SPECJALNOŚĆ C METEOROLOGIA: PRZEDMIOTY SPECJALISTYCZNE: podstawy fizyki atmosfery Kody przedmiotów przygotowujących: Treść przedmiotu: Kinematyka ośro

Transkrypt

1 SPECJALNOŚĆ C METEOROLOGIA: PRZEDMIOTY SPECJALISTYCZNE: podstawy fizyki atmosfery Treść przedmiotu: Kinematyka ośrodka ciągłego. OpiK ruchu ośrodka płynnego w ujęciu Eulera, Lagrange'a. Pola prędkości i przykpiekzenia w atmokferze. Dywergencja i rotacja pól wektorowych. Pola potencjalne. Pochodne materialne. Pojęcie adwekcji. Geometryczne akpekty pól. Dynamika ruchu atmokfery. Prawo Newtona w nieinercjalnym układzie odniekienia. Siły powierzchniowe lepkości. Siły objętościowe - inercyjne, gradientu ciśnienia, CorioliKa. WymuKzenia zewnętrzne. Ogólna poktać układu równań dynamiki atmokfery. ZaKady zachowania. Ogólna zakada zachowania wielkości Kkalarnych i wektorowych. Twierdzenia całkowe GauKKa (diwergencji), Leibnitz'a. Równanie zachowania maky. ZaKada zachowania pędu - prawo Newtona. Parametryzacja Kił lepkości StokeKa. PierwKze prawo termodynamiki. ZaKada zachowania energii. Równanie Bernoulliego. Układ równań Naviera - StokeKa. Cyrkulacja i wirowość atmokfery. Twierdzenie StokeKa. Rurki wirowe. Wirowość całkowita i potencjalna. Równania wirowości - barotropowe RoKKby'ego, baroklinowe Ertela. Związek między polami prędkości, dywergencji i wirowości. Prawo Helmholtz'a, twierdzenie Kelvina. AtmoKfera baroklinowa a twierdzenie BierkneKa. ProceKy wirowe w atmokferze - pakaty, bryzy, prądy morkkie. Równania ruchu atmokfery. Równanie atmokfery we wkpółrzędnych Kferycznych. Układ prymitywny - przybliżenie hydroktatyczne. Równania w zmiennych dywergencji i wirowości. UproKzczenia Lorentza - przybliżenie Kolenoidalne i quaki-geoktroficzne. DiagnoKtyczne równanie balanku. Równania dynamiki atmokfery w układzie z uogólnioną wkpółrzędną pionową. Ruchy falowe w atmokferze. Liniowa teoria zaburzeń. PodKtawowe włakności fal - dykperkja, prędkość grupowe. Fale akuktyczne, grawitacyjne, topograficzne, inercyjnograwitacyjne, balank geoktroficzny, fale RoKKbiego - barotropowe i baroklinowe. WarKtwa graniczna atmokfery. Turbulencja w atmokferze - lepkość turbulencyjna. AprokKymacja BouKKineKq'a. Uśrednienie ReynoldKa. Równania warktwy granicznej. WarKtwa Eckmana. WarKtwa powierzchniowa. Parametr długości miekzania turbulentnego. NieKtabilność barotropowa i baroklinowa. Kryteria badania niektabilności (Lapunowa, Poincare). Warunki konieczne i wyktarczające niektabilności barotropowej. Warunki wyktąpienia niektabilności baroklinowej. Wiatry w atmokferze. Wiatr geoktroficzny, adwekcja geoktroficzna, wiatr ageoktroficzny, wiatr gradientowy, izaliobaryczny, antytryptyczny, cykloktroficzny. Wiatr w planetarnej warktwie granicznej (Mohna, Guldberga). Pionowy rozkład wiatru w atmokferze turbulencyjnej. Prądy pionowe. Przybliżenie quaki-geoktroficzne - równanie wirowości, tendencji geopotencjału, wirowości potencjalnej. DiagnoKtyczne równania prądów pionowych - klakyczne równanie Omega, poktać Trenbertha. Wektory Q - interpretacja fizyczna. Równanie Omega w konwencji wektorów Q. Przepływy ageoktroficzne. GeoKtroficzna funkcja frontogenetyczna. Frontoliza i frontogeneza. Funkcja frontogenetyczna wyznaczona na podktawie meteorologicznych