ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Φυσική Περιβάλλοντος. Εισαγωγή Διδάσκοντες: Καθηγητής Π. Κασσωμένος, Λέκτορας Ν.

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Φυσική Περιβάλλοντος Εισαγωγή Διδάσκοντες: Καθηγητής Π. Κασσωμένος, Λέκτορας Ν. Μπάκας

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τμήμα αρτίων (και ΜΟΝΟ αυτών) Νίκος Μπάκας (Φ2-312) Υλικό στο ecourse Συνδιαμορφώνοντας το μάθημα...

4 Σκοπός του μαθήματος

5 Τι καιρό θα κάνει Στο μάθημα... ; Να μάθουμε ποιοτικά χαρακτηριστικά φαινομένων: ρύπανση τρύπα του όζοντος φαινόμενο θερμοκηπίου Να τα μελετήσουμε ποσοτικά (εξισώσεις & αποτελέσματά τους)

6 «Λειτουργικά μέρη» του κλιματικού συστήματος

7 Τι καιρό θα Η πηγή κάνει της ; ενέργειας Διάδοση ακτινοβολίας & επιπτώσεις (π.χ φαιν. θερμοκηπίου) Εργαλεία: Νόμος Planck, εξίσωση Schwarzchild

8 Τι καιρό Οι ατμοσφαιρικές/ωκεάνιες θα κάνει ; κινήσεις Κινήσεις στην ατμόσφαιρα/ωκεανό (π.χ υφέσεις) και τις επιπτώσεις τους (π.χ καιρός, κυματισμός) Ατμόσφαιρα/ωκεανός: ρευστό ρ=(ρ, p, T) Εργαλεία: Navier-Stokes

9 Τι καιρό θα Υδρολογικός κάνει ; κύκλος Υδρολογικός κύκλος & επιπτώσεις του (π.χ ξηρασία) Εργαλεία: εξισώσεις ισορροπιας νερού, ισοζυγίου υδρατμών, αλλαγής φάσης, συμπύκνωσης και αύξησης σταγόνων, τυρβώδους ροής στα σύννεφα

10 Τι καιρό θα κάνει Κρυόσφαιρα ; Δυναμική πάγων & επιπτώσεις (π.χ αύξηση στάθμης θάλασσας) Εργαλεία: εξίσωση ενός στερεού υπό διάτμηση, αλλαγές φάσης

11 Τι καιρό θα κάνει Λιθόσφαιρα ; Κύκλος ζωής ηφαιστίων, ορογέννεση, ρήγματα Εργαλεία: εξισώσεις πυροκλαστικής ροής, τεκτονική δυναμική

12 Τι καιρό θα κάνει Βιόσφαιρα ; Φωτοσύνθεση, δέσμευση CO 2 & επιπτώσεις Εργαλεία: εξισώσεις οικοσυστημάτων, βιοχημικές διεργασίες

13 Τι καιρό Και θα τέλος κάνει ο ; άνθρωπος... Ρύπανση & διασπορά, τρύπα του όζοντος, άλλες ανθρώπινες δράσεις (αποξύρανση λίμνης) Εργαλεία: εξισώσεις διασποράς ρύπων & χημικές αντιδράσεις

14 Οι αλληλεπιδράσεις ακτινοβολία σύννεφα υδρ. κύκλος βιόσφαιρα Τ συγκέντρωση στοιχείων υφέσεις αστάθεια χιόνι ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος επιφανειακός άνεμος επιφανειακή Τ αλλαγή στάθμης λυώσιμο πάγων ωκ. κινήσεις λιθόσφαιρα

15 Οι αλληλεπιδράσεις μεταβολή σύστασης ακτινοβολία υδρ. κύκλος βιόσφαιρα ρύπανση τριβή εδάφους μεταβολή σύστασης υετός ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος καιρός υετός τοπογραφία ωκ. κινήσεις τοπογραφία λιθόσφαιρα

16 Δημιουργούν ένα πολύπλοκο σύστημα ακτινοβολία υδρ. κύκλος βιόσφαιρα ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος ωκ. κινήσεις λιθόσφαιρα

17 Τι καιρό θα κάνει Προσεγγίσεις... ; ΓΘΣ ;;;

18 Τι καιρό θα κάνει ; Οι χρονικές κλίμακες απόκρισης ποικίλουν ανάμεσα στα «λειτουργικά μέρη»

19 Τι καιρό θα Τι κάνει καιρό ; θα κάνει ; Αλληλεπίδραση: ατμ. κινήσεις - υδρολογικός κύκλος Χρονική κλίμακα: ώρες-ημέρα

