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科目の基本情報
| 開講年度 | 2023 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 生物資源学研究科(博士前期課程)共生環境学専攻 | |
| 受講対象学生 |
大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次 生物資源学研究科 |
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| 選択・必修 | 選択必修 |
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| 授業科目名 | 未来海洋予測学特論 | |
| みらいかいようよそくがくとくろん | ||
| Advanced atmospheric and oceanic fluid dynamics | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | BIOR-Envr-5171-004
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
前期集中 |
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| 開講時間 |
木曜日 7, 8時限 |
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| 授業形態 |
対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | 生物資源学部 | |
| 担当教員 | 万田敦昌 | |
| MANDA, Atsuyoshi | ||
| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 本講義では専門書の精読とその内容に関する議論を通して，海洋と大気における流動のメカニズムを研究するための基礎知識を学習する。海洋と大気の流動は自然環境を制御する重要な過程であり，その特性を理解することは，様々な生産活動において，自然環境の変化に適切に対応するために必要不可欠な能力である。本講義で学習した内容は，地球環境学特別研究 I, 地球環境学特別研究IIを履修する際に必要な知識となる。 |
|---|---|
| 学修の目的 | 自然界に存在する風や海流等の流れは生物の生息環境に大きな影響を与える。本講義の目的は大気・海洋の流れを支配する自然法則を正しく認識し, その自然法則を適用することで流れのメカニズムを論考するための基礎知己を習得ことである。このことは種々の生産活動における環境変化への対応策を立案・実施するために必要不可欠な能力である。 |
| 学修の到達目標 | (知識) 流れに関わる自然法則を数式，文章，および図を使って説明することができる (態度) 流れのメカニズムを数式, 文章, 図表で表現することができる (技能) 流れに関わる自然法則を用いて流れの特性を調べることが出来る。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 講義への参加状況50%, 課題50%. 計100% (合計が60%以上で合格) (知識) 流れに関わる基本的な自然法則を文章，数式，図を使って説明することができるか，講義への参加状況と課題で評価する。 (態度) 流れのメカニズムを，自然法則に基づいて数式, 文章, 図表で表現することができるか, 講義への参加状況と課題で評価する。 (技能) 自然法則に基づいて流れの特性を調べることが出来るか，講義への参加状況と課題で評価する。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 |
問題自己設定型PBL 教員と学生のやり取りは日本語でも、英語による論文や教材の講読を含んだ授業 |
| 授業改善の工夫 | |
| 教科書 | ジョナサン E. マーティン (2016): 大気力学の基礎 中緯度の総観気象, 東京大学出版会 |
| 参考書 | Jonathan E. Martin (2006): Mid-Latitude Atmospheric Dynamics A First Course, Willy. 小倉義光 (2000): 総観気象学入門, 東京大学出版会. H. Bluestein, 1992. Synoptic-Dynamic Meteorology in Midlatitudes: Volume I: Principles of Kinematics and Dynamics, Oxford University Press, 448pp. H. Bluestein, 1992. Synoptic-Dynamic Meteorology in Midlatitudes: Volume II: Observations and Theory of Weather Systems, Oxford University Press, 608pp. |
| オフィスアワー | 場所376号室 事前予約必要（ａｍ＠ｂｉｏ．ｍｉｅ－ｕ．ａｃ．ｊｐ） |
| 受講要件 | 大学学部で習得すべき以下の物理・数学の基礎知識は既知のものとする 質点の力学：具体的には、運動の３法則、運動量、角運動量 多変数関数の微分・積分の基礎知識：具体的には、偏微分、重積分、線積分 ベクトル解析の基礎知識：具体的には、ベクトル場の発散、回転、スカラー場の勾配、ガウスの発散定理、ストークスの定理 |
| 予め履修が望ましい科目 | 環境解析基礎I, II, III |
| 発展科目 | 地球環境学特別研究 I, 地球環境学特別研究II |
| その他 | 大学院生として大気・海洋の物理的なテーマを研究することを希望する学生向けの講義です。数学，物理に関する予備知識を必要とします。具体的には，偏微分法，ベクトル解析，行列，質点の力学，熱力学の学部レベルの知識が必要です。 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
