Geofysica en computermodelleren

2019-2020

Doel vak

Computermodelleren:
1. Leren programmeren met Python.
2. Leren om complexe aardwetenschappelijke problemen te beschrijven in
termen van een overzichtelijk ‘systeem’, met input, output, grenzen etc.
3. Het verwerven van basiskennis van constructie en toepassing van
computermodellen van processen in de Aardwetenschappen.
4. Leren om voor een eenvoudig aardwetenschappelijk probleem een model
te ontwikkelen, te programmeren en te testen; dwz de volledige model
ontwikkelingscyclus te doorlopen.
5. Leren de toepassing van modellen in de Aardwetenschappen kritisch te
beoordelen.

Geofysica:
1. Kennismaking met de vier steen planeten (“rocky planets”) en een
aantal “rocky satelites” van ons zonnestelsel en de verschillende
soorten mantelconvectie die op deze planeten en satellieten
plaatsvinden.
2. Kennismaking met een aantal non-dimensionale getallen uit de
stromingsleer die belangrijk zijn in de geodynamica en geofysische
vloeistofdynamica.
3. Introductie van “channel flow” en “Couette flow”.
4. Introductie van de Stokes oplossing en “Stokes flow” voor
zinkende/stijgende objecten in een vloeistof tijdens laminaire stroming
met verwaarloosbaar kleine kinetische energie.

Inhoud vak

Mathematische modellen en computersimulaties worden steeds vaker
toegepast in de Aardwetenschappen. Denk bijvoorbeeld aan modellen voor
het voorspellen van rivierafvoer, modellen van grondwaterreservoirs,
klimaatmodellen, warmte-fluxen of lithosfeer deformatie en chemische
cycli. In de geofysica zijn model toepassingen al heel lang gemeengoed.

Dit vak bestaat uit twee delen: een eerste deel over computermodelleren
en een tweede deel over geofysica.

In het eerste deel van de cursus worden de twee hoofdelementen van
computermodelleren behandeld: het werken met een programmeertaal
(Python) en een inleiding in de ontwikkeling van computermodellen, hun
toetsing aan meetresultaten en de toepassing ervan in het
wetenschappelijk onderzoek en in de praktijk. In de loop van de cursus
komen deze twee elementen samen. Voorbeelden van toepassingen van
computermodellen in de Aardwetenschappen worden besproken. Bijvoorbeeld
modellen van erosie- en sedimentatieprocessen, processen in de bodem en
klimaatmodellen. Tijdens het practicum doe je ervaring op met het
construeren van computermodellen. Je leert zelf een eenvoudig model te
bouwen, inclusief het schrijven van een computerprogramma. Het vak geeft
daarmee een goede basis voor op modelleren gerichte studie-onderdelen in
de masterfase. Daarnaast leer je de conclusies die uit modelstudies
getrokken worden op hun wetenschappelijke waarde te beoordelen.

In het tweede deel van de cursus over geofysica maak kennis met met de
vier steen planeten (“rocky planets”) en een aantal “rocky satelites”
van ons zonnestelsel en de verschillende soorten mantelconvectie die op
deze planeten en satellieten plaatsvinden. Er worden een aantal
non-dimensionale getallen uit de stromingsleer geïntroduceerd om de
stijl van mantelconvectie, en ook andere stromingen die op aarde dichter
bij het aardoppervlak plaatsvinden, beter te begrijpen. Tevens worden de
stromings types “channel flow” en “Couette flow” geïntroduceerd om
stromingssnelheden in een kanaal te kunnen kwantificeren. Tenslotte
wordt de Stokes oplossing en “Stokes flow” geïntroduceerd. De Stokes
oplossing wordt gebruikt voor het berekenen van de snelheid van
zinkende/stijgende objecten in een vloeistof tijdens laminaire stroming
met verwaarloosbaar kleine kinetische energie. Bij dit vak wordt
uitgegaan van wiskundige en natuurkundige voorkennis op het niveau van
het wiskunde en natuurkunde onderwijs in het eerste en tweede jaar van
de studie.

Onderwijsvorm

Colleges; practica. Deelname aan de colleges en practica is verplicht.

Toetsvorm

Schriftelijk tentamen over theoretische kennis, en kwaliteit van de
ingeleverde practicumopgaven. Voor het practicum wordt geen beoordeling
in de vorm van een cijfer gegeven. Alle practicumopgaven moeten gemaakt
en ingeleverd zijn, en als voldoende beoordeeld zijn door de docenten.
Het is mogelijk dat na beoordeling gevraagd wordt de ingeleverde opgaven
te verbeteren tot ze voldoende bevonden worden. Alle practicum opgaven
moeten worden ingeleverd voor de datum van het eerste tentamen. De
uiterste datum waarop verbeterde versies van de opgaven ingeleverd
kunnen worden, is de datum van het herkansingstentamen. Zijn dan niet
alle opgaven ingeleverd of voldoende bevonden, dan wordt het practicum
als onvoldoende beoordeeld, en is het eindresultaat van de cursus een
onvoldoende. Het schriftelijk tentamen bepaalt het eindcijfer. Men is
alleen geslaagd als voor het schriftelijk tentamen een voldoende is
behaald en het practicum als voldoende beoordeeld is.

Vereiste voorkennis

Voorkennis op het niveau van het wiskunde en natuurkunde onderwijs in
het eerste en tweede jaar van de studie.

Literatuur

Collegesheets en practicum materiaal.

Doelgroep

Bachelors studenten Aardwetenschappen

Aanbevolen voorkennis

Tijdens het practicum wordt gewerkt met de programmeertaal Python. Enige
voorkennis hiervan, en beschikbaarheid op uw eigen computer, kan het
maken van de practicumopgaven versnellen.

Algemene informatie

Vakcode AB_1173
Studiepunten 6 EC
Periode P4
Vakniveau 300
Onderwijstaal Nederlands
Faculteit Faculteit der Bètawetenschappen
Vakcoördinator dr. P. Bakker
Examinator dr. P. Bakker
Docenten prof. dr. R.T. van Balen
prof. dr. W.P. Schellart
dr. P. Bakker

Praktische informatie

Voor dit vak moet je zelf intekenen.

Voor dit vak kun je last-minute intekenen.

Werkvormen Hoorcollege, Computerpracticum
Doelgroepen

Dit vak is ook toegankelijk als: