Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka środowiska
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Lech Łobocki
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Ochrona Środowiska
Grupa przedmiotów:
podstawowe
Kod przedmiotu:
1110-OS000-MSP-1103
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykład - 30 godz. zajęcia komputerowe - 15 godz. Wykonanie prac domowych i przygotowanie sprawozdań 15 godz., przygotowanie do egzaminu i udział w egzaminie 30 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Matematyka: trygonometria, rachunek różniczkowy i całkowy funkcji jednej zmiennej, równania różniczkowe w zakresie elementarnym, znajomość podstawowych pojęć rachunku różniczkowego i całkowego wielu zmiennych, rachunek wektorowy, liczby zespolone; Fizyka: Elementy termodynamiki gazu doskonałego; Mechanika płynów: równania zachowania masy, pędu i energii płynów.
Limit liczby studentów:
12 osób w grupie ćwiczeniowej
Cel przedmiotu:
1) dostarczenie podstawowej wiedzy z zakresu fizyki środowiska: zapoznanie z podstawowymi pojęciami i mechanizmami zjawisk i procesów przebiegających w atmosferze, hydrosferze i środowisku gruntowym 2) nauka stosowania matematycznych narzędzi analizy ilościowej w odniesieniu do procesów przebiegających w środowisku 3) opanowanie aparatu analizy przybliżonej – stosowania przybliżeń, linearyzacji i analizy liniowej 4) zaznajomienie z możliwościami analizy komputerowej i możliwościami stosowania komputerowych modeli zjawisk fizycznych zachodzących w środowisku
Treści kształcenia:
Zastosowanie technik rachunku wektorowego, różniczkowego i całkowego do opisu stanu i przebiegu zjawisk w środowisku fizycznym. Zastosowanie metod numerycznych. Przewidywalność procesów fizycznych. Systemy nieliniowe, proste przypadki chaosu. System klimatyczny, sprzężenia zwrotne. Analiza zmienności przestrzennej. Stosowanie pojęć gradientu, dywergencji i rotacji do charakteryzacji pól geofizycznych i wykorzystanie tych pojęć w zapisie praw fizycznych. Mechanizmy zjawisk transportu w atmosferze i środowisku wodnym. Równania zachowania. Turbulencja, warstwa graniczna, uśrednianie i filtracja. Opis statystyczny turbulencji, strumienie turbulencyjne. Kinetyczna energia turbulencji. Metody parametryzacji transportu turbulencyjnego. Analiza wymiarowa i podobieństwo dynamiczne w fizyce środowiska. Przykład: opis profilu wiatru, temperatury i charakterystyk turbulencji w przyziemnej warstwie atmosfery. Podstawy dynamiki atmosfery: wirowość, uproszczone równanie bilansu wirowości, wirowość potencjalna. Prognozowanie numeryczne: model barotropowy. Analiza skalowa. Przybliżenie hydrostatyczne. Model płytkiej wody. Procesy falowe w środowisku. Fale akustyczne, powierzchniowe fale grawitacyjne, tsunami.
Metody oceny:
Ocena realizacji zadań wykonanych w trakcie ćwiczeń komputerowych, obejmująca: stan przygotowania studenta do wykonania ćwiczenia, stopień samodzielności przy wykonywaniu zadania, poprawność realizacji, poziom aktywności i inwencję poznawczą, wykonaną dokumentację (sprawozdanie końcowe). Egzamin końcowy
Egzamin:
tak
Literatura:
Łobocki L.: Podstawy dynamiki atmosfery. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2018, ISBN 978-83-7814-802-9 Boeker E., R. van Grondelle: Fizyka środowiska. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002. N. Mason, P. Hughes, R. McMullan: Introduction to environmental physics: Planet Earth, life and climate. Taylor & Francis, 2001. Taylor F.W. 2005: Elementary Climate Physics. Oxford U.P., New York., ISBN: 0 19 856734 0 Lynch A.H., J.J. Cassano, 2006: Applied Atmospheric Dynamics Holton J.R., 2004: An Introduction to Dynamic Meteorology Vallis G., 2006: Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics Andrews D.G., 2000: An Introduction to Atmospheric Physics. Cambridge U.P., New York, NY. Petty G.W., 2008: A First Course in Atmospheric Thermodynamics. Sundog Publishing, Madison, WI. Knox J.A., Ackerman S.A., 2006: Meteorology: Understanding the Atmosphere. Wadsworth Inc. Ahrens D.C., 2008: Essentials of meteorology. Brooks-Cole. Stull R.B., 1988: An introduction to boundary layer meteorology. Springer., ISBN 978-90-277-2769-5. Sorbjan Z., 1989: Structure of the atmospheric boundary layer. Prentice-Hall, ISBN 978-90-277-2769-5 Eagleson P., 1978: Hydrologia dynamiczna. PWN Warszawa.
Witryna www przedmiotu:
https://moodle.usos.pw.edu.pl/course/view.php?id=96
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Posiada podstawową wiedzę dotyczącą fizycznych elementów środowiska – atmosfery i hydrosfery
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Potrafi zastosować posiadaną wiedzę w analizie danych i wyników doświadczeń, przeanalizować przebieg wybranych procesów fizycznych w środowisku przy użyciu programów komputerowych Potrafi skojarzyć nabytą wiedzę teoretyczną z informacjami zdobytymi dzięki ćwiczeniom komputerowym Potrafi wyjaśnić posiadaną wiedzę i objaśnić otrzymane wyniki
Weryfikacja: Ocena przygotowanej przez studenta dokumentacji wykonanych zadań
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Potrafi przekazywać wiedzę i przedstawiać wyniki w sposób zrozumiały dla osób bez przygotowania technicznego
Weryfikacja: Ocena przygotowanej przez studenta dokumentacji wykonanych zadań; ocena zrozumiałości wyjaśnień odpowiedzi na pytania egzaminacyjne
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: