Wojskowa Akademia Techniczna - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Podstawy numerycznego prognozowania pogody

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WIGGMWSI-Pnpp1
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Podstawy numerycznego prognozowania pogody
Jednostka: Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Forma studiów:

stacjonarne

Rodzaj studiów:

I stopnia

Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowy

Forma zajęć liczba godzin/rygor:

W/16x, L/16+, P/14+, godziny bezkontaktowe - 29

Przedmioty wprowadzające:

Matematyka w zakresie: rachunku różniczkowego i całkowego, teorii pola skalarnego i wektorowego.


Fizyka w zakresie: pola grawitacyjnego Ziemi (prawo powszechnego ciążenia); dynamiki zasady zachowania masy, pędu i energii.


Fizyka atmosfery: równania dynamiki atmosfery, metody opisu równań.


Podstawy numerycznego prognozowania pogody I - cały zakres materiału.

Programy:

2011/2012 geodezja i kartografia / meteorologia

Autor:

prof. Ireneusz Winnicki

Skrócony opis:

Określanie warunków stabilności metod naprzemiennych kierunków i rozszczepienia. Wyznaczanie wartości własnych macierzy stabilności układów równań różnicowych.

Pełny opis:

WYKŁAD

1. Jednowymiarowy model fal grawitacyjnych. Konstrukcja schematów różnicowych. Analiza stabilności. Wariant wektorowy metody przeganiania jako propozycja rozwiązania niejawnego układu różnicowego.

2. Zagadnienia dwuwymiarowe. Metoda naprzemiennych kierunków. Metoda Peacemana – Rachforda i Douglasa – Rachforda. Metody typu predyktor – korektor. Badanie ich stabilności.

3. Metoda rozszczepienia. Rozszczepienie względem zmiennych przestrzennych. Rozszczepienie względem procesów fizycznych. Analiza schematów.

4. Dwuwymiarowy model fal grawitacyjnych – wariant macierzowy metody przeganiania.

5. Równania nieliniowe.

6. Równania Burgersa i Kortewegi – de Vriesa jako przykłady równania nieliniowego (soliton) . Metody rozwiązywania. Schematy niejawne z iteracjami.

LABORATORIA

1. Opracowanie kodu źródłowego dla zagadnienia dwuwymiarowego. Metoda naprzemiennych kierunków. Metoda Peacemana – Rachforda i Douglasa – Rachforda. Metody typu predyktor – korektor. Badanie ich stabilności.

2. Opracowanie kodu źródłowego dla zagadnienia dwuwymiarowego. Metoda rozszczepienia.

3. Dwuwymiarowy model fal grawitacyjnych – wariant macierzowy metody przeganiania.

4. Równania Burgersa i Kortewegi – de Vriesa jako przykłady równania nieliniowego. Metody rozwiązywania. Schematy niejawne z iteracjami.

5. Zaliczenie.

PROJEKT

1. Schematy jawne, niejawne w układach równań. Podstawowe różnice oraz ich własności – programy komputerowe w wybranym języku.

2. Badanie stabilności schematów różnicowych dla układu równań. Określanie stabilności schematu. Warunek Couranta-Friedrichsa-Lewy (CFL) – programy komputerowe w wybranym języku. Graficzne zobrazowanie wyników; przebiegi stabilne i niestabilne.

3. Zaliczenie.

Literatura:

Podstawowa:

- G. Dahlquist, A. Bjirck: Metody numeryczne, PWN, Warszawa 1983.

- M. Dryja, M. i J. Jankowscy: Przegląd metod i algorytmów numerycznych, WNT, Warszawa 1982.

- J. i M. Jankowscy: Przegląd metod i algorytmów numerycznych., WNT, Warszawa 1981

- G. I. Marczuk: Analiza numeryczna zagadnień fizyki matematycznej, PWN, Warszawa 1983.

- D. Potter: Metody obliczeniowe fizyki, PWN, Warszawa 1977.

- A. A. Samarski, J.S. Nikołajew: Metody rozwiązywania równań siatkowych, PWN, Warszawa 1988.

- B. Cushman-Roisin, J.-M. Beckers, Introduction to Geophysical Fluid Dynamics. Physical and Numerical Aspects., Academic Press 2011 (Second Edition).

Uzupełniająca:

- W.F.Ames: Numerical Methods for Partial Differential Equations., Academic Press, San Diego 1992.

