程主要内容为海洋生态学研究现状和发展趋势。

通过本课程的学习,希望学生能掌握海洋生态学的基本概念和研究内容,对海洋生态学的研究现状和发展趋势有所了解,为从事海洋学教学和海洋研究打下基础。

 

内容提要:

第一章    海洋初级生产力

海洋中的初级生产者的种类和数量,海洋初级生产过程,海洋初级生产力的测定,影响海洋初级生产力的因素。

第二章    海洋生态系统的能流及次级生产力

海洋消费者种群动力学,种群生长的数学描述,生命表,生殖策略。消费者间的饵料竞争,低饵料状态下的种群增长,分布密度与生物丰度的关系。摄食机制、摄食压力、对饵料的选择性,影响摄食的环境因素,食性变换。食物网能流分析,种群能量估算。海洋次级生产力。

第三章    海洋生物群落的组成和群落演替

生物群落的概念、群落结构、群落演替。食物网概念,底栖食物网及其底栖食物群落控制机制,水体食物网,微生物食物网、传统食物网、水体食物网中的种间关系。生物物种多样性,生物多样性的测定、影响生物多样性的环境因子。海洋生物的块状分布、空间分布特性,块状分布的生态学效应。海洋环境变化与群落演替、群落间的相互作用。

第四章    海洋生态系统的机能

碳循环和海洋生物泵、营养物质循环。海洋生态系统的季节变化,长时间序列、大尺度上的气候变化对生态系统的影响,海洋渔业资源的波动,富营养化,有害赤潮,污染物的生态学效应,淡水径流和物质输运对海洋生态系统的影响,长时间和大尺度上的生态系统变化趋势预测。

 

教材:

(略)

 

主要参考书:

 

  沈国英等,《海洋生态学》(第二版),科学出版社,北京,2002。

  Ivan Valiela, Marine Ecological Processes(2nd ed.), Springer Press, 1995.

撰写人: 孙松(中国科学院海洋研究所)

撰写日期: 2002年12日

 

大纲编号:S070703TL001

浅海生态环境专题讨论课

Topics of Coastal Ecological Environment

 

课程编号:S070703TL001    课程属性:讨论课         学时/学分:20/1

预修课程:环境海洋学、化学海洋学、海洋生态学

教学目的和要求:

本课程是为海洋生物学专业研究生开设的前沿讨论班。在掌握了海洋学基本概念和基本方法后,通过对近年来海洋生态环境前沿进展的自主讨论与学习,使学生们能够认识浅海生态环境的前沿研究领域,并对其发展状况和趋势有比较深入地了解。

 

内容提要:

浅海生态环境学科相关课程的讨论课,将依据其分支学科的研究内容与特点开展进行侧重点不同的学科讨论与学习。

第一章     人类活动对浅海生态环境的影响

第二章     浅海生态环境的研究方法与进展

第三章     热点问题的研究状况和发展趋势

 

教材:

 

主要参考书:

撰写人:苏强

撰写日期:2010年6月

 

 

 

 

大纲编号:S070704ZJ001

地球动力学

Geodynamics

课程编号:S070704ZJ001 课程属性:学科基础课 学时/学分:40/2

预修课程:普通地质学、地球物理概论、高等数学

教学目的和要求:

本课程为地球物理学科和地质学科的硕士和博士研究生的学科基础课,也可作为其它相关专业研究生的选修课。

地球动力学含义很广,本课程强调从地质和地球物理的基本观测事实和建立在这些事实上的概念模型出发,运用数理和力学的工具,抽象概括出定理的模型,研究地球整体及各圈层,特别是岩石层的动力学过程,不但了解地球内部过程的研究前缘,更要探索过程的成因。

强调开展跨学科综合性研究,培养学生的研究能力。

 

内容提要:

第七章        第一章行星地球

地球在宇宙中,比较行星学,地球,板块构造,环境、资源、灾害和地球科学。

第八章        第二章地球物质的流变性质

应力和应变,地应力,岩石的本构关系,流变模型在地球动力学中的应用。

第九章        第三章岩石圈力学变形分析

岩石圈的弯曲,重力学基本知识,构造应力场分析,构造应力场。

第十章        第四章构造地热学

岩石热物理基本知识,岩石圈的热结构,地球的热状态,地球动力学和热演化历史。

第十一章            第五章流体力学的地球动力学应用

流体力学的基本知识,简单的流体力学问题及其地质应用,热对流,地幔对流。

第十二章            第六章孔隙流体运动

孔隙流体运动的基本知识,变形、热传递和孔隙水流的耦合作用,物质的传递—水污染—矿物的沉积—两相流和油气迁移与富积。

第十三章            第七章断层

脆性断裂,摩擦,应力状态与断层活动,地震力学。

第十四章            第八章地球动力学中的非线性动力学问题

分形,弹簧滑块的非线性动力学模型,细胞自动机,遗传算法在非线反演问题中的应用。

 

