Artikkel

Atmosfære og hav på datamaskiner – Undervisning er blitt internasjonal lærebok

Atmosfære og hav på datamaskiner – Undervisning er blitt internasjonal lærebok

Illustrasjonsbilde: Havbilde Kattegat
Å arbeide med strømmer i store masser som i hav og luft, er avhengig av kompetanse i numerisk metode og programmering. GEO-studenter har fått dette i emnet Atmosphere and Oceans on Computers. Emnet er nå blitt lærebok. Foto: Gunn Kristin Tjoflot

Basert på over 30 års erfaring med modellering og numeriske beregninger har Lars Petter Røed, Institutt for geofag gitt ut læreboka 'Atmospheres and Oceans on Computers' på Springer. Læreboka oppsummerer numeriske metoder for beregning av strømmer i atmosfære og hav. Datakraft brukes i stadig større grad i geofag, numeriske beregninger er stikkordet.

De greske filosofene hadde i I antikkens Hellas en teori om at alt var bygd opp av fire stofflige elementer: vann, luft, jord og ild. Mye har endret seg siden den gang, og luft kalles nå atmosfære og vann omfatter mellom annet oseanografi. Begge er sentrale vitenskaper for å forstå sammenhenger i vær, vind, og klima. Stadig større datakraft har gjort arbeidet for meteorologer, oseanografer, klimaforskere og andre mye lettere.

Forskning og undervisning i hav og atmosfære ligger til Seksjon for meteorologi og oseanografi ved Institutt for geofag, UiO.  Her har professor i oseanografi Lars Petter Røed over flere tiår bidratt til å gi norske (og utenlandske) studenter nødvendig ballast til å beherske programmering og beregninger videre i yrkeslivet.

Tilgang på stadig kraftigere datamaskiner gir mange muligheter for de som jobber med geofag. For eksempel til å beregne bevegelser i hav og atmosfære eller fluid dynamikk som det heter på fagspråket. I tillegg til å brukes innen hav- og værvarsling brukes beregninger også som grunnlag for miljøovervåkning, for å analysere data og/eller til risiko- og konsekvensanalyser.

Fra geofysiske prinsipper til grunnleggende numeriske metoder

Lars Petter Røed, prof. em. Institutt for geofag, aktuell med ny lærebok. Foto: Met.no
Lars Petter Røed, prof. em. Institutt for geofag, aktuell med ny lærebok. Foto: Met.no

Læreboken 'Atmospheres and Oceans on Computers' er utgitt på forlaget Springer, først på nettet høsten 2018, og som papirutgave i 2019. Læreboka spenner vidt. Den omfatter alt fra grunnleggende fundamental geofysikk til å introdusere trinnvis de grunnleggende numeriske metodene som må til for å løse ligningene som bestemmer bevegelse av atmosfære og hav.

Hvordan du kan utvikle instruksjoner til en datamaskin som en del av en kode, gir den også svar på. Moderne undervisning i faget krever en kombinasjon av teoretiske og beregningsmessige tilnærminger for å kunne plukke ut den riktige numeriske metoden for det problemet man vil løse.

For de som er interessert så anbefales det å lese kapittelet "Front matter" tilgjengelig på nett, dette sier mye om hva læreboken inneholder, opplyser Røed.

Veien fra undervisning til lærebok

Boken er basert på Røeds undervisning over flere tiår, fra 2010 til 2016 i emnet; GEF4510 – Atmosphere and Oceans on Computers: Fundamentals. Før dette var stoffet undervist separat i to emner: Numerical models of the atmosphere (GEF4230) og Numerical solutions of oceanographic problems (GEF4620).

Det er mye arbeid som er lagt ned. Grunnlaget ble påbegynt i et kompendium allerede på 1990-tallet, og mye er endret og lagt til underveis. Alt stoff og mange av eksemplene og øvelsene er prøvd ut i klasserommet. Røed ble professor emeritus i 2016, så høsten 2017 ble studentene henvist til emnet Computational physics (FYS3150) som undervises av professor Morten Hjort-Jensen. Gjennom dette ble sistnevnte kjent med kompendiet til Røed.  Fysikkprofessoren sendte det til Springer, og resten er historie. Etter en del faglig bearbeiding foreligger nå læreboka.

Studenter som har tatt emnet GEF4510 de siste 10-15 årene vil kjenne igjen mye av stoffet. Boken er nemlig bygget på siste utgave av kompendiet for dette emnet, kan Røed bekrefte.

Det er oss kjent første gang en vitenskapelig ansatt ved UiO har gitt ut en lærebok innen meteorologi og oseanografi på et internasjonalt forlag. Røed opplyser om at han får stadig henvendelser fra kolleger både nasjonalt og internasjonalt om boka, og han håper at den kan benyttes som lærebok eller som oppslagsverk ved andre høyere læresteder som bruker beregninger for geofysiske strømninger.  

Av bakgrunn er Røed Dr. Philos i fysisk oseanografi fra Universitetet i Oslo. Røed har også vært seniorforsker ved Meteorologisk institutt, hatt lengre opphold i USA, foruten å ha jobbet på Universitetet i Bergen og Oslo og i Det norske Veritas.  Han er i dag professor emeritus ved Institutt for geofag.

Referanse:

Røed, Lars Petter. 2018. Atmospheres and Oceans on Computers - Fundamental Numerical Methods for Geophysical Fluid Dynamics. Springer, pp 227 DOI: 10.1007/978-3-319-93864-6