Heini Wernli: Katalogdaten im Herbstsemester 2020

Auszeichnung: Die Goldene Eule
NameHerr Prof. Dr. Heini Wernli
LehrgebietAtmosphärendynamik
Adresse
Institut für Atmosphäre und Klima
ETH Zürich, CHN M 12.1
Universitätstrasse 16
8092 Zürich
SWITZERLAND
Telefon+41 44 632 54 80
E-Mailheini.wernli@env.ethz.ch
DepartementUmweltsystemwissenschaften
BeziehungOrdentlicher Professor

NummerTitelECTSUmfangDozierende
061-0101-00LClimate / Water / Soil Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Only for Landscape Architecture MSc.
Course languages are English and German.
2 KP3GH. Joos, R. Kretzschmar, R. Weingartner, N. Bluvshtein, E. L. Davin, S. Dötterl, A. Frossard, T. Galí-Izard, R. Knutti, P. U. Lehmann Grunder, T. Peter, S. Schemm, J. Schwaab, C. Steger, H. Wernli
KurzbeschreibungLectures, exercises and excursions serve as an introduction to atmospheric sciences, hydrology and soil science. Students gain a broad vision of the cutting edge topics that are being researched and studied at the Department of Environmental Systems Science at ETH, Eawag, WSL a.o. This will be the base for a future dialog between the field of landscape architecture and the field of sciences.
LernzielStudents acquire basic knowledge in atmospheric sciences, hydrology and soil science:
- Understanding basic chemical and physical processes in the atmosphere that influence weather and climate
- Knowledge of water balance, principles of integral water management and climatic factors in the field of hydrology
- Fundamentals about the classification of soils, soil-forming processes, physical and chemical soil properties, soil biology and ecology, soil degradation and protection

Students develop an understanding of the relevance of these topics in the field of landscape architecture. Temporal and physical scale, research methods, units of measurement, lexicon, modes of representation and critical literature form the framework for the joint discourse. Students will develop a graphic language in order to integrate this knowledge into design.
InhaltThe course unit consists of the three courses "Climate", "Water" and "Soil", which are organized in modules.

Module 1 “Climate”, 14.–18.09.2020
- Atmospheric dynamics: weather conditions, precipitation formation, weather forecast
- Climate physics: past and future changes in global climate and scenarios for Switzerland
- Land-climate dynamics: interaction between the land surface and the climate system
- Hydrology and water cycle: extreme precipitation, influence of climate change on the cryosphere
- Atmospheric chemistry: aerosols, greenhouse gases, air pollution

Module 2 “Water”, 21.–25.09.2020
- Water balance: theoretical fundamentals; water balance; central importance of runoff; blue, green and grey water
- Water as a resource: Switzerland's water resources, water supply, hydropower use
- Water as a hazard and risk: floods, flood protection, urban drainage
- Water protection: qualitative and quantitative water protection, water and landscape
- Water and climate change: basics, situation in Switzerland with focus on the Alpine region

Module 3 “Soil”, 28.09.–2.10.20
- Introduction to soils: definition, function, formation, classification and mapping
- Soil physics: soil texture, soil structure, soil water potentials, hydraulic conductivity
- Soil chemistry and fertility: clay minerals and oxides, cation exange capacity, soil pH, essential plant nutrients
- Soil biology and ecology: soil fauna and microflora, fungi, bacteria, food web, organic matter
- Soil degradation and threats to soil resources: erosion, compactation, sealing, contamination, salinization
- Practical aspects of soil protection
SkriptCourse material will be provided.
LiteraturThe course material includes a reading list.
Voraussetzungen / BesonderesThe courses "Climate", "Water" and "Soil" are organized with the Fundamental Studio I as joint one-week modules. The weekly schedules will be provided with the course materials.

Module 1 "Climate", 14-18.09.2020
Module 2 "Water", 21-25.09.2020
Module 3 "Soil", 28.09.-2.10.20

