Metody przetwarzania danych meteorologicznych
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 1103-535 |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.205
|
Nazwa przedmiotu: | Metody przetwarzania danych meteorologicznych |
Jednostka: | Wydział Fizyki |
Grupy: | |
Strona przedmiotu: | http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/wyklady/PrzetwarzanieDanychMeteo/ |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowe |
Założenia (opisowo): | Znajomość podstawowych zagadnień ze statystyki, analizy matematycznej i algebry umożliwiająca zrozumienie metod przetwarzania danych omawianych na wykładzie. |
Skrócony opis: |
Wykład przestawia podstawowe metody weryfikacji, korekcji, i analizy danych obserwacyjno-pomiarowych oraz tworzenia na tej podstawie syntetycznych obrazów zjawisk atmosferycznych w różnych skalach. |
Pełny opis: |
Celem wykładu jest zapoznanie studenta z podstawowa wiedzą z zakresu operowania danymi uzyskiwanymi z pomiarów meteorologicznych w zastosowaniach operacyjnych (synoptycznych i klimatologicznych) oraz naukowo-badawczych. Program: 1. Wiadomości wstępne Przetwarzanie danych jako proces redukcji i selekcji dostępnych informacji. Pojęcie redundancji. Problem reprezentacji procesów atmosferycznych w różnych skalach. Rodzaje danych meteorologicznych i klimatologicznych. Podstawowe formaty danych meteorologicznych (NetCDF, HDF, GRIB). Informacja o organizacji zbierania, transmisji przetwarzania danych meteorologicznych i klimatologicznych. 2. Przetwarzanie i analiza danych synoptycznych. a) Weryfikacja i korekcja danych obserwacyjnych. Źródła oraz rodzaje błędów i przekłamań. Wykorzystanie redundancji dla detekcji i korekcji błędów. b) Interpolacja danych liczbowych. Reprezentacja pół ciągłych i interpolacja do węzłów siatki regularnej. Główne techniki interpolacyjne - interpolacja liniowa, wielomiany, funkcje sklejane (splajny). Współczynniki wagowe. Wykorzystanie danych klimatologicznych i prognostycznych. c) Adaptacja i asymilacja danych niesynchronicznych. Wprowadzenie do asymilacji danych, asymilacja metoda 3DVar oraz 4DVar, filtr Kalmana, przykłady asymilacji danych satelitarnych i synoptycznych d) Filtracja danych synoptycznych i jej związek z interpolacją. Analiza synoptyczna obiektywna i subiektywna. Rozkłady na komponenty ortogonalne. e) Wizualizacja wyników przetwarzania i analizy. Nakładanie i animacja obrazów. 3. Przetwarzanie i analiza danych klimatologicznych a) Re-analiza danych klimatologicznych, standaryzacja długich serii obserwacyjnych na przykładzie re-analizy NCEP/NCAR i ERA40. b) Repetytorium podstaw probabilistyki, statystyki i teorii procesów stochastycznych. Pola losowe. Momenty statystyczne. Szum biały i kolorowy. Rozkłady kanoniczne procesów i pól losowych. Funkcje korelacyjne i autokorelacyjne. c) Analiza szeregów czasowych. Rozkłady kanoniczne szeregów czasowych. Szeregi stacjonarne. Klasyczna analiza Fouriera. Widmo mocy. Problemy ukrytych okresowości. Problemy praktyczne analizy Fourierowskiej. FFT. Szum czerwony i szum niebieski. Inne szeregi ortogonalne. Elementy analizy falkowej. d) Analiza pól stochastycznych. Naturalne funkcje ortogonalne i ich zastosowania w analizie klimatologicznej. Pola jednorodne i izotropowe i ich zastosowanie w tzw. interpolacji obiektywnej pól synoptycznych. e) Wybrane przykłady specjalnych technik przetwarzania np. filtr Kalmana, analiza fraktalne, sieci neuronowe, itp. Opis sporządził Krzysztof Markowicz, czerwiec 2010 |
Literatura: |
1. R.Daley: Atmospheric Data Analysis, Cambridge University Press, 1993. 2. D.S. Wilks: Statistical Methods in The Atmospheric Sciences (Vol. 59 in International Geophysics Series), Academic Press,1995. |
Efekty uczenia się: |
Student posiada podstawową wiedzę na temat metod przetwarzania podstawowych danych synoptycznych i klimatycznych. Potrafi czytać różne formaty danych meteorologicznych oraz zastosować podstawowe metody przetwarzania danych do wybranych problemów. Student posiada umiejętność wizualizacji danych, wykreślania map na podstawie pomiarów w nieregularnej sieci obserwacyjnej. Potrafi przeprowadzić syntetyczną analizę zjawisk atmosferycznych w różnych skalach. |
Metody i kryteria oceniania: |
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z wykładu możliwe jest po pozytywnym zaliczeniu ćwiczeń i zdaniu egzaminu ustnego. Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie aktywności na zajęciach oraz na podstawie wykonanych prac domowych. |
Praktyki zawodowe: |
brak. |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.