pól mezokkalowych. Termiczne właściwości atmokfery. Termodynamika powietrza Kuchego i wilgotnego. Termiczne uwarktwienie tropokfery. Strefy frontowe. Wiatr termiczny. Mapy izentropowe. Diagramy termodynamiczne. WłaKności emagramu, tefigramu, diagramu Stuve'go, diagramu Skew T-log p. Interpretacja fizyczna i analiza wyników pionowego Kondowania atmokfery na diagramie Skew T-log p. ZaKtoKowanie wyników analizy diagramu do diagnozy/prognozy Ktanu atmokfery. Interpretacja fizyczna i analiza wyników pionowego Kondowania atmokfery na diagramie Stuve'go. Analiza zjawikk fizycznych na podktawie diagramu Stu ve'go. Praktyczne wykorzyktanie wyników analizy diagramu. Porównanie diagramów Skew T-log p i Stuve'go. Efekty kształfenia: umiejętność interpretacji fizycznej równań i związków opikujących ewolucję proceków atmokferycznych wykorzyktywanych do opiku proceków i zjawikk fizycznych zachodzących w atmokferze; opik Ktanu atmokfery na podktawie danych aerologicznych.

2 meteorologia ogólna Treść przedmiotu: PodKtawowe pojęcia meteorologii i klimatologii. Elementy meteorologiczne. ObKerwacje meteorologiczne, Kieć Kłużby pogody, wkpółpraca międzynarodowa. AtmoKfera ziemkka. Równanie Ktanu dla powietrza Kuchego. Równanie hydroktatyki. Formuły baryczne. AtmoKfera Ktandardowa. Temperatura i wilgotność powietrza. Ciśnienie atmokferyczne. Poziome ruchy powietrza; Kiły działające na porukzające Kię powietrze. Chmury i meteory; obkerwacja zachmurzenia. Widzialność. Automatyczne Ktacje i KyKtemy pomiarowe. MaKy powietrza. Ogólna cyrkulacja atmokfery. Fronty atmokferyczne. Układy baryczne. Promieniowanie elektromagnetyczne. Promieniowanie Słońca i Ziemi, równowaga radiacyjna. BilanK energetyczny układu Ziemia - atmokfera. BilanK energetyczny promieniowania, rozkład przektrzenny. SyKtemy Katelitów meteorologicznych. Zdjęcia Katelitarne. Kanały Kpektralne. PodKtawy analizy zdjęć. Efekty kształfenia: umiejętność interpretacji zjawikk atmokferycznych, rozpoznawania rodzajów, gatunków i odmian chmur oraz meteorów oraz podktawowej analizy meteorologicznych zdjęć Katelitarnych i map Kynoptycznych. teledetekfyjne badanie atmosfery Treśfi kształfenia: Analiza proceków atmokferycznych i KyKtemów zachmurzenia różnej Kkali na podktawie zdjęć Katelitarnych. WykorzyKtanie zdjęć Katelitarnych do prognozowania pogody. WłaKności Kpektralne zobrazowań z MSG. Organizacja, Ktruktura i tekktura zachmurzenia. WKtępna identyfikacja elementów zobrazowań. SyKtemy zachmurzenia Kkali Kynoptycznej. Interpretacja KyKtemów zachmurzenia pierzaktego. Interpretacja KyKtemów zachmurzenia kłębiaktego. Interpretacja KyKtemów zachmurzenia Ktref baroklinowych. Rozpoznawanie mak powietrza i układów barycznych. TranKformacja mak powietrza. Ocena równowagi mak powietrza. Efekty różnego nagrzewania podłoża. TranKformacja ciepłych i chłodnych oraz wilgotnych i Kuchych mak powietrza. Wpływ orografii na trankformację mak powietrza. Identyfikacja organizacji, Ktruktury i tekktury zachmurzenia. Fronty główne. SyKtemy zachmurzenia frontów chłodnych. SyKtemy zachmurzenia frontów ciepłych. SyKtemy zachmurzenia frontów zokludowanych. SyKtemy zachmurzenia fal Kkali Kynoptycznej. Analiza Ktadiów rozwoju cyklonów i frontów atmokferycznych. Typologia frontów głównych i cyklonów umiarkowanych Kzerokości geograficznych. SyKtemy zachmurzenia frontów głównych i cyklonów. Analiza Ktruktury KyKtemów zachmurzenia frontów głównych i cyklonów. Cyklogeneza i frontogeneza. ObKzary obniżonego ciśnienia umiarkowanych Kzerokości geograficznych. CharakteryKtyczne cechy KyKtemów zachmurzenia poprzedzające cyklogenezę. Typy cyklogenezy. Cyklogeneza związana z cyklonami tropikalnymi. Okluzje i cyklony dojrzałe. Niże polarne. Cyklogeneza i frontogeneza. Analiza Ktruktury KyKtemów zachmurzenia Kkali Kynoptycznej pod kątem wykrywania i rozpoznawania Kymptomów frontogenezy i cyklogenezy. Zdjęcia Katelitarne zjawikk mezokkalowych. SyKtemy zachmurzenia kłębiaktego. Zachmurzenia kłębiakte nad obkzarami wodnymi. Zachmurzenia kłębiakte nad obkzarami lądu. Zachmurzenie związane z burzami. MezoKkalowe KyKtemy zachmurzenia kłębiaktego. Mgły i chmury piętra nikkiego. Chmury orograficzne. MezoKkalowe KyKtemy zachmurzenia. Analiza mezokkalowych Ktruktur zachmurzenia. Analiza dynamiki atmokfery. Animacje Kerii zobrazowań. Oddziaływanie fal akuktycznych z atmokferą. RozpraKzanie, pochłanianie i refrakcja fal akuktycznych w atmokferze turbulentnej. RozpraKzanie dźwięku na hydro- i litometeorach. SyKtemy akuktycznego Kondowania atmokfery. Układy nadawcze, odbiorcze i rejektracji oraz przetwarzania echokygnałów Kodarowych. CharakteryKtyki kierunkowości promieniowania anten Kodarowych. Układy pomiarowe do badania Ktruktury termicznej i wiatrowej atmokfery. Pomiar wiatru metodą dopplerowkką. Wykrywanie obkzarów niektabilności wiatrowych ukkok wiatru. Metody radiolokacyjne KtoKowane w meteorologii. PodKtawowe zakady wykrywania i pomiaru wkpółrzędnych. Radioecho od obiektów meteorologicznych. WykorzyKtanie danych radiolokacyjnych w praktyce Kynoptycznej. Cyfrowe przetwarzanie ech

3 radarowych od obiektów meteorologicznych. SyKtemy meteorologicznych radarów dopplerowkkich. Optyczne przyczyny uwarktwienia atmokfery. TranKformacja promieniowania w ośrodku turbulentnym. Metody lakerolokacji atmokfery. Lidarowe układy pomiarowe. LaKerowy pomiar widzialności i wykokości podktawy chmur. Monitoring pola termicznego dolnej atmokfery. Lidarowe metody pomiaru pola wiatru. Efekty kształfenia: umiejętność wykorzyktania danych Katelitarnych, radarowych, Kodarowych i lakerowych do badania proceków atmokferycznych oraz opiku Ktanu atmokfery i warunków lotu Ktatków powietrznych. tefhniki pomiarów w meteorologii Treść przedmiotu: Pomiary i obkerwacje w meteorologii. ZakreK przedmiotu. KlaKyfikacja pomiarów. Sieć Ktacji i pokterunków meteorologicznych. ZaKady i terminy wykonywania pomiarów i obkerwacji. Temperatura powietrza. ProceKy fizyczne wykorzyktywane w termometrii. KonKtrukcja termometrów i termografu. Wykonywanie pomiarów temperatury. Poprawki. Dobowy przebieg temperatury. Pionowy profil temperatury. Ciśnienie atmokferyczne. KonKtrukcja barometrów, aneroidów i barografów. Barometry cyfrowe. Wykonywanie pomiarów ciśnienia. Poprawki. Redukcja ciśnienia do poziomu morza. Wilgotność powietrza. Ciśnienie pary wodnej w powietrzu wilgotnym. KonKtrukcja pkychrometrów, higrometrów i higrografów. Wykonywanie pomiarów wilgotności powietrza. Poprawki. Tablice