- The courses are held in English or German.
- The written session examination covers all three courses "Climate", "Water" and "Soil".
- During the excursions there will be at least one external overnight stay.
151-8007-00LUrban Physics Information 3 KP3GJ. Carmeliet, D. W. Brunner, A. Rubin, C. Schär, D. A. Strebel, H. Wernli, J. M. Wunderli, Y. Zhao
KurzbeschreibungUrban physics: wind, wind comfort, pollutant dispersion, natural ventilation, driving rain, heat islands, climate change and weather conditions, urban acoustics and energy use in the urban context.
Lernziel- Basic knowledge of the global climate and the local microclimate around buildings
- Impact of urban environment on wind, ventilation, rain, pollutants, acoustics and energy, and their relation to comfort, durability, air quality and energy demand
- Application of urban physics concepts in urban design
Inhalt- Climate Change. The Global Picture: global energy balance, global climate models, the IPCC process. Towards regional climate scenarios: role of spatial resolution, overview of approaches, hydrostatic RCMs, cloud-resolving RCMs
- Urban micro climate and comfort: urban heat island effect, wind flow and radiation in the built environment, convective heat transport modelling, heat balance and ventilation of urban spaces - impact of morphology, outdoor wind comfort, outdoor thermal comfort,
- Urban energy and urban design. Energy performance of building quarters and cities, decentralized urban energy production and storage technologies, district heating networks, optimization of energy consumption at district level, effect of the micro climate, urban heat islands, and climate change on the energy performance of buildings and building blocks.
- Wind driving rain (WDR): WDR phenomena, WDR experimental and modeling, wind blocking effect, applications and moisture durability
- Pollutant dispersion. pollutant cycle : emission, transport and deposition, air quality
- Urban acoustics. noise propagation through the urban environment, meteorological effects, urban acoustic modeling, noise reduction measures, urban vegetation
SkriptThe course lectures and material are provided online via Moodle.
Voraussetzungen / BesonderesNo prior knowledge is required.
651-4095-01LColloquium Atmosphere and Climate 1 Belegung eingeschränkt - Details anzeigen 1 KP1KH. Joos, H. Wernli, D. N. Bresch, D. Domeisen, N. Gruber, R. Knutti, U. Lohmann, T. Peter, C. Schär, S. Schemm, S. I. Seneviratne, M. Wild
KurzbeschreibungThe colloquium is a series of scientific talks by prominent invited speakers assembling interested students and researchers from around Zürich. Students take part of the scientific discussions.
LernzielThe students are exposed to different atmospheric science topics and learn how to take part in scientific discussions.
651-4095-02LColloquium Atmosphere and Climate 2 Belegung eingeschränkt - Details anzeigen 1 KP1KH. Joos, H. Wernli, D. N. Bresch, D. Domeisen, N. Gruber, R. Knutti, U. Lohmann, T. Peter, C. Schär, S. Schemm, S. I. Seneviratne, M. Wild
KurzbeschreibungThe colloquium is a series of scientific talks by prominent invited speakers assembling interested students and researchers from around Zürich. Students take part of the scientific discussions.
LernzielThe students are exposed to different atmospheric science topics and learn how to take part in scientific discussions.
651-4095-03LColloquium Atmosphere and Climate 3 Belegung eingeschränkt - Details anzeigen 1 KP1KH. Joos, H. Wernli, D. N. Bresch, D. Domeisen, N. Gruber, R. Knutti, U. Lohmann, T. Peter, C. Schär, S. Schemm, S. I. Seneviratne, M. Wild
KurzbeschreibungThe colloquium is a series of scientific talks by prominent invited speakers assembling interested students and researchers from around Zürich. Students take part of the scientific discussions.
LernzielThe students are exposed to different atmospheric science topics and learn how to take part in scientific discussions.
701-0071-AALMathematics III: Systems Analysis Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben.

Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen.
4 KP9RR. Knutti, H. Wernli
KurzbeschreibungIn der Systemanalyse geht es darum, durch ausgesuchte praxisnahe Beispiele die in der Mathematik bereit gestellte Theorie zu vertiefen und zu veranschaulichen. Konkret behandelt werden: Dynamische lineare Boxmodelle mit einer und mehreren Variablen; Nichtlineare Boxmodelle mit einer oder mehreren Variablen; zeitdiskrete Modelle, und kontinuierliche Modelle in Raum und Zeit.
LernzielErlernen und Anwendung von Konzepten (Modellen) und quantitativen Methoden zur Lösung von umweltrelevanten Problemen. Verstehen und Umsetzen des systemanalytischen Ansatzes, d.h. Erkennen des Kernes eines Problemes - Abstraktion - Quantitatives Erfassen - Vorhersage.
InhaltEinführung in die Grundlagen von Modellen; eindimensionale lineare Boxmodelle; mehrdimensionale lineare Boxmodelle; nichtlineare Boxmodell; Modelle in Raum und Zeit
SkriptLermatierial: Buch (siehe Literatur).
LiteraturImboden, D. and S. Koch (2003) Systemanalyse - Einführung in die mathematische Modellierung natürlicher Systeme. Berlin Heidelberg: Springer Verlag.
701-0071-00LMathematik III: Systemanalyse4 KP2V + 1UR. Knutti, I. Medhaug, L. Brunner, S. Schemm, H. Wernli
KurzbeschreibungIn der Systemanalyse geht es darum, durch ausgesuchte praxisnahe Beispiele die in der Mathematik bereit gestellte Theorie zu vertiefen und zu veranschaulichen. Konkret behandelt werden: Dynamische lineare Boxmodelle mit einer und mehreren Variablen; Nichtlineare Boxmodelle mit einer oder mehreren Variablen; zeitdiskrete Modelle, und kontinuierliche Modelle in Raum und Zeit.
LernzielErlernen und Anwendung von Konzepten (Modellen) und quantitativen Methoden zur Lösung von umweltrelevanten Problemen. Verstehen und Umsetzen des systemanalytischen Ansatzes, d.h. Erkennen des Kernes eines Problemes - Abstraktion - Quantitatives Erfassen - Vorhersage.
Inhalthttps://iac.ethz.ch/edu/courses/bachelor/vorbereitung/systemanalyse.html
SkriptFolien werden über die Kurswebsite zur Verfügung gestellt.
LiteraturImboden, D. and S. Koch (2003) Systemanalyse - Einführung in die mathematische Modellierung natürlicher Systeme. Berlin Heidelberg: Springer Verlag.

