1. Opintojakson nimi

Ilmakehän virtausdynamiikan perusteet

Grunder i atmosfärens flödesdynamik

Introduction to Atmospheric Flow Dynamics

2. Opintojakson tunniste (koodi)

FYS2033

Aikaisemmat leikkaavat opintojaksot 53622 Ilmakehän virtausdynamiikan perusteet, 10 op.

3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus

Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.

Opintojakso kuuluu pakollisena meteorologian aineopintokokonaisuuteen (FYS2500). Muilla fysikaalisten tieteiden opintosuunnilla opintojakson voi sisällyttää valinnaisiin aineopintoihin.

Opintojakso on tarjolla muiden koulutusohjelmien opiskelijoille. Muiden koulutusohjelmien opiskelijat voivat sisällyttää opintojakson fysikaalisten tieteiden opintokokonaisuuteen (FYS1900), meteorologian opintokokonaisuuteen (FYS1700) tai fysiikan aineopintokokonaisuuteen (FYS2700).


4. Opintojakson taso (alempi/ylempi/tohtori /eurooppalaisen viitekehyksen(EQF) tasot 6,7,8)

Kanditaso=alempi korkeakoulututkinto/EQF-taso 6. Aineopinnot.

5. Opintojakson suositeltu suoritusajankohta/vaihe

Suositeltu suoritusajankohta fysikaalisten tieteiden kandiohjelmassa: 3. opiskeluvuosi, periodit I-II. Katso tarkemmat opintosuuntakohtaiset ohjeet opintojen ajoitusmalleista.

6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella


Opintojakso järjestetään joka vuosi syyslukukaudella periodeilla I-II.

7. Opintojakson laajuus opintopisteinä

10 op

8. Opintojaksosta vastaava opettaja


9. Opintojakson osaamistavoitteet


Kurssin myötä opiskelija oppii dynaamisen meteorologian keskeiset teoriat sekä käsitteet. Kurssin suoritettuaan opiskelija tuntee ilmakehän virtausta kuvaavat yhtälöt ja niiden sisältämien termien fysikaalisen merkityksen. Hänelle muodostuu käsitys siitä miten suuruusluokka-analyysillä täydellisiä säilymisyhtälöitä pystyy suodattamaan ja täten johtamaan yksinkertaistetut yhtälöt erityisesti suuren mittakaavan ilmiöille. Kurssin myötä opiskelija oppii soveltamaan näitä yhtälöitä erilaisiin meteorologisiin tilaiteisiin ja ratkaisemaan ilmakehän virtaus- ja termodynamiikkan liittyviä yksinkertaisia tehtäviä.


10. Opintojakso toteutus


Kurssi suoritetaan arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kahdella kurssikokeella.


11. Edeltävät opinnot tai edeltävä osaaminen

Derivointi ja integrointi, piste- ja ristitulo sekä gradientti, divergenssi ja roottori (esim. kursseilta Matemaattiset apuneuvot I-III). Lisäksi fysiikan kursseilta inertiaali- ja epäinertiaali-koordinaatistot sekä aidot ja näennäisvoimat ja aaltoliikettä kuvaavat perussuureet: aallonpituus, taajuus, amplitudi ja vaihenopeus. Kurssilta Ilmakehän termodynamiikka erityisesti kuivan ilman termodynamiikka.


12. Suositeltavat valinnaiset opinnot

ATM347 Boundary Layer Physics I

13. Opintojakson sisältö


- Ilmapaketteihin vaikuttavat aidot ja näennäisvoimat.

- Hydrostaattisen tasapaino, ilmakehän pystysuuntainen painejakauma, paine pystykoordinaattina ja geopotentiaali.

- Eulerilainen ja Lagrangelainen tarkastelutapa sekä advektion käsite.

- Liikeyhtälö vektorimuodossa sekä komponenteittain täydellisessä muodossa pallokoordinaatistossa.

- Liikeyhtälön suuruusluokka-analyysi, geostrofinen approksimaatio ja Rossby-luku.

- Jatkuvuusyhtälö eri muodoissaan.

- Ilmakehän termodynamiikka, potentiaalilämpötilan määritelmä ja staattinen stabiilius.

- Perusyhtälöt painekoordinaatistossa.

- Terminen tuuli, barokliinisyys ja barotrooppisuus

- Luonnollisen koordinaatiston tasapainovirtaukset: geostrofinen tuuli, syklostrofinen tuuli ja gradienttituuli.

- Trajektorit ja virtaviivat.

- Kinemaattinen menetelmä pystyliikkeen ja pintapainetendenssin määrittämiseen.

- Ageostrofisen tuulen yhtälö, erityisesti isallobaarinen ja advektiivinen ageostrofinen tuuli.

- Sirkulaatio, absoluuttinen ja suhteellinen pyörteisyys.

- Potentiaalipyörteisyyden määritelmä ja vaikutus ilmakehän virtauksiin.

- Pyörteisyysyhtälö.

- Sekundäärisirkulaatio (Ekmanin pumppaus) ilmakehän rajakerroksessa.


14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus


Holton ja Hakim (2012, 5th edition): An Introduction to Dynamic Meteorology


15. Oppimista tukevat aktiviteetit ja opetusmenetelmät


Viikottaiset luennot, opiskelijan itsenäinen työskentely, viikoittain palautettavat laskuharjoitukset, joita lasketaan osittain opintopiirissä assistenttien tuella. Opintopiirissä esitetään myös selventäviä esimerkkitehtäviä. Laskuharjoitukset palautetaan ja ne pisteytetään. Kurssin kokonaistyömäärä on 270 (2 x 135) tuntia.


16. Arviointimenetelmät ja –kriteerit sekä arvosteluasteikko

Arvosteluasteikko 0-5.

Arvosanan määräytyminen (Fysiikan perusopetuksen pelisäännöt).


17. Opetuskieli


-kotimaiset kielet suomi/ruotsi