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| キーワード | 気象学・海洋学 |
|---|---|
| Key Word(s) | Dynamic Meteorology, Physical Oceanography |
| 学修内容 | 第１回 概要：予備知識 授業時間内の学修内容 : ・ベクトル解析の初歩 ・偏微分の有用公式 ・行列と行列式 ・テイラー展開 キーワード(Key Word(s)): ・vector analysis, partial derivatives, matrix, Taylor expansion 事前学修の内容 : 予備知識の確認問題を解く ○ 事前学修の時間（分）120 予備知識の確認問題を復習する ○ 事後学修の時間（分）240 第２回 概要：序論 授業時間内の学修内容 : ・流体と流体力学の性質 ・有用な数学的道具の外観 ・スケール解析による推定 キーワード(Key Word(s)): ・Fluid, Hydrodynamics 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第３回 概要 : 流体の運動学 授業時間内の学修内容 : ・渦度 ・発散 ・伸長 ・シア― キーワード(Key Word(s)): ・Kinematics of Fluid 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第４回 概要 : 流体に作用する力 授業時間内の学修内容 : ・気圧傾度力 ・引力 ・摩擦力 キーワード(Key Word(s)): ・External force 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第５回 概要 : みかけの力 授業時間内の学修内容 : ・遠心力 ・コリオリ力 キーワード(Key Word(s)): ・Abstract 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第６回 概要 : 基礎法則 授業時間内の学修内容 : ・測高公式 ・運動方程式 ・質量保存則 キーワード(Key Word(s)): ・hypsometry, momentum equation, mass conservation 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第７回 概要 : 鉛直座標 授業時間内の学修内容 : ・気圧座標系 ・温位座標系 キーワード(Key Word(s)): Pressure coordinates, isentropic coordinates 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第８回 概要 : バランス流 授業時間内の学修内容 : ・地衡流 ・慣性流 ・旋衡流 ・傾度流 キーワード(Key Word(s)): ・balanced flow 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第９回 概要 : 流跡線と流線 授業時間内の学修内容 : ・流跡線と流線 キーワード(Key Word(s)): ・Streamline 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第１０回 概要 : 渦度 授業時間内の学修内容 : ・循環定理 ・渦度と渦位 キーワード(Key Word(s)): ・Vorticity 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第1１回 概要 : 準地衡モデル 授業時間内の学修内容 : ・渦度と発散の関係 ・準地衡方程式系 キーワード(Key Word(s)): ・quasi-geostrophic model 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第1２回 概要 : 非地衡風の性質 授業時間内の学修内容 : ・鉛直流の診断 キーワード(Key Word(s)): ・ageostrophic flow ・diagnostics of upward motion 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第1３回 概要 : サトクリフの発達定理 授業時間内の学修内容 : ・サトクリフの発達定理を用いた鉛直循環の診断 キーワード(Key Word(s)): ・Sutcliffe development theorem 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第１４回 概要 : 準地衡オメガ方程式 授業時間内の学修内容 : ・準地衡オメガ方程式の導出と解釈 キーワード(Key Word(s)): ・Quasi-geostrophic omega equation 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 第１５回 概要 : Qベクトル 授業時間内の学修内容 : Qベクトルによる鉛直流の診断 キーワード(Key Word(s)): ・Q-vector 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間（分）480 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間（分）240 |
| 事前・事後学修の内容 | 事前学修の内容 : 教科書の内容を説明するための資料を作成する．資料には必要に応じて数式，図表を添付する。 ○ 事前学修の時間 6時間×15=90時間 事後学修の内容: 講義内容, 質問, その回答, 補足説明をまとめたレポートを作成する． ○ 事後学修の時間 4時間×15=70時間 |
| 事前学修の時間:480分/回 事後学修の時間:240分/回 |