Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Metody przetwarzania danych meteorologicznych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1103-535
Kod Erasmus / ISCED: 13.205 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0533) Fizyka Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
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) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
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.

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.
ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa tel: +48 22 5532 000 https://www.fuw.edu.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)