Im Rahmen dieser Veranstaltung werden grundlegende naturwissenschaftlich-mathematische sowie technische Fachkenntnisse im Rahmen der Klimamodellierung erworben. Dies beinhaltet u.a. verschiedene numerische Verfahren zur Lösung der für Klimamodelle wichtigen Transport-Reaktionsgleichung. Weiterhin werden an einfachen Energie-Bilanzmodellen (wie z.B. Daisy World) diese numerische Methoden, sowie das Algorithmieren und Programmieren mit MATLAB eingeübt. Am Beispiel eines Klimamodells mittlerer Komplexität (EMIC) werden die Grundlagen und verschiedenen Ansätze zur Ausgestaltung der Teilmodule eines Klimamodells behandelt (z.B. Eismodelle, Atmosphärenmodelle, Vegetationsmodelle, Strahlungsmodelle, Ozeanmodelle, Bodenmodelle etc.) Es werden weiterhin einige technische und statistische Aspekte im Arbeiten mit und Auswerten von Klimamodellen vorgestellt. Im Rahmen eines Abschlussprojektes, das das oben genannte EMIC verwendet, werden die Studierenden sowohl zur Teamfähigkeit als auch zum Umgang mit wissenschaftlicher Primärliteratur angeleitet. Im Rahmen der Abschlusspräsentation lernen die Studenten das Darstellen und das Diskutieren ihrer Ergebnisse.
Fachkompetenzen
Die Studierenden:
- kennen und verstehen die grundlegenden partiellen Differentialgleichungen und mathematischen Ansätze, die den wichtigsten Teilmodulen eines Klimamodells zu Grunde liegen
- erwerben ein Grundverständnis über die Teilsysteme des Klimasystems, deren Interaktion sowie deren Modellierung
- können die Transport-Reaktionsgleichung mit verschiedenen numerischen Ansätzen lösen und in MATLAB implementieren
- können Remote-Rechner mit passenden Werkzeugen bedienen, was als Vorbereitung auf die Arbeit mit Höchtsleitungscomputern in entfernten Rechenzentren gesehen werden kann
- kennen grundlegende statistische Ansätze, um die Ausgabe von Klimamodellen zu bewerten und einzuordnen
Methodenkompetenzen
Die Studierenden:
- können einführende Methoden der numerischen Mathematik anwenden, um die grundlegenden mathematischen Gleichungen und Ansätze in Computercode (hier MATLAB) zu implementieren
- kennen einführende UNIX/Linux Grundlagen, um sich auf Remote-Systemen ausreichend sicher zu bewegen und Simulationen auf diesen zu starten und zu überwachen.
- kennen erste Werkzeuge und Methoden, um die Ausgabendateien der Klimamodelle im Netcdf-Format zu lesen und der weiteren Auswertung zuzuführen
Sozialkompetenzen
Die Studierenden:
- lösen die Probleme und Anwendungsaufgaben u.a. in Kleingruppen
- präsentieren ihre Lösungen der Probleme öffentlich im Rahmen der Übungen
Selbstkompetenzen
Die Studierenden:
- reflektieren ihre Lösungen u.a. während der Präsentation und im öffentlichen Diskussionsprozess
- lernen fachliche Hürden und persönliche Unzulänglichkeiten auszuhalten und durch eigene Anstrengungen zu überwinden
