Winter Term 2024/2025

1300252101
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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.

Goal

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.

1300252204
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Content

- Physics of the atmosphere (structure, composition, dynamics, global circulation, radiation) 
- Applications in atmospheric physics (e.g. micro-meteorology, trace gas cycles, atmospheric chemistry, measurement techniques)

Goal

Students achieve an advanced understanding of the physical and chemical processes in the atmosphere, 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 atmospheric physics.

1300252206
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Content

Various remote sensing methods in different spectral ranges for the measurement of atmospheric properties are presented. 
The individual chapters start with the underlying physical interactions. Then the technical realisations and instruments are discussed. Finally examples of atmospheric measurements presented and their relevance for scientific questions (e.g. air pollution, climate change) are discussed.
If non-German speaking participants attend the lecture, it will be given in English. Otherwise in German.

Goal

Comprehensive knwoledge about various atmospheric remote sensing rechniques

1300252209
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Content

- The Sun and its variability (orbital and solar physics) 
- Ocean and atmosphere and their recent changes 
- Cyrosphere and water cycle 
- Isotope tools 
- Radiative transfer and climate   
- Climate stability and run-away climatevariability  
- The carbon cycle   
- Climate sensitivity, heat capacity, response times  
- Prediction of climate change

Goal

Students achieve an advanced understanding of the climate system and the methods to study it, including its changes in the past and the modern human impact on it. They are able to solve advanced problems and interpret the results in the context of current research questions and societal implications. They can competently and critically assess the public discourse on climate change on the basis of the current scientific literature. They have developed a knowledge base that enables them to conduct independent master research projects in physics of climate.

1300252212
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Content

- Stratification and circulation of lakes, Navier Stokes – eq.
– solutes, solubility, electrical conductivity
– density, stability and mixing, deep water renewal
– surface waves, seiche, interfacial waves
– internal waves
- properties of internal waves
- Permanent stratification, meromixis, climate sensitivity
- Turbulence I: Introduction to turbulence
- Turbulence II: Spectral characteristics and measurements
- Turbulence III: Momentum and mass transport in turbulent boundary layers
- Turbulence IV: Living in turbulence: biological – physical interactions 
- tracers in aquatic environments

1300252201
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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

Goal

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.

1300252202
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Overarching theme of the seminar in WS24/25:
Exploring the Processes of the Earth System: Recent Advances in Environmental Physics

Details:
•  during the seminar, 13 talks on specific research areas of environmental physics are given and actively discussed by all course participants.  
• Each participant will prepare and present an advanced topic in environmental physics 
• Beside the oral presentation of the research topic also is write-up of the presented talk is required.

Goal

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

1300252302
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