Weer en klimaat (B-KUL-G00I4A)
Doelstellingen
Meteorologie of weerkunde speelt een belangrijke rol in ons dagelijks leven en het klimaat is één van de belangrijkste omgevingsfactoren die leven op aarde beïnvloedt. Dit opleidingsonderdeel heeft tot doel een algemene inleiding te bieden tot meteorologie en klimatologie. Aan het einde van de cursus wordt de student(e) geacht in staat te zijn om:
1. Een beschrijving te geven van verschillende meteorologische en klimatologische fenomenen, definities en begrippen
2. Relaties te leggen tussen verschillende meteorologische en klimatologische begrippen
3. De fysische wetmatigheden achter uiteenlopende fenomenen te herkennen
4. Een verklaring te geven voor verschillende fenomenen op basis van fundamentele fysische principes waarop weer- en klimaatkunde is gebaseerd
5. De theorie te interpreteren aan de hand van zowel voorbeelden die zijn besproken in de les als nieuwe voorbeelden
6. Beredeneren welke factoren een rol zouden kunnen spelen in nieuwe – niet gekende – situaties door gebruik te maken van de theorie en het inzicht dat is opgebouwd gedurende de cursus
7. Nieuwe wetmatigheid af te leiden uit een aantal basisformules uit de fysica (die als bijlage gegeven worden bij het examen)
8. Het gedrag van het atmosfeersysteem te analyseren en te voorspellen met behulp van wetmatigheden uit de fysica
9. Kennis te hebben van de basisbegrippen van de chemie van de atmosfeer
10. De verschillende synoptische weersystemen te onderkennen zodat men een weerkaart kan interpreteren
11. De huidige klimaatverandering te kunnen evalueren in het kader van natuurlijke trends en variaties in het klimaat op de geologische tijdschaal van de laatste 66 miljoen jaar
12. De theorie en formules toe te kunnen passen in oefeningen. De nadruk ligt op het toepassen van de theorie in nieuwe situaties
13. Een zelfstudie tekst uit het rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) te analyseren
Begintermen
Wiskunde en fysica op secundair-schoolniveau, aangevuld met enige wis- en natuurkunde uit 1ste Ba (1ste semester), met name getallenstelsels, elementaire functies, afgeleiden en extrema, verloop van functies, integralen, partiële afgeleiden, gradiënt, richtingsafgeleide, fysische eigenschappen en fysische grootheden, basis van de Newton-mechanica en dynamica van puntmassa's, arbeid en energie, gravitatiekracht en dynamica in een krachtveld.
Plaats in het onderwijsaanbod
- Bachelor in de geologie (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Leuven) (Minor verbreding) 180 sp.
- Bachelor in de geowetenschappen (Leuven) 180 sp.
Onderwijsleeractiviteiten
5 sp. Weer en klimaat: hoorcollege (B-KUL-G00I4a)
Inhoud
Er wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste chemische aspecten van, en processen in de atmosfeer. De vorming en gedrag van ozon in de stratosfeer, evenals de chemie van de troposfeer (incl. smogvorming, zure regen, en de chemie van het broeikaseffect) komen aan bod. Daarnaast wordt dieper ingegaan op de verschillende synoptische weersystemen en wordt gewerkt met weerkaarten
- Klimaat en variaties in het klimaatsysteem: het klimaat op aarde, klimaatvariaties op geologische tijdschalen, klimaatvariaties sinds industrialisatie, klimaatprojecties voor de toekomst
- Samenstelling en structuur van de atmosfeer: chemische samenstelling, aërosolen, residentietijd, troposfeer-stratosfeer-turbosfeer, hydrostatisch evenwicht, vertikale drukgradiënt, hypsometrische vergelijking
- Thermodynamica van droge lucht: hoofdwet van de thermodynamica, adiabatische temperatuurgradiënt, stabiliteit, gravitatiegolven
- Waterdamp en verzadigde processen: waterdamp in de atmosfeer, verzadigde dampspanning, dauwpunt- en natte-boltemperatuur, mist, föhn/chinook, verzadigde adiabatische temperatuurgradiënt, thermodynamische diagrammen
- Wolken en neerslag: wolkenvorming door opwaartse stromingen, wolkentypes, microfysica van wolken- en neerslagvorming, neerslagradar
- Atmosfeerdynamica: 2de wet van Newton, drukgradiëntkracht, centrifugaalkracht, corioliskracht, bewegingsvergelijking
- Windbalansen: schaalanalyse, geostrofe wind, gradiëntwind, tropische cyclonen, compensatie en opwaartse stromingen, cyclonische en anticylonische weerpatronen, thermische circulaties (zeebries)
- Stralingswetten en -transfer: electromagnetisch spectrum, wetten van Planck, Wien, Kirchhof, kort- en langgolvige straling, cosinuswet voor instraling, verstrooiing, absorptie door sporengassen (H2O, CO2, ...).
- Stralingsbalans van de aarde: stralingsbalans, stralings’forcing’, analyse van ERBE satellietgegevens (video), broeikaseffect, invloed van aërosolen (vulkanisch, industrieel)
- Energiebalans v/h aardoppervlak: Stralingsbalans, voelbare en latente warmte, bodemtemperaturen, evapotranspiratie.