教材:

Geodynamics,Turcotte and Schubert,1980

《地球动力学》,特科特,舒伯特,地震出版社,1986

 

主要参考书:

《大气构造物理学和地球动力学》,利布特里,地质出版社,1986

《地球动力学》,夏德格,地震出版社,1986

 

撰写人:石耀霖(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

大纲编号:S070704ZJ002

地球内部物理

Physics of the Earth Interior

 

课程编号:S070704ZJ002    课程属性:专业基础课     学时/学分:40/2

预修课程:普通物理、高等数学

教学目的、要求

本课程为地球物理学科研究生的学科基础课。也可作为地球化学专业、构造地质专业以及其它固体地球物理相关专业或边缘专业(例如,比较行星学、高温高压实验及应用、地球层圈之间相互作用等研究方向)研究生的专业基础课或选修课。

本课程介绍研究地球内部(深至地心)的结构、状态方程、物质成分、热学性质、物质对流、电磁性质等问题的物理学基础、理论、方法和最新研究成果。与此同时,适当介绍不同学派的学术观点。

本课程在使学生掌握基本理论和方法的同时,也拓展他们的视野,提高他们的分析研究能力。

 

内容提要:

第二十七章  地球内部基本速度结构

地球的弹性和地震波动, PREM和iasp’91 速度模型。地壳、上地幔和内核的波速各向异性及可能存在的内核相对旋转,莫霍界面、过渡带内部间断面、核幔界面和内外核界面的地形及细致结构。

第二十八章  地球内部的密度、弹性、重力和压力

波速分布与密度分布的理论关系,波速与密度的实验定律及物理基础,地心密度和冲击波试验约束,地球内部弹性模量、重力、压力和密度随深度的分布,k-p关系。

第二十九章  地球内部状态方程

非线性弹性与有限应变,地球内部静压力和有限静压应变,热力学条件与内能表示式,地球内部的状态方程,地球内部Grüneisen参数。

第三十章            地球内部的物质成分

研究地球内部物质成分的基本方法,地球以外资料用于研究地球化学成分和元素丰度,地球物理观测结果与岩石学分析的结合,高温高压实验技术,矿物相变研究及意义,地壳的物质成分,上地幔的物质成分,下地幔的物质成分,外核与内核的物质成分,一些主要间断面的性质,地球各层圈氧逸度特征。

第三十一章  地球内热、热传输机制和温度

地热流和地球内部热源,地球介质的热传输机制,地壳温度,地幔和地核温度的下限——绝热自压温度,地幔和内核温度的上限——熔点温度,地幔和地核实际温度的研究,矿物相变温压条件与地幔过渡区间断面深度变化流动。

第三十二章  地球介质的电磁特性

短期和长期的变化地磁场对球体的电磁感应,地球电导率随深度的变化,液态金属外核的导电率, 地幔矿物的导电率,地壳的电磁特性,地球介质的导电机制。

第三十三章  地球内部的水

地球内部水的演化以及存在形式,名义无水矿物中的水,俯冲带中的水,水对矿物、岩石的物理性质的影响。

第三十四章  地球内部物理中的一些问题讨论

近年一些热点问题进行讨论。

 

教材:

周蕙兰,《地球内部物理》,地震出版社, 北京,1990

主要参考书:

徐果明,周蕙兰,《地震学原理》,科学出版社,北京,1982。

谢鸿森,《地球深部物质科学导论》,科学出版社,北京,1997

Poirier, J. P., Introduction to the Physics of the Earth’s Interior(2nd ed.), Cambridge University Press, Cambridge, 2000.

Lay, T., Wallace, T. C., Modern Global Seismology, Academic Press, San Diego, 1995.

Anderson, D. L., Theory of the Earth, Blackweell Scientific Publication, New York, 1986.

Kennett, B. L. N., Seismic Wave Propagation and Seismic Tomography, Research School of Earth Sciences, The Australian National University, 1998.

