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Doktorat Departement Umweltsystemwissenschaften Information
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Umweltwissenschaften
Atmosphäre und Klima
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
402-0572-00LAerosols I: Physical and Chemical PrinciplesW4 KP2V + 1UM. Gysel Beer, U. Baltensperger, H. Burtscher
KurzbeschreibungIm Kurs Aerosole I werden Grundlagen der Aerosolphysik- und Chemie vermittelt. Spezifische Eigenschaften kleiner Teilchen, Bedeutung von Aerosolen in der Atmosphäre und in anderen Bereichen werden behandelt.
LernzielVermittlung von Grundlagen der Aerosolphysik und -chemie und spezifischer Eigenschaften kleiner Teilchen, Bedeutung von Aerosolen in der Atmosphäre und in anderen Bereichen.
InhaltPhysikalische und chemische Eigenschaften von Aerosolen, Aerosoldynamik (Diffusion, Koagulation), optische Eigenschaften (Lichtstreuung, -absorption, -extinktion), Verfahren zur Erzeugung von Aerosolen, Messmethoden zur physikalischen und chemischen Charakterisierung.
SkriptEs werden Beilagen abgegeben
Literatur- Kulkarni, P., Baron, P. A., and Willeke, K.: Aerosol Measurement - Principles, Techniques, and Applications. Wiley, Hoboken, New Jersey, 2011.
- Hinds, W. C.: Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles. John Wiley & Sons, Inc., New York, 1999.
- Colbeck I. (ed.) Physical and Chemical Properties of Aerosols, Blackie Academic & Professional, London, 1998.
- Seinfeld, J. H. and Pandis, S. N.: Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2006
701-1253-00LAnalysis of Climate and Weather Data Information W3 KP2GC. Frei
KurzbeschreibungObservation networks and numerical climate and forcasting models deliver large primary datasets. The use of this data in practice and in research requires specific techniques of statistical data analysis. This lecture introduces a range of frequently used techniques, and enables students to apply them and to properly interpret their results.
LernzielObservation networks and numerical climate and forcasting models deliver large primary datasets. The use of this data in practice and in research requires specific techniques of statistical data analysis. This lecture introduces a range of frequently used techniques, and enables students to apply them and to properly interpret their results.
InhaltIntroduction into the theoretical background and the practical application of methods of data analysis in meteorology and climatology.

Topics: exploratory methods, hypothesis testing, analysis of climate trends, measuring the skill of climate and forecasting models, analysis of extremes, principal component analysis and maximum covariance analysis.

The lecture also provides an introduction into R, a programming language and graphics tool frequently used for data analysis in meteorology and climatology. During hands-on computer exercises the student will become familiar with the practical application of the methods.
SkriptDocumentation and supporting material include:
- documented view graphs used during the lecture
- excercise sets and solutions
- R-packages with software and example datasets for exercise sessions

