Διδάσκων: Νικόλαος Χρηστάκης, ΦΥΣ-219. E-mail: nchristakis [at] tem uoc gr

Ώρες διαλέξεων: Τετάρτη 15:00-17:00 και Παρασκευή 15:00-17:00, Α208
Ώρες εργαστηρίων/ασκήσεων: Πέμπτη 15:00-17:00, Γ109 (για εργαστήριο υπολογιστών) / Β214 (για ασκήσεις) 

Ώρες γραφείου: Δευτέρα 10-12

     Σκοπός του μαθήματος είναι η εξοικείωση με τις μαθηματικές/υπολογιστικές μεθόδους και τα αριθμητικά μοντέλα με τα οποία γίνεται η σύγχρονη πρόγνωση καιρού. Πιο συγκεκριμένα, η ύλη του μαθήματος χωρίζεται στις παρακάτω ενότητες:


Προαπαιτούμενα: Ο Απειροστικός Λογισμός ΙΙΙ (ή κάποιο αντίστοιχο μάθημα άλλου Τμήματος), καθώς και καλή γνώση προγραμματισμού σε κάποια γλώσσα (Python, C, Fortran κλπ.) συνιστώνται ισχυρά.

Διδακτικό υλικό

Για τις ανάγκες του μαθήματος θα χρησιμοποιηθούν τα βιβλία:

  1. J. Coiffier, Fundamentals of Numerical Weather Prediction, Cambridge University Press, 2011
  2. D.J. Stensrud, Parameterization Schemes-Keys to Understanding Numerical Weather Prediction Models, Cambridge University Press, 2007
  3. E. Kalnay, Atmospheric Modeling, Data Assimilation and Predictability, Cambridge University Press,2003
  4. J.R. Holton, An Introduction to Dynamic Meteorology, Academic Press, 1992
  5. A.H. Lynch και J.J. Cassano, Applied Atmospheric Dynamics, Wiley Editions, 2006
  6. Π. Κατσαφάδος και Η. Μαυροματίδης, Εισαγωγή στη Φυσική της Ατμόσφαιρας και την Κλιματική Αλλαγή, Κάλλιπος, 2015
  7. Χ. Χαλδούπης, Εισαγωγή στην Ατμοσφαιρική Φυσική, Κάλλιπος, 2015
  8. Weather Research and Forecasting Model, ARW Version 4 Modeling System User's Guide, January 2019
  9. W.C. Skamarock et al., A Description of the Advanced Research WRF Version 3, 2008


    Δείτε εδώ σχετικά μαθήματα για το περιβάλλον που προσφέρονται στη Σχολή Θετικών & Τεχνολογικών Επιστημών


    Αξιολόγηση

    Θα γίνουν υποχρεωτικά εργαστήρια για το αριθμητικό/υπολογιστικό κομμάτι του μαθήματος (αριθμητική επίλυση εξισώσεων πρόγνωσης, χρήση του μοντέλου WRF). Θα υπάρξει υποχρεωτική παράδοση 2 ομαδικών εργασιών,  μια που θα αφορά σττην αριθμητική επίλυση των προγνωστικών εξισώσεων και μια που θα αφορά στην παραγωγή ημερήσιας πρόγνωσης με τη χρήση του μοντέλου WRF-ARW. Η κάθε μια εργασία θα δίδει το 20% του συνολικού βαθμού. Ο τελικός βαθμός, Β, του μαθήματος θα υπολογιστεί από τον τύπο B = 0.20*Ε1 + 0.20*Ε2 + 0.60*Τ,  όπου Ε1, Ε2 είναι οι βαθμοί των 2 υποχρεωτικών εργασιών  και T ο βαθμός στο τελικό διαγώνισμα (απαραίτητη προϋπόθεση για να ισχύσει ο τύπος είναι Τ >= 4, αλλιώς Β = Τ). Ο ίδιος τύπος υπολογισμού του τελικού βαθμού ισχύει και για την εξεταστική περίοδο του Σεπτεμβρίου.


    Ροή Διαλέξεων

    1η εβδομάδα: Θερμοδυναμική Ατμόσφαιρας, (Υλικό: Κεφάλαιο 3, Χαλδούπης)

    2η εβδομάδα: Θερμοδυναμική Ατμόσφαιρας, Δυναμική Ατμόσφαιρας (Υλικό: Κεφάλαιο 5, Χαλδούπης)

    3η εβδομάδα: Δυναμική Ατμόσφαιρας (Υλικό: Κεφάλαια 1, 2, 3, Holton)

    4η εβδομάδα: Δυναμική Ατμόσφαιρας, Ακτινοβολία στην Ατμόσφαιρα (Υλικό: Κεφάλαιο 7, Χαλδούπης)

    5η εβδομάδα: Φυσική Νεφών (Υλικό: Κεφάλαιο 4, Χαλδούπης)

    6η εβδομάδα: Οι πρωτογενείς εξισώσεις αριθμητικής πρόγνωσης καιρού (Υλικό: Κεφάλαιο 2, Coiffier)

    7η εβδομάδα: Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών (Υλικό: Κεφάλαιο 3, Coiffier)

    8η εβδομάδα: Οι πρωτογενείς εξισώσεις σε γενικευμένη κάθετη συντεταγμένη και εισαγωγή στη σ-συντεταγμένη. Κατασκευή απλοποιημένου βαροκλινικού μοντέλου  (Υλικό: Κεφάλαια 7, 8, Coiffier, Arakawa and Suarez, 1983)

    9η εβδομάδα: Φυσικές Παραμετροποιήσεις (Υλικό: Κεφάλαιο 9, Coiffier)

    10η εβδομάδα: Εισαγωγή στο αριθμητικό μοντέλο WRF-ARW (Υλικό: WRF User's guide και Skamarok et al.)

    11η εβδομάδα: Εισγωγή στην αριθμητική πρόγνωση καιρού με το WRF,  (Υλικό: WRF User's guide)

    12η εβδομάδα: Εισαγωγή στο γλώσσα κελύφους NCL για την αναπαράσταση μετεωρολογικών παραμέτρων (Υλικό: NCL Online Tutorial)

    13η εβδομάδα: Γενική επανάληψη - Επίλυση ασκήσεων



    Ανακοινώσεις

    13/03/19:  Αντί για μάθημα, οι φοιτητές καλούνται να παρακολουθήσουν την παρουσίαση της πτυχιακής εργασίας του κυρίου Δημητρίου Καραμανίδη με θέμα την στατιστική ανάλυση μετεωρολογικών δεδομένων κατά τη διάρκεια καιρικών φαινομένων με ισχυρούς έως θυελλώδεις ανέμους. Η παρουσίαση είναι στις 15:00 στην Β201.

    17/04/19: Η υπολογιστική εργασία (κώδικας-γραφικές παραστάσεις) πρέπει να παραδοθεί  από τις ομάδες μέχρι και την Τετάρτη 8 Μαΐου. Η εξέτασή της θα γίνει στο εργαστήριο Γ109 την Πέμπτη 9 Μαΐου.
    20/05/19:
    Οι παρουσιάσεις της 48ωρης πρόγνωσης καιρού θα πραγματοποιηθούν σε 2 ημέρες. Οι ομάδες 1 και 2 θα παρουσιάσουν την Πέμπτη 13/06 και οι ομάδες 3 και 4  την Πέμπτη 20/06. Ώρες και αίθουσες θα ανακοινωθούν στο προσεχές διάστημα.