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Erd- und Klimaphysik

Bachelor of Science (B.Sc.)

Erde, aufgeschnitten, mit Hadley-Zellen und Magnetfeld, Schneeflocke, Vulkan, Zyklon, Blitz, Satelliten als Symbolbild für den Studiengang

Zusammenfassung


Das Bachelorstudium "Erd- und Klimaphysik" vermittelt grundlegende physikalische und fachliche Kenntnisse zur Erforschung von Erde und Atmosphäre.

Abschlussbezeichnung Bachelor of Science (B.Sc.)
Regelstudienzeit 6 Semester
Studienbeginn Wintersemester , Sommersemester
Unterrichtssprache Deutsch
Credit Points / Leistungspunkte

180

Fachbeschreibung

Die Erd- und Klimaphysik ist ein Zweig der modernen Erdsystemwissenschaften, in welchem das System Erde und das System Atmosphäre untersucht wird. Zum System Erde gehören der Erdkörper (so u. a. die Erforschung des Erdkörpers anhand von seismischen Wellen, die Erforschung der Quellen des Erdmagnetfelds, die Erforschung des Aufbaus des Erdkörpers anhand des von ihm verursachten Schwerefelds), die Fluide der Erde (äußerer Erdkern, Ozeane, Atmosphäre, Ionosphäre) sowie seine Felder (Gravitationsfeld, Magnetfeld). Die physikalische Erforschung des Systems Erde ist bekannt unter dem Namen Geophysik. Neben der klassischen Geophysik behandelt der Studiengang auch die Angewandte Geophysik, bei der ja nach verwendeter Methode die Erdkruste bzw. auch den Erdmantel erkunden kann.

Zum System Atmosphäre gehört die Erforschung der Physik (und Chemie) vor allem der Troposphäre, auch bekannt als Meteorologie. Zu den Aufgaben der Meteorologie zählt die Wetterdiagnose und -prognose, wozu ein detailliertes Verständnis atmosphärischer Prozesse und der physikalischen Gesetze der groß- und kleinskaligen Wetterphänomene notwendig sind. Besonders wichtig geworden ist die Erforschung der Atmosphäre auch wegen des voranschreitenden Klimawandels. Auch hier ist das Verständnis der physikalischen Schlüsselprozesse Voraussetzung für die Beschreibung des Klimasystems und die Entwicklung von Klimaprojektionen.

Das System Erde und das System Atmosphäre sind eng verknüpft (beispielsweise über die Ozeane und die Hochatmosphäre/Ionosphäre). Der Studiengang Erd- und Klimaphysik vermittelt die notwendigen Grundlagen für beide Systeme, bietet den Studierenden aber die Möglichkeit, einen Schwerpunkt (Geophysik oder Meteorologie) zu wählen.

Inhalte

Mathematik

In zwei Modulen werden die für das Studium notwendigen Inhalte vermittelt: Analysis, Lineare Algebra (Vektoren, Gruppen und Körper), Vektoranalysis, Tensorrechnung, Differentialgleichungen, Fouriertheorie, Funktionentheorie

Physik

Die Physik-Ausbildung erfolgt in diesen Bereichen:

Experimentalphysik (Mechanik, Wärmelehre, Elektromagnetismus, Optik)

Experimentalphysik-Praktikum

Theoretische Physik (Klassische Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik, Statistische Physik)

Informatik / Numerische Methoden

Datenverarbeitung und Programmieren

Numerische Methoden (Algorithmen, Statistische Methoden, Zeitreihenanalyse)

Erd- und Klimaphysik

Einführung in die Erd- und Klimaphysik

Schwerpunktmodule der Geophysik:

  •     Geophysikalisches Praktikum
  •     Geophysik des Erdkörpers
  •     Geophysikalische Fluiddynamik: Ozeane, Atmosphäre und Weltraum
  •     Geophysikalische Exploration und Plattentektonik
  •     Geophysik der oberen Erdschichten, Umwelt und Ingenieurgeophysik

Schwerpunktmodule der Meteorologie

  •     Meteorologisches Praktikum
  •     Wettersysteme und -vorhersage
  •     Physik und Chemie der Atmosphäre
  •     Dynamische Meteorologie
  •     Klimasystem und -modellierung

Das Modul Forschungs- und Berufskompetenzen beinhaltet ein Literaturseminar, ein Berufspraktikum und ein auf die Bachelorarbeit vorbereitendes Bachelorseminar.

