Atmosphärenphysik und Ozeanographie (APO)

Überblick

In dieser geophysikalisch orientierten Vertiefungsrichtung werden die Eigenschaften und die Dynamik der Atmosphäre und Ozeane behandelt. Die Arbeitsgebiete sind typische Bereiche der angewandten Physik.

In der Atmosphärenphysik geht es darum, die thermischen und dynamischen Eigenschaften der Atmosphäre zu verstehen und räumliche und zeitliche Variationen (inkl. Klimaänderungen) auf einem großen Skalenbereich zu ergründen. Hierbei steht die mittlere Atmosphäre (ca. 10 bis 120 km) im Vordergrund. Dabei können die relevanten physikalischen Prozesse je nach Höhenschicht stark variieren. Es werden physikalische und chemische Phänomene aus einem breiten Themengebiet behandelt, wie z.B. Hydrodynamik, Thermodynamik, Plasmaphysik, Aerosolphysik, Strahlungsphysik, Photochemie etc. In den Vorlesungen werden auch die experimentellen und theoretischen Methoden (Lidars, Radars, Satelliten-gestützte Messungen, numerische Modelle etc.) behandelt.

In der Ozeanographie werden die Eigenschaften der Ozeane und Randmeere dargestellt und die Dynamik der Strömungen sowie deren Einfluss auf die Wärme- und Salzverteilungen erklärt. Neben der Beschreibung moderner Beobachtungsmethoden und der theoretischen Grundlagen zum Verständnis der Prozesse gewinnen in der modernen Forschung numerische Ozeanmodelle an Bedeutung. Computermodelle ermöglichen es "Experimente" mit dem Ozean zu simulieren und Zukunftsszenarien zu entwerfen.

 

Kernthemen

  • Thermische und dynamische Struktur der Atmosphäre
  • Energiebilanz, Klima der Erdatmosphäre, residuelle Zirkulation
  • Aerosolphysik, Plasmaphysik, Strahlung, Atmosphärenchemie
  • Rossby-und Kelvin-Wellen, Schwerewellen, Gezeiten, Turbulenz
  • experimentelle Methoden (Atmosphäre und Ozean)
  • Theorie und numerische Modelle
  • Allgemeine Zirkulation und windgetriebene Strömungen im Ozean
  • physikalisch-biologische Wechselwirkungen im Ozean

Eine detaillierte Übersicht der Module befindet sich im  Modulhandbuch.

Verknüpfungen

Es bestehen enge Verknüpfungen zwischen beiden Teilgebieten, weil einige physikalische Prozesse in der Atmosphäre und im Ozean, insbesondere die Theorie von Strömungen, allgemeiner Zirkulation sowie Wellen und Turbulenz in ähnlicher Weise behandelt werden. Außerdem sind Atmosphäre und Ozean miteinander gekoppelt, z. B. durch den Austausch von Wärme, Impuls aber auch von Spurenstoffen, was für ein Verständnis des Klimas wesentlich ist.

 In der Atmosphärenphysik besteht eine Verknüpfung zu anderen Vertiefungsrichtungen bei der Behandlung von Aerosolen sowie bei laserspektroskopischen Fragestellungen.

Für die Ozeanographie ergeben sich Verbindungen mit geologischen, chemischen und biologischen Prozessen. Die physikalisch biologischen Wechselwirkungen spielen eine wesentliche Rolle für die biologische Produktion auf verschieden trophischen Stufen. Diese über eine Disziplin herausreichenden Beziehungen sind für moderne interdisziplinär angelegte Forschungsansätze von Bedeutung.