Füüsikaosakond | Teadus- ja õppetöö | Aineprogrammid

Atmosfääridünaamika I (FKKF.02.002)

Ingliskeelne nimetus:Atmospheric Dynamics I
Õppeaste:magistriõpe
Kohustuslik õppekavades: 
Valikaine õppekavades:Füüsika: KF suuna spetsiifiline aine 
Kohustuslikud eeldusained: 
Soovitatavad eeldusained:
Vastutav(ad) õppejõud:Rein Rõõm
Instituut:FKKF
Osalejate piirarv:-
Kontrolli vorm:eksam (kirjalik + suuline)
Aine maht:2.0 AP
Loenguid:24h
Harjutustunde/seminare:8h
Praktilisi töid:-
Iseseisvat tööd:-
Kontrolltöid:3
Referaate:-
Aineveeb:http://apollo.aai.ee/DYNMET/

Aine sisu lühikirjeldus

Sissejuhatav kursus, mille eesmärk on anda ülevaade atmosfääri kui liikuva ja ajas teiseneva keskkonna olemusest ja seal valitsevatest seostest. Tuuakse sisse põhimõisted, formuleeritakse atmosfääri dünaamika põhivõrrandid, käsitletakse suuremastaabiliste protsesside puhul aset leidvaid lihtsustusi ning antakse ülevaade peamistest liikumistest vabas atmosfääris ja planetaarses piirkihis. Kursuse pearõhk on atmosfääris toimivate põhjuslike seoste tundmaõppimisel, sellisena on ta kesksel kohal keskkonnafüüsika süstemaatilisel omandamisel.

Eesmärk
Üliõpilased omandavad algteadmised atmosfääridünaamika alustest ning oskuse kvantitatiivselt analüüsida peamisi atmosfääris toimuvaid protsesse.

Auditoorse töö ajakava

Loengud:
1. Pideva keskkkonna matemaatilise kirjeldamise alused (5h)
Koordinaatsüsteemid atmosfääridünaamikas. Üleminek ühest koordinaatsüsteemist teise. Skaalar- ja vektorväljad. Kohavektor ja nihkevektor. Vektorite teisenemine koordinaatteisendustel. Gradient, gradientväli. Vektori divergents. Vektori rootor, rootor kui vektorväli. Integraalteoreemid.
2. Atmosfääridünaamika põhivõrrandid (4h)
Atmosfäär kui pidev keskkond. Materiaalse osakese mõiste pideva keskkonna füüsikas. Newtoni II seadus pidevas keskkonnas. Gravitatsioonijõud. Turbulentne sisehõõrdejõud. Vektorite muutumiskiiruste teisenemine üleminekul Maaga kaasa pöörlevasse taustsüsteemi. Mehhaanilise liikumise võrrand Maaga seotud taustsüsteemis. Pidevuse võrrand. Siseenergia bilanss ja olekuvõrrand. Atmosfääridünaamika võrrandite suletud süsteem. Lihtsustused dünaamikavõrrandites atmosfääri suuremastaabiliste liikumiste kirjeldamisel. Atmosfääriliikumiste klassifikatsioon.
3. Atmosfääri staatiline tasakaal (3h)
Põhivõrrandid staatilise tasakaalu tingimustes. Baromeetriline valem. Kiirguslik soojuslevi atmosfääris. Temperatuuri kõrguskäik kiirgusliku tasakaalu tingimustes. Temperatuurigradient troposfääris kiirgusliku tasakaalu korral. Kuivadiabaatiline temperatuurigradient.
4. Baasvõrrandid baarilistes koordinaatides (4h)
Baariline koordinaatsüsteem. Pidevuse võrrand baarilises koordinaatsüsteemis. Turbulentne sisehõõrdejõud baarilistes koordinaatides. Primitiivsed võrrandid baarilises koordinaadistikus. Ääretingimused. Primitiivsete võrrandite evolutsiooniline kuju baarilises koordinaatsüsteemis.
5. Baasvõrrandite elementaarrakendusi (4h)
Geostroofiline tuul. Geopotentsiaali komponendid. Tsüklonite ja antitsüklonite vertikaalne struktuur. Alamadalad ja -kõrged polaarfrondil. Baariline tuul ja termiline tuul. Horisontaalse liikumise võrrand naturaalsetes koordinaatides. Gradienttuul.
6. Planetaarne piirkiht (4h)
Planetaarse piirkihi mõiste. Virtuaalne potentsiaalne temperatuur. Piirkihi struktuur, piirkihi ööpäevakäik ja muutlikkus. Homogeense statsionaarse piirkihi võrrandid. Mehhaanilise liikumise võrrandi lahend statsionaarses homogeenses piirkihis. Tuuleväli piirkihis. Sekundaarne tsirkulatsioon.
Seminarid:
1. Probleemülesannete lahendamine.
2. Kontrolltööd

Kirjandus

  1. R. Rõõm. Dünaamilise meteoroloogia alused. Konspekt keskkonnafüüsika suuna üliõpilastele.
    http://apollo.aai.ee/DYNMET/
  2. James R. Holton, An Introduction to Dynamic Meteorology, Third Edition. Academic Press, 1992.
  3. Dynamicheskaja Meteorologia (vene k.). Pod red. D.L. Laihtmana. Leningrad, Gidro-meteoizdat, 1976.
  4. Toby N. Carlson, Mid-Latitude Weather Systems. Routledge, 1991.
  5. R. B. Stull, An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluver Academic Publishers, 1997, 670 pp.

Jooksva kontrolli osakaal eksamihindes, eksamile pääsemise tingimused

Eksamile ja korduseksamile pääsemise eritingimused puuduvad.
Iga kontrollöö annab kuni 20 % eksamihindest, ülejäänu moodustab eksamitöö.

Võlgnevuste likvideerimise võimalused

Kontrolltööde kordussooritus on võimalik üks kord enne eksamisessiooni algust.
Eksami kordussooritus on võimalik üks kord enne semestri lõppu ja täiendavalt üks kord enne uut registreerumist ainele.

www@physic.ut.ee