Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
Dieses Expertenprogramm bereitet Sie darauf vor, numerische Ozeanmodelle aufzubauen, zu betreiben und zu bewerten – von der globalen Skala bis zu Häfen und Ästuaren. Sie befassen sich mit geophysikalischer Strömungsdynamik, Diskretisierungsmethoden, Parametrisierungen turbulenter Prozesse sowie mit Zirkulations-, Seegangs-, Gezeiten- und Sedimentmodellen und lernen, Experimente auf Hochleistungsrechnern aufzusetzen, Ergebnisse an Beobachtungen zu validieren und ihre Unsicherheit wissenschaftlichen und technischen Nutzern zu vermitteln.
Einstufung Ihrer Vorkenntnisse
Diese Kompetenzen vermittelt Ihnen das Programm. Markieren Sie diejenigen, die Sie bereits beherrschen, und wir zeigen Ihnen, welcher Teil des Lehrplans für Sie relevant ist.
Sie beginnen in diesem Fachgebiet bei null. Genau dafür ist das Programm konzipiert.
Was ist das Programm Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung?
Dieses Expertenprogramm bereitet Sie darauf vor, numerische Ozeanmodelle aufzubauen, zu betreiben und zu bewerten – von der globalen Skala bis zu Häfen und Ästuaren. Sie beherrschen die geophysikalische Strömungsdynamik, wenden geeignete numerische Methoden und Gitter an, setzen regionale und küstennahe Experimente auf und vergleichen Modelle gründlich mit Beobachtungen – ein Zugang zu ozeanografischen Diensten, Beratungsunternehmen und Forschungsinstituten.
Was dieses Expertenprogramm auszeichnet: eine solide physikalische Grundlage mit geophysikalischer Strömungsdynamik und numerischen Methoden von Grund auf, professionell eingesetzte Modelle mit praktischer Arbeit an verbreiteten Open-Source-Ozeancodes, eine Spannweite von global bis küstennah mit Zirkulation, Seegang, Gezeiten, Sedimenten und Wasserqualität, echtes Rechnen mit Simulationen in Hochleistungsumgebungen und ein Abschlussprojekt, in dem Sie ein Modell für ein reales Gebiet aufsetzen und validieren.
Highlights des Programms
- Solide physikalische Grundlage: geophysikalische Strömungsdynamik und numerische Methoden von Grund auf.
- Professionell eingesetzte Modelle: praktische Arbeit mit verbreiteten Open-Source-Ozeancodes.
- Von global bis küstennah: Zirkulation, Seegang, Gezeiten, Sedimente und Wasserqualität.
- Echtes Rechnen: Simulationen in Hochleistungsumgebungen.
- Operationelle Vorhersage: Datenassimilation, Ensembles und Meeresdienste.
- Abschlussprojekt: Aufsetzen und Validieren eines Modells für ein reales Gebiet.
Lehrplan des Programms Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
11 Module. Wählen Sie ein Modul aus, um seine Inhalte zu sehen.
Geophysikalische Strömungsdynamik
- 1.1. Erhaltungsgleichungen
- 1.2. Einfluss der Erdrotation
- 1.3. Die Boussinesq-Approximation
- 1.4. Die hydrostatische Approximation
- 1.5. Geostrophisches Gleichgewicht
- 1.6. Potenzielle Vorticity
- 1.7. Schwere- und Rossby-Wellen
- 1.8. Die Ekman-Schicht
- 1.9. Schichtung und Deformationsradius
- 1.10. Instabilitäten und geophysikalische Turbulenz
Numerische Methoden für den Ozean
- 2.1. Finite Differenzen
- 2.2. Finite Volumen
- 2.3. Finite Elemente
- 2.4. Strukturierte und unstrukturierte Gitter
- 2.5. Vertikale Koordinaten
- 2.6. Advektionsschemata
- 2.7. Stabilität und CFL-Bedingung
- 2.8. Zeitintegrationsverfahren
- 2.9. Erhaltung und numerische Diffusion
- 2.10. Codeverifikation
Parametrisierungen und subskalige Prozesse
- 3.1. Das Konzept subskaliger Prozesse
- 3.2. Vertikale Vermischung und Turbulenzschließungen
- 3.3. Grenzschichtschemata
- 3.4. Laterale Vermischung und Viskosität
- 3.5. Parametrisierung von Wirbeln
- 3.6. Bodenreibung
- 3.7. Flüsse zwischen Luft und Meer
- 3.8. Konvektion und Tiefenwasserbildung
- 3.9. Interne Gezeiten und Vermischung
- 3.10. Sensitivität gegenüber Parametrisierungen
Ozeanzirkulationsmodelle
- 4.1. Familien von Ozeanmodellen
- 4.2. Modelle mit Z-Koordinaten
- 4.3. Modelle mit Sigma-Koordinaten
- 4.4. Hybride und isopyknische Modelle
- 4.5. Globale Zirkulationsmodelle
- 4.6. Regionale Modelle
- 4.7. Einseitiges und zweiseitiges Nesting
- 4.8. Initialisierung und Spin-up
- 4.9. Atmosphärischer Antrieb
- 4.10. Zirkulationsdiagnostik
Küsten- und Ästuarmodellierung
- 5.1. Küstenhydrodynamik
- 5.2. Tiefengemittelte zweidimensionale Modelle
- 5.3. Gezeitenausbreitung
- 5.4. Sturmfluten
- 5.5. Überflutung mit trockenfallenden Bereichen
- 5.6. Ästuarzirkulation
- 5.7. Salzwasserintrusion
- 5.8. Wechselwirkung Fluss-Meer
- 5.9. Hafenmodelle
- 5.10. Ausbreitung von Einleitungen
Seegangsmodellierung
- 6.1. Lineare Wellentheorie
- 6.2. Seegangsspektren
- 6.3. Spektralmodelle der dritten Generation
- 6.4. Anfachung, Dissipation und Wechselwirkungen
- 6.5. Ausbreitung im Flachwasser
- 6.6. Refraktion, Diffraktion und Brechen
- 6.7. Phasenauflösende Modelle
- 6.8. Kopplung von Seegang und Strömung
- 6.9. Seegangsklima und Extremwerte
- 6.10. Validierung mit Bojen und Satelliten
Sedimente, Morphodynamik und Wasserqualität
- 7.1. Transport nichtkohäsiver Sedimente
- 7.2. Kohäsive Sedimente
- 7.3. Küstenparalleler und küstennormaler Transport
- 7.4. Morphologische Entwicklung von Stränden
- 7.5. Morphodynamische Modelle
- 7.6. Wasserqualitätsmodelle
- 7.7. Tracer und Verweilzeit
- 7.8. Lagrangesche Partikelmodelle
- 7.9. Ölunfallmodelle
- 7.10. Gekoppelte biogeochemische Modelle
Hochleistungsrechnen
- 8.1. Supercomputer-Architekturen
- 8.2. Linux und Rechenumgebungen
- 8.3. Kompilieren wissenschaftlicher Codes
- 8.4. Parallelisierung mit MPI und OpenMP
- 8.5. Gebietszerlegung
- 8.6. Job-Scheduler
- 8.7. Skalierbarkeit und Leistung
- 8.8. Rechnen auf GPUs
- 8.9. Cloud Computing
- 8.10. Management großer Modellausgaben
Assimilation, Vorhersage und Ensembles
- 9.1. Vom Modell zur operationellen Vorhersage
- 9.2. Datenassimilation in Ozeanmodellen
- 9.3. Ensemblevorhersage
- 9.4. Störung der Anfangsbedingungen
- 9.5. Saisonale und dekadische Vorhersage
- 9.6. Ozean-Reanalysen
- 9.7. Emulatoren auf Basis von Machine Learning
- 9.8. Statistische Korrektur von Modellausgaben
- 9.9. Operationelle Vorhersagesysteme
- 9.10. Copernicus-Meeresdienste
Validierung, Unsicherheit und Kommunikation der Ergebnisse
- 10.1. Datenquellen für die Validierung
- 10.2. Fehler- und Skill-Metriken
- 10.3. Taylor-Diagramme
- 10.4. Validierung von Extremwerten
- 10.5. Sensitivitätsanalyse
- 10.6. Strukturelle und parametrische Unsicherheit
- 10.7. Reproduzierbarkeit von Experimenten
- 10.8. Dokumentation von Konfigurationen
- 10.9. Technische Berichte für Auftraggeber
- 10.10. Kommunikation von Unsicherheit
Abschlussprojekt
- 11.1. Festlegung von Problem und Gebiet
- 11.2. Auswahl des Modells
- 11.3. Aufbereitung von Bathymetrie und Gitter
- 11.4. Antrieb und Randbedingungen
- 11.5. Sensitivitätsexperimente
- 11.6. Durchführung der Simulationen
- 11.7. Validierung an Beobachtungen
- 11.8. Analyse der Ergebnisse
- 11.9. Verfassen des Projektberichts
- 11.10. Präsentation vor einer Prüfungskommission
Dauer und Format des Programms Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
Das Programm umfasst 1.500 Stunden. Geben Sie an, wie viele Stunden Sie pro Woche investieren können, und wir sagen Ihnen, wann Sie tatsächlich fertig sind.
In diesem Tempo schließen die meisten Teilnehmenden ab. Es passt gut zum Ratenplan.
Akademische Leitung und Lehrkörper
Das Lehrteam von Navalis: aktive Fachleute aus der Praxis, die die Programme unterrichten und betreuen.