- D. F. Durran: Numerical Methods for Fluid Dynamics with Applications in Geophysics.,Springer-Verlag, New York 1999.

- J. D. Faires, R. Burden: Numerical Methods., Brooks/Cole 2003 (wyd. 3).

- D. Kincaid, W. Cheney: Analiza numeryczna., WNT, Warszawa 2006.

- R. Peyret, T.D. Taylor: Computational Methods for Fluid Flow, Springer-Verlag 1983.

- A. Quarteroni, A. Valli: Numerical Approximation of Partial Differential Equations, Springer-Verlag, 1994.

- A. Quarteroni, R. Sacco, F. Saleri: Numerical Mathematics, Springer-Verlag, 2000.

Efekty uczenia się:

W1 / Posiada wiedzę z zakresu tworzenia, obsługiwania i wykorzystywania meteorologicznych baz danych. / W_22F_5.

W2 / Posiada wiedzę z zakresu stosowania technik obliczeniowych do analizy stanu atmosfery i prognozy warunków pogodowych. / W_22F_7.

U1 / Potrafi wykorzystać nowoczesne metody modelowania matematycznego do prognozowania elementów meteorologicznych, nowoczesne metody pomiarów i detekcji atmosfery oraz zastosować je w pracy operacyjnej w meteorologicznym zabezpieczeniu działań. / U_22F_4.

K1 / Rozumie potrzebę rozszerzania wiedzy specjalistycznej i doskonalenia umiejętności stosowania jej do wykonywania zadań na zajmowanym stanowisku służbowym oraz wykazuje gotowość do pogłębiania wiedzy, doskonalenia umiejętności i rozszerzania kompetencji. / K_22F_1.

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: wykład – egzamin z teorii, laboratoria i projekt – sprawozdania z zadań, zaliczenie na ocenę.

WYKŁAD

Egzamin zawiera pytania teoretyczne i problemowe (sem. VII – rozwiązanie prostego zadania z wykorzystaniem metody przeganiania / U_22F_4) sprawdzające wiedzę wyuczoną. Pytania obejmują zakres tematyki kolejnych wykładów oraz mają charakter otwarty (W_22F_7). Efekty uznaje się za osiągnięte, jeśli student uzyska minimum 60% punktów. Gradacja ocen:

<60-65 %) – dostateczny

<65–75 %) – dostateczny plus

<75-85%) – dobry

<85-95%) – dobry plus

<95-100%> – bardzo dobry.

LABORATORIA

Obowiązkowa obecność na zajęciach. Laboratoria zaliczane są na podstawie pozytywnych ocen z wydanych zadań obliczeniowych

i praktycznych (programy komputerowe w Matlabie lub SciLabie, tabulogramy, znajomość procedur, obrona wyboru metod rozwiązania). Sprawdzana jest znajomość podstaw teoretycznych; umiejętność przeprowadzenia analizy stabilności metody oraz oceny rzędu aproksymacji (K_22F_1). Wytyczne do wykonania zadań podaje prowadzący zajęcia.

PROJEKT

Obowiązkowa obecność na zajęciach. Projekt zaliczany jest na podstawie pozytywnych ocen z wydanych zadań obliczeniowych

i praktycznych (programy komputerowe w Matlabie lub SciLabie, tabulogramy, znajomość procedur, obrona wyboru metod rozwiązania). Sprawdzana jest znajomość podstaw teoretycznych; umiejętność przeprowadzenia analizy stabilności układu oraz oceny rzędu aproksymacji (K_22F_1). Wytyczne do wykonania zadań podaje prowadzący zajęcia.

Kryteria oceniania laboratoriów i projektu:

3.0 – formalnie poprawne wykonanie zadań;

3.5 – dodatkowo student potrafi odpowiedzieć na pytania wyjaśniające dotyczące wykonania zadań;

4.0 – jw. oraz student potrafi wyjaśnić, dlaczego wybrał konkretne rozwiązanie;

4.5 – jw. oraz student potrafi podać rozwiązanie alternatywne i krytycznie ocenić uzyskane wyniki;

5.0 – jw. oraz student potrafi opisowo i graficznie poprawnie udokumentować wykonanie zadania.

Praktyki zawodowe:

Brak

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46 tel: +48 261 839 000 https://www.wojsko-polskie.pl/wat/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-1 (2024-03-12)