Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Analiza informacji meteorologicznych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1103-5`AIM
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: Analiza informacji meteorologicznych
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy: Fizyka, II stopień; przedmioty do wyboru
Fizyka, II stopień; przedmioty specjalności Geofizyka
Przedmioty do wyboru dla doktorantów;
Przedmioty obieralne na studiach drugiego stopnia na kierunku bioinformatyka
Strona przedmiotu: http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/wyklady/PrzetwarzanieDanychMeteo/
Punkty ECTS i inne: 6.00 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.
Język prowadzenia: polski
Założenia (opisowo):

Znajomość podstawowych zagadnień ze statystyki, analizy matematycznej i algebry umożliwiająca zrozumienie metod przetwarzania danych omawianych na wykładzie.

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

UWAGA

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.

Przewidywany nakład pracy studenta:

Uczestnictwo w zajęciach: 60 h

Przygotowanie do zajęć i zadania domowe: 20 h

Przygotowanie do egzaminu i egzamin 20 h

Literatura:

1. R. R. Rogers, M. K. Yau: A short course in cloud physics. Pergamon Press, Oxford, 1989.

2. R.A. Houze: Cloud dynamics. Academic Press, 1993.

3. W.R. Cotton, I.R.A. Anthes: Storm and cloud dynamics. Academic Press, 1989

4. F.H. Ludlam: Clouds and storms. The Pennsylvania State University Press, 1980

Efekty uczenia się:

Wiedza:

1. Poznanie podstawowych metod przetwarzania podstawowych danych synoptycznych i klimatycznych

2. Poznanie metod asymilacji danych meteorologicznych do modeli prognoz pogody

Umiejętności:

1. Umiejętność wykonywania, analizy i interpretacji pomiarów geofizycznych

2. Znajomość oprogramowania służącego analizie danych geofizycznych

3. Znajomość różnych formatów danych meteorologicznych

4. Umiejętność wizualizacji danych, wykreślania map na podstawie pomiarów w nieregularnej sieci obserwacyjnej

5. Umiejętność przeprowadzenia syntetycznej analizy zjawisk atmosferycznych w różnych skalach

Kompetencje personalne i społeczne:

1. Student potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze, także w językach obcych

2. Student potrafi precyzyjnie formułować pytania służące pogłębianiu własnego zrozumienia danego tematu

3. Student rozumie i docenia znaczenie uczciwości intelektualnej w działaniach własnych; postępuje etycznie

Metody i kryteria oceniania:

Uczęszczanie na wykład i ćwiczenia jest zalecane, acz nieobowiązkowe. Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z wykładu możliwe jest po pozytywnym zaliczeniu ćwiczeń i zdaniu egzaminu ustnego.

Do egzaminu ustnego mogą przystąpić studenci, którzy uzyskali zaliczenie z ćwiczeń. Lista zagadnień na egzamin ustny zostanie podana z około miesięcznym wyprzedzeniem w zależności od materiału zrealizowanego na zajęciach.

Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie aktywności na zajęciach oraz na podstawie wykonanych prac domowych.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-06-16
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krzysztof Markowicz
Prowadzący grup: Krzysztof Markowicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
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 7.0.2.0-1 (2024-03-12)