Υδρομετεωρολογία - Ανάλυση διδακτέας ύλης

Διδάσκοντες: Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης

Εισαγωγή (ώρες 2, Δ. Κουτσογιάννης)

Ορισμός υδρολογίας, μετεωρολογίας, υδρομετεωρολογίας. Ιστορικό. Καιρός, κλίμα. Εισαγωγή στις μετεωρολογικές μετρήσεις. Υδρολογικός κύκλος και ποσοτική έκφραση των συνιστωσών του.

Άσκηση: Ποσοτική έκφραση μεταβλητών του υδρολογικού κύκλου.

Γενικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας (ώρες 1, Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης)

Προέλευση και σύνθεση της ατμόσφαιρας (αέρια και ιδιότητές τους, προέλευση αερίων, μεταβολές σε σχέση με το ύψος, τον τόπο και τη χρονική περίοδο). Κατακόρυφη δομή της ατμόσφαιρας (κατανομή πίεσης και θερμοκρασίας, στρώματα).

Άσκηση: Αριθμητικές εφαρμογές στις συγκεντρώσεις αερίων της ατμόσφαιρας.

Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας (ώρες 6, Δ. Κουτσογιάννης)

Εισαγωγικές έννοιες θερμοδυναμικής και ρευστοδυναμικής. Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής. Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Τέλεια αέρια και καταστατική εξίσωσή τους Ειδική θερμότητα. Θερμοδυναμικές μεταβλητές κατάστασης. Ιδιότητες του αέρα με υγρασία. Μεταβολές κατάστασης και φάσης στην ατμόσφαιρα. Θερμοδυναμικά διαγράμματα. – τεφίγραμμα. Κατακόρυφη μεταβολή θερμοδυναμικών μεταβλητών – εφαρμογές. Ατμοσφαιρική ευστάθεια και αστάθεια. Κατακρημνίσιμο νερό.

Άσκηση: Κατασκευή, υπολογισμοί και ερμηνεία τεφιγράμματος (με χρήση προγραμμάτων σε περιβάλλον Excel).

Η ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα (ώρες 2, Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης)

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Ακτινοβολία μελανού σώματος. Μετάδοση ακτινοβολίας. Ηλιακή και γήινη ακτινοβολία. Πρόσληψη ηλιακής ακτινοβολίας. Επιδράσεις με την ατμόσφαιρα. Ενεργειακό ισοζύγιο της γης.

Ειδική αναφορά: Τρύπα του όζοντος.

Άσκηση: Τυπικοί υπολογισμοί ακτινοβολίας.

Ατμοσφαιρική κυκλοφορία (ώρες 4, Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης)

Εισαγωγή στην ατμοσφαιρική δυναμική. Ατμοσφαιρική πίεση και άνεμοι. Επίδραση Coriolis. Απλουστευμένα μοντέλα γενικής κυκλοφορίας. Μέση κατανομή πιέσεων στην επιφάνεια της γης. Τοπικά και παγκόσμια μετεωρολογικά συστήματα. Αέριες μάζες – Μέτωπα – Κυκλώνες. Αιολική ενέργεια.

Ειδικές αναφορές: Φαινόμενο El Niño.

Άσκηση: Εκτίμηση αιολικού δυναμικού.

Διεργασίες μεταφοράς (ώρα 1, Δ. Κουτσογιάννης)

Αλληλεπίδραση ατμόσφαιρας και εδάφους-φυτοκάλυψης-υδάτινων επιφανειών. Ανταλλαγή μάζας, ορμής, αισθητής θερμότητας, λανθάνουσας θερμότητας. Βασικές εξισώσεις. Αλληλεπιδράσεις μεγάλης κλίμακας.

Εξάτμιση και διαπνοή (ώρες 4, Δ. Κουτσογιάννης)

Ποσοτική έκφραση της διαθέσιμης ακτινοβολίας για εξάτμιση. Ενεργειακό ισοζύγιο σε μοναδιαία επιφάνεια – Λόγος Bowen. Μεταφορά μάζας. Μετεωρολογικές παράμετροι που επηρεάζουν την εξάτμιση. Οι μέθοδοι Penman, Penman-Montieth, Doorenbos-Pruitt και Priestley-Taylor. Εκτίμηση δυνητικής εξατμοδιαπνοής καλλιεργειών.

