Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Micrometeorologia

Codi de l'assignatura: 571389

Curs acadŔmic: 2019-2020

Coordinaciˇ: Mireia Udina Sistach

Departament: Departament de FÝsica Aplicada

crŔdits: 5

Programa ˙nic: S

 

 

Hores estimades de dedicaciˇ

Hores totals 125

 

Activitats presencials

50

 

-  Teoria

 

25

 

-  TeoricoprÓctica

 

20

 

-  PrÓctiques d'ordinadors

 

5

Treball tutelat/dirigit

15

Aprenentatge aut˛nom

60

 

 

Recomanacions

 

Es recomana disposar del llibre de R. B. Stull, An Introduction to Boundary Layer Meteorology, que s’utilitzarà com a eina base per a l’assignatura.

Tenir amb anterioritat les presentacions en PowerPoint que estan disponibles al dossier.

És molt recomanable la participació i l’assistència a classe.

Resoldre els problemes plantejats a classe amb anterioritat resulta una bona eina per entendre conceptes.

És obligatori fer les pràctiques de l’assignatura.

 

 

CompetŔncies que es desenvolupen

 

Les competències senyalades amb un asterisc són les més rellevants per l’assignatura.

Competències generals / transversals)
• CG1- Analitzar críticament el rigor dels desenvolupaments teòrics i la fiabilitat de les observacions en el camp de la Meteorologia. (*)

Competències específiques.

•  CE1- Conèixer i entendre en profunditat els principals processos físics i interaccions que donen lloc als fenòmens meteorològics.(*)

• CE2- Saber descriure qualitativament i quantitativament els moviments atmosfèrics en totes les escales espacials (des de remolins turbulents a la circulació general atmosfèrica), així com conèixer els mecanismes que regeixen el comportament d’aquests moviments. (*)

•  CE3- Entendre la ciència relacionada amb el canvi climàtic, les seves manifestacions i impactes i la seva relació amb canvis climàtics passats, així com conèixer l’evolució esperada del clima futur, sabent valorar les incerteses i incògnites.

• CE4- Entendre com els models numèrics del temps, clima i qualitat de l’aire es formulen a partir de principis físics i com s’usen amb fins predictius i de diagnòstic.(*)

• CE5- Posseir habilitats de programació i desenvolupament d’algoritmes per a l’anàlisi de dades meteorològiques / climàtiques i per a la resolució de problemes meteorològics. (*)

• CE6- Analitzar e interpretar sèries meteorològiques i climàtiques utilitzant diferents tècniques. (*)

• CE-7 Interpretar diagrames meteorològics i mapes sinòptics i utilitzar-los per diagnosticar i pronosticar situacions meteorològiques. Valorar el risc associat a cada tipus de pronòstic i la seva comunicació al públic.
• CE-8  Saber utilitzar els principals instruments meteorològics, sistemes d’observació i interpretar imatges de radar i de satèl·lit.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

Generals
Es pretén que l’alumne adquireixi els coneixements bàsics necessaris per comprendre el comportament de la capa d’atmosfera més propera a la superfície terrestre que està directament influenciada pel fregament, l’escalfament i el refredament d’aquesta superfície i que anomenem capa límit atmosfèrica. Per arribar a aquest fi, és necessari que l’alumne tingui una sèrie de coneixements i habilitats o destreses que es descriuen a continuació.

Específics

• Comprendre els mecanismes d’interacció entre la capa límit atmosfèrica i les dues fronteres o límits —la superior, que és l’atmosfera lliure, i la inferior, que és la superfície terrestre. L’anàlisi de les escales en què interactuen, tant de temps com de longitud, és un punt important d’aquesta temàtica.
• Comprendre l’estructura de la capa límit atmosfèrica i la seva relació amb el cicle diürn.
• Comprendre la dinàmica d’aquesta capa límit lligada al transport vertical de calor, quantitat de moviment, vapor d’aigua i contaminants realitzada bàsicament pel moviment turbulent.
• Conèixer els problemes d’indeterminació que genera el moviment turbulent en la resolució de les equacions de conservació i les formes existents per resoldre aquest problema.
• Aprendre a diagnosticar l’estabilitat tèrmica i dinàmica de la capa límit i la seva relació amb el transport principalment de contaminants.

Els coneixements anteriors constitueixen per a l’alumne la base per a un futur desenvolupament i aplicació de models meteorològics de petita i mitjana escala.