撰写人:周蕙兰(中国科学院研究生院)

撰写日期:2002年12月

 

 

大纲编号:S070704ZJ003

海洋地质学

Marine Geology

课程编号:S070704ZJ003 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:(略)

教学目的和要求:

本课程为海洋地质学专业硕士研究生的专业基础课,同时也可作为物理海洋学、海洋化学和环境科学等专业硕士研究生的选修课。该课程综合论述了海洋地质学及其相关学科的最新成果和理论,以活动论观点为主线,较多地吸取了动力学机制、模式分析和定量研究的成果,系统地阐述了板块构造原理、海底构造、海洋沉积和古海洋学,侧重基础知识的阐释和基本理论的讨论。该课程可为海洋地质专业的研究生提供扎实的专业知识,也可为其它专业的研究生提供背景知识,对以后的科研工作具有很大的作用。

 

内容提要:

第一章绪论

海洋地质学的性质、地位及发展趋势,海洋地质调查技术和方法。

第二章海洋岩石圈

海洋型地壳和地幔的结构及其形成,岩石圈和软流圈,岩石学特征。

第三章板块构造原理

大陆漂移,海底扩张学说,板块构造学说,板块俯冲地质学,板块构造动力学,扩展性扩张与重叠扩张轴。

第四章大陆边缘地质构造

概述,稳定型大陆边缘,转换型大陆边缘,活动大陆边缘,边缘海盆地

第五章洋底地质构造

海洋岩石圈的演化,洋中脊表面形态变化的热力学模式,洋壳的内部构造和形变,海底热流与洋壳内的热液循环,大洋的起源与演化,世界大洋构造演化史。

第六章海底矿产

概述,锰结核和猛结壳,海底热液矿床。

第七章近岸沉积

河口湾与三角洲,潮坪沉积,海滩沉积体系,沙坝-泻湖沉积体系。

第八章大陆边缘沉积

陆架沉积,陆坡-陆隆沉积,边缘海盆地沉积。

第九章大洋沉积

大洋沉积物分类,陆源大洋沉积物,生物源和自生沉积物,底层流的地质作用,大洋沉积物的分布规律。

第十章古海洋学

古海洋学及其古环境的研究方法,古海洋演化与沉积史,海洋演化中的若干重大事件。

 

教材:

朱而勤,《海洋地质学》,青岛海洋大学出版社,青岛,1996。

 

主要参考书:

朱而勤,王琦,《海洋沉积学》,科学出版社,北京,1989。

金性春,《板块构造学基础》,上海科学技术出版社,上海,1986。

 

撰写人:孙宗勋(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

大纲编号:S070704ZJ004

现代自然地理

Modern Physical Geography

课程编号:S070704ZJ004 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:自然地理学或地貌、水文、气象气候、植物地理、土壤地理等大学课程。

教学目的和要求:

本课程为地理学学科各专业研究生的学科基础课,同时也可作为环境、生物等相关专业研究生的选修课。课程侧重自然地理学前沿介绍。以地球系统科学的理论为主线,以陆地表层格局和过程的系统分析,和环境变化关键区域的综合分析为框架,介绍自然地理研究的最新进展。使学生了解当前国际自然地理学和陆地表层系统研究重大科学问题的研究意义、内容及方法;了解我国有关全球环境变化重大问题研究的动态及发展趋势。掌握自然地理学和地球系统科学的有关理论和方法,为今后在地理学、生态学、资源环境领域的研究工作打下基础。

 

内容提要:

第一章 概论

自然自然地理的研究对象和内容,自然地理学的体系、发展与分化,主要自然地理过程,现代自然地理学的发展趋势和若干前沿领域。

第二章 全球变化与地球系统科学

全球环境变化的模式、预测和影响;地球系统科学的概念化模式,全球环境变化的国际性研究计划,自然地理学与地球系统科学;中国全球变化研究。

第三章 陆地表层过程的能量基础

太阳辐射和地球的热平衡,能量在地球表面的转换和传输,自然地理过程的动力因素,人类活动对地球能量平衡的影响。

第四章 陆地表层的环境生物地球化学循环

环境生物地球化学循环研究的科学问题,温室气体环境生物地球化学循环理论,温室气体环境生物地球化学循环实验研究;环境生命元素与地方病医学地理。

第五章 陆地表层的水量转化与水资源

水循环与水量平衡,水量转化与调控,水文界面过程分析;全球尺度的研究—国际前沿;中国水资源状况的基本评估,中国干旱水文、水资源的基本特征,干旱区水资源利用与农业,生态需水估算、水资源承载力。

第六章 河流系统与环境演变

河流系统的基本概念,河流侵蚀产沙、泥沙输移和泥沙沉积系统,流域系统中的环境变化敏感带,人类活动对河流系统的影响及其环境效应。

第七章 土地生产潜力

土地生产潜力的研究内容与研究意义;作物生长因素、作物生长的基本过程和潜在生产率,作物生长的限制条件和产量水平;作物生长模拟模型及其应用;土地生产潜力与人口承载力。

