Uvod v fiziko atmosfere &

2020/2021
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Pedagoška fizika
Letnik:
1 ali 2 letnik
Semester:
prvi
Vrsta:
izbirni
ECTS:
3
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:
Ure na teden – 1. semester:
Predavanja
2
Seminar
0
Vaje
1
Laboratorij
0
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Vpis v 2. letnik.
Opravljen izpit iz vaj kot pogoj za pristop k ustnemu izpitu iz teorije.

Vsebina

Atmosferska statika: Sestava atmosphere. Osnovne meteorološke količine, opazovanja in matematična orodja. Definiciji gradienta in advekcije. Tlak zraka. Sila gradienta tlaka. Hidrostatično ravnovesje. Altimetrijska enačba. Redukcija tlaka na nivo morja. Karte porazdelitve tlaka zraka. Nivoji standardnega tlaka in višinske meteorološke karte.

Termodinamika suhe atmosphere: Prvi stavek termodinamike. Potencialna temperatura. Stabilnost. Stabilnost delcev zrava v adiabatnemu ozračju. Težnostne oscilacije.

Termodinamika vlažne atmosphere: Osnovne spremenljivke za opis vlažnega zraka. Plinska enačba za vlažen zrak. Rosišče. Merjenje vlažnosti zraka. Stabilnost in dviganje vlažnega zraka. Ekvivalentna potencialna temperatura. Termodinamični diagrami. Uporaba termodinamičnih diagramov. Parametri LCL, CCL, LFC, EL. Procesi v vlažnem in v nasičenem zraku. Energiji CAPE in CIN. Oblaki, padavine in osnove globalnega hidrološkega cikla.

Energetska bilanca: Energija ozračja. Opis sevanja. Spremembe sevanja na poti skozi ozračje. Energijska bilanca klimatskega sistema. Toplogredni učinek.

Gibalne enačbe in stacionarna gibanja: Ohranitev gibalne količine na vrteči se Zemlji. Poenostavnitev 3D gibalne enačbe. Horizontalna gibanja na velikih skalah. Ravnovesje in geostrofski veter. Naravni koordinatni sistem. Gibalne enačbe v naravnem koordinatnem sistemu. Inercijsko, ciklostrofsko in gradientno ravnovesje. Analiza toka na visinskih kartah in synoptična klimatologija toka na velikih skalah. Vpliv trenja na geostrofsko in gradientno ravnovesje. Planetarna mejna plast in njena predstavitev v gibalnih enačbah.

Uvod v numerično napovedovanje vremena: Konstrukcija prognostičnih modelov vremena. Meteorološke meritve in globalni opazovalni sistem. Priprava začetnih pogojev za numerično prognozo vremena. Nedoločenost numeričnih modelov vremena in klime.

Temeljni literatura in viri

J. M. Wallace in P. V. Hobbs: Atmospheric Science, Second Edition: An Introductory Survey. International Geophysics Series.
J. Marshall in R. A. Plumb: Atmosphere, Ocean and Climate Dynamics. Academic Press.
J. Rakovec in T. Vrhovec, Osnove meteorologije za naravoslovce in tehnike. DMFA.
S. Gaberšek, G. Skok in R. Žabkar: Rešene naloge iz osnov meteorologije. DMFA

Cilji in kompetence

Namen predmeta je pridobiti osnovna znanja o atmosferskih procesih, vremenu in klimi na podlagi fizikalnega pristopa, spoznati osnovne količine za opis termodinamike dogajanj v ozračju, gibalne enačbe in osnovne lastnosti ravnovesnih gibanj, energijsko bilanco in osnove napovedovanja vremena in modeliranja klime.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje: Prvi meteorološki predmet, ki ponuja znanja atmosferske termodinamike in osvovnih gibanj. Služi kot temelj vsem specialnim meteorološkim predmetom, drugim študentom pa ponuja osnovna znanja o atmosferskih procesih in klimi.
Uporaba: Pridobljeno znanje je študentom meteorologije podlaga za nadaljnje meteorološke predmete, vsem drugim pa osnova za razumevanje meteoroloških informacij.
Refleksija: Uporaba fizikalnega pristopa in matematičnih formalizmov na termodinamičnih procesih in gibanjih v ozračju.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet: Fizikalno razumevanje vsakodnevnih meteoroloških informacij in diskusij klime. Uporaba fizikalnih zakonov in matematičnih orodij na naravnih procesih in njihova kritična primerjava.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, vaje in diskusije s pomočjo tipičnih meteoroloških podatkov in orodij, domače naloge in konzultacije.

Načini ocenjevanja

2 kolokvija namesto izpita iz vaj, izpit iz vaj.
Ustni izpit iz teorije
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca

SKOK, Gregor, BACMEISTER, Julio T., TRIBBIA, Joe. Analysis of tropical cyclone precipitation using an object-based algorithm. Journal of climate, ISSN 0894-8755, 2013, vol. 26, iss. 8, str. 2563-2579.

SKOK, Gregor, HLADNIK, Veronika. Verification of gridded wind forecasts in complex alpine terrain: a new wind verification methodology based on the neighborhood approach. Monthly weather review, ISSN 0027-0644, 2018, vol. 146, no. 1, str. 63-75.

SKOK, Gregor, ROBERTS, Nigel. Estimating the displacement in precipitation forecasts using the Fractions Skill Score. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, ISSN 0035-9009, 2018, vol.

144, iss. 711, str. 414-425.

CEGLAR, Andrej, HONZAK, Luka, ŽAGAR, Nedjeljka, SKOK, Gregor, ŽABKAR, Rahela, RAKOVEC, Jože. Evaluation of precipitation in the ENSEMBLES regional climate models over the complex orography of Slovenia.

International journal of climatology, ISSN 0899-8418, 2015, vol. 35, iss. 9, str. 2574-2591.

ŽABKAR, Rahela, HONZAK, Luka, SKOK, Gregor, FORKEL, R., RAKOVEC, Jože, CEGLAR, Andrej, ŽAGAR, Nedjeljka. Evaluation of the high resolution WRF-Chem (v3.4.1) air quality forecast and its comparison with statistical ozone predictions. Geoscientific model development, ISSN 1991-959X, 2015, vol. 8, no. 7, str. 2119-2137.