PředmětyPředměty(verze: 873)
Předmět, akademický rok 2020/2021
  
Fyzika mezní vrstvy - NMET002
Anglický název: Boundary Layer Physics
Zajišťuje: Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2020
Semestr: zimní
E-Kredity: 5
Rozsah, examinace: zimní s.:3/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština, angličtina
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D.
doc. RNDr. Josef Brechler, CSc.
Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Meterologie a klimatologie
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh   Nástěnka   
Soubory Komentář Kdo přidal
stáhnout Ekman-odvození.pdf Odvození řešení Ekmanovy spirály Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D. (12.02.2019)
Fyzikální procesy probíhající ve spodní vrstvě atmosféry ovlivněné fyzikálními vlastnostmi zemského povrchu.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D. (12.02.2019)

Posluchač získá základní znalosti o procesech probíhajících v mezní vrstvě atmosféry. Tyto znalosti bude moci použít v řadě aplikací (mj. např. problematika znečištění ovzduší, parametrizací numerických předpovědních modelů a modelování proudění).

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: doc. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D. (24.04.2020)

Zkouška skládající se z písemné a ústní části. Úspěšná písemná část je podmínkou pro ústní část. Je pravděpodobné, že se značná část zkoušek či zápočtů může konat distanční formou. Závisí to na vývoji aktuální situace a o jakékoli změně budete včas informováni.

Literatura -
Poslední úprava: Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D. (12.02.2019)

(1) Stull, R.B.: An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluwer A.P., 2003

(2) Pope, S.B.: Turbulent Flows. Cambridge University Press, 2000

doplňková literatura:

Arya, P. S.: Introduction to Micrometeorology. Academic Press, 2001

Garratt, J. R.: The atmospheric boundary layer. Cambridge University Press, 1992

Metody výuky -
Poslední úprava: BRECHLER/MFF.CUNI.CZ (25.04.2008)

Přednáška

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D. (13.11.2019)

Témata dle sylabu.

Okruhy pro ústní část:

1. Reynoldsovy rovnice turbulentního proudění, Reynoldsova napětí, problém uzávěru.

2. Směšovací délka, koeficient turbulentní difúze, modely turbulence (problém uzávěru).

3. Přízemní a spirální vrstva, Ekmanova spirála, profil rychlosti v neutrální přízemní vrstvě.

4. Konvektivní mezní vrstva: charakteristické profily teploty, rychlosti proudění a turbulentních toků.

5. Stabilní mezní vrstva: charakteristické profily teploty, rychlosti proudění a turbulentních toků.

6. Interakce mezní vrstvy a zemského povrchu, toky hybnosti, tepla a vlhkosti.

7. Radiační a tepelná bilance zemského povrchu.

8. Turbulentní kinetická energie a její mechanická a termická produkce.

9. Spektrum turbulentní kinetické energie, izotropní a neizotropní turbulence.

10. Teorie podobnosti a škálování, Buckinghamův π teorém.

11. Obuchovova délka, Moninova a Obuchovova teorie podobnosti.

12. Mezní vrstva atmosféry v městských oblastech.

13. Proudění přes horské překážky.

14. Modelování mezní vrstvy atmosféry, simulace velkých vírů.

15. Metody pozorování mezní vrstvy, experimentální metody pro výzkum turbulentního proudění.

Sylabus -
Poslední úprava: Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D. (12.02.2019)

Pojem mezní vrstvy atmosféry. Teorie vazkého proudění, Navierovy-Stokesovy rovnice, dynamická podobnost, Reynoldsovo číslo.

Turbulence v atmosféře, Reynoldsovy rovnice turbulentního proudění, Reynoldsova napětí, směšovací délka, koeficient turbulentní difúze.

Přízemní a spirální vrstva, vertikální profily proudění v přízemní vrstvě, Ekmanova spirála.

Konvektivní mezní vrstva, stabilní mezní vrstva, denní chod mezní vrstvy, charakteristické profily teploty, rychlosti proudění a turbulentních toků, oblačnost v mezní vrstvě.

Interakce mezní vrstvy a zemského povrchu, toky hybnosti, tepla a vlhkosti, radiační a tepelná bilance zemského povrchu.

Transformace kinetické energie v mezní vrstvě, turbulentní kinetická energie a její mechanická a termická produkce, izotropní a neizotropní turbulence, spektrum turbulentní kinetické energie.

Teorie podobnosti a škálování, Richardsonovo číslo, Obuchovova délka, Moninova a Obuchovova teorie podobnosti, bezrozměrné vertikální profily složek hybnosti, teploty a vlhkosti.

Mezní vrstva atmosféry v městských oblastech, proudění přes horské překážky.

Problém uzávěru, modely mezní vrstvy atmosféry, simulace velkých vírů.

Metody pozorování mezní vrstvy, experimentální metody pro výzkum turbulentního proudění.

Vstupní požadavky
Poslední úprava: Mgr. Jiří Mikšovský, Ph.D. (12.02.2019)

Znalosti dynamiky tekutin na úrovni předmětu NMET034 Hydrodynamika

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK