課程大綱

課程資訊

課程名稱	地球系統模式－物理過程 Earth System Model – Physical processes
開課學期	101-2
授課對象	理學院大氣科學研究所
授課教師	吳健銘
課號	AtmSci7054
課程識別碼	229 M8130
班次
學分	3
全/半年	半年
必/選修	選修
上課時間	星期五5,6,7(12:20~15:10)
上課地點	大氣A104
備註	與羅敏輝、陳維婷合開總人數上限：40人
Ceiba 課程網頁	http://ceiba.ntu.edu.tw/1012esmpc
課程簡介影片
核心能力關聯	核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
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課程概述	本課程將介紹地球系統模式之重要物理過程並分單元授課，包含對流與陸面過程。主要介紹如何將觀測資料與高解析大渦模式(LES),雲解析模式(CRM), 陸地模式(Land Surface Model, LSM)之模擬結果簡化成概念模式。課程內容包含講演與模式實作與分析。將分為下述課題: 乾對流過程、淺對流過程、深對流過程、大渦模式與雲解析模式之介紹、陸面過程、地下水與土壤水分以及大氣的交互作用、簡化生物圈模式、地下水模式
課程目標	介紹國際間正在大力發展之地球系統模式重要物理過程，主要包含對流與陸面過程之概念，鼓勵學生了解如何將地球系統模式之物理過程簡化成簡單之概念模式並且了解各種過程在模式中之交互作用
課程要求	介紹國際間正在大力發展之地球系統模式重要物理過程，主要包含對流與陸面過程之概念，鼓勵學生了解如何將地球系統模式之物理過程簡化成簡單之概念模式並且了解各種過程在模式中之交互作用。須有自行撰寫與修改程式語言基礎，建議學生能先修大學部之流體力學、熱力學、地球系統概論、計算機語言、數值分析等課程，並具備執行以下其中一種模式之能力：CESM,VVM,LES,WRF,MM5,CReSS
預期每週課後學習時數
Office Hours
指定閱讀
參考書目	Stull, R. B., 1988: An introduction to boundary layer meteorology, Atmospheric Sciences Library, Kluwer Academic Publishers, 660pp. Cotton, W. R., and R. A. Anthes, 1989: Storm and cloud dynamics, International Geophysics Series, Vol. 44, Academic Press, 880pp. Emanuel, K. A. and D. J. Raymond,1993: The representation of cumulus convection in numerical models of the atmosphere, Meteorological Monographs Volume 24, American Meteorological Society, 246pp. Randall, D. A., 2000: General Circulation Modeling: Past, Present, and Future. International Geophysics. Vol. 70. Bonan, Gordon, 2008: Ecological Climatology: Concepts and Applications Oleson, K.W., and et al., 2010: Technical Description of version 4.0 of the Community Land Model (CLM). NCAR Technical Note NCAR/TN-478+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, 257 pp. Lawrence, D.M., and et al., 2011, Parameterization improvements and functional and structural advances in version 4 of the Community Land Model. J. Adv. Model. Earth Sys., 3, DOI: 10.1029/2011MS000045. (IPCC AR4) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/contents.html (especially Ch1, Ch7, Ch8) Levin, Z. and W. R. Cotton, 2009: Aerosol Pollution Impact on Precipitation: A Scientific Review, Springer Netherlands http://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4020-8690-8/page/1 Cotton, W., G. Bryan, and S. van den Heever, 2011: Storm and Cloud DynamicsThe Dynamics of Clouds and Precipitating Mesoscale Systems, Volume 99 International Geophysics, Academic Press, 809pp. http://www.sciencedirect.com/science/bookseries/00746142/99 Hobbs, P. V. 2003: Aerosol-cloud-climate interactions, Volume 54 International Geophysics, Academic Press, 233pp.
評量方式 (僅供參考)

課程進度

週次	日期	單元主題
第1週	2/22	Introduction for physical processes in ESM
第2週	3/01	break
第3週	3/08	Review of land surface processes; invited speaker from University of Tokyo
第4週	3/15	Review of thermodynamics
第5週	3/22	invited speaker
第6週	3/29	Invited speaker: Prof. W.-C. Wang from SUNY-Albany; Review of aerosol
第7週	4/05	spring break
第8週	4/12	special seminar: 13：20∼14：20
第9週	4/19	special seminar 13：20∼14：20 ; Framework of turbulence parameterization ; pre-presentation I (till 5:30)
第10週	4/26	pre-presentation II ; Framework of land surface processes (till 5:30)
第11週	5/03	1. Framework of cloud microphysics parameterization 2. Arakawa-Schubert scheme (deep cumulus parameterization)
第12週	5/10	Invited speaker: Prof. Tsuang Ben-Jei
第13週	5/17	Presentation
第14週	5/24	Land surface process-Human activity parameterization
第15週	5/31	Evaluation of aerosol and cloud representation in global models
第16週	6/07	Invited speaker: 3-D radiative transfer in mountains: Monte Carlo simulation and parameterization
第17週	6/14	Final presentation (20 min each)