Zakład fizyki atmosfery

Instytut Geofizyki

Wydzial Fizyki

Uniwersytet Warszawski

O Zakładzie Fizyki Atmosfery
Zakład Fizyki Atmosfery Instytutu Geofizyki FUW oferuje, jako jedyna tego typu jednostka dydaktyczna w Polsce, unikalny program studiów magisterskich spełniający zalecenia Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO) dotyczący szkolenia wysokiej klasy personelu meteorologicznego. Obejmuje on nauczanie fizyki atmosfery oraz jej praktycznych aspektów: umiejętności modelowania numerycznego procesów atmosferycznych (z zastosowaniami w numerycznej prognozie pogody i projekcjach zmian klimatu), interpretacji i przetwarzania danych satelitarnych, lidarowych, radarowych oraz korzystania z międzynarodowych baz danych i specjalistycznego oprogramowania używanego do analizy i przetwarzania danych meteorologicznych. Zakład dysponuje studenckim laboratorium komputerowym, wieloprocesorowym klastrem obliczeniowym, laboratorium wyposażonym w lidar, automatyczną stację pomiarową, odbiornik obrazów satelitarnych, przyrządy do pomiarów fotometrycznych i radiometrycznych oraz ultraszybki termometr samolotowy UFT używany w międzynarodowych kampaniach pomiarowych.

W Zakładzie pracuje aktualnie pięcioro pracowników naukowo-dydatycznych i dwoje pracowników technicznych. Wspomaga ich silna, ośmioosobowa grupa doktorantów. Liczba studentów studiów magisterskich to 8-16 osób (4-8 osób na roku). Są to studenci kierunku Fizyka (specjalność Geofizyka, specjalizacja Fizyka Atmosfery lub Fizyka Środowiska) oraz Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno – Przyrodniczych i Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Ochrony Środowiska. W Zakładzie prowadzone są także prace licencjackie w ramach studiów I stopnia na Wydziale Fizyki UW. Studia nie są anonimowe, ich charakter zbliżony jest do studiów indywidualnych. Proponowane tematy prac magisterskich są ustalane zależnie od predyspozycji studenta – mogą dotyczyć zagadnień praktycznych związanych z zapotrzebowaniem w przyszłych miejscach pracy, tematów naukowych realizowanych w Zakładzie w ramach zadań własnych, współpracy krajowej czy międzynarodowej. Aktywni studenci biorą udział w badaniach i kampaniach pomiarowych, prezentują swoje osiągnięcia na konferencjach i szkołach międzynarodowych, a dobre prace magisterskie mają swoją kontynuację w postaci publikacji naukowych, najczęściej w uznanych czasopismach o zasięgu międzynarodowym. Zakład zachęca studentów niższych lat do współpracy i udziału w badaniach. Absolwenci specjalizacji Fizyka Atmosfery i Fizyka Środowiska łatwo znajdują prace w zawodzie, a perspektywy rozwoju tej dziedziny są bardzo duże, zarówno w kraju jak i na całym świecie.

 

Główne kierunki działalności naukowej Zakładu to:

 

fizyka chmur i opadów (pomiary lotnicze w chmurach, konstrukcja lotniczej aparatury pomiarowej: eksperymenty laboratoryjne i modelowanie numeryczne chmur i procesów chmurowych);

rys1 Rys. 1. Ultraszybki termometr UFT Zakładu Fizyki Atmosfery pod skrzydłem samolotu badawczego National Center For Atmospheric Research (USA) w locie pomiarowym nad Pacyfikiem.

 

badanie procesów radiacyjnych w atmosferze, w szczególności optycznych własności aerozolu atmosferycznego i chmur metodami zdalnymi (lidar, metody satelitarne, pomiary fotometryczne i radiometryczne) oraz modelowanie numeryczne transferu promieniowania w atmosferze;

rys2 Rys. 2. Obraz Polski w promieniowaniu podczerwonym 1.6μm odebrany przetworzony przez studentkę ZFA w ramach pracy magisterskiej dotyczącej badania wpływu aerozolu atmosferycznego na procesy klimatyczne.

 

modelowanie przepływów, od globalnych procesów atmosferycznych po drobnoskalową turbulencję, symulacje przepływów dwufazowych i magnetohydrodynamikę;

rys3 Rys. 3. Chmury konwekcyjne nad południową Polską:wynik symulacji numerycznych modelem EULAG wykonywanych przez studentów i doktorantów IGF UW z wykorzystaniem superkomputerów.

 

hydrodynamika teoretyczna: dynamika wirowości, dynamika turbulencji, procesy chaotyczne i nieliniowe.

rys4 Rys. 4. Równania hydrodynamiki w przybliżeniu anelastycznym, rozwiązywane numerycznie i analitycznie w badaniach przepływów o prędkościach mniejszych niż prędkość dźwięku.

 

Prowadzona działalność naukowa ma bezpośredni związek z wieloma praktycznymi zagadnieniami obejmującymi m.in.: prognozy pogody, procesy klimatyczne („global change” i „global warming”), rozprzestrzenianie zanieczyszczeń, wizualizację przepływów.

 

W ramach działalności naukowej i dydaktycznej ZFA współpracuje blisko z wieloma instytucjami i grupami badawczymi, od najbliższych, wchodzących w skład naszego Uniwersytetu:

 

  • Grupa Lidarowa zakładu Optyki IFD FUW,
  • Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego ICM UW,
  • Uniwersyteckie Centrum Badań nad Środowiskiem Przyrodniczym;

 

przez instytucje naukowe w kraju:

 

  • Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN,
  • Instytut Oceanologii PAN,
  • Instytut Geofizyki PAN,
  • Politechnika Warszawska,
  • Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej;

 

po instytucje europejskie, m. in:

 

  • Centre National de Recherches Meteorologiques,
  • Meteo-France,
  • Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung e.V. (IfT) Leipzig, Niemcy,
  • Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI),Utrecht, Holandia,
  • Cambridge University, Wielka Brytania,
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Niemcy,
  • Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung(AWI), Niemcy,
  • National Institute of R&D for OptoElectronics (INOE2000), Rumunia;

 

i amerykańskie (USA):

 

  • National Center for Atmospheric Research (NCAR),
  • Scripps Institution of Oceanography (SIO) Universty of California san Diego,
  • Naval Research Laboratory (NRL).

 

Badania prowadzone w ZFA finansowane są ze środków budżetowych pochodzących z Ministerstwa Nauki oraz ze środków zagranicznych: Europejskich Programów Ramowych, Europejskiej Fundacji Nauki, Amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki, Biura Badań Marynarki Wojennej USA, departamentu Energii USA. Dowodem wysokiej jakości prac prowadzonych w ZFA jest uzyskanie statusu Centrum Doskonałości CESSAR „Centre of Excellence of Small Scale Atmospheric Research” w V Programie Ramowym UE.