All material is made available via the lecture web-page.
LiteraturSuggested literature:
- Wilks D.S., 2005: Statistical Methods in the Atmospheric Science. (2nd edition). International Geophysical Series, Academic Press Inc. (London)
- Coles S., 2001: An introduction to statistical modeling of extreme values. Springer, London. 208 pp.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Atmosphäre, Mathematik IV: Statistik, Anwendungsnahes Programmieren.
701-1235-00LCloud Microphysics Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Maximale Teilnehmerzahl: 16
W4 KP2V + 1UZ. A. Kanji, U. Lohmann
KurzbeschreibungClouds are a fascinating atmospheric phenomenon central to the hydrological cycle and the Earth`s climate. Interactions between cloud particles can result in precipitation, glaciation or evaporation of the cloud depending on its microstructure and microphysical processes.
LernzielThe learning objective of this course is that students understand the formation of clouds and precipitation and can apply learned principles to interpret atmospheric observations of clouds and precipitation.
Inhaltsee: Link
SkriptThis course will be designed as a reading course in 1-2 small groups of 8 students maximum. It will be based on the textbook below. The students are expected to read chapters of this textbook prior to the class so that open issues, fascinating and/or difficult aspects can be discussed in depth.
LiteraturPao K. Wang: Physics and dynamics of clouds and precipitation, Cambridge University Press, 2012
Voraussetzungen / BesonderesTarget group: Master students in Atmosphere and Climate
701-1221-00LDynamics of Large-Scale Atmospheric Flow Information W4 KP2V + 1UH. Wernli, S. Pfahl
KurzbeschreibungDynamische Synoptische Meteorologie
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
701-1251-00LLand-Climate Dynamics Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 36.
W3 KP2GS. I. Seneviratne, E. L. Davin
KurzbeschreibungThe purpose of this course is to provide fundamental background on the role of land surface processes (vegetation, soil moisture dynamics, land energy and water balances) in the climate system. The course consists of 2 contact hours per week, including lectures, group projects and computer exercises.
LernzielThe students can understand the role of land processes and associated feedbacks in the climate system.
SkriptPowerpoint slides will be made available
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Introductory lectures in atmospheric and climate science
Atmospheric physics -> Link
and/or
Climate systems -> Link
701-1237-00LSolar Ultraviolet RadiationW1 KP1VJ. Gröbner
KurzbeschreibungDiese Vorlesung gibt einen Einblick in das Thema solar ultraviolette Strahlung und ihre Effekte auf die Atmosphere und den Menschen. Die Vorlesung wird sowohl die Modelierung als auch die Messung von solarer UV Strahlung behandeln. Ein Schwerpunkt der Vorlesung wird auf die Messung von solarer UV Strahlung mittels verschiedenen Instrumenten gelegt (Filterradiometer und Spektroradiometer).
LernzielDiese Vorlesung wird dem Zuhörer einen Einblick in die Thematik solare UV Strahlung geben, und dessen Interaktion zwischen der Atmosphäre und der Biosphäre detailliert beschreiben.
Inhalt1) Einführung in die Problematik – Motivation
Begriffe (UV-C, UV-B, UV-A,...)
Einfluss der UV Strahlung auf Biosphäre (Mensch, Tier, Pflanzen)
Positive und schädliche Effekte
Wirkungsspektrum, Konzept, Beispiele
UVIndex

2) Geschichtlicher Rückblick
Rayleigh - Himmelsblau
1907: Dorno, PMOD
1970: Bener, PMOD
1980: Berger, Erythemal sunburn meter
1990- : State of the Art

3) Extraterrestrische UV Strahlung
Spektrum
Energieverteilung
Variabilität (Spektral, zeitlich, relativ zu Totalstrahlung)
Satellitenmessungen, Übersicht

4) Einfluss der Atmosphäre auf die solare UV Strahlung
Atmosphärenaufbau
Beinflussende Parameter (Ozon, Wolken, ...)
Ozon, Stratosphärisches versus troposphärisches
Geschichte: Ozondepletion, Polare Ozonlöcher und Einfluss auf die UV Strahlung
Wolken
Aerosole
Rayleighstreuung
Trends (Ozon, Wolken, Aerosole)
Radiation Amplification Factor (RAF)

5-6) Strahlungstransfer
Strahlungstransfergleichung
Modellierung, DISORT
libRadtran, TUV, FASTRT
Parameter
Sensitivitätsstudien
Vergleiche mit Messungen
3-D Modellierung (MYSTIC)
Beer-Lambert Gesetz

7) Strahlungsmessungen
Instrumente zur Strahlungsmessung
Messgrössen: Irradiance (global, direct, diffus), radiance, aktinischer Fluss
Horizontale und geneigte Flächen
Generelle Problematik: Freiluftmessungen...
Qualitätssicherung

8) Solare UV Strahlungsmessungen
Problematik: Dynamik, Spektrale Variabilität, Alterung
Stabilität
Spezifische Instrumente: Filterradiometer, Spektroradiometer, Dosimetrie
Übersicht Aufbau und Verwendung

9-10) Solare UV Strahlungsmessgeräte
Spektroradiometer, Filterradiometer (Breit und schmalbandig)
Charakterisierung
Kalibriermethoden (Im Labor, im Feld)
Qualitätssicherung, Messkampagnen


11-12) Auswerteverfahren
Atmosphärische Parameter aus Strahlungsmessungen
Ozon, SO2
Albedo (Effektiv versus Lokal)
Aerosol Parameter (AOD, SSA, g, Teilchenverteilungen)
Zusammenspiel Messungen - Modellierung
Aktinische UV-Strahlungsflüsse und Bestimmung von atmosphärischen Photolysefrequenzen