https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-55667-8
701-0479-00LUmwelt-Fluiddynamik Information 3 KP2GH. Wernli, M. Röthlisberger
KurzbeschreibungDie physikalischen Grundbegriffe und mathematischen Grundgleichungen zur Beschreibung von Umweltfluidsystemen auf der rotierenden Erde werden vermittelt. Grundlegende Konzepte (z.B. Vorticity-Dynamik und Wellen) werden formal eingeführt, quantitativ angewendet und mit Beispielen illustriert. Übungen helfen, den Stoff zu vertiefen.
LernzielDie Studierenden können
- Grundlagen, Konzepte und Methoden der Umweltfluiddynamik nennen.
- die Komponenten der Grundgleichungen verstehen und diskutieren.
- physikalische Grundgleichungen zur Berechnung einfacher Problemstellungen der Umweltfluiddynamik anwenden.
InhaltPhysikalische Grundbegriffe und mathematische Grundgleichungen:
Kontinuumshypothese, Kräfte, Konstitutivgesetze, Zustandsgleichungen und Grundlagen der Thermodynamik, Kinematik, Sätze für Masse, Impuls auf der rotierenden Erde.
Konzepte und erläuternde Strömungssysteme: Vorticity-Dynamik, Grenzschichten, Instabilität, Turbulenz - in Bezug auf Umweltfluidsysteme.
Skalen-Analyse: Dimensionslose Variable und dynamische Ähnlichkeit, Vereinfachungen der Strömungssysteme, z.B. Flachwasserannahme, geostrophische Strömung.
Wellen in Umweltströmungssystemen.
SkriptWird abgegeben, in englischer Sprache.
LiteraturBesprechung im Kurs.
Siehe auch: web-Seite.
701-1221-00LDynamics of Large-Scale Atmospheric Flow Information 4 KP2V + 1UH. Wernli, L. Papritz
KurzbeschreibungDie Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Dynamik von aussertropischen Wettersystemen (quasi-geostrophische Dynamik, potentielle Vorticity, Rossby-Wellen, barokline Instabilität). Grundlegende Konzepte werden formal eingeführt, quantitativ angewendet und mit realen Beispielen illustriert und vertieft. Übungen (quantitativ und qualitativ) sind ein wesentlicher Bestandteil des Kurses.
LernzielVerständnis für dynamische Prozesse in der Atmosphäre sowie deren
mathematisch-physikalische Formulierung.
InhaltDie Atmosphärenphysik II behandelt vor allem die dynamischen Prozesse in der Erdatmosphäre. Diskutiert werden die Bewegungsgesetze der Atmosphäre und die Dynamik und Wechselwirkungen von synoptischen Systemen - also den wetterbestimmenden Hoch- und Tiefdruckgebieten. Mathematische Grundlage hierfuer ist insbesondere die Theorie der quasi-geostrophischen Bewegung, die im Rahmen der Vorlesung hergeleitet und interpretiert wird.
SkriptDynamics of large-scale atmospheric flow
Literatur- Holton J.R., An introduction to Dynamic Meteorogy. Academic Press, fourth edition 2004,
- Pichler H., Dynamik der Atmosphäre, Bibliographisches Institut, 456 pp. 1997
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Physik I, II, Umwelt Fluiddynamik