Sommersemester 2024

1300152101
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Lehrinhalt

Die folgende Liste der Themen ist als Anhalt gedacht: 
• Modell eines Tornados: Drehimpulserhaltung, Unterdruck, herleiten wie groß die 
Windgeschwindigkeit und Unterdruck sind.  
• Magnetfeld Erde: Ausrechnen welche Sonnenteilchen/Kosmische Strahlen abgelenkt werden. Wie gefährlich wäre der Sonnenwind (vor allem coronal mass ejections) für Astronauten?  
• Autounfall: Ausrechnen bei welcher Geschwindigkeit ein Airbag noch Sinn macht bei einem Frontal-Zusammenstoß.  
• Alternative Energie: Ausrechnen wie viel Windmühlen und wie viel m^2 Sonnenzellen man braucht, damit Deutschland 100 Prozent auf neuerbare Energiequellen umgeschaltet ist.  
• Raketengleichung: Herleitung und Anwendung. Warum war die Saturn V Rakete so riesig, obwohl man mit einem Mini-Lunar Module von der Mond wegkommen konnte?  
• Flugzeugflügel: wieso können Flugzeuge fliegen?  
• Tsunamis: Shallow water equation für die Analyse von Tsunamis. Warum (und unter welchen Umständen) sind Tsunamis so gewaltig?  
• Blitze (Gewitter): Wie funktionieren sie ungefähr, und wie kann man die Lautstärke berechnen. Vielleicht eine Abschätzung davon, wie viel Hagelkörner man braucht um genügend Ladungs-Separation zu machen um überhaupt Blitze zu erzeugen.  
• GPS-Navigation: Spezielle und allgemein-Relativistische Effekte.

Lehrziel

Die Studierenden sind in der Lage durch einfache mathematische bzw. physikalische Modelle selbstständig alltägliche physikalische Phänomene zu verstehen. Sie kennen Herangehensweisen bei der Bildung von Abschätzungen, durch die komplexe physikalische Phänomene durch geschickte Vereinfachungen und Annäherungen auf den Kernaspekt reduziert werden können. Sie sind in der Lage die weniger wichtigen Aspekte zu benennen, die vernachlässigt werden können, um so zu einem Verständnis zu kommen.

1300152104
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This lecture introduces all physical concepts of the fundamentals of Environmental Physics and it is accompanied by exercises and tutorials every week.
The content spans:
• The fundamentals about the Earth climate system and its compartments, flow, transport, and the global radiation balance.
• Geophysical fluid dynamics, i.e. the fundamental laws of free and forced fluid movement and vorticity, and a practical guide to the first principles of turbulence.
• Global circulation of atmosphere and ocean, boundary layer physics, and slow flow through porous media and of ice.
• Gas and heat exchange between ocean and atmosphere. Global fluxes and cycles (energy, water, carbon).
• Isotope fractionation and isotope methods to study the Earth environments, focus on water and carbon isotopes.
• Introduction to models of environmental systems, basic principles of numerical climate modelling.
• Basic principles of radiative transfer. Climate system radiative forcing and sensitivity. Global climate change past, present and future.

Lehrziel

Students achieve a fundamental understanding of the key physical processes and interactions in the Earth surface system and its compartments, as well as of the human impact on these systems and the related societal implications. They are able to solve basic problems of environmental physics and interpret the results in the context of fundamental questions regarding the physics of the earth surface environments and the methodologies to observe and study those.

1300152203
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Lehrinhalt

• Fundamentals of physical oceanography, limnology, and hydrogeology 
• Heat and mass transfer between water and atmosphere 
• Flow and transport in surface and ground water  
• Tracer methods in the hydrological cycle

Lehrziel

Students achieve an advanced understanding of the physical processes in aquatic systems, the methods to study them, and their role in the climate system. They are able to solve advanced problems and interpret the results in the context of current questions in research and application. They can assess and use current scientific literature to further develop their knowledge base, enabling them to conduct independent master research projects in physics of aquatic systems.

1300152212
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1 week block lecture, language: English, Sep. 23-27, 2024, 9-18h, INF229, R108 (first floor), lecturer: Dr. Jochen Landgraf.

1300152214
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1-week block lecture, language: English, Apr. 8 - 12, 2024, IUP - INF229, first floor (R108), lecturer: Dr. Jochen Landgraf

The lecture will cover the principles of radiative transfer with a focus on the Earth's atmosphere including a discussion of electromagnetic waves, radiometric quantities and polarization, absorption and emission by molecules, scattering by molecules and particles, radiative transfer equation and solution methods for the Earth's atmosphere, remote sensing applications.

1300152201
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Lehrinhalt

Vorträge zu zahlreichen klassischen Themen der Isotopenmethoden in der Umweltphysik, einschließlich des Wasserkreislaufs, des Kohlenstoffkreislaufs und auch der Forensik. Die Themenbereiche umfassen den Transport und die Fraktionierung von Wasser- und Kohlenstoffisotopen in der Atmosphäre, im Ozean und in der Biosphäre, und wir schließen die Verwendung von Radiokohlenstoff als Umwelt-Tracer ein.

Termin/Vortragsthema/Betreuer:in
19.4.2024        Einführung (online)
26.4.2024        Einlesen	
3.5.2024		(1) Isotopentrenneffekte  (Marc K. Nölken) (NF)
10.5.2024	(2) Messmethoden  Massenspektrometrie (Laetitia A. Dobiasz)  (NF)
17.5.2024	(3) Messmethoden CRDS (Tjark Helwig) (NF)
24.5.2024	(4) Der globale Wasserkreislauf (Clara Baumbusch) (MS)
31.05.2024 	entfällt	
7.6.2024   	(5) CO2 Kreislauf Atmosphäre(Stabile Isotope) (Marit Neumann (MS)
14.06.2024 	(6) Der globale Methan Kreislauf (Friederike Gehrke) (MS)
21.06.2024 	(7) CO2 Kreislauf  Ozean (Stabile Isotope) (Esther Kummetz) (NF)
28.06.2024 	(8) Klimarekonstruktion mit  Eisbohrkernen (Yasen Yanev) (NF)
5.7.2024 	(9) Radiokohlenstoff (14C) in der Atmosphäre (Max-F. Missoni) (MS)
12.7.2023 	(10) Radiokohlenstoff im Ozean (Katharina Jacobi) (NF)
19.7.24		(11) Isotope in der Forensik (Simon Herrmann) (MS)
26.7.24		Laborführungen

Moodle Einschreibung
https://moodle.uni-heidelberg.de/course/view.php?id=22107 
PW:  IsoSP_SoSe2024

Lehrziel

Ein wissenschaftliches Grundlagenthema der Umweltpysik kompetent erarbeiten und mit freier Rede präsentieren und den Sachverhalt fundiert diskutieren können. Die Nützlichkeit von Isotopensystemen zur Quantifizierung von Stoffkreisläufen und Stoffflüssen erlernen.

1300152202
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Lehrinhalt

•  Preparation and presentation of an advanced topic in experimental or theoretical physics or another physics related area; during the seminar about 12 talks on a specific research field are given and actively discussed by all course participants.  
• Beside the oral presentation of the research topic also is write-up of the presented talk is required.

Lehrziel

After completion of this module, the student can describe the intentions and difficulties of modern research in physics or another physics related area. The student can handle modern literature and can extract information from present-day physics publications.

1300152302
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