Διδάσκων: Νικόλαος Χρηστάκης, E-309. E-mail: nchristakis [at] tem uoc gr

Ώρες διαλέξεων: Τετάρτη 11:15-13:00 και Παρασκευή 13:15-15:00, αποκλειστικά διαδικτυακά
(Για την 1η διάλεξη, δείτε στις Ανακοινώσεις)
 Ώρες εργαστηρίων/ασκήσεων: Μετά την 3η εβδομάδα θα υπάρχουν εργαστήρια ή/και ώρες ασκήσεων, επίσης διαδικτυακά, κατόπιν συνεννοήσεως με
τους φοιτητές

Ώρες γραφείου: Κατόπιν συνεννοήσεως, διαδικτυακά

     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, οι Διαφορικές Εξισώσεις (ή κάποια αντίστοιχα μαθήματα άλλων Τμημάτων), 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. Γ. Συλαίος, Κ.Μουτσόπουλος, Περιβαλλοντική Υπολογιστική Ρευστομηχανική, Κάλλιπος, 2015
  9. Weather Research and Forecasting Model, ARW Version 4 Modeling System User's Guide, June 2018
  10. 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 (αριθμητικές μέθοδοι επίλυσης μερικών διαφορικών εξισώσεων, χρήση του μοντέλου WRF). Θα υπάρξει υποχρεωτική παράδοση 2 ομαδικών εργασιών,  μια που θα αφορά στην 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, (Υλικό: Κεφάλαιο 3, Χαλδούπης)

    3η εβδομάδα: Δυναμική Ατμόσφαιρας, (Υλικό: Κεφάλαιο 5, Χαλδούπης, Κεφάλαια 1, 2, 3, Holton)

    4η εβδομάδα: Δυναμική Ατμόσφαιρας (Υλικό: Κεφάλαιο 5, Χαλδούπης, Κεφάλαια 1, 2, 3, Holton)

    5η εβδομάδα: Δυναμική Ατμόσφαιρας (Υλικό: Κεφάλαιο 5, Χαλδούπης, Κεφάλαια 1, 2, 3, Holton)

    6η εβδομάδα: Ακτινοβολία στην Ατμόσφαιρα (Υλικό: Κεφάλαιο 7, Χαλδούπης)

    7η εβδομάδα: Φυσική Νεφών (Υλικό: Κεφάλαιο 4, Χαλδούπης)

    8η εβδομάδα: Οι πρωτογενείς εξισώσεις αριθμητικής πρόγνωσης καιρού (Υλικό: Κεφάλαιο 2, Coiffier)

    9η εβδομάδα: Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών (Υλικό: Κεφάλαιο 3, Coiffier)

    10η 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)

    11η εβδομάδα: Φυσικές Παραμετροποιήσεις (Υλικό: Κεφάλαιο 9, Coiffier)

    12η εβδομάδα: Εισαγωγή στο αριθμητικό μοντέλο WRF-ARW (Υλικό: WRF User's guide και Skamarok et al.)

    13η εβδομάδα: Εισγωγή στην αριθμητική πρόγνωση καιρού με το WRF,  (Υλικό: WRF User's guide)



    Ανακοινώσεις

    15/09/2021: Σημαντική ανακοίνωση για την εξέταση του μαθήματος.  Την Παρασκευή  17/09/21 και ώρα 15.00 (3.00 μμ) θα πραγματοποιηθεί διαδικτυακά η εξέταση του μαθήματος. Παρακαλούνται οι φοιτητές που θα λάβουν μέρος στην εξέταση να συνδεθούν κατά μόνας στο ΖΟΟΜ του διδάσκοντα στις 14.50. Συνιστάται ισχυρά οι εξεταζόμενοι να έχουν πρόσβαση σε υπολογιστή με κάποια γλώσσα προγραμματισμού εγκατεστημένη. Ενδέχεται να χρειαστεί. Όσοι επιτύχουν στις εξετάσεις, ενδέχεται να κληθούν και σε προφορική εξέταση σε ημέρα και ώρα που θα καθοριστεί μετά από συνεννόηση με τον διδάσκοντα.

