Dinamična meteorologija II

2022/2023
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Fizika
Smer:
Meteorologija
Letnik:
1 ali 2 letnik
Semester:
drugi
Vrsta:
obvezni
ECTS:
8
Jezik:
slovenski
Nosilec predmeta:
Izvajalec (kontaktna oseba):
Ure na teden – 2. semester:
Predavanja
3
Seminar
1
Vaje
2
Laboratorij
0
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Zaključena 1. stopnja študija smeri
Meteorologija na programu Fizika ali študija s
podobnimi vsebinami in vpis v 2. stopnjo
Za vpis predmeta kot izbirnega, potrebno je
imeti opravljen izpit iz predmetov »Osnove
meteorologije« in »Dinamična meteorologija
I« ali predmetov s podobnimi vsebinami
Opravljen izpit iz vaj in seminar kot pogoj za
pristop k ustnemu izpitu iz teorije.

Vsebina

Definicija mezoskale in porazdelitev
mezoskalnih procesov.
Boussinesqov približek
Dinamika frontalnih procesov: Semigeostrofske enačbe. Cirkulacija skozi fronto.
Frontogenetična funkcija. Frontogeneza in
vektor Q. Sawyer-Eliassenova enačba.
Geostrofski paradoks.
Oblike nestabilnosti na mezoskali. Simetrična
nestabilnost.
Mesoscale wave motions: Nedisperzivni
valovi. Notranji težnostni valovi. TaylorGoldsteinova enačba. Valovi and reliefom.
Zavetrni valovi. Viharni pobočni vetrovi (burja).
Inercijsko-gravitacijski valovi. KelvinHelmholtzova nestabilnost. Topografski
Rossbyjevi valovi.
Mezoskalna termodinamika: Ekvivalentna
potencialna temperatura. Pseudoadiabatni
procesi in pogojna nestabilnost. CAPE. Oblike
konvektivnih celic. Enostavni modeli mešanja
pri konvekciji. Razvoj vrtinčnosti v konvektivnih
nevihtah.
Dinamika planetarna mejne plasti:
Reynoldsovo povprečanje. Horizontalno
homogena turbulenca. K-teorija. Dolžina
mešanja. Ekmanov sloj, Prandtlov sloj in sloj
mešanja. Sekundarna cirkulacija (Ekmanovo
črpanje). Prognostične enačbe za turbulentne
pretoke. Teorija podobnosti. Dolžina MoninObukov. Teoretične oblike turbulence.
Energetika 3D turbulence. Zapiranje sistema
enačb za opis mejne plasti. Primeri zapiranja.
Osnove splošne cirkulacije ozračja: Enačbe
za opis zonalno-povprečene cikulacije. Osnove
energetike splošne cirkulacije (Lorenzov cikel).

Temeljni literatura in viri
  1. J.R. Holton: An introduction to dynamic meteorology. Academic Press.
  2. J.E. Martin: Mid-Latitude Atmospheric Dynamics. J. Wiley & Sons, Ltd.
  3. R.B. Stull: An Introduction to Boundary Layer Meteorology, 1988, Springer.
  4. Izbrani strokovni članki / Selected classical papers
Cilji in kompetence

Poenostavitev Navier-Stokesovih enačb za opis
gibanj ob atmosferskih frontah in bazičnih
procesov na mezoskali. Analitične rešitve in
njihova uporaba za fizikalno razlago procesov
na mezoskali. Uporaba matematičnih orodij in
fizikalnih približkov za opis konvekcije.
Sistematična obravnava turbuletnih procesov u
atmosferski mejni plasti s pomočjo
matematičnih orodij in fizikalnih konceptov.
Matematični in fizikalni opis osnovnih lastnosti
globalne splošne cirkulacije.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje: Razumevanje
dinamike procesov ob fronti, mezoskalnega
valovanja in tridimenzionalne turbulence.
Uporaba fizikalnih zakonov in matematičnih
orodij za razlago mezoskalnih in turbulentnih
pojavov v ozračju. Osnovno razumevanje
splošne cirkulacije.
Uporaba: Študentje se naučijo fizikalnega
pristopa in matematičnih orodij za opisovanje
dinamičnih aspektov procesov na mezoskali in
v mejni plasti. Sposobnost fizikalne
interpretacije lastnosti splošne cirkulacije
Refleksija: Predmet prinaša sistematično
razumevanje dinamike procesov v ozračju na
mezoskali in v mejni plasti. Študenti se
navadijo prepoznati in analizirati atmosferske
pojave s uporabo fizikalnih zakonov.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en
predmet: Poenostavitev kompleksnih
problemov odvisnih o velikem številu med seboj močno nelinearno povezanih
spremenljivk. Povezovanje matematičnih
konceptov s pojavi v naravi.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, seminarji in diskusije. Vaje,
domače naloge in konzultacije. Uporaba
praktičnih primerov aktualnih dogajanj v
atmosferi.

Načini ocenjevanja

Ocena ustnega izpita iz teorije.Študenti morajo kot pogoj za pristop k usttnemu izpitu predstaviti seminar (članek povezan z vsebino predmeta).
Ocena pisnega izpita. Pisni izpit sestavljatadva kolokvija (vsakz deležem po 25%) ali pisni izpit iz vaj (50%)
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca
  1. Žagar, N., M. Žagar, J. Cedilnik. G. Gregoric and J. Rakovec, 2006: Validation of mesoscale lowlevel winds obtained by dynamical downscaling of ERA40 over complex terrain. Tellus, 58A, str.
    445-455.
  2. Žagar, N., G. Skok and J. Tribbia, 2011: Climatology of the ITCZ derived from ERA Interim
    reanalyses. J. Geophys. Res., 116, D15103, doi:10.1029/2011JD015695.
  3. Žagar, N., K. Terasaki and H. Tanaka, 2012: Impact of the vertical discretization of analysis data on
    the estimates of atmospheric inertio-gravity energy. Mon. Wea. Rev., 140, 2297-2307.
  4. Žagar, N., L. Isaksen, D. Tan and J. Tribbia, 2013: Balance properties of the short-range forecast
    errors in the ECMWF 4D-Var ensemble. Q. J. R. Meteorol. Soc., 139, 1229-1238. DOI:
    10.1002/qj.2033