Uvod u geofizičku dinamiku fluida

Izbornik predmeta

Glavni izbornik

Uvod u geofizičku dinamiku fluida

Šifra: 66356
ECTS: 4.0
Nositelji: izv. prof. dr. sc. Ivana Herceg Bulić - Predavanja
Izvođači: Iva Međugorac - Auditorne vježbe
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Auditorne vježbe 15
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA:
Upoznavanje studenata s fundamentalnim zakonima i procesima u atmosferi i moru, analiza fluida u mirovanju i gibanju, upoznavanje metoda analize njihove strukture, razvoj vještina za rješavanje konkretnih problema te stjecanje temeljnog znanja za daljnje geofizičke kolegije.

NASTAVNI SADRŽAJ:
Sustav atmosfera-more: Sunčevo zračenje. Razdioba temperature. Efekt staklenika. Konvekcija. Varijabilnost radijacijskog forsiranja i posljedični horizontalni gradijenti. Međudjelovanje atmosfere i mora; Svojstva fluida koji miruje: Jednadžba stanja. Termodinamičke varijable. Vodena para u atmosferi. Promjene faze. Ravnoteža sila koje djeluju na čest fluida (sila gradijenta tlaka, teža), hidrostatska jednadžba. Vertikalna struktura atmosfere i mora. Statička stabilnost, Brunt-Väisälä frekvencija, potencijalna temperatura, potencijalna gustoća. Vertikalni profili i njihov grafički prikaz; Fluid u gibanju: Čest fluida. Jednadžba sačuvanja mase. Jednadžba sačuvanja skalarne veličine (vlažnost, salinitet). Jednadžba sačuvanja topline. Jednadžba gibanja, Coriolisova sila, viskozni efekti (molekularni, turbulentni). Skale gibanja. Rubni uvjeti (čvrsta granica, materijalna granica, unutrašnje granične plohe).

PLAN I PROGRAM KOLEGIJA:
Predavanja:
1. Uvod i povijesni razvoj meteorologije, osnovni pojmovi geofizičke dinamike fluida, obilježja atmosfere i mora, kemijska i fizikalna svojstva atmosfere i mora te njihov sastav.
2. Globalna bilanca energije, radijacijska ravnoteža na Zemlji, albedo, staklenički efekt, modeli efekta staklenika.
3. Vertikalna struktura atmosfere, atmosferski slojevi i njihova svojstva, ultraljubičasto zračenje u atmosferi, troposferski i stratosferski ozon, fotokemijske reakcije stratosferskog ozona.
4. Hidrostatička ravnoteža, primjena jednadžbe hidrostatičke ravnoteže u (izotermna, homogena atmosfere, atmosfera s vertikalno promjenjivom temperaturom).
5. Konvekcija, konvekcija u plitkom fluidu, konvekcija i stabilnost u nekompresibilnom fluidu, konvekcija i stabilnost u suhoj i vlažnoj kompresibilnoj atmosferi.
6. Težinski valovi.
7. Dinamika fluida, Lagrangeovski i Eulerovski opis gibanja fluida, jednadžba kontinuiteta.
8. Sustav jednadžbi za fluid koji ne rotira (Navier-Stokesove jednadžbe, jednadžba kontinuiteta, termodinamička jednadžba, jednadžba stanja, jednadžba soli).
9. Sustav jednadžbi za fluid koji rotira (vektorski oblik jednadžbe gibanja u koordinatnom sustavu koji rotira).
10. Jednadžbe gibanja u sfernom koordinatnom sustavu. Analiza skala u jednadžbama gibanja.
11. Aproksimacije jednadžbi gibanja fluida (hidrostatička aproksimacija, slaba i jaka Boussinesqova aproksimacija).
12. Primjena horizontalnih komponenti jednadžbe gibanja na procese u atmosferi i moru. Inercijalne oscilacije.
13. Geostrofički vjetar u atmosferi, geostrofičke struje u moru. Taylor-Proudmanov teorem, izvod i primjena.
14. Homogeno geostrofičko strujanje iznad nagnute podloge uz pretpostavku horizontalne, odnosno nagnute, gornje granice.
15. Utjecaj sile trenja na gibanja u atmosferi i moru.

Vježbe:
1. Vektorska algebra.
2. Zračenje crnog i sivog tijela, energijska bilanca zračenja na vrhu atmosfere, energijska bilanca zračenja pri tlu.
3. Staklenički efekt, različiti modeli efekta staklenika.
4. Hidrostatička ravnoteža.
5. Prvi zakon termodinamike i njegova primjena u atmosferi.
6. Adijabatički i kvazistatički procesi.
7. Statička stabilnost atmosfere.
8. Potencijalna temperatura, entropija, Brunt-Väisälaä frekvencija.
9. Jednadžbe gibanja geofizičkog fluida i njihova primjena.
10. Utjecaj Coriolisove sile na gibanje fluida i čvrstih tijela.

NAČIN UČENJA:
Slušanje izlaganja, proučavanje bilježaka i literature, seminarski radovi. Sistematsko opažanje i zaključivanje. Analiza primjera, izvod jednadžbi i rješavanje zadataka.

METODE POUČAVANJA:
Izlaganje i diskusija. Zadatak izvoda jednadžbi i rješavanja numeričkih zadataka.

NAČIN PRAĆENJA I PROVJERE:
Domaće zadaće,seminar, pismeni i usmeni ispit.

UVJETI ZA POTPIS:
Studenti su dužni redovito pohađati predavanja i vježbe (barem 70%), aktivno sudjelovati na vježbama te rješavati domaće zadaće.

NAČIN POLAGANJA ISPITA:
Studenti su dužni položiti završni pismeni ispit. Na ispitu student može ostvariti najviše 10 bodova, a za prolaznu ocjenu je potrebno potpuno točno riješiti dva zadatka (4 boda). Ukupna ocjena pismenog ispita se određuje prema sljedećem: (40-62) % bodova - dovoljan, (63-75) % bodova - dobar, (76-88) % bodova - vrlo dobar, (89-100) % bodova - izvrstan. Ukupna ocjena na ispitu se utvrđuje nakon položenog usmenog ispita.
Literatura:
  1. Gill, A., 1982: Atmosphere-Ocean Dynamics. Academic Press, Orlando. 662 str.
  2. Cushman-Roisin, B., 1994: Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice Hall, London, 320 str.
  3. Kundu, P. K., 1990: Fluid mechanics. Academic Press, San Diego, 638 str.
Preduvjeti za:
Upis predmeta :
Položen : Linearna algebra 2

Polaganje predmeta :
Položen : Opća fizika 4
5. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Geofizika
Termini konzultacija:

Obavijesti

Repozitorij

Anketa

Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!