第八章 土地利用/土地覆被变化

土地覆被变化的研究内容和起因,土地覆被变化的驱动力与环境影响,土地覆被变化研究方法与模型,土地覆被变化研究的热点与前沿领域。

第九章 自然地域系统

研究目的与意义,地域分异规律与自然地带学说,地域划分指标、方法与地域系统,我国主要的地域划分方案。

第十章 历史时期的环境变化

环境演变的研究内容、一般原理与方法,环境演变研究的依据和年代测定。

第十一章 极地与全球变化

南北极地区的自然地理特征,南极研究进展,北极研究进展,格陵兰冰芯的古环境长期记录,北极地区全球变化研究计划

第十二章 青藏高原环境演化与地域分异

山地高原地理研究概述,青藏高原古地理环境变迁, 垂直自然带的结构类型与分布模式, 独特的地生态现象与空间格局,地域分异与自然地域系统。

第十三章 坡面与流域侵蚀产沙模拟

试验观测与模拟试验,坡面降雨侵蚀产沙过程分析,坡面降雨侵蚀产沙、流域侵蚀产沙模拟与模型;RS与GIS的结合与应用;模型应用实例分析。

第十四章 坡地过程与坡地改良利用

坡地过程与坡地改良利用研究的意义,坡地的基本要素、发育过程及影响因素,坡地稳定性与改良利用途径,农林复合系统的概念、水土保持和经济效益及展望。

第十五章 土地荒漠化与干旱区环境

荒漠化的定义、空间分布与成因,干旱区自然环境和旱地生态系统的特征,中国荒漠化现状与土地可持续利用,区域系统分析与退化土地管理管理方案探讨。

 

教材:

黄秉维、郑度、赵名茶等著,《现代自然地理》,北京:科学出版社,1999.

 

主要参考书:

Slaymaker O. and Spencer T., Physical geography and global environmental change, Longman, New York,1998.

赵松乔等,《现代自然地理》,北京:科学出版社,1991.

中山大学、兰州大学、南京大学、西北大学、北京大学地理系,《自然地理学》,北京:人民教育出版社,1978.

陈泮勤等译,《地球系统科学》,北京:地震出版社,1992.

刘宝元、谢云、张科利,《土壤侵蚀预报模型》,北京:中国科学技术出版社,2001.

蔡强国、王贵平、陈永宗,《黄土高原小流域侵蚀产沙过程与模拟》,北京:科学出版社,1998.

张建云、李纪生等译,《水文学手册》,北京:科学出版社,2002.

孙鸿烈、郑度,《青藏高原形成演化与发展》, 广州: 广东科学技术出版社, 1998.

Chorley, R.J. and Kennedy, B.A., Physical geography: A systems approach, Prentice-Hall, London, 1971.

 

撰写人:李秀彬(中国科学院地理科学与资源研究所)

撰写日期:2002年12月

 

 

大纲编号:S070704ZJ005

海洋地震数据处理基础

Foundations of Ocean Seismology Data Processing

课程编号:S070704ZJ005 课程属性:专业基础课 学时/学分:40/2

预修课程:数理方程》《积分变换》《弹性力学》《地震勘探原理》。

教学目的和要求:

本课程为海洋地球物理及其相关专业的研究生开设的专业基础课。主要培养硕士与博士研究生掌握地震数据分析、处理的方法,了解地震数据处理的现状和发展方向,具有开展本学科科学研究工作和用研究的能力,要求熟练掌握地震勘探数据各项处理流程的工作原理、参数选择、设计和实验方法。

 

内容提要:

第一章地震波产生与介质

震源函数(球腔震源、力偶震源、位错震源)

传播介质(层状介质、不均匀介质、粘弹介质、各向异性介质、双相介质)

第二章 地震波传播

传播规律(本构方程、波动方程、Snell定律,射线理论、广义反射/透射矩阵,Zoepprits方程,AVO, 品质因子、衰减系数)

第三章 地震波类型

横波、折射波、Rayleigh波、Love波、频散现象、群速度与相速度

第四章 地震信号分析

时间信号序列,Z变换、子波相位与延迟、快速Fourier变换、相关与谱

第五章 地震滤波

带通滤波、预测滤波、Tao-p变换、反Q滤波

第六章 波动方程与偏移

第七章 地震正演与反演

射线追踪、波动方程有限差分/元计算、走时反演、层析成像、波形反演

 

教材:

Ozdogan Yilmaz, Stephen M. Doherty, et al., 2000. Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data. (英文/中文版)

Jon Claebout. Fundamentals of Geophysical Data Processing. (英文/中文版)

Jon F. Claerbout, James L. Black. Basic Earth 

何樵登,地震波理论,出版社:吉林大学出版社 出版日期:2005年8月. 购买信息-地址:吉林省长春市明德路421号  邮编:130021 电话:0431-88499828

 

主要参考书:

N.布莱斯坦等著、张文生译. 多维地震成像偏移和反演中的数学(精).出版社: 科学出版社.出版日期:2004-12-11.

 

撰写人:阎贫(中国科学院南海海洋研究所)

撰写日期:2008年11月

 

 

附件:
新版海洋科学100625.doc