地学 シラバス

授業科目名

地学

単位数

2単位

担当教員名

増田 耕一

サブタイトル

地球の大気・水圏を物理的気候システムとしてとらえる

講義の目的・内容

地学の対象は、宇宙から地球内部までにおよぶが、 この授業では、地表面 (海面・地面) 付近の上下数キロメートルの層である、 大気・海洋・陸面をあわせた「気候システム」で起こっていることに注目する。 宇宙や地球内部のものごとは、気候システムに影響を与える外部の要因として出てくる。 世界全体の気候の変化を起こすしくみは、エネルギー保存の法則を基礎として理解できる。 大気・水圏のエネルギー収支を変化させる要因としては、 太陽の変動、温室効果気体、地球が太陽光のうちどれだけを反射させるかなどが重要である。 この観点から、過去と近未来の地球の気候の変化をとらえる。 講義にくわえて、簡単な機器による観測の実習と、パソコンによる計算や作図の実習をおこなう。

学習到達目標

気候の変化を主題とし、物理・化学の概念を使った地学の考えかたを理解する。

講義スケジュール

• 第1回︓ 序論。地球を大きく分けて見る: 内部、表層、周辺空間
• 第2回︓ 質量保存の法則、地球表層の水と空気はどこにどれだけあるか
• 第3回︓ エネルギー保存の法則、太陽放射と地球放射
• 第4回︓ 大気の循環
• 第5回︓ 海洋の循環、雪氷圏、水循環
• 第6回︓ 海陸分布がもたらす気候の特徴
• 第7回︓ (実習1) 日射量を観測する
• 第8回︓ (実習2) 日射量観測値や気象データを計算機で図化・統計処理する
• 第9回︓ 気候を変化させる要因: 太陽の変動、温室効果、日傘効果
• 第10回︓ 気候システム内のフィードバック: 雪氷、水蒸気、雲
• 第11回︓ 地球温暖化 (人間活動起源の気候変化) のしくみ
• 第12回︓ (実習3) エネルギー収支にもとづく予測型シミュレーションの計算
• 第13回︓ 地球の気候の歴史と、気候についての科学的認識の歴史
• 第14回︓ 地球温暖化にともなう水循環の変化、生態系や人間社会への影響
• 第15回︓ (実習4）実習3よりもうすこしだけ複雑なシミュレーションの計算

指導方法

授業の資料をウェブサイト (「リンク」の項目に示した)、一部はACEに用意する。 教科書として指定した図集の図も使用する。 ウェブサイトは毎週更新するので、各自学習を進めてほしい。 実習は、気候に関する数量 (日射量など) の観測と、 計算機で、観測値の図化や統計処理、物理法則にもとづくシミュレーションなどの計算を予定している。 計算機実習では R言語を使用する予定だが、 教員がプログラム例を用意し、学生がその小部分を変更して動かす形になる。 ほぼ毎回小レポート課題を出す。 その趣旨は物理量次元や単位を扱うことに慣れるための練習であることが多い。

事前・事後学習

教材はウェブページに用意し、授業時に説明しきれなかったことを含めて授業後に改訂するので、授業の間の期間に目をとおして、積極的に質問してほしい。 小レポートは課題にじゅうぶん答えられなくてもできたところまでで提出してほしい。 計算機利用方法については、例は示すが、実地指導する時間はとれないので、他の科目の教材を参考に、学生どうし協力するなどして身につけてほしい。 教科書以外の本は、指定はしないが、おりにふれて紹介するので、自発的に読んでみてほしい。

成績評価の方法・基準

期末試験(60%)、小レポート(10回、各4%)

受講要件

履修の前提とする科目はない。 ただし、高校理科系程度の数学・物理・化学の知識を前提とすることがある。 おもな項目は、基本統計量、指数関数・対数・三角関数、微分・積分、平面や3次元空間の座標、力と運動、熱と温度、理想気体の状態方程式など。 また、ウェブ教材を読むこと、データファイルを扱うこと、レポートを作成することなどの情報処理能力を前提とすることがある。

テキスト

浜島書店編集部編著 『 地学図表 』 浜島書店 ISBN: 978-4-8343-4012-9

(高校の授業補助教材として使われる地学図集。授業中に図や写真を参照するために使う。 大学用の教材としては情報の出典表示がとぼしいという欠点がある。

参考書・参考資料等

授業用ウェブサイトに参考資料とさらに勉強したい人のための参考書紹介を用意する。

関連分野・関連科目

「地学概論 (実験を含む)」(増田担当クラスは、「地学」よりも広い対象を扱う。)

リンク URL

http://macroscope.world.coocan.jp/ja/edu/earth_sci/