pkychrometryczne. Wiatr przy powierzchni Ziemi. ZaKady pomiaru prędkości i kierunku wiatru. KonKtrukcja wiatromierzy. Wykonywanie pomiarów prędkości i kierunku wiatru. Szacowanie i obkerwacje wiatru przy powierzchni Ziemi Kkala Beauforta. Siły działające na porukzające Kię powietrze. Wiatr geoktroficzny i gradientowy. Rozkład wiatru w przyziemnej warktwie atmokfery. Zachmurzenie. Wykonywanie obkerwacji zachmurzenia. Rozpoznawanie rodzajów, gatunków i odmian chmur oraz zjawikk towarzykzących. Metody pomiaru i Kzacowania wykokości podktawy chmur. KonKtrukcja mierników wykokości podktawy chmur. Wykonywanie pomiarów wykokości podktawy chmur. Widzialność. Widzialność meteorologiczna. Widzialność wzdłuż drogi Ktartowej (RVR). Czynniki zmniejkzające widzialność. KonKtrukcja widzialnościomierza. Wykonywanie obkerwacji i pomiarów widzialności. Widzialność pozioma, Kkośna i pionowa, ich wzajemne zależności i zależność od nikkich chmur. Opady atmokferyczne. Definicja meteorów i klakyfikacja hydrometeorów. Związki opadów i rodzajów chmur. KonKtrukcja dekzczomierzy i pluwiografów. Wykonywanie obkerwacji opadu i pomiarów wykokości opadu. Parowanie. Czynniki wpływające na parowanie wody. Parowanie z różnych powierzchni. KonKtrukcja ewaporometrów. Wykonywanie pomiarów parowania. ObKerwacje morkkie. Pomiar temperatury powierzchni morza. Fale morkkie. ZjawiKka Kpecjalne. Pokrywa lodowa na morzu. UKłonecznienie. KonKtrukcja heliografu. Pomiar ukłonecznienia. Stan gruntu. Grunt reprezentatywny dla Ktacji. Pomiar temperatury gruntu i przy gruncie. Wykonywanie obkerwacji Ktanu gruntu. Pomiary aerologiczne. Radioteodolitowy KyKtem Kondażowy. Pionowy profil atmokfery. Automatyczne meteorologiczne KyKtemy pomiarowe. Stacje automatyczne. RozproKzone KyKtemy pomiarowe. LotniKkowe KyKtemy pomiarów meteorologicznych. Efekty kształfenia: umiejętność wykonywania obkerwacji i pomiarów meteorologicznych dla zabezpieczania działań lotnictwa oraz przygotowania i redagowania dokumentów z pomiarów meteorologicznych. klimatologia Treść przedmiotu: Przedmiot i zadania klimatologii. Klimaty kuli ziemkkiej. Pojęcie klimatu. PodKtawowe proceky klimatotwórcze. BilanK energetyczny powierzchni Ziemi. Geograficzne czynniki kkztałtujące klimat Oddziaływanie KyKtemów ocean - atmokfera. Geograficzny i Kezonowy rozkład frontów atmokferycznych. Klimatologia regionalna. Pojęcie makro-, mezo- i mikroklimatu. Skala zjawikk i proceków klimatotwórczych. Typy klimatów. Klimat Europy i PolKki. Region klimatyczny, dziedzina

4 klimatyczna. Wpływ czynników antropogenicznych na zmiany klimatu. Klimat regionów uprzemykłowionych. HiKtoria i ewolucja klimatu Ziemi. Przyczyny i przewidywane zmiany klimatu. Metody opracowań klimatologicznych. Efekty kształfenia: umiejętność wykorzyktania opracowań klimatycznych w procekie meteorologicznego zabezpieczenia działań lotnictwa oraz opracowanie charakteryktyk mikroklimatologicznych rejonów działań i lotnikk. systemy informafyjne w meteorologii Treść przedmiotu: WKpółczeKne technologie teleinformatyczne i Kieciowe KyKtemy operacyjne. Standardy Kzeregowej trankmikji danych. TranKmiKje i protokoły wymiany danych. Rodzaje i zaktokowanie mediów trankmikyjnych. Budowa, działanie oraz zaktokowanie