Dr. Marina AlcoverAkademische Direktorin und Leiterin des Qualitätsmanagements
Ing. Diego CifuentesProfessor für Schiffsschweißtechnik und zerstörungsfreie Prüfung; Leiter QA/QC für Schweißverbindungen
Kapt. Javier Abaroa (MCA)Professor für Schiffsführung, elektronische Navigation (ECDIS/Radar/ARPA) und GMDSS; Koordinator für STCW-Compliance und Bridge Resource Management
Dr. Pau FerrerProfessor für Schiffbau und Simulation; Leiter des Labors für Hydrodynamik und CFD
Dr. Nuria LlobregatProfessorin für maritime Meteorologie, SAR und Betriebssicherheit; Koordinatorin für nautisches Risikomanagement
Ing. Javier BañulsProfessor für Elektrotechnik, Automatisierung und ETO-Technik; Koordinator für elektronische Integration und Maschinenalarme
Ing. Sofía MarquinaProfessorin für Werkstoffe, Verbundwerkstoffe und Korrosionsschutz; Koordinatorin des Bereichs moderne Anstriche und Beschichtungen
Ing. Tomás RieraProfessor für Antriebstechnik, alternative Energien und Hybridsysteme; Koordinator für Energieeffizienz und SchwingungenZiele des Programms Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
Berufsaussichten nach dem Programm Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
Fragen zum Programm Expertenprogramm Numerische Ozeanmodellierung
Empfohlen werden Kenntnisse in Differentialrechnung, Differentialgleichungen und linearer Algebra auf dem Niveau eines natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studiums.
Open-Source-Codes für Ozean, Seegang und Küste, die in Forschung und Beratung weit verbreitet sind.
Nein. Die praktische Arbeit erfolgt in entfernten Umgebungen, die für das Programm vorbereitet sind.
Ja. Es umfasst angewandte Küstenmodellierung, Seegang, Sedimente und Hafenstudien.
Sie setzen ein numerisches Modell für ein reales Meeres- oder Küstengebiet auf, betreiben und validieren es.
Das Expertenprogramm findet vollständig online statt – mit einem rund um die Uhr zugänglichen virtuellen Campus, aufgezeichneten Live-Sitzungen und Tutorien. Es umfasst 1.500 Lernstunden in 11 Modulen zu je etwa 136 Stunden, und Sie lernen in Ihrem eigenen Tempo innerhalb des Zeitplans, den Sie bei der Einschreibung erhalten.
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Zulassungsverfahren
Kein Warten auf einen Rückruf. Wenn Ihre Unterlagen vollständig sind, können Sie sich in derselben Sitzung einschreiben.
- Profil: richtet sich an Absolventen der Physik, Mathematik, Meereswissenschaften oder Ingenieurwissenschaften, die sich auf Ozeanmodellierung spezialisieren möchten, Bau-, Schiffbau- und Küsteningenieure, die hydrodynamische Prozesse simulieren müssen, Ozeanografen und Forschende, die die von ihnen genutzten Modelle beherrschen wollen, Mitarbeitende von Umwelt- und Hafenberatungen, die Studien zur Meeresdynamik durchführen, sowie Fachleute des wissenschaftlichen Rechnens, die ihre Fähigkeiten auf den Ozean anwenden möchten. Empfohlen werden ein Studium der Physik, Mathematik, Meereswissenschaften, des Bauingenieurwesens, Schiffbaus, Wirtschaftsingenieurwesens oder eines verwandten Fachs oder nachgewiesene Berufserfahrung in Modellierung oder Hydrodynamik.
- Sprache: ausreichende Deutschkenntnisse, um dem Unterricht und den Fachunterlagen zu folgen.
- Technische Ausstattung: ein Computer mit stabiler Internetverbindung, ein aktueller Browser und eine Kamera für Live-Sitzungen und Projektpräsentationen.
- Zulassung: Online-Bewerbung, Prüfung Ihres Profils und ein kurzes Gespräch mit dem akademischen Team.
- 01BewerbungIhre Daten, Ihr Werdegang und Ihre Unterlagen.
- 02Sofortige PrüfungWir prüfen, ob alles vollständig und korrekt ist.
- 03EinschreibungWählen Sie Einmal- oder Ratenzahlung und sichern Sie sich Ihren Platz.
Die Zulassung gilt vorläufig, bis das Komitee die eingereichten Unterlagen geprüft hat. Werden die Voraussetzungen nicht erfüllt, wird der gesamte Betrag erstattet.
Fragen Sie uns vor der Einschreibung
Hinterlassen Sie Ihre Kontaktdaten, und die Zulassungsstelle meldet sich bei Ihnen, um alle Fragen zu klären. Wenn Sie sich schon sicher sind, können Sie sich direkt bewerben und in derselben Sitzung bezahlen.