Lehrveranstaltungen Vorlesungen

Umweltphysik (MKEP4)

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Diese Einführungsveranstaltung bildet die Grundlage für alle anderen Veranstaltungen der Umweltphysik im Rahmen des Masterstudiums. Ziel der Vorlesung ist es, ein grundlegendes Verständnis der physikalischen Prozesse und Wechselwirkungen im Erdsystem zu vermitteln. Die Eigenschaften und die Dynamik der großen Umweltkompartimente, die Transportprozesse innerhalb und zwischen ihnen und ihre Interaktion im Klimasystem werden behandelt. Die Vorlesung gliedert sich in fünf Hauptteile:

1. Einführung und Grundlagen, stellt das Thema und die Grundlagen über die Erde, ihre Flüssigkeitsräume, Strömung und Transport in ihnen und die globale Strahlungsbilanz vor.
2. Geophysikalische Strömungsmechanik, ist ein wesentlicher Teil der Vorlesung und bietet eine Einführung in die Dynamik der großen Fluidsysteme der Erde. Die grundlegenden Gesetze der Strömungsmechanik und das Phänomen der Turbulenz werden diskutiert.
3. Abteilungen der Umwelt, konzentriert sich auf einige Abteilungen der Umwelt der Erde, insbesondere die globale Zirkulation von Atmosphäre und Ozean, und die langsame Dynamik in porösen Medien und Eis.
4. Methoden und Prozesse, beschäftigt sich mit einer Reihe von Techniken, wie z.B. Isotopenmethoden, die verwendet werden, um verschiedene physikalische Prozesse in der Umwelt zu untersuchen. Beispiele für komplexe Prozesse sind der Strahlungstransfer und der Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre. Numerische Modellierung ist unerlässlich, um die Komplexität von Umweltsystemen zu bewältigen.
5. Klimasystem und Synthese, diskutiert die Synthese der Dynamik in den verschiedenen Abteilungen der Erde in das Klimasystem. Moderne Themen der Klimaforschung werden vorgestellt und die anthropogenen Auswirkungen auf das Erdsystem führen uns zum Konzept des Anthropozäns.

Atmosphärenphysik (MVEnv1)

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Diese Vorlesung ist ein regelmäßig stattfindender Teil der Vertiefung Umweltphysik im Rahmen des Masterstudiums Physik. Kenntnisse der allgemeinen Vorlesung zur Umweltphysik (MKEP4) werden vorausgesetzt.

Die Vorlesung "Atmosphärenphysik" umfasst die Vielfalt der in der Erdatmosphäre stattfindenden Umweltprozesse, die von der Strömungsdynamik über den Strahlungstransport, die Wolkenbildung bis hin zum physikalischen und chemischen Kreislauf der Bestandteile reicht. Die Vorlesung wendet die Prinzipien der Umweltphysik (eingeführt in MKEP4) auf die Atmosphäre an. Der Vortrag beleuchtet die Schlüsselrolle der Atmosphäre im Klimasystem und diskutiert modernste Methoden und Experimente, wie man Einblicke in die jeweiligen Prozesse gewinnen kann.

Physik Aquatischer Systeme (MVEnv3)

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Diese Vorlesung ist ein regelmäßig stattfindender Teil der Vertiefung Umweltphysik im Rahmen des Masterstudiums Physik. Kenntnisse der allgemeinen Vorlesung zur Umweltphysik (MKEP4) werden vorausgesetzt.

"Aquatische Physik" oder "Physik der aquatischen Systeme" ist ein Teil der Umweltphysik, der sich mit physikalischen Prozessen in natürlichen Gewässern wie Ozeanen, Seen, Flüssen und Grundwasser beschäftigt. Die Relevanz der Untersuchung der Hydrosphäre ergibt sich aus der zentralen Rolle der Ozeane im Klimasystem sowie der vitalen Bedeutung begrenzter Süßwasserreserven. Der Schwerpunkt dieser Vorlesung liegt auf den am häufigsten vorkommenden kontinentalen Wasserreservoirs, Seen und Grundwasser. Es werden aber auch Grundlagen der physikalischen Ozeanographie behandelt.

Im ersten Teil der Vorlesung werden die physikalischen Eigenschaften von Wasser und den aquatischen Systemen sowie die physikalischen Prozesse in diesen Systemen behandelt. Auf diese speziellen Systeme werden die Gesetze der Strömungsmechanik (z.B. Navier-Stokes) sowie die Theorie der Transportprozesse (z.B. Advektion, (turbulente) Diffusion, Wärme- und Gasaustausch) angewendet, die aus der allgemeinen Vorlesung zur Umweltphysik (MKEP4) bekannt sind.

Der zweite Teil der Vorlesung beschäftigt sich mit der Anwendung von Tracer-Methoden zur Untersuchung aquatischer Systeme, der sogenannten Isotopenhydrologie. In diesem Teil werden verschiedene Tracer (z.B. stabile Isotope, Tritium, Edel- und Übergangsgase, ¹⁴C) und die Grundlagen der jeweiligen Verfahren vorgestellt und es wird gezeigt, wie diese Verfahren zur Bestimmung physikalischer Parameter von Wassersystemen eingesetzt werden können.

Klimaphysik (MVEnv4)

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Diese Vorlesung ist ein regelmäßig stattfindender Teil der Vertiefung Umweltphysik im Rahmen des Masterstudiums Physik. Kenntnisse der allgemeinen Vorlesung zur Umweltphysik (MKEP4) werden vorausgesetzt.

Die Vorlesung "Physik des Klimas" befasst sich mit den grundlegenden physikalischen und chemischen Prozessen des terrestrischen Klimasystems, wie die relevanten Kompartimente der Erde (d.h. Atmosphäre, Meereskryosphäre, Biosphäre, Lithosphäre,...) interagieren und wie ihre Eigenschaften durch die verschiedenen internen und externen Randbedingungen und Einschränkungen auf den verschiedenen räumlichen und zeitlichen Zeitskalen bestimmt werden.

Im ersten Teil der Vorlesung (meist im Wintersemester) geht es um die Entstehung des Sonnensystems, die Sonne und ihren variablen Energieeintrag in das Klimasystem, einige Merkmale des atmosphärischen Strahlungstransfers und das Budget des Klimasystems sowie die relevanten dynamischen Aspekte von Masse, Impuls und Energietransport innerhalb des Klimasystems.

Der zweite Teil der Vorlesung (meist im Sommersemester) befasst sich mit den hydrologischen und biochemischen Zyklen, dem Kohlenstoffkreislauf und den Zyklen der verschiedenen Treibhausgase, einigen thermodynamischen Aspekten des Klimasystems, dem gekoppelten atmosphärischen ozeanischen Wärmekraftwerk, der Modellierung des Klimasystems, der Klimavariabilität und des Klimawandels und deren Prognose.

Die Vorlesungen werden durch ein wöchentliches Tutorial ergänzt, das einige Hausarbeiten und praktische Übungen beinhaltet.

Remote Sensing of the Atmosphere (MVSpec)

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Physical Limnology (MVSpec)

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Blockkurs im Feb./März

Radiative Transfer

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Inverse Methoden

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Limnologie

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Moderne Physik II (PMPL II)

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Teilmodul, Zielgruppe Physik Lehramt