Das Studium wird in der Regel mit dem Modul Bachelorarbeit abgeschlossen. Neben der schriftlichen Bachelorarbeit umfasst es ein Bachelorkolloquium.

Das Studium beinhaltet das Studium Integrale, in welchem Lehrveranstaltungen aus einem großen Angebot der gesamten Universiität zu Köln absolviert werden können.

Aufbau

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Das Studium ist grob in drei Teile gegliedert, welche den Studienjahren entsprechen.

In den ersten beiden Semestern werden die fachlichen Grundlagen in den Modulen Einführung in die Erd- und Klimaphysik I (System Atmosphäre/Meteorologie sowie Ozeanographie) und Einführung in die Erd- und Klimaphysik II (System Erde/Geophysik) gelegt. In der Mathematik vermitteln die Module Mathematik für Studierende der Physik I und Mathematik für Studierende der Physik II die notwendigen Grundlagen. In der Physik erfolgt die Grundausbildung in den Modulen Experimentalphysik I (Mechanik und Wärmelehre) sowie Experimentalphysik II (Elektromagnetismus und Optik). In der Informatik werden die Gundlagen im Modul Datenverarbeitung und Programmieren gelegt. Dieser erste Studienabschnitt ist für alle Studierenden gleich.

Im mittleren Studienabschnitt wählen die Studierenden dann bereits einen Schwerpunkt (Geophysik oder Meteorologie). Aus dem Schwerpunkt absolvieren sie das Praktikum und wählen zwei Schwerpunktmodule. Die Ausbildung in Physik setzt sich mit dem Praktikum A (Experimentalphysik-Praktikum) und den beiden Modulen "Theoretische Physik I" (Klassische Mechanik, Elektrodynamik) und "Theoretische Physik II" (Quantenmechanik, Statistische Physik) fort. Um Probleme mit modernen Computer-Methoden lösen zu können, folgen hier die Module Numerische Methoden: Statistik und Zeitreihenanalyse und Numerische Methoden: Algorithmen.

Im letzten Studienabschnitt setzt sich die Ausbildung im gewählten Schwerpunkt mit zwei weiteren Schwerpunktmodulen fort. Eines der Module kann auch aus dem Angebot des anderen Schwerpunkts oder aus einem Angebot aus der Geologie gewählt werden. Desweiteren wird in der Regel im fünften Semester das Mathematik/Physik-Wahlmodul absolviert werden, hier haben die Studierenden auch zur eigenen Profilbildung die Wahl aus einem größeren Katalog von Modulen aus der Mathematik, der Physik (sowohl experimentell als auch theoretisch) und der Physikalischen Chemie. Das Studium wird mit der Bachelorarbeit abgeschlossen. Vorbereitend auf diese ist das Modul Forschungs- und Berufskompetenzen, bestehend aus einem Literaturseminar (Erlernen der Literaturrecherche, gute wissenschaftliche Praxis, korrektes Zitieren etc.), einem vierwöchigen Berufspraktikum und dem Bachelorseminar, in welchem die Aufgabenstellung der Bachelorarbeit vorgestellt wird.

Mögliche Masterstudiengänge

Der Bachelorstudiengang stellt die Basis für den konsekutiven Masterstudiengang "Physics of the Earth and Atmosphere" dar, der in Zusammenarbeit mit der Universität Bonn angeboten wird.

Promotion

Nach erfolgreich abgeschlossenem Masterstudium ist die Promotionen möglich. Promovierenden wird das strukturierte Graduiertenprogramm der "Graduate School of Geosciences" (GSGS) angeboten.

Perspektiven

  • Forschung
  • Bundesanstalten und Behörden (z. B. Prüf- und Messmethoden, Überwachung von Anlagen, Beratung, Forschungsmanagement, Verwaltungsaufgaben)
  • Private und öffentliche Wetterdienste
  • Energie-Industrie
  • Umweltschutz
  • Medien (z. B. Fachpresse, Verlage)
  • Wissenschaftliche und kommerzielle Raumfahrt
  • Unternehmensberatung

Career Service / Professional Center

Bei Fragen rund um Berufsorientierung, Bewerbung und individuelle Profilbildung steht Ihnen der Career Service sowie das ProfessionalCenter zur Verfügung.