Άσκηση: Εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων υπολογισμού της εξάτμισης.

Κατακρημνίσεις (ώρα 1, Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης)

Φυσικό πλαίσιο. Δημιουργία νεφών. Εισαγωγή στη μικροφυσική των νεφών. Μετεωρολογικό πλαίσιο – Τύποι κατακρημνίσεων.

Ειδικές αναφορές: Τροποποίηση καιρού (τεχνητή βροχή). Είδη νεφών.

Πιθανή μέγιστη κατακρήμνιση (ΠΜΚ) (ώρες 4, Δ. Κουτσογιάννης)

Η έννοια της ΠΜΚ και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Κατάταξη μεθόδων εκτίμησης της ΠΜΚ. Xρήση δεδομένων μεγιστοποιημένου ύψους, διάρκειας και επιφάνειας από εξαιρετικές καταιγίδες. Xρήση εμπειρικών σχέσεων μεταξύ μετεωρολογικών μεταβλητών σε συγκεκριμένες περιοχές. Μεγιστοποίηση και μετατόπιση καταιγίδων. Περιοχική ανάλυση. Χρήση μοντέλων καταιγίδας. Στατιστική εκτίμηση. Επίδραση της διάρκειας βροχής, χρονική κατανομή. Επίδραση της επιφάνειας, γεωγραφική μεταβολή. Κριτική θεώρηση της έννοιας και των εκτιμήσεων της ΠΜΚ. Πιθανοτική θεώρηση των εκτιμήσεων της ΠΜΚ.

Άσκηση: Εκτίμηση της ΠΜΚ με πραγματικά δεδομένα.

Τηλεμετρικές μέθοδοι μέτρησης κατακρημνισμάτων (ώρες 3, Δ. Κουτσογιάννης – Προσκεκλημένη ομιλήτρια Β. Κοτρώνη)

Εισαγωγή. Δυναμική τροχιά δορυφόρου. Αισθητήρες δορυφόρου. Χρήση ορατής και υπέρυθρης ακτινοβολίας. Βασική θεωρία μετεωρολογικού ραντάρ. Μέτρηση και εκτίμηση κατακρημνισμάτων με χρήση με χρήση μετεωρολογικού ραντάρ.

Άσκηση: Επεξεργασία δεδομένων από μετεωρολογικό ραντάρ.

Υδρομετεωρολογικά μοντέλα πρόγνωσης κατακρημνίσεων (ώρες 3, Δ. Κουτσογιάννης – Προσκεκλημένη ομιλήτρια Β. Κοτρώνη)

Εισαγωγή. Κατηγορίες υδρομετεωρολογικών μοντέλων πρόγνωσης κατακρημνίσεων. Αξιοποίηση δεδομένων ραντάρ στην πρόγνωση κατακρημνισμάτων. Γραμμική επέκταση των κέντρων βάρους των τμημάτων συσσώρευσης στοιχείων βροχής. Μέθοδοι συσχετίσεων.

Εισαγωγή στην κλιματολογία. Μεταβλητότητα και κλιματική αλλαγή (ώρες 6, Δ. Κουτσογιάννης, Ν. Μαμάσης)

Εισαγωγή. Κλιματικοί δείκτες. Κατάταξη Koppen. Ιστορικές κλιματικές μεταβολές και στατιστικές μέθοδοι ανίχνευσής τους. Κλιματικά μοντέλα και σενάρια.

Εκδηλώσεις

Επίσκεψη στο Μετεωρολογικό Σταθμό της Πολυτεχνειούπολης.

Επίσκεψη στην Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία.

Σπουδαστική εργασία

Βιβλιογραφική αναζήτηση και επισκόπηση σε επιλεγμένο θέμα (διαφορετικό για κάθε φοιτητή).