Dlouhodobý projekt v tvorbě matematických modelů v klimatologii
| Stránky: | Moodle ZČU |
| Kurz: | 2CZV016 - Mezipředmětové vztahy a badatelské metody v popularizaci vědy - informatika, matematika |
| Kniha: | Dlouhodobý projekt v tvorbě matematických modelů v klimatologii |
| Vytiskl(a): | Nepřihlášený host |
| Datum: | neděle, 8. listopadu 2026, 19.34 |
Popis
Studenti se seznámí s problematikou klimatoligie a vyjasní si základní pojmy tohoto oboru. Dále získají přístup k tvorbě matematických modelů v tomto relativně složitém oboru meteorologie. Budeme postupně sledovat (včetně historie) tři základní směry tvorby matematických modelů v klimatologii - modely založené na řešení parciálních diferenciálních rovnic, modely založené na statistické analýze velkého množství dat a konečně matematické modely z oblasti neuronových sítí. Samozřejmě, že pro studenty je problematika příliš komplikovaná a založená na znalostech, které zatím nemají, ale důležitý je aspekt způsobu použití matematiky v řešení stejného nebo podobného problému.
Problematika modelu založeném na statistické analýze velkého množství dat je řešena například ZDE.
Problematika neuronových sítí je uvedena v modelu publikovaném ZDE
Problematiku modelů založených na řešení parciálních diferenciálních rovnic najdete dostupnou ZDE
Obr. 6 - Ilustrativní obrázek, zdroj vlastní.
Dlouhodobý badatelský projekt - matematické modely v klimatologii
|
V rámci této části projektu se seznámí žáci a studenti s různou formou tvorby modelů počasí jak v ČR, tak i ve světě. Nepůjde přímo o tvorbu samotného modelu, ale studenti si ujasnění, že jde o velice složitý rámec, který vysoce přesahuje znalosti střední školy. Přesto se v rámci modelu mohou účastníci postupně seznamovat s jednoduchými příklady proudění mas v atmosféře, s jejich modelováním na počítači. Zajímavé jsou různé přístupy, které vytváří i odlišné modely, založené na specifických znalostech jednotlivých částí matematiky. |
Doporučený multimediální materiál
Na stránce www.in-pocasi.cz je uveden tzv. numerický model GPS počasí:
Tento model je založen na numerických řešeních tzv. parciálních diferenciálních rovnic.
Druhým důležitým modelem chování počasí v ČR je model založený na nelineárních simulacích počasí.
Model je založen na tzv. algoritmech statistické simulace. Příkladem je www.medard-online.cz
Třetím významným modelem je tzv. model Aladin, který využívá ČHMÚ.
Odkaz na zobrazení z tohoto modelu najdete na stránkách ČHMÚ.
Obrázky si můžete zvětšit kliknutím pravým tlačítkem a volbou "zobrazit obrázek".
Metodický list pro dlouhodobý badatelský projekt - matematické modeli v klimatologii
|
Téma |
Matematické modeli v klimatologii |
|
|
Tematický celek |
||
|
Motivační rámec projektu |
Pochopit funkci zjednodušených matematických modelů v klimatologii |
|
|
Počet žáků |
10-15 |
|
|
Věk žáků |
>16 | |
|
Pomůcky |
Počítače, tablety, kalkulačky, poznámkové bloky, fotoaparáty, psací potřeby |
|
|
Vhodná místa realizace projektu |
Běžná učebna, počítačová učebna |
|
|
Cíle aktivit |
Žáci budou po absolvování projektu lépe chápat vazby pro tvorbu složitějších matematických modelů. |
|
|
Rozvíjené kompetence |
Spolupráce na složitém modelu, samostatnost, samovzdělávání, kompetence komunikativní. |
|
|
Předchozí znalosti |
Aktivita navazuje na všechny aktivity v části mezipředmětové vztahy. |
|
|
Mezipředmětové vztahy |
Ukazuje na vztahy mezi matematikou a předměty jako obecná fyzika, metrologie, geografie, sociální vědy. | |
|
Časový plán |
Fáze projektu |
Metody a formy, motivace |
|
1. -2. týden |
Specifikace a popis problematiky |
Výklad, diskuze |
|
2. - 8. týden |
Presentace základních druhů matematických modelů počasí používaných v České republice |
Presentace, výklad, diskuze |
|
9. - 11. týden |
Samostudium literatury ve skupinách |
Samostudium |
|
11. - 16. týden |
Presentace nastudovaných výsledků |
Výklad, diskuze |
|
16.- 20. týden |
Rozbor prezentací |
Výklad , diskuze |
|
20. - 24. týden |
Ukázka jednodušších modelů počasí na počítači s popisem omezení a s návodem, jak a proč je vylepšit. Výklad je zaměřen především na matematizaci problematiky. |
Výklad, program, diskuze |
|
Hodnocení |
Hodnocení studentů bude probíhat průběžně v průběhu projektu. | |
|
Návaznosti |
Na tento projekt navazuje exkurze do plzeňské pobočky ČHMÚ. |
|
|
|
||
Multimédia k dlouhodobému projektu- tvorba matematických modelů v klimatologii
V následujícím uvedeme několik odkazů na zdroje matematických modelů počasí na internetu.
Předpovědi modelu Aladin
Odkaz na výstup modelu Aladin
Předpověď matematického modelu Medard
Odkaz na výstup modelu Medard
Výstupy tohoto modelu i ve vašem mobilu nebo tabletu.
Předpověď modelu Meteopress
Odkaz na výstup modelu Meteopress
Předpověď modelu MeteoCenter
Odkaz na výstup modelu MeteoCenter (EU)
Souhlasí matematický model počasí s realitou? Do jaké míry? Shodnou se různé matematické modely a předpovědi? Porovnejte výsledky matematických modelů pro vybranou oblast a posléze ověřte analýzou viditelného počasí pomocí lokálně instalované webkamery. Přehled webových kamer ČHMÚ je ZDE.
Zajímavé odkazy:
Úspěšnost předpovědi ČHMÚ
Úvod do matematického modelování (Vysokoškolská skripta) - část pro zájemce
Neviditelný pes: METEOROLOGIE - V síti Aladinu (Česko se za dvacet let stalo druhým největším vývojářem modelu, který dohlédne až 54 hodin do budoucna...)
Aldebaran - Využití mobilních sítí k mapování srážek