20 Τι καιρό Θα θα έχουμε κάνει ξηρασία ; φέτος ; Αλληλεπίδραση: ατμ. κινήσεις υδρ. κύκλος θερμ. ωκεανού Χρονική κλίμακα: μήνες-χρόνος

21 Τι Πώς καιρό θα είναι θα κάνει το κλίμα ; σε χρόνια ; Αλληλεπίδραση: ατμ. κιν. υδρ. κύκ. κιν. ωκεα. κρυοσφαιρα ανθρωπ. διεγερση Χρονική κλίμακα: δεκαετίες-αιώνας

22 Πώς Τι καιρό ήταν το θα κλίμα κάνει πριν ; από χρόνια ; Αλληλεπίδραση: ατμ. κιν. υδρ. κύκ. κιν. ωκεα. κρυοσ. βιόσφαιρα - λιθόσφαιρα Χρονική κλίμακα: χιλιάδες χρόνια

23 Η Τι ρύπανση καιρό θα της κάνει Παμβώτιδας ; θα καθαριστεί ; Αλληλεπίδραση: υδρ. κύκ. βιόσφαιρα ανθρ. παρέμβαση Χρονική κλίμακα: ημέρες - μήνες

24 Δημιουργούν ένα πολύπλοκο σύστημα ακτινοβολία υδρ. κύκλος βιόσφαιρα ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος ωκ. κινήσεις λιθόσφαιρα

25 Το πολύπλοκο σύστημα απλοποιήθηκε ακτινοβολία υδρ. κύκλος βιόσφαιρα ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος ωκ. κινήσεις λιθόσφαιρα

26 Είναι εύκολη η ποσοτική μελέτη ; ακτινοβολία υδρ. κύκλος βιόσφαιρα ατμ. κινήσεις κρυόσφαιρα άνθρωπος ωκ. κινήσεις λιθόσφαιρα

27 Τι καιρό Τι θα καιρό κάνει θα ; κάνει αύριο; Κινήσεις στην ατμόσφαιρα/ωκεανό (π.χ υφέσεις) και τις επιπτώσεις τους (π.χ καιρός, κυματισμός) Ατμόσφαιρα/ωκεανός: ρευστό ρ=(ρ, p, T) Εργαλεία: Navier-Stokes

28 Άσχημα Τι καιρό (αλλά θα πιθανώς κάνει ; προσοδοφόρα) νέα... Επίλυση: Αναλυτική λύση: μόνο σε ειδικές (απλές) περιπτώσεις Δείξτε ότι οι λύσεις είναι φραγμένες για πεπερασμένο χρόνο και γίνετε εκκατομυριούχος (millenium prize)!!!

29 Τι καιρό Άσχημα θα κάνει νέα ; για φοιτητές... Επίλυση: Richardson: διακριτοποίηση «στρατιά» φοιτητών

30 Τι καιρό Άσχημα θα κάνει νέα για ; υπολογιστές... Επίλυση: Πρόβλημα 1 ο : διακριτική ικανότητα πυκνό πλέγμα «κοστίζει» σε CPU, μνήμη «Λύση»: συμβιβασμός μεταξύ χωρικής διακριτικής ικανότητας και ταχύτητας υπολογισμού

31 Τι καιρό θα Κι άλλα κάνει άσχημα ; νέα ; Επίλυση: Πρόβλημα 2 ο : παρατηρήσεις «Λύση»: πολυωνυομική προσαρμογή

32 Τι καιρό Ακόμη θα κάνει πιο ; άσχημα νέα ; Επίλυση: Πρόβλημα 3 ο : χάος (Lorenz) ένα μικρό λάθος μεγαλώνει εκθετικά γρήγορα «το χτύπημα των φτερών μιας πεταλούδας στο Πεκίνο σήμερα επηρεάζει τη βροχή στα Ιωάννινα αύριο» «Λύση»: svd, 4dvar

33 Τι καιρό Ε όχι θα και κάνει πιο ; άσχημα νέα!!!! Επίλυση: Εξισώσεις για τη βροχή ;;; «Λύση»: παραμετροποίηση

34 Τι καιρό Και θα επιτέλους κάνει ; τα καλά... Προσεγγίσεις, παραδοχές, απλοποιημένες εξισώσεις, παραμετροποιήσεις κτλ, δίνουν «καλά» αποτελέσματα σε μια σειρά από ερωτήματα Στο μάθημα θα χρησιμοποιήσουμε απλοποιημένες εξισώσεις & παραδοχές για να μελετήσουμε μια σειρά από φαινόμενα

35 Τέλος Ενότητας

36 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

37 Σημειώματα

38 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

39 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Καθηγητής Π. Κασσωμένος, Λέκτορας Ν. Μπάκας. «Φυσική Περιβάλλοντος. Εισαγωγή». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

40 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]