Das "Klima" wird von Meteorlogen im wesentlichen als die Statistik des Wetters über einen längeren Zeithorizont von, typischerweise, 30 Jahren definiert. Diese grobe Charakterisierung weist darauf hin, welche wissenschaftlichen Herausforderungen mit dem Studium des Klimas der Erde verbunden sind. 

Wir sollten die treibenden Mechanismen des täglichen Wetters verstehen und wir sollten einen Einblick haben, wie sich das Wetter zu einer "Statistik" akkumuliert. Gleichzeitig sollten wir erarbeiten, wie sich langfristige Tendenzen in den Antriebsgößen des Wetters, wie die Ozeanoberflächentemperaturen, die Sonneneinstrahlung oder die Verdunstung der oberflächennahen Feuchte der Erdsohle auf die Wetterstatistik auswirken. Gleichzeitig sollten wir eine gute Vorstellung davon besitzen, wie eigentlich der Begriff der "Statistik" zu verstehen ist, wenn wir es mit nur einem einzigen dynamisch sich in der Zeit entwickelnden System zu tun haben. 

Diese Vorlesung konzentriert sich auf Techniken der mathematischen Modellierung, die Wissenschaftler bei der Erforschung der oben skizzierten Fragestellungen helfen können. In Abhängigkeit vom Interesse der Teilnehmenden studieren wir in der Vorlesung 

1. Methoden der Mehrskalenasymptotik für Atmosphärenströmungen
2. Numerische Methoden für die Simulation geophysikalischer Strömungen
3. Datenbasierte Charakterisierungsmethoden für atmosphärische
   Simulations- und Beobachtungsdaten. 

Literaturhinweise werden anfangs des Semesters in Abhängigkeit von
der Themenauswahl gegeben.  

Interessante Startpunkte, die einen ersten Einstieg in obige drei
Hauptpunkte erlauben, sind  

Klein R.,
Scale-Dependent Asymptotic Models for Atmospheric Flows,
Ann. Rev. Fluid Mech., vol. 42, 249-274 (2010)

D. Durran,
Numerical Methods for Fluid Dynamics with Applications to Geophysics,
Springer, Computational Science and Engineering Series, (2010)

Metzner Ph., Putzig L., Horenko I.,
Analysis of persistent nonstationary time series and applications
Comm. Appl. Math. & Comput. Sci., vol. 7, 175-229 (2012)

Klein R., Vater S., Päschke E., Ruprecht D., 
Multiple scales methods in meteorology,
in: ``Asymptotic Methods in Fluid Mechanics: Survey and Recent Advances'',
Springer Series: CISM Int. Centre for Mech. Sciences, vol. 523, 127--196, (2011)

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The Climate is defined by meteorologists essentially as the statics of weather over an extended time period, where this period is typically set to 30 years. This rough description gives us a hint at what is involved in studying Earth's climate from a scientific perspective: 

We need to understand the essence of (daily) weather and how the cumulative effects of its fluctuations feed back on its long-time behavior. At the same time, we need to know how long-time trends in
the driving forces of weather, such as ocean surface temperatures, sun's irradiation, or the land surface use and soil moisture influence affect the weather statistics. Last but not least we need to have a clear notion of what "statistics" means in the context of a dynamically evolving single trajectory of the single dynamical system "Earth". 

This course focuses on techniques of mathematical modelling that assist scientists in exploring the listed issues systematically.
Depending on the participants' interests, we select from 

1. Multiscale asymptotic analysis for atmospheric flows,
2. Numerical methods for geophysical flow simulation,
3. Data-based characterization of atmospheric "statistics"

Reading material will be provided depending on the choice of topics
for the semester. 

Good starting points for items 1. through 3. are, respectively,  

Klein R.,
Scale-Dependent Asymptotic Models for Atmospheric Flows,
Ann. Rev. Fluid Mech., vol. 42, 249-274 (2010)

D. Durran,
Numerical Methods for Fluid Dynamics with Applications to Geophysics,
Springer, Computational Science and Engineering Series, (2010)

Metzner Ph., Putzig L., Horenko I.,
Analysis of persistent nonstationary time series and applications
Comm. Appl. Math. & Comput. Sci., vol. 7, 175-229 (2012)


Termine / Orte

Vorlesung:

Di, 13.10.15 - 09.02.16, 14 - 16 Uhr, SR 009; Arnimallee 6

Übung:

Mi, 21.10.15 - 10.02.16, 16 - 18 Uhr, SR 007/008; Arnimallee 6

Kontakt

Rupert Klein Arnimallee 9, Raum 103
Sekretariat Ulrike Eickers: Arnimallee 6, Raum 134
Sprechstunde: Nach Vereinbarung
e-mail: martni@zedat.fu-berlin.de
   
 
 
 

Übungsaufgaben

Übung 1

Übung 2

Übung 3

Übung 4

Übung 5

Übung 6

Übung 7

Lecture of Dec. 15, 2015

Übung 8

Übungsbetrieb und Scheinkriterien

Regelmäßige Teilnahme

...im Sinne des Campus Managements. Anwesenheitspflicht besteht nicht.

Aktive Teilnahme

...im Sinne des Campus Managements besteht im

  • Erreichen von mindestens 50% der maximal möglichen Punkte auf den Übungszetteln. Außerdem ist einmal pro Semester Vorrechnen Pflicht und Scheinkriterium. Dabei sollte deutlich werden, dass die Lösung der Aufgabe wirklich verstanden wurde.

Mündliche Prüfung:

  • Am Ende des Semesters findet eine mündliche Prüfung statt. Diplomstudenten sind zu dieser nur zugelassen, wenn sie mindestens 50 % der Gesamtpunktzahl aus den Übungszetteln erhalten haben. Bachelor/Master-Studenten, wenn sie im Campus Management eingetragen sind.
  • Studierende, die die mündliche Prüfung nicht im ersten Anlauf bestehen, können an der Nachprüfung teilnehmen.

Übungsschein:

  • regelmäßige Teilnahme
  • aktive Teilnahme und
  • bestandene mündliche Prüfung

...sind notwendig und hinreichend für einen Übungsschein.

  • Scheine werden entsprechend der mündlichen Prüfungsergebnisse benotet.
  • Noten von Übungsscheinen haben im Diplom-Studiengang keine Bedeutung.  Studierende im Diplom-Studiengang haben daher das Recht auf einen unbenoteten Schein, müssen dies jedoch unmittelbar nach Bestehen der mündlichen Prüfung im Sekretariat (Frau Eickers, Raum 134) bekanntgeben. Vorsicht: Unbenotete Scheine werden bei einem eventuellen Wechsel des Studiengangs mit der Note 4.0 gewertet.