Meteorologija 2013/2014
izred. prof. dr. Nedjeljka Žagar
asis. dr. Rahela Žabkar
Spored: Sreda, Predavanja 8-10 Sreda, Vaje, 12-13 Ponedeljek, Seminar, 12-13: Govorilne ure: sreda, 10-12 ali po dogovoru
Izpit Pisni izpit:
dva kolokvija, oba pozitivno ocenjena, ali pisni izpit
opravljen seminar, ustna predstavitev in pisno poročilo
Seminar prinaša 20% ocene pisnega izpita
Ustni izpit:
Ponavadi 3 vprašanja
okoli 30 min odvisno od znanja
Literatura
Literatura: J. M. Wallace, P. V. Hobbs: Atmospheric Science, Second Edition: An Introductory Survey (International Geophysics)
J. Rakovec in T. Vrhovec: Osnove meteorologije.
J.R. Holton: An introduction to dynamic meteorology. Academic Press (III edition iz 1992 ali IV edition iz 2004)
Online tečaji: http://www.meted.ucar.edu/ (vsebina na višjem nivoju kot je ta predmet)
Spletna stran:
//www.fmf.uni-lj.si/~zagarn/meteorologija2013.php
Meteorologija Proučuje pojave v ozračju, jih opisuje, razlaga in jih skuša čimbolje napovedovati
Prepoznavna po vsakodnevni meteorološki dejavnosti:
napovedovanje vremena
Dve osnovni teoretični veji:
• Dinamična meteorologija (uporaba splošnih zakonov gibanj v namen razlage gibanj in z njim povezanih sprememb cirkulacije)
• Fizikalna meteorologija (termodinamika, sevanje, oblaki in delci, optični in elektirčni pojavi)
Vsebina Namen predmeta je pridobiti osnovno znanje o vremenu in klimi na podlagi fizikalnega pristopa, spoznati osnovne količine, ki opisujejo procese v zračju, njihove meritve, značilne pojave v zračju in njihovo časovno in prostorsko variabilnost.
Seznanili se bomo z različnimi področji meteorologije, z metodami napovedovanja vremena, z opisom klime in njenih sprememb.
Vsebina: tematski sklopi Sestava ozračja.
Zakaj se vse skupaj dogaja? Sevanje. Sevalna bilanca.
Vertikalna struktura ozracja. Hidrostatični približek.
Meteorološka opazovanja.
Ohranitev mase. Ohranitev energije. Energetska bilanca ozračja.
Stabilnost ozračja. Adiabatni procesi.
Ohranitev gibalne količine. Osnovne sile in horizontalne enačbe.
Horizontalna stacionarna gibanja. Gesotrofski veter. Gradientni veter.
Opis vlage v ozračju. Dviganje vlažnega zraka. Diabatni procesi
Napovedovanje vremena. Kaj je numerični prognostični model? Konstrukcija modela. Začetni in robni pogoji. Definicija klime in osnove splošne cirkulacije.
Osnovne spremenljivke (x, z, y, t) – lokacija v KKS (λ, ϕ, z, t) – lokacija v sfernem KS RE, (ponekje a, ali Rz): radij Zemlje Temperatura: T (°C, K=273.15+°C, °F=°C× 9⁄5 + 32 ) Gostota: ρ (kg/m3), specifični volumen: α=1/ ρ Zračni tlak (pritisk), p (hPa, mb) Veter: V(u,v,w), smer in hitrost vetra: (m/s, °) Masa: m (kg, g), Volumen: V (m3) Vlažnost: r (g/kg), q (g/kg), R (%) Cp , Cv , L : različne specifične toplote (J/kgK)
Dodatne osnovne spremenljivke Opis suhega zraka (d-dry): Td, md, ρd , Rd Opis vlažnega zraka (m-moist/vlažen, v-water vapour/vodna para, s-saturated/nasičen, d-dew point/rosišče): Tv, mv , ρv, e, es , Rv , αv , Td, γ, Γ: vertikalni temperaturni gradient (oz. sprememba temperature z višino) Γd : vertikalni temperaturni gradient za nenasičeni delec zraka (suha adiabata), ponekje Γa Γm : vertikalni temperaturni gradient za nasičeni delec zraka (mokra adiabata)
Θ: potencialna temperatura (K), Θe ekvipotencialna temperatura (K) Φ: geopotencial (m2/s2), Z=Φ/g: geopotencialna višina (gpm)
Zanima nas Opis časovno-prostorske porazdelitve osnovnih spremenljivk - Njihova stacionarna porazdelitev v vertikalni smeri - Njihova ravnovesna porazdelitev v vertikalni in horizontalni smeri (polja) - Tipične spremembe stanj in vrednosti, kot posledica neravnovesja zaradi delovanja sil - Vertikalno in horizontalno časovno povprečena stanja (klimatologija) - Metode prognostične meteorologije (numerično napovedovanje)
Spremembe: matematični zapis T=f(x,y,z,t) 4D spremenljivka, zvezno porazdeljena v prostoru in času T=f(r,t), r-radij vektor od izbranega izhodišča do katerekoli točke v prostoru
dttfdz
zfdy
yfdx
xfdf
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂=
Popoldni (totalni) diferencial funkcije f: vsota treh parcialnih krajevnih odvodih+diferenciali krajevnih neodvisnih spremenljivk in časovne spremembe
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
∂
∂
∂
∂
∂
∂=∇=
zf
yf
xfffgrad ,,)(Gradient funkcije f:
dttfrdfdf∂
∂+⋅∇=
),,( dzdydxrd =
Diferencial radija vektorja:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
∂
∂
∂
∂
∂
∂≡∇
zyx,,
t.i. operator nabla
Časovne spremembe Najbolj pogosto nas zanima časovna sprememba (napovedovanje):
tf
dtdzzf
dtdyyf
dtdxxf
dtdf
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂=
tfVf
tf
dtrdf
dtdf
∂
∂+⋅∇=
∂
∂+⋅∇=
fVdtdf
tf
∇⋅−=∂
∂ Napovedovanje!
Individualne lastnosti polja f v točki (x,y,z) Advekcija: veter z hitrostjo V
“transportira” različne vrednosti f (ker v točki (x,y,z) obstaja gradient of f)
Individualni odvodi neodvisnih spremenljivk: komponente 3D hitrosti
Advektivna sprememba
Lokalna (časovna) sprememba
Individualna sprememba