Studiemateriaal
Verplicht studiemateriaal:
- Cursustekst Weer- en Klimaat
- Powerpoint presentaties
- The latest report of the IPCC, summary for policymakers and part of the WG The Physical Science Basis.
Voor meer achtergrondinformatie kan gebruik gemaakt worden van:
- Wallace J.M., Hobbs, P.V., 2006. Atmospheric Science: An Introductory Survey. Academic Press; 2 edition, ISBN-10: 012732951X, ISBN-13: 978-0127329512, 504 pp.
- Ahrens, C.D., 1999. Meteorology Today: An Introduction to Weather, Climate, and the Environment, Thomson Brooks/Cole; 6th Bk&Cdr edition, ISBN-10: 0534372015, ISBN-13: 978-0534372019, 528 pp
Toelichting werkvorm
In een 17-tal sessies wordt je begeleid in het:
- Verwerken van begrippen uit de meteorologie en klimatologie en in het leggen van verbanden tussen deze begrippen
- Analyseren van de fysische mechanismen achter bepaalde weer- en klimaatfenomenen aan de hand van concrete vraagstellingen en voorbeelden uit het dagelijkse leven. In de sessies behandelen we vragen zoals: 1 – waarom verandert het klimaat, 2 – hoe en wanneer ontstaan onweders en 3 – waarom waaien de winden in België meestal uit het westen.
- Opbouwen van redeneringen. De focus ligt op het beredeneren welke factoren een rol kunnen spelen in nieuwe – niet gekende – situaties door gebruik te maken van de theorie en verworven inzichten. Om dit te bereiken stelt de docent voortdurend vragen die dan individueel beantwoord worden of waarover in kleine groepjes wordt gediscussieerd.
- Plaatsen van huidige klimaatverandering in de context van de lange termijn ontwikkelingen en de extreme broekascondities van het verre verleden.
- Relateren van de theorie aan gebeurtenissen uit het dagelijkse leven en het concretiseren van de theorie aan de hand van voorbeelden. Zo begint bijvoorbeeld iedere les met “het nieuws van de week” waarin een nieuws item, onder de aandacht gebracht door één van de studenten, nader verklaard wordt
- Het toepassen van de theorie en verworven inzichten in concrete situaties. Er worden korte eenvoudige oefeningen aangeboden waarvoor je je cursustekst, een rekenmachine en papier nodig hebt.
- Evalueren van je eigen voortgang. Er worden twee tussentijdse testen aangeboden: de eerste handelt over de stof aangeboden gedurende de eerste 7 sessies en de bijbehorende oefenzittingen. Deze tussentijdse test wordt afgenomen in week 8, en wordt nadien op het monitoraat besproken. Een tweede tussentijdse test, die handelt over de stof aangeboden gedurende sessie 9 tot en met sessie 17 wordt aan het einde van het semester aangeboden op Toledo en kan door de student zelf worden uitgewerkt. Je kan deze test zelf corrigeren aan de hand van een uitgewerkte versie, die je ook op Toledo kan vinden.
Op Toledo kan je de presentatie en handouts telkens terugvinden op de vrijdag voor de komende les onder "Documenten". Onder "Communicatie" vind je drie discussiefora. Op deze fora kan je onderwerpen aanbrengen die je graag besproken wilt zien in de les of vragen stellen over de cursus. Die vragen zullen dan aan bod komen tijdens de les. Je kan ook steeds terecht op het Monitoraat om vragen te stellen over weer- en klimaat.
1 sp. Weer en klimaat: practicum (B-KUL-G0P02a)
Inhoud
Zie hoorcollege 1
Studiemateriaal
Zie hoorcollege 1
Toelichting werkvorm
In een 7-tal sessies word je begeleid in het:
- Toepassen van de theorie en verworven inzichten in concrete situaties. Een aantal oefeningen zullen eerst individueel worden opgelost en dan interactief worden uitgewerkt.
- Analyseren van een zelfstudie tekst uit het rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) aan de hand van vragen die je individueel of in groepjes kunt oplossen.
Er wordt van je verwacht dat je de behandelde stof hebt doorgenomen voor de oefensessie en dat je bovendien de zelfstudietekst hebt doorgelezen voor de eerste oefenzitting.
Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen
Evaluatieactiviteiten
Evaluatie: Weer en klimaat (B-KUL-G20I4a)
Toelichting
Het examen bestaat uit twee gelijkwegende delen:
- In het eerste deel zullen doelstellingen 1 tot en met 11 geëvalueerd worden. Dit deel is een gesloten boek examen: Aantekeningen, cursusmateriaal en rekenmachine mogen niet gebruikt worden. Een blad met basisformules wordt bij het examen meegeleverd. Dit blad met basisformules kan op Toledo geraadpleegd worden.
- In het tweede deel zullen doelstellingen 12 en 13 geëvalueerd worden. Dit deel is een open boek examen: Aantekeningen, cursusmateriaal, IPCC zelfstudietekst en rekenmachine mogen gebruikt worden.