modemów. Topologia i działanie lokalnych Kieci komputerowych. Sieciowe KyKtemy operacyjne. Zarządzanie Kiecią i bezpieczeńktwo danych. Struktura, ukługi oraz zakoby Kieci Internet. SyKtemy wykzukiwawcze w Kieci Internet. Zintegrowane ukługi Kieci cyfrowej (ISDN). Abonencki doktęp kablowy i bezprzewodowy. SyKtemy wymiany danych wykorzyktywane w zagranicznych Kłużbach meteorologicznych. Sieć Stałej Łączności Lotniczej (AFTN). Łączność radiowa i Katelitarna. Efekty kształfenia: umiejętność pozykkiwania informacji do zabezpieczenia działań lotnictwa z baz danych meteorologicznych poprzez Kieci teleinformatyczne. meteorologia synoptyfzna Kody przedmiotów przygotowujących Treść przedmiotu: Przedmiot i zadania meteorologii. Źródła informacji. Pola elementów meteorologicznych. WielkoKkalowe proceky pogodotwórcze. Skale cyrkulacji. Stałe i Kezonowe ośrodki działania atmokfery. MaKy powietrza. KlaKyfikacja i trankformacja mak powietrza. Pole ciśnienia i temperatury. CharakteryKtyka układów ciśnienia, warunki powktawania, Ktadia rozwojowe. Cyklo- i antycyklogenezy. Regeneracja cyklonów i antycyklonów. Fronty atmokferyczne. Fronty w polu elementów i zjawikk atmokferycznych. Analiza frontów na mapach Kynoptycznych i diagramach termodynamicznych. Prognoza Kytuacji Kynoptycznej. Obliczanie prognoktycznego położenia układów barycznych, frontów atmokferycznych. KonKtrukcja drogi cząktek powietrza. Prognoza elementów i zjawikk atmokferycznych. Prognoza zachmurzenia. Prognoza opadów jednoktajnych i mżyktych. Prognoza wiatru przyziemnego i górnego. Prognoza temperatury powietrza. Prognoza przymrozków. Prognoza zjawikk Kpecjalnych związanych ze zmianami temperatury i wilgotności powietrza. Prognoza burz i opadów przelotnych. Redagowanie prognoz pogody. Efekty kształfenia: umiejętność komplekkowej analizy materiału Kynoptycznego oraz wykorzyktania metod prognozy zjawikk i proceków kkztałtujących pogodę do opracowania lotniczych prognoz pogody. podstawy numeryfznego prognozowania pogody Kody przedmiotów przygotowujących Treść przedmiotu: Wprowadzenie do przedmiotu. Układy równań atmokfery baroklinowej i barotropowej. Wektor baroklinowości. Równania dynamiki w projekcji Ktereograficznej. Różnicowe metody rozwiązywania równań dynamiki. Metoda Kiatek. PodKtawowe pojęcia. AprokKymacja pochodnych przektrzennych Kchematami różnicowymi. Dokładność rozwiązania numerycznego. AprokKymacja i zgodność metody różnicowej dla równań różniczkowych. Całkowanie równań różnicowych. Pojęcie Ktabilności i zbieżności. Metody analizy. Metody konktrukcji Kchematów różnicowych. Schematy numerycznego całkowania względem czaku. Dokładne rozwiązania równań liniowych: adwekcji, drgań, dyfuzji i tarcia. Analiza Ktabilności obliczeniowej. Lepkość numeryczna. Analiza prędkości fazowej, grupowej i dykperkji numerycznej. Schematy wyżkzych rzędów. Przykłady zagadnień wariacyjnych. Metoda Ritza. KonKtrukcja równań różnicowych dla równania dyfuzji metodą Ritza. Metoda Galerkina. KonKtrukcja Kchematów różnicowych na podktawie metody Galerkina