Relatius a habilitats i destreses

Particulars:
• Saber fer una diagnosi de l’estat de la capa límit atmosfèrica a partir de l’anàlisi de mesures.
• Aplicar aquest coneixement a la diagnosi i previsió de possibles problemes mediambientals.

Generals:
• Adquirir un esperit crític des del punt de vista científic i ser capaç de combinar diferents conceptes per arribar a un coneixement més generalista.

 

 

Blocs temÓtics

 

1. Introducciˇ

*  Definició de la capa fronterera atmosfèrica

Característiques generals

Escales de moviment a l’atmosfera

Hipòtesi de Taylor

Gruix i estructura de la capa fronterera

Tècniques de mesura. Exploració directa i exploració remota

Importància del seu estudi i aplicacions. Mètodes de mesura

2. TurbulŔncia

*  Característiques bàsiques del moviment turbulent a la capa fronterera atmosfèrica

El significat de la turbulència i el seu espectre

Revisió d’alguns conceptes matemàtics i estadístics

L’energia cinètica turbulenta

Flux cinemàtic

Tensor d’esforços

Variables d’escalat

3. Equacions de govern a la capa fronterera

*  Equacions bàsiques

Simplificacions, aproximacions i variables d’escalat

Equacions de pronòstic per a valors mitjans de les variables

Equacions de pronòstic per a variàncies i fluxos turbulents

Variables d’escalat per a la convecció lliure

4. Energia cinŔtica turbulenta, estabilitat i escalat

*  Derivació de l’equació del balanç de l’energia cinètica turbulenta

Contribució de l’energia segons la mida del remolí

Conceptes d’escalat

El nombre de Richardson

La longitud d’Obukhov

Gradients adimensionals

5. La indeterminaciˇ i formes de resoluciˇ

*  El problema de la indeterminació

Indeterminacions de diferent ordre

Indeterminació local i no local

6. Condicions de contorn i foršaments externs

*  Balanç energètic a la superfície

Càlcul dels fluxos de calor sensible i calor latent

Flux superficial

7. Teoria de semblanša

*  Mètodes d’anàlisi dimensional. Teorema pi de Buckingham. Escales de semblança

Relacions de semblança per capes estables, indiferents i inestables

Perfil de vent i temperatura a la capa fronterera: cas d’estratificació indiferent, estable i inestable

8. Continguts prÓctics

*  1. Càlcul dels fluxos superficials de moment, calor i humitat pel mètode de Bowen. Discussió dels resultats

2. Anàlisi de l’evolució temporal de la capa límit atmosfèrica

3. Simulació del desenvolupament de la capa de mescla diürna amb el “CLASS model”. Part 1: Estudi de l’equació de conservació de la calor

4. Simulació del desenvolupament de la capa de mescla diürna amb el “CLASS model”. Part 2: Estudi de l’equació de conservació de la humitat

5.  Simulació del desenvolupament de la capa de mescla diürna amb el “CLASS model”. Part 3: Estudi de l’equació de conservació del moment a la capa de mescla i a la capa superficial

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Es duen a terme classes presencials tant de teoria com de problemes per explicar els conceptes fonamentals i aplicar-los a la resolució de casos concrets. Paral·lelament també es fan diverses sessions de pràctiques amb dades meteorològiques reals que requereixen tractament i anàlisi. Aquesta feina es realitzarà mitjançant la utilització de programes clàssics, de programes en el llenguatge escollit per l’alumne i també en el llenguatge NCAR COMMAND LANGUAGE (NCL) que s’ensenyarà a les classes pràctiques. Finalment l’execució de simulacions de formació i creixement de la capa límit atmosfèrica mitjançant models senzills 1D constituirà el nucli final de l’aprenentatge. Els treballs pràctics anteriorment descrits seran elaborats, analitzats i presentats per a la seva avaluació.

Per seguir l’assignatura l’alumne disposa de llibres de text, bàsicament el llibre de R. B. Stull An Introduction to Boundary Layer Meteorology, així com de diverses presentacions en PowerPoint que es troben als dossiers de l’assignatura en el Campus Virtual.

 

 

Avaluaciˇ acreditativa dels aprenentatges

 

— Proves d’avaluació continuada (20 %).
— Elaboració i presentació dels treballs pràctics (30 %).
— Examen final de teoria i problemes (50 %). Per poder aprovar l’assignatura cal obtenir com a mínim un 3,5 a l’examen final.

 

Avaluaciˇ ˙nica

Examen final de teoria i problemes.