Modulcode:	MS1603
Englische Bezeichnung:	Climate Models and Simulations
Modulverantwortliche(r):	Prof. Dr. Thomas Slawig
Turnus:	unregelmäßig (SS09 WS10/11 WS11/12 SS13 WS14/15)
Präsenzzeiten:	4V 2Ü
ECTS:	9
Workload:	270 Std.
Dauer:	ein Semester
Modulkategorien:	MSc Math (Export) MSc CGE (Export) TG (MSc Inf) MV (MSc Inf)
Lehrsprache:	Deutsch
Voraussetzungen:

Kurzfassung:

Am Beispiel typischer Klimamodelle wird der Prozess von der Modellbildung bis zur konkreten Umsetzung (Simulationam Rechner) untersucht. Die dabei wichtigen Bereiche der Mathematik und der Informatik (wie Entwicklung und Konvergenz von Algorithmen, Umgang mit hochdimensionalen Problemen u.a.) werden behandelt.

Lernziele:

Die Studierenden verstehen die Grundprinzipien der mathematischen Modellbildung, der Diskretisierung, Algorithmenentwicklung, Modelloptimierung und -kalibrierungund deren Umsetzung auf dem Computern. Sie können an exemplarischen Modellbeispielen geeignete Techniken anwenden. Sie lernen eigene Software zu entwicklen bzw. vorhandene Software zu verwenden und ggfs. anzupassen.

Lehrinhalte:

Aus den folgenden Bereichen werden ausgewählte Teile behandelt:

• Klimasystem
• Klassen von Klimamodellen
• Energiebilanzmodelle
• Boxmodelle
• Modellierung von Transportprozessen
• Ozean- und Atmosphärenmodelle
• Stationäre und transiente Modelle
• Existenz- und Eindeutigkeitsaussagen
• Berechnung stationärer Zustände
• örtliche und zeitliche Diskretisierungsverfahren und ihre effiziente Umsetzung
• angepasste Lösungstechniken
• Modelloptimierung mit Hilfe von Messdaten
• Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen

Weitere Voraussetzungen:

Mathematik-Grundausbildung des BSc Informatik, Mathematik o. ä. Programmierkenntnisse (höhere Programmiersprache oder Matlab). Grundkenntnisse der Numerischen Mathematik sind von Vorteil.

Prüfungsleistung:

Mündliche Modulprüfung.

Lehr- und Lernmethoden:

VL ist zum Teil nach der "Inverted Classroom Method" organisiert:

• Studierende lesen VL-Inhalte vor der VL
• zu Beginn jeder VL wird das Verständnis mit Fragen erfasst (Classroom Response System)
• in der VL werden vertiefende Aspekte des Stoffes behandelt
• am Ende werden öffnende Fragen zum Stoff der nächsten VL gestellt

Übung: mit theoretischen und praktischen Aufgaben am Rechner

Verwendbarkeit:

Literatur:

Zum Teil: begleitendes Skript zur Vorlesung

Verweise:

Kommentar: