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 Das Fach Meteorologie

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Studienschwerpunkte

Beobachtende, experimentelle und theoretische Meteorologie
Im Rahmen der experimentellen Meteorologie werden im Labor unter Kontrolle aller Bedingungen Versuche angestellt und Ergebnisse gewonnen. Wichtig dabei ist, dass alle Bedingungen, die das Experiment beeinflussen können, eingestellt und kontrolliert werden. So muss man z.B. in einer Eiskammer die Temperatur und die Feuchte kontrollieren, will man eine bestimmte Frage beantworten. In der Atmosphäre kann man natürlich nicht die Bedingungen einstellen, vielmehr ist man auf das angewiesen, was die Natur so alles anbietet. Daher ist es erforderlich, möglichst viele Parameter gleichzeitig zu erfassen, ein Unterfangen, das Einzelne kaum leisten können. Daher erfolgen solche Beobachtungen heute häufig in Form großer Kampagnen, an denen viele Gruppen abgestimmt teilnehmen. Solche Unternehmungen, an denen das Institut für Physik der Atmosphäre in der letzten Zeit teilgenommen hat sind LACE98 (Lindenberg Atmospheric Chemistry Experiment 1998) und THESEO (Third European Stratospheric Experiment on Ozone), ein Unternehmen mit Stratosphärenflugzeugen in den Tropen. Dabei ging es zu erfassen, welche atmosphärischen Beimengungen durch die hochreichenden Wolkentürme in den Tropen nach oben hin heraustransportiert werden und so möglicherweise in die Stratosphäre gelangen. Für solche Unternehmungen müssen Messgeräte speziell entwickelt und an die harten Umgebungsbedingungen in Flugzeugen und in der hohen und sehr kalten Atmosphäre angepasst werden. Diese meteorologische Forschung ist daher sehr stark in der Geräteentwicklung (und damit in der technologischen Anwendung grundlegender physikalischer oder chemischer Prinzipien) engagiert. Die theoretische Meteorologie auf der einen Seite entwickelt neue Parametrisierungen bekannter Gesetze, denn es ist nicht möglich, in numerischen Computermodellen an allen (Gitter-) Punkten alle Größen zu berechnen. Parametrisierungen erlauben es, mit einfachen Gleichungen Näherungen vorzunehmen, die die atmosphärischen Vorgänge möglichst unverfälscht repräsentieren. Auf der anderen Seite benutzt die theoretische Meteorologie die Ergebnisse von Messungen in der Atmosphäre, um das Bild der Atmosphäre weiter zu entwickeln. Häufig liefert sie dabei Ergebnisse, die durch Experimente und Beobachtungen überprüft werden können. So ergänzen sich theoretische und experimentelle (beobachtende) Meteorologie gegenseitig in hohem Maße.
   
Datenverarbeitung und Computer in der Meteorologie
Viele Vorgänge in der Atmosphäre sind derart kompliziert, dass keine analytischen Lösungen zu den Gleichungen vorliegen, und vielmehr Nährungen, sowie Simulationen durch numerische Rechnungen meist in Form sehr umfangreicher Modelle erfolgen müssen. Bei der Komplexität der Atmosphäre geht das nur mit leistungsstarken Computern. Die Meteorologie ist daher stets Schrittmacher gewesen im Einsatz von Computern und die größten und schnellsten Computer stehen in den Wetterzentralen und in den meteorologischen Forschungszentren. Die europäischen Staaten haben sich zusammengeschlossen, um Rechenzentren für meteorologische und klimatologische Modellrechnungen zu betreiben. Das wird besonders in der Wettervorhersage deutlich, die stets ein Wettlauf mit der Zeit ist, denn die Ergebnisse müssen rechtzeitig vorliegen. Da wird es auch deutlich, dass man häufig Vereinfachungen in Kauf nehmen muss, nur um zeitlich im Rahmen zu bleiben. Mit jeder neuen Rechnergeneration kann man einen Teil dieser Vereinfachungen zurücknehmen, aber andererseits hat der Gewinn an physikalischem und chemischen Wissen um die Atmosphäre in der Zwischenzeit zugenommen und die Modelle sind anspruchsvoller und komplizierter geworden. Solche Modelle und die ihnen zu Grunde liegenden Rechenverfahren müssen entwickelt und dann programmiert werden. Dies geht nur mit umfassender und ausgefeilter (z.B. Prozessorzeit sparender) Programmiertechnik und der Kenntnis über die Methoden und Grenzen numerischer Möglichkeiten. Hier sind Phantasie und Ausdauer gefragt.
   
Meteorologie im Studium
Das Studium der Meteorologie beginnt mit einer gründlichen Ausbildung in Mathematik und experimenteller und theoretischer Physik, begleitet von "Nebenfächern wie der Chemie, aber natürlich auch der Meteorologie. Das eigentliche, intensive Fachstudium beginnt nach dem Vordiplom. Es vertieft die Kenntnisse besonders in der theoretischen Meteorologie weit über das hinaus, was typischerweise Gegenstand der Ausbildung in Physik ist. Im Anschluss an diese Ausbildung wird die Diplomarbeit angefertigt. Ein Diplomand soll zeigen, dass er ein wissenschaftliches Thema selbständig und in einer überschaubaren Zeit bearbeiten kann. In theoretischer Meteorologie umfasst das heute häufig eine am PC oder Großrechner zu lösende Frage. In experimenteller Meteorologie kann das durchaus, wenn es zeitlich passt, auch die Teilnahme an einer der oben erwähnten Kampagnen umfassen. So haben Meteorologen ihre Diplomarbeit manchmal nahezu buchstäblich "zu Lande, zu Wasser und in der Luft" erarbeitet.


Auszug aus dem Studienführer des Fachbereichs Physik
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