13) UV Klimatologie
Trends
UV Klimatologie durch Messnetze
UV Klimatologie durch Satellitenmessungen am Beispiel von TOMS
Modellierung am Beispiel Meteosat-JRC
UV Rekonstruktionen

14) Aktuelle Forschungen
Internationale Projekte, Stand der Forschung
701-1233-00LStratospheric Chemistry Information W4 KP2V + 1UT. Peter, A. Stenke
KurzbeschreibungThermodynamische und kinetische Grundlagen: bi- und termolekulare Reaktionen, Photodissoziation. Chemisches Familienkonzept. Chapman-Chemie. Radikalreaktionen der Sauerstoffspezies mit Stickoxiden, aktiven Halogenen und ungeradem Wasserstoff. Ozonabbauzyklen. Methanabbau und Ozonproduktion der unteren Stratosphäre. Heterogene Chemie auf dem Hintergrundaerosol. Chemie und Dynamik des Ozonlochs.
LernzielDie Vorlesung vermittelt einen Ueberblick über die vielfältigen Reaktionen, die in der Gasphase, in stratosphärischen Aerosoltröpfchen und polaren Wolkenteilchen ablaufen. Dabei steht die Chemie des stratosphärischen Ozons und deren Beeinflussung durch natürliche und anthropogene Effekte im Mittelpunkt, besonders der interkontinentale Flugverkehr und die durch FCKW verursachte Ozonzerstörung in den mittleren Breiten und in den Polregionen sowie Kopplungen mit dem Treibhauseffekt.
InhaltKurze Darstellung der thermodynamischen und kinetischen Grundlagen chemischer Reaktionen: bi- und termolekulare Reaktionen, Photodissoziation. Vorstellung des chemischen Familienkonzepts: aktive Spezies, deren Quellgase und Revervoirgase. Detaillierte Betrachtung der reinen Sauerstofffamilie (ungerader Sauerstoff) gemäss der Chapman-Chemie. Radikalreaktionen der Sauerstoffspezies mit Stickoxiden, aktiven Halogenen (Chlor und Brom) und ungeradem Wasserstoff. Ozonabbauzyklen. Methanabbau und Ozonproduktion in der unteren Stratosphäre (Photosmog-Reaktionen). Heterogene Chemie auf dem Hintergrundaerosol und deren Bedeutung für hohen Flugverkehr. Chemie und Dynamik des Ozonlochs: Bildung polarer stratosphärischer Wolken und Chloraktivierung.
SkriptUnterlagen werden in den Vorlesungsstunden ausgeteilt.
Literatur- Basseur, G. und S. Solomon, Aeronomy of the Middle Atmosphere, Kluwer Academic Publishers, 3rd Rev edition (December 30, 2005).
- John H. Seinfeld and Spyros N. Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, Wiley, New York, 1998.
- WMO, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014, Report No. 55, Geneva, 2015.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Grundlagen in physikalischer Chemie sind notwendig, und ein Überblick äquivalent zu der Bachelor-Vorlesung "Atmosphärenchemie" (LV 701-0471-01) werden erwartet.

Die Vorlesung 701-1233-00 V beginnt in der ersten Semesterwoche. Die Uebungen 701-1233-00 U erst in der zweiten Semesterwoche.
701-1211-01LMaster's Seminar: Atmosphere and Climate 1 Information W3 KP2SH. Joos, I. Medhaug, O. Stebler, M. A. Wüest
KurzbeschreibungIn this seminar, the process of writing a scientific proposal will be
introduced. The essential elements of a proposal, including the peer
review process, will be outlined and class exercises will train
scientific writing skills. Knowledge exchange between class
participants is promoted through the preparation of a master thesis
proposal and evaluation of each other's work.
LernzielTraining scientific writing skills.
InhaltIn this seminar, the process of writing a scientific proposal will be
introduced. The essential elements of a proposal, including the peer
review process, will be outlined and class exercises will train
scientific writing skills. Knowledge exchange between class
participants is promoted through the preparation of a master thesis
proposal and evaluation of each other's work.
Voraussetzungen / BesonderesAttendance is mandatory.
651-4095-01LColloquium Atmosphere and Climate 1 Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W1 KP1KH. Joos, C. Schär, D. N. Bresch, E. Fischer, N. Gruber, R. Knutti, U. Lohmann, T. Peter, S. I. Seneviratne, H. Wernli, 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.
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