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MN-GM-EKPI

Basismodul: Einführung in die Erd- und Klimaphysik I
Kennnummer

MN-GM-EKPI
Workload

270 h
Leistungs-
punkte

9 LP
Studien-
semester

1./(2.)
Semester
Häufigkeit des
Angebots

jährlich
Beginn des
Angebots

WiSe
Dauer

1 Semester
1 Lehrveranstaltungen
a) Vorlesung
b) Übung
c) Praktikum
Kontaktzeit
45 h
30 h
30 h
Selbststudium
45 h
90 h
30 h
2 Ziele des Moduls und zu erwerbende Kompetenzen

Die Studierenden erhalten eine Übersicht über das Klimasystem, mit Schwerpunkt auf der Atmosphäre, und wie diese mit physikalischen Methoden untersucht und beschrieben werden können. Das Ziel ist es, ein Grundverständnis des Klimasystems und der Wechselwirkungen der verschiedenen Bestandteile zu erlangen. Eine besondere Rolle spielen dabei meteorologische Prozesse - insbesondere in Zeiten des globalen Wandels. Den Studierenden soll dabei auch die Einbettung der Klimaphysik als Teildisziplin in die umfassenderen Erdsystemwissenschaften vermittelt werden.

In Übungen und im Praktikum werden die Studierenden im Umgang mit Rechnern und datenbasierter Analyse geschult. Durch Teamarbeit bei der Durchführung und Analyse von Messungen werden Teamfähigkeit, Kommunikationsfähigkeit, Abstraktionsvermögen, und Begeisterungsfähigkeit für Atmosphären- und Wetterforschung gefördert. Zudem werden Kompetenzen wie Kritikfähigkeit, selbständiges Arbeiten, Zeitmanagement, Hinterfragen wissenschaftliche Erkenntnisse und Methodenkompetenz gefördert.
3 Inhalte des Moduls

Klimasystem:
  • Überblick über die verschiedenen Subsysteme (Atmosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre, Biosphäre, Pedosphäre und des Anthropozäns)
  • Eigenschaften und Struktur von Atmosphäre und Ozeanen
  • Strahlung als Antrieb des Klimasystems
  • Energiebilanz, Kreisläufe und Transporte (Wechselwirkungen)
  • natürliche und anthropogen bedingte Klimavariabilität
Thermodynamik:
  • Hauptsätze der Thermodynamik
  • atmosphärische Feuchtemaße
  • adiabatische Prozesse, Hebungsprozesse, Wolkenentstehung
  • Stabilität in Atmosphäre (und Ozean)
Dynamik:
  • Divergenz & Rotation
  • Koordinatensysteme
  • wirksame Kräfte, Bewegungsgleichung
  • Prinzip der Skalenanalyse, approximierte Windsysteme, Geostrophie, Thermischer Wind, Einfluss der Reibung
Wettersysteme und Vorhersage:
  • Atmosphärische Phänomene auf verschiedenen Skalen
  • Aufbau der Polarfront, Lebenszyklus von Zyklonen, Wellenphänomene
  • Aufbau eines Vorhersagesystems (von der Messung bis zur Vorhersage), Wetterportale
  • Modellierung: vom Klima über das Wetter und die Konvektion zur Turbulenz Auflösung & Parametrisierung
Einblicke in die aktuelle Atmosphärenforschung
4 Lehr- und Lernformen

Vorlesung, Übung (Teilnahmepflicht) und Praktikum (Teilnahmepflicht)
Übung: Bearbeitung von Übungszetteln zur Vertiefung des in der Vorlesung gelernten Wissens. Datenbasierte Analyse und Visualisierung mit Hilfe einfacher Jupyter Notebooks
Praktikum: Kennenlernen und Durchführen einfacher meteorologischer Messungen inkl. Radiosondenaufstieg. Analyse von Messungen der Kölner Klimastation und deren Präsentation
5 Modulvoraussetzungen

Keine
6 Form der Modulprüfung/Modulabschlussprüfung

Zu Beginn der vorlesungsfreien Zeit findet eine 120 bis 180-minütige Klausur statt, deren Inhalt der Stoff aus Vorlesung und Übungen ist. Für die Zulassung zur Klausur ist das erfolgreiche Bestehen der Übungen erforderlich, hierzu ist der Erwerb von 50 % der zu erreichenden Punkte hinreichend. Vor Beginn oder am Anfang des Folgesemesters wird eine Wiederholungsklausur angeboten.
Die Klausurnote ist die Modulnote. Im Falle von zwei bestandenen Klausuren (vgl. § 20 Absatz 10 Prüfungsordnung) ist die bessere Note die Modulnote.
7 Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Das Modul ist bestanden, wenn
1. das Praktikum bestanden wurde, dies setzt eine regelmäßige und aktive Teilnahme sowie eine Ergebnispräsentation in Form eines Vortrags voraus, und
2. die Abschlussklausur bestanden wurde.
8 Verwendung des Moduls (in anderen Studiengängen)

Das Modul ist als Wahlfach in anderen naturwissenschaftlichen Studiengängen (z.B. Bachelorstudiengang Physik, Mathematik) geeignet.
9 Gesamtnote/Fachnote

Gewicht der Modulnote in der Gesamtnote: 9/180 (5 %)
10 Modulbeauftragte/r

Susanne Crewell
11 Sonstige Informationen

Version: 2023-04-17