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Studium
Studienschwerpunkte
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Studienschwerpunkte |
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Beobachtende, experimentelle und theoretische Meteorologie |
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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. |
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Datenverarbeitung und Computer in der Meteorologie |
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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. |
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Meteorologie im Studium |
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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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