    18/08/2021: Ανακοίνωση για την εξεταστική του Σεπτεμβρίου.  Την Παρασκευή 17/09/21 και ώρα 15.00 θα πραγματοποιηθεί ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΑ η εξέταση του μαθήματος. Περαιτέρω οδηγίες θα ακολουθήσουν τις παραμονές της εξέτασης.

    14/06/2021: Aνακοίνωση για την 2η Εργαστηριακή Άσκηση. Την Τετάρτη 23/06/21 και  ώρα 17.00 και Πέμπτη 24/06/21 και ώρα 14.00 θα πραγματοποιηθούν οι παρουσιάσεις των ομάδων για την πρόγνωση καιρού με τη χρήση του αριθμητικού μοντέλου WRF.  ΟΜΑΔΑ 1 στις 23/06 και ώρα 17.00. ΟΜΑΔΑ 2 στις 23/06 και ώρα 17.30, ΟΜΑΔΑ 3 στις 23/06 και ώρα 18.00, ΟΜΑΔΑ 4 στις 24/06 και ώρα 14.00, ΟΜΑΔΑ 5 στις 24/06 και ώρα 14.30. Παρακαλούνται οι ομάδες την προκαθορισμένη ώρα να συνδεθούν στο ΖΟΟΜ του διδάσκοντα. Συνιστάται όλοι οι φοιτητές να παρακολουθήσουν τις παρουσιάσεις των συμφοιτητών τους.
    Η παράδοση των αναφορών των ομάδων να γίνει με email μέχρι και την Κυριακή 27/06/2021.

    27/05/2021: Σημαντική ανακοίνωση για την εξέταση του μαθήματος.  Τη  Δευτέρα 31/05/21 και ώρα 13.00 θα πραγματοποιηθεί η εξέταση του μαθήματος. Παρακαλούνται οι φοιτητές που θα λάβουν μέρος στην εξέταση να συνδεθούν κατά μόνας στο ΖΟΟΜ του διδάσκοντα στις 12.50. Συνιστάται ισχυρά οι εξεταζόμενοι να έχουν πρόσβαση σε υπολογιστή με κάποια γλώσσα προγραμματισμού εγκατεστημένη. Ενδέχεται να χρειαστεί. Όσοι επιτύχουν στις εξετάσεις, ενδέχεται να κληθούν και σε προφορική εξέταση σε ημέρα και ώρα που θα καθοριστεί μετά από συνεννόηση με τον διδάσκοντα.

    24/05/2021: Aνακοίνωση για την 1η Εργαστηριακή εξέταση. Την Τετάρτη 26/05/21 και ώρα 19.00-21.30 θα πραγματοποιηθεί η εξέταση της 1ης εργαστηριακής άσκησης. ΟΜΑΔΑ 1 στις 19.00. ΟΜΑΔΑ 2 στις 19.30, ΟΜΑΔΑ 3 στις 20.00, ΟΜΑΔΑ 4 στις 20.30, ΟΜΑΔΑ 5 στις 21.00. Παρακαλούνται οι ομάδες την προκαθορισμένη ώρα να συνδεθούν στο ΖΟΟΜ του διδάσκοντα και να έχουν ήδη ξεκινήσει τα εικονικά μηχανήματά τους στο Microsoft Azure.

    24/04/2021: Aνακοίνωση για έξτρα εργαστήριο. Τη Μεγάλη Δευτέρα 26/04/21 και ώρα 19.00-21.00 θα πραγματοποιηθεί έξτρα εργαστήριο, στο οποίο θα συζητηθεί η εργαστηριακή άσκηση προς παράδοση, καθώς και ο τρόπος εισόδου στα καινούργια εικονικά μηχανήματά τους μέσω του Microsoft Azure κατά τη διάρκεια των εορτών από τις ομάδες εργασίας για να ετοιμάσουν και να τεστάρουν τους κώδικές τους.

    10/04/2021: Aνακοίνωση για έξτρα εργαστήριο. Τη Δευτέρα 12/04/21 και ώρα 20.00-22.00 θα πραγματοποιηθεί έξτρα εργαστήριο, όπως έχει ήδη ανακοινωθεί. Το εργαστήριο της Τετάρτης θα πραγματοποιηθεί κανονικά.

    30/03/2021: Aνακοίνωση για το μάθημα της Τετάρτης 31/03/21! Λόγω κωλύματος του διδάσκοντα, το πρωινό μάθημα αντί Τετάρτης, θα πραγματοποιηθεί την Πέμπτη 01/04/21 και ώρα 17.15-19.00. Το εργαστήριο θα πραγματοποιηθεί κανονικά την Τετάρτη 31/03/21 και ώρα 19.00-21.00.

    20/03/2021: Aνακοίνωση για το μάθημα της Τετάρτης 24/03/21! Λόγω κωλύματος του διδάσκοντα, το μάθημα αντί Τετάρτης θα πραγματοποιηθεί τη Τρίτη 23/03/21 και ώρα 19.15-21.00.

    12/03/2021: Σημαντική ανακοίνωση για τα εργαστήρια! Το μάθημα έχει επιλεγεί πιλοτικά για να αξιολογηθεί η χρήση της πλατφόρμας Microsoft Azure για το Πανεπιστήμιο Κρήτης. Για το λόγο αυτό χρειάζεται μέχρι την Τρίτη 16/03/21, όσοι φοιτητές έχουν σκοπό να παρακολουθούν τα εργαστήρια να μου αποστείλουν email αποκλειστικά από τον ιδρυματικό τους λογαριασμό (ο οποίος είναι συνδεδεμένος με τη Microsoft) για να τους συμπεριλάβω στα υπό κατασκευή virtual machines που θα στηθούν για λογαριασμό των εργαστηρίων του μαθήματος. Τα εργαστήρια θα γίνονται ημέρα Τετάρτη και ώρα 19.00-21.00.
    Την Τετάρτη 17/03/21 στις 19.00 θα πραγματοποιηθεί από το διδάσκοντα ενημερωτικό σεμινάριο για τη χρήση της πλατφόρμας Microsoft Azure για τους συμμετέχοντες στα εργαστήρια.  

    17/02/2021: Σημαντική ανακοίνωση! Λόγω εκτάκτου κωλύματος και των δυσμενών καιρικών συνθηκών, το σημερινό μάθημα ΔΕΝ θα πραγματοποιηθεί στις 11.15-13.00 αλλα σήμερα το απόγευμα 19.15-21.00. Οι φοιτητές θα λάβουν στο email  τους το  νέο κωδικό του ΖΟΟΜ.

    10/02/2021: Σημαντική ανακοίνωση! Λόγω εκτάκτου κωλύματος, το σημερινό 1ο μάθημα ΔΕΝ θα πραγματοποιηθεί στις 11.15-13.00 αλλα σήμερα το απόγευμα 19.15-21.00. Παρακαλούνται οι φοιτητές να ακολουθήσουν τις ίδιες οδηγίες που περιγράφονται παρακάτω.

    Σημαντική ανακοίνωση για την 1η και 2η διάλεξη: Για τις δύο πρώτες διαλέξεις, Τετάρτη 10/02/2021 και Παρασκευή 12/02/2021, οι φοιτητές καλούνται να εισέλθουν στο Zoom Meeting room του διδάσκοντα, κάνοντας JOIN Α MEETING στην εφαρμογή ΖΟΟΜ, την οποία θα έχουν εγκαταστήσει στον υπολογιστή/tablet τους (ΔΕΝ απαιτείται να έχουν κάποιο λογαριασμό στο ZOOM, αλλά απλά εγκατεστημένη την εφαρμογή). Μετά και από τη 2η διάλεξη, σε όσους φοιτητές ενδιαφέρονται να παρακολουθήσουν το μάθημα, θα αποσταλλεί καινούργιο password, το οποίο θα μπορούν να χρησιμοποιούν για τις ώρες των διαλέξεων.