Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka atmosfery
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-017-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Nęcki Jarosław (necki@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Omawiane są warunki sprzyjające utrzymania życia na planetach. Analizowany jest skład atmosfery oraz przyczyny jego zmian i konsekwencje z tego wynikające dla klimatu na Ziemi.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Wiedza z zakresu fizyki środowiska MNB1A_W01, MNB1A_W02 Egzamin
M_W002 Pomiary i urządzenia MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach
M_W003 Analiza danych MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Sprawozdanie
Umiejętności: potrafi
M_U001 Umiejetnosci w fizyce atmosfery MNB1A_U11, MNB1A_U05, MNB1A_U02, MNB1A_U06, MNB1A_U01, MNB1A_U09 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Kompetencje w fizyce atmosfery MNB1A_K02, MNB1A_K01, MNB1A_K04 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
58 30 0 16 0 0 0 0 12 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Wiedza z zakresu fizyki środowiska + - - - - - - - - - -
M_W002 Pomiary i urządzenia + - - - - - - + - - -
M_W003 Analiza danych + - + - - - - + - - -
Umiejętności
M_U001 Umiejetnosci w fizyce atmosfery - - + - - - - + - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Kompetencje w fizyce atmosfery - - + - - - - + - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 104 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 58 godz
Przygotowanie do zajęć 16 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 8 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 16 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 4 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. 1) Budowa Atmosfery

    Trzy pierwsze wykłady wstępne (6h) zawierają podstawowe informacje o atmosferze Ziemi i innych planet. Przeprowadzany jest jej podział ze względu na różne parametry fizykochemiczne. Omawiane są warunki sprzyjające utrzymania życia na planetach. Historia zmian składu atmosfery oraz jej przyczyny i konsekwencje dla klimatu w odniesieniu do Ziemi i innych planet/księżyców w układzie słonecznym oraz planet “złotowłosej” w innych układach planetarnych.

  2. 2) Bilans radiacyjny Ziemi i innych planet

    Dwa wykłady (4h) związane są ze szczegółową konstrukcją modelu bilansu radiacyjnego Ziemi. Pod uwagę brane są różne skale czasowe i czynniki związane z parametrami opisującymi własności powierzchni gruntu i składu atmosfery.

  3. 3) Równowaga pionowa w atmosferze

    Dwa wykłady (4h) omawiające konsekwencję bilansu radiacyjnego dla pionowej równowagi w atmosferze. W tym kontekście analizowany jest cykl dobowy konwekcji atmosferycznej i możliwe sytuacje meteorologiczne oraz ich znaczenie dla dyspersji zanieczyszczeń. Omawiany jest wpływ sytuacji barycznej na wzmocnienie lub osłabienie ruchów pionowych w atmosferze.

  4. 4) Chmury – powstawanie i klasyfikacja

    Dwa wykłady (4h) prezentują podstawowe teorie powstawania chmur. Rozważana jest szybkość procesu oraz bilans energetyczny podczas procesów chmurotwórczych.
    Klasyfikacja chmur ze względu na stan atmosfery, jej dynamikę, historię masy powietrza wraz z nomenklaturą meteorologiczną.

  5. 5) Wiatry

    Wykład (2h) opisujący fizyczne przyczyny powstawania i utrzymywania się wiatrów w atmosferze w rozmaitych sytuacjach barycznych. Omówiona jest spirala Eckmana w odniesieniu do ruchów atmosfery, elementy szorstkości terenu i ich wpływ na prędkość wiatru oraz wiatry związane z ukształtowaniem terenu.

  6. 6) Cyrkulacja globalna i mezoskalowa

    Dwa wykłady (4h) pozwalają na opis badań naziemnych i satelitarnych związanych z powstawaniem układów cyrkulacji komórkowej oraz teorię powstawania układów barycznych, frontów atmosferycznych i cyklicznych zjawisk pogodowych (NAO, ENSO).

  7. 7) Badania składu atmosfery

    Dwa ostatnie wykłady (4h) związane są z możliwymi zmianami składu atmosfery. Przedstawione są przyczyny zarówno cyklicznych jak i okazjonalnych zmian zawartości gazów śladowych w powietrzu (w troposferze i stratosferze). Omówione zostaną metody badawcze (historyczne i aktualne) w analizach prowadzonych na powierzchni i zdalnie.

Ćwiczenia laboratoryjne (16h):
  1. 1) proste obliczenia fizyczne w badaniach atmosfery (4h)

    Ćwiczenia podsumowują wykorzystanie podstawowych praw związanych z bilansem promieniowania i statyki atmosfery do określania warunków termicznych i równowagi atmosfery.

  2. 2) Model Class – wprowadzenie (4h)

    Przedstawiona zostanie konstrukcja modelu, podstawowe równania, zmienne i sposób wprowadzania danych oraz obrazowania wyników modelu. Omówione zostaną warunki stosowalności modelu i analiza niepewności wyników.

  3. 3) Model Class – pierwsze użycie (4h)

    Ćwiczenia dotyczą prostych sytuacji o skrajnych parametrach meteorologicznych. Modelowanie wysokości warstwy granicznej, zmian temperatury potencjalnej i wilgotności oraz relacje pomiędzy nimi.

  4. 4) Model Class – modelowanie zaawansowane (4h)

    Użycie modelu class w znacznie bardziej rzeczywistych przypadkach – porównanie z danymi pomiarowymi dla typowych środowisk. Wpływ adwekcji, sytuacji barycznych i zachmurzenia na skład atmosfery, powiązanie zmian stężenia gazów śladowych z innymi parametrami atmosfery, analiza sprzężeń zwrotnych.

Zajęcia terenowe (12h):
Pomiary meteorologiczne i ich interpretacja

Zajęcia terenowe odbędą się pod koniec semestru po zrealizowaniu wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Studenci biorący udział w zajęcia terenowe zostaną wyposażeni w proste narzędzia pomiarowe (barometr, termometr, higrometr, wiatromierz). Przed przystąpienia do pomiarów uczestnicy muszą przygotować mapy baryczne i zapoznać się z sytuacją synoptyczną. Zajęcia odbędą się w Tatrzańskim Parku Narodowym i pomiary dokonywane będą podczas wchodzenia na Kasprowy Wierch dzięki czemu studenci uzyskają profile pionowe atmosfery do wysokości 2km n.p.m. Drugą część pracy uczestnicy wykonują po powrocie z terenu. Należy wykonać modelowanie wszystkich parametrów i porównać z otrzymanymi wynikami – różnice przedyskutować.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Zajęcia terenowe: Nie określono
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład – egazmin
Cwiczenia – wykonanie i oddanie zadań modelowych
Zajecia terenowe – sprawozdanie

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Zajęcia terenowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Nie określono
Sposób obliczania oceny końcowej:

OK = E*0.5+CL*0.25+SZT*0.25
OK – Ocena końcowa
E – ocena z Egzaminu
CL – ocena zaliczenia końcowego ćwiczeń laboratoryjnych
SZT- ocena sprawozdania z zajęć terenowych

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Praca własna – oddanie sprawozdań

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Ogólna wiedza z zakresu podstaw fizyki i chemii.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Korzuchowski – Atmosfera, Klimat, Ekoklimat
Iribarne, Cho – Fizyka atmosfery
Lutgens, Tarbuck – The Atmosphere,
Ahrens – Essentials of Meteorology,
Ahrens – Meteorology Today,
Salby- Fundamentals of Atmospheric Physics,
Holton -An Introduction to Dynamic Meteorology,

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1) Partitioning of atmospheric carbon dioxide over Central Europe: insights from combined measurements of CO2 mixing ratios and their carbon isotope composition / Mirosław ZIMNOCH, Dorota JELEŃ, Michał GAŁKOWSKI, Tadeusz KUC, Jarosław NĘCKI, Łukasz CHMURA, Zbigniew GORCZYCA, Alina JASEK, Kazimierz RÓŻAŃSKI // Isotopes in Environmental and Health Studies ; ISSN 1025-6016. — 2012 vol. 48 no. 3, s. 421–433. — Bibliogr. s. 432–433.
2)Regional inversion of CO2 ecosystem fluxes from atmospheric measurements: reliability of the uncertainty estimates / G. Broquet, [et al.], J. NĘCKI, [et al.] // Atmospheric Chemistry and Physics ; ISSN 1680-7316. — 2013 vol. 13 iss. 17, s. 9039–9056. — Bibliogr. s. 9055–9056, Abstr.. — tekst: http://www.atmos-chem-phys.net/13/9039/2013/acp-13-9039-2013.pdf
3)Retrieval of methane source strengths in Europe using a simple modeling approach to assess the potential of spaceborne lidar observations / C. Weaver, C. Kiemle, S. R. Kawa, T. Aalto, J. NĘCKI, M. Steinbacher, J. Arduini, F. Apadula, H. Berkhout, J. Hatakka // Atmospheric Chemistry and Physics ; ISSN 1680-7316. — 2014 vol. 14 iss. 5, s. 2625–2637. — Bibliogr. s. 2635–2636, Abstr.. — tekst: http://www.atmos-chem-phys.net/14/2625/2014/acp-14-2625-2014.pdf

Informacje dodatkowe:

W przypadku nieobecności na ćwiczeniach laboratoryjnych student wykonuje zadanie domowe dotyczące przerabianego na zajęciach materiału i oddaje prowadzącemu wraz ze sprawozdaniem pisemnym z wykonanej pracy nad modelem. Nie ma możliwości nieodrabiania ćwiczeń laboratoryjnych.
W przypadku usprawiedliwionej nieobecności na zajęciach terenowych student ma możliwość ustalenia z prowadzącym metody przeprowadzenia własneg eksperymentu o adekwatnej liczbie godzin.
W przypadku nieusprawiedliwionej nieobecno,sci na zajęciach terenowych część oceny końcowej SZT przyjmowana jest jako 2.0, najwyższa możliwa nota do uzyskania wynosi OK=3.5.