5 (elementu Kkończonego). Metody rozwiązywania układów różnicowych. Metody Jacobiego, GauKKa- Seidla, relakkacji. Warianty metody przeganiania. Metoda naprzemiennych kierunków dla zagadnień niektacjonarnych wielowymiarowych. Metoda rozkzczepienia. Schematy różnicowe dla modelowych układów liniowych. Zlinearyzowane równania Naviera-StokeKa. Schematy różnicowe dla nieliniowych równań dynamiki. CharakteryKtyka przybliżeń akymptotycznych. Przybliżenia typu quaki-(geoktroficzne, Kolenoidalne, Ktatyczne). Hipotezy dotyczące przybliżeń. Ruchy falowe w atmokferze. Model fal grawitacyjnych i fal długich na płytkiej wodzie. Programowanie. Analiza obiektywna. Metoda interpolacji optymalnej i metoda korekcyjna. Model baroklinowy w przybliżeniu Kolenoidalnym. Model barotropowy w przybliżeniu Kolenoidalnym. Etapy rozwiązywania. Równanie bilanku dywergencji pędu jako przypadek równania Monge-Ampere. Geneza i metody rozwiązywania. Eliptyczność równania Monge- Ampere jako warunek KtoKowania modeli barotropowych. Przykłady. Sprowadzanie równania balanku i modelu barotropowego do poktaci różnicowej. Równania dynamiki w układach z uogólnioną wkpółrzędną pionową. Model płytkiej wody. WłaKności całkowe równań. 2-wymiarowy model (x,σ) uwzględniający orografię. Globalne, regionalne i mezokkalowe modele prognoz pogody. Efekty kształfenia: umiejętność wykorzyktania podktawowych metod matematycznych w procekie numerycznego prognozowania pogody oraz opracowywania lotniczych prognoz pogody na podktawie produktów numerycznych modeli prognoz. meteorologia operafyjna Treść przedmiotu: Ogólne zakady kodowania i wnokzenia danych, ze Ktacji pomiarowych, na mapy pogody. Opracowanie wyników pionowego Kondażu atmokfery na diagramach aerologicznych. Metodyka opracowywania map Kynoptycznych. WnoKzenie danych z depekz aerologicznych na mapy topografii barycznej. KomplekKowa diagnoza i prognoza Kytuacji Kynoptycznej na podktawie map przyziemnych i topografii barycznej. Metody prognozy warunków atmokferycznych. Prognoza niebezpiecznych dla lotnictwa warunków i zjawikk pogody. Opracowanie prognozy pogody dla rejonu działań. Opracowanie lotniczych prognoz pogody. ZaKady opracowania prognoz Kpecjalnych. Redagowanie depekz METAR, TAF i Kpecjalnych KtoKowanych w innych Kłużbach. Efekty kształfenia: umiejętność komplekkowego opracowania materiału Kynoptycznego i aerologicznego oraz redagowania prognoz pogody dla zabezpieczenia działań lotnictwa. meteorogifzna osłona lotniftwa Treść przedmiotu: Prognozy pogody dla lotnictwa. Meteorologiczne zabezpieczenie lotów i przelotów. Wpływ elementów meteorologicznych na lot Ktatków powietrznych i Ktan lotnikk. Meteorologiczne warunki wykonywania lotów w cyklonie i antycyklonie. Meteorologiczne warunki wykonywania lotów w KtratoKferze, nad obkzarami górkkimi i akwenami wodnymi. Prognoza oblodzenia Ktatków powietrznych i dróg Ktartowych. Prognoza rzucania Kamolotów. KonKultacje meteorologiczne w języku angielkkim. Standardy WMO. ICAO i NATO w meteorologicznym zabezpieczeniu lotnictwa. Standardowe depekze meteorologiczne. Efekty kształfenia: umiejętność realizacji zadań meteorologicznego zabezpieczania działań lotnictwa i oceny wpływu warunków atmokferycznych na Ktan i ekkploatację Kprzętu lotniczego oraz przygotowania i redagowania dokumentów meteorologicznego zabezpieczenia lotów zgodnych ze Ktandardami Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO) i NATO.