ME-3124 Metode Prediksi Cuaca Numerik I

Kode Matakuliah: ME3124 Bobot sks: 3(1) Semester: V KK / Unit Penanggung Jawab: Prodi Meteorologi Sifat:Wajib Prodi
Nama Matakuliah Metode Prediksi Cuaca Numerik I
Numerical Weather Prediction Method I
Silabus Ringkas Karakteristik persamaan pengatur gerak atmosfer, prinsip metode beda-hingga, skema integrasi waktu, estimasi fungsi arus, Solusi numerik model atmosfer barotropik, Prinsip metode spektral, Model global atmosfer barotropik.
Characteristics of the equations of atmospheric motions, principles of finite-difference method, time integration scheme, estimation of stream function, numerical solution of barotropic model, Principles of spectral method, Global model of barotropic atmosphere.
Silabus Lengkap Dalam kuliah ini dibahas mengenai karakteristik persamaan pengatur gerak atmosfer dalam bentuk persamaan diferensial parsial, dalam kuliah ini juga diperkenalkan prinsip metode beda-hingga sebagai metode numerik untuk penyelesaian persamaan model atmosfer meliputi skema diferensiasi numerik dan integrasi waktu, juga dibahas ketakstabilan numerik, metode beda-hingga ini kemudian digunakan untuk memecahkan persamaan model atmosfer barotropik yang merupakan model atmosfer paling sederhana. Dalam kuliah ini juga diperkenalkan model spektral yang umum digunakan sebagai model atmosfer global seperti GCM dan model prediksi cuaca numerik global, metode ini juga diterapkan untuk mendapatkan solusi numerik dari persamaan model barotropik pada domain global. 
The characteristic of atmospheric movement equation in partial differential equation. Numerical differentiation scheme and time integration, numeric instability. Barotrophic model equation. Global atmosphere model : GCM and global numeric weather prediction model.
Luaran (Outcomes) Mahasiswa mendapatkan kemampuan dasar untuk menterjemahkan persamaan model matematis ke dalam kode pemrograman serta trampil menguasai hal-hal teknis dan teoretis yang berkaitan dengan pemrosesan input-output model atmsofer.
Matakuliah Terkait 1. ME2222 Meteorologi Dinamik I Prasyarat
2. ME3123 Meteorologi Dinamik II Bersamaan
Kegiatan Penunjang Responsi
Pustaka 1. Krishnamurti, T. N., and L. Bounoua, An Introduction to Numerical Weather Prediction Techniques, CRC Press, Inc. 1996.  (Pustaka utama)
2. Kalnay, Atmospheric Modeling, Data Assimilation, and Predictability,  Cambridge University Press, United Kingdom . 2002  (Pustaka pendukung)
3. Holton, J.R.  Introduction to Dynamic Meteorology 4th Ed., Elsevier Academic Press, London. 2004. (Pustaka pendukung)
4. Wahington W. M., and c. L. Parkinson, An Introduction to Three-Dimensional Climate Modeling, Oxford University Press, New York, 1986. (Pustaka pendukung)
Panduan Penilaian Praktikum, UTS, UAS
Catatan Tambahan Mahasiswa memahami prinsip dasar metode beda-hingga dan metode  spektral serta contoh penerapannya untuk mendapatkan solusi numerik dari model atmosfer barotropik yang merupakan model atmosfer paling sederhana. 
Mg# Topik Sub Topik Capaian Belajar Mahasiswa Sumber Materi

1

Pendahuluan Karakteristik persamaan pengatur gerak atmosfer Memahami karakteristik persamaan pengatur gerak atmosfer sebagai persamaan diferensial parsial #2 Bab I

2

Prinsip metode beda hingga Deferensiasi numerik, bentuk beda hingga persamaan diferensial parsial, ketelitian skema beda hingga Memahami prinsip metode beda hingga, skema deferensiasi numerik, dan masalah akurasi #1 Bab II

3

Prinsip metode beda hingga Diskritisasi operator Laplacian dan Jacobian,  Praktikum Memahami diskritisasi persamaan operator Laplacian dan Jacobian yang akan digunakan dalam model atmosfer barotropik. Melakukan analisis terhadap permasalah tersebut melalui praktikum #1 Bab II

4

Skema integrasi waktu Integrasi waktu, faktor amplifikasi dan stabilitas skema Memahami masalah integrasi waktu dan stabilitas skema integrasi #1 Bab II, #2  Bab III

5

Skema integrasi waktu Skema implisit, teknik pemisahan langkah waktu, filter diskrit untuk metode beda hingga, persamaan adveksi 1-D, Praktikum Memahami beberapa teknik untuk mengatasi masalah ketakstabilan numerik dan menerapkannya untuk mendapatkan persamaan adveksi 1-D di dalam praktikum #1 Bab II, #2  Bab III

6

Estimasi fungsi arus dan geopotensial Persamaan poisson untuk estimasi fungsi arus dari data kecepatan angin Memahami persamaan Poisson yang dapat digunakan untuk menghitung nilai fungsi arus dari data kecepatan angin #1 bab IV

7

Estimasi fungsi arus dan geopotensial Solusi iteratif persamaan poisson, syarat batas, estimasi geopotensial Praktikum Memahami solusi numerik persamaan Poisson untuk mendapatkan estimasi fungsi arus dan mengimplementasikan dalam bentuk pemrograman di dalam praktikum #1 bab IV

8

Ujian Tengah Semester

9

Model atmosfer barotropik Review model atmosfer barotropik, bentuk diskrit persamaan Meninjau kembali persoalan model atmosfer barotropik yang diturunkan dari persamaan adveksi vortisitas #1 Bab X, #3 Bab XIII

10

Model atmosfer barotropik Solusi model atmosfer barotropik, syarat awal dan syarat batas, Praktikum Memahami teknik yang digunakan dalam mendapatkan solusi numerik model atmosfer barotropik dan mengimplementasikan dalam praktikum #1 Bab X, #3 Bab XIII

11

Prinsip metode spektral Fungsi harmonik sferis, dan transformasi spektral Memahami prinsip dasar metode spektral #3 Bab XIII

12

Prinsip metode spektral Gelombang Rossby-Haurwitz, model titik-grid, Praktikum Memahami representasi besaran fisis di dalam model spektral dan mengimplementasikan pembentukan gelombang Rossby-Haurwitz dalam praktikum #3 Bab XIII

13

Model global atmosfer barotropik Persamaan model barotropik dalam koordinat sferis Memahami bentuk persamaan model barotropik dalam koordinat sferis #4 Bab IV

14

Model global atmosfer barotropik Pemotongan spektrum dan resolusi model, representasi vertikal Memahami masalah representasi besaran fisis model yang dipengaruhi oleh pemotongan spektral #4 Bab IV

15

Model global atmosfer barotropik Solusi  numerik lengkap persamaan model barotropik dalam bentuk spektral, syarat batas dan syarat awal, Praktikum Memahami solusi numerik dalam bentuk model spektral secara utuh dan mengimplementasikan dalam praktikum #4 Bab IV

16

Ujian Akhir Semester