Fizyka warstwy granicznej atmosfery
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 1103-471 |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.204
|
Nazwa przedmiotu: | Fizyka warstwy granicznej atmosfery |
Jednostka: | Wydział Fizyki |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Założenia (opisowo): | Podstawą do wybrania tego wykladu jest znajomośc podstaw mechaniki płynów (Równanie Naviera-Stokesa), meteorologii dynamicznej i termodynamiki atmosfery. |
Skrócony opis: |
Teoria turbulencji w przepływach hydrodynamicznych i geofizycznych. zastosowanie teorii tyrbulencji do zrozumienia procesów zachodzacych w warstwie granicznej atmosfery (WGA). Pomiary wielkosci fizycznych w WGA i ich interpretacja. |
Pełny opis: |
1. Wstęp: Zakres skal ruchów w atmosferze, turbulencja atmosferyczna. Turbulencja dwu- i trójwymiarowa. Podstawowe informacje o granicznej warstwie atmosfery, klasyfikacja, grubość warstwy. Znaczenie granicznej warstwy atmosfery. 2. Podstawy teorii turbulencji i dynamiki warstwy granicznej: Równania ruchu i transportu ciepła, przybliżenie Boussinesq'a, uśrednianie Reynoldsa, napięcia Reynoldsa, równania ewolucji momentów drugiego rzędu, równanie energii, liczba Richardsona, problem domknięcia układu równań. Turbulencja jednorodna i izotropowa, elementy teorii Kołmogorowa, intermitencja. Modelowanie warstwy granicznej atmosfery, parametryzacja warstwy w modelach wielkoskalowych. 3. Związki między strumieniami pędu i ciepła i profilami wiatru i temperatury: Teoria podobieństwa i analiza wymiarowa, profil logarytmiczny, teoria Monina-Obuchowa, wyznaczanie strumieni na podstawie profili, wariancje składowych prędkości wiatru i temperatury. Strumienie na powierzchni Ziemi: strumień ciepła odczuwalnego i utajonego, temperatura powierzchni gruntu, parowanie, stosunek Bowena. 4. Konwekcyjna warstwa graniczna: Struktura warstwy, zmiany w ciągu dnia, konwekcja zorganizowana i chaotyczna, chmury konwekcyjnej warstwy granicznej. 5. Stabilna warstwa graniczna: Struktura warstwy, ewolucja, dolny prąd strumieniowy. Struktury intermitentne w stabilnej warstwie granicznej. Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem: Podstawy meteorologii dynamicznej. Zajęcia zalecane do zaliczenia przed wykładem: Elementy termodynamiki atmosfery i fizyki chmur; Wybrane zagadnienia hydrodynamiki. Warunki zaliczenia: Zaliczenie ćwiczeń, egzamin. |
Literatura: |
1. R. Stull, An introduction to boundary layer meteorology. 2. J.R. Garrat, The atmospheric boundary layer. 3. Z. Sorbjan, Structure of the atmospheric boundary layer. 4. G. K. Vallis, Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics. 5. U. Frisch, Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov. |
Efekty uczenia się: |
Znajomość pojęcia turbulencji, znajomośc równania energii kinetycznej turbulencji, znajomość podstaw teorii Kołmogorova, zastosowanie teorii Monina-Obuchowa do opisu wartwy granicznej atmosfery, znajomośc fenomenologii warstwy granicznej oraz metod pomiarowych i interpretacji danych. |
Metody i kryteria oceniania: |
Kolokwium z zadań (pierwsze w połowie semestru, drugie - część egzaminu pisemnego) oraz egzamin pisemny z części teoretycznej. |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.