Fyzika mezní vrstvy - NMET002
Anglický název: Boundary Layer Meteorology
Zajišťuje: Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2022
Semestr: zimní
E-Kredity: 5
Rozsah, examinace: zimní s.:3/1, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština, angličtina
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Garant: prof. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D.
Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Meterologie a klimatologie
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh ZS   Nástěnka   
Soubory Komentář Kdo přidal
stáhnout Ekman-odvození.pdf Odvození řešení Ekmanovy spirály Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
Anotace -
Fyzikální procesy probíhající ve spodní vrstvě atmosféry ovlivněné fyzikálními vlastnostmi zemského povrchu.
Poslední úprava: Mikšovský Jiří, doc. Mgr., Ph.D. (12.02.2019)
Cíl předmětu -

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).

Poslední úprava: Mikšovský Jiří, doc. Mgr., Ph.D. (12.02.2019)
Podmínky zakončení předmětu -

Zápočet za aktivní účast na cvičení, nebo odevzdání řešení problémů z cvičení formou domácího úkolu. Zkouška skládající se z písemné a ústní části. Úspěšná písemná část je podmínkou pro ústní část.

Poslední úprava: Pišoft Petr, prof. RNDr., Ph.D. (16.01.2024)
Literatura -

Hlavní učební texty:

(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

průběžně doplňované skriptum

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (15.06.2022)
Metody výuky -

Přednáška + cvičení (ukázky výpočtů pomocí probíraných metod, řešení problémů, vizualizace dat, použití jednoduchých modelů).

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (15.06.2022)
Požadavky ke zkoušce -

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, její mechanická a termická produkce a její disipace.

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. Přístupy k modelování mezní vrstvy atmosféry, simulace velkých vírů.

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

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (15.06.2022)
Sylabus -

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.

Přístupy k modelování mezní vrstvy atmosféry, problém uzávěru, simulace velkých vírů.

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

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (15.06.2022)
Vstupní požadavky

Znalosti dynamiky tekutin na úrovni předmětu NMET034 Hydrodynamika

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