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, January 2019
  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 (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, (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

    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 παραπάνω.

    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.