Ciencias de la Tierra (plan 2011) 2022-1

Obligatorias de Orientación, Dinámica de Fluidos Geofísicos

¡Bienvenidxs!

He recibido algunos correos respecto a conflictos de horario entre esta materia y otras que planean cursar en este semestre. Si planean inscribir este curso, por favor pónganse en contacto conmigo (kramosmu@ciencias.unam.mx) para que podamos elegir un horario que acomode a todxs lxs interesadxs. ¡Gracias!

El propósito del curso "Dinámica de Fluidos Geofísicos" (DFG) es introducir al estudiante a los principios dinámicos que gobiernan el movimiento de flujos de gran escala y bajas frecuencias en un sistema en rotación (como el océano, la atmósfera o el núcleo líquido planetario), además de desarrollar habilidades para manipular y utilizar estos principios para resolver problemas. ¿A qué nos referimos con gran escala y bajas frecuencias? Esa es una de las preguntas que contestaremos en el curso.

Objetivos de aprendizaje:

Al final del curso le estudiante podrá:

1. Escribir las ecuaciones "estándar" de la DFG, identificar los distintos términos que las constituyen y explicar su conexión con algunas características dinámicas del flujo. Algunas de estas ecuaciones son: ecuaciones de balance geostrófico, ecuaciones de aguas someras, ecuaciones de la capa límite y relaciones termodinámicas.
2. Definir los siguientes términos del lenguaje de DFG e identificarlos cuando aparecen en el contexto de interpretaciones dinámicas: Euleriano y Lagrangiano, parámetro de Coriolis/ aceleración de Coriolis, capas de Ekman, vorticidad, baroclínico y barotrópico, aproximación de Boussinesq, temperatura potencial, entre otros.
3. Usar técnicas matemáticas para simplificar ecuaciones como son: Linealización, escalamiento y adimensionalización, modos normales, exponentes complejos en problemas de ondas y de inestabilidades.
4. Elegir la técnica matemática adecuada para simplificar y resolver algunos de los problemas "canónicos" de la DFG como columnas de Taylor, ondas largas en sistemas con y sin rotación, ajuste de Rossby, inestabilidades y capas de Ekman.

El temario desglosado se presentará el primer día de clases.

Dinámica del curso

Trataremos de mantener una dinámica híbrida, combinando actividades síncronas y asíncronas. Para evitar la fatiga por videoconferencia, daremos sesiones de teoría más cortas de lo que indica el horario propuesto (máximo 1.5 horas) durante el horario acordado por les estudiantes: lunes y miércoles de 14 a 16 hrs, y el resto de las actividades serán asíncronas (videos de experimentos, resolución de problemas teóricos y numéricos). Esperamos que haya mucho trabajo autogestionado por su parte. Sabemos que hay muchos motivos por los cuales a veces no es posible que asistan a la sesión de Zoom, así que grabaremos las sesiones para que puedan verlas posteriormente.

La calificación del curso consistirá en tareas, tareas-examen con un twist y un proyecto final, del cual platicaremos más en la primera sesión del curso.

La comunicación con el grupo será por medio de correo electrónico y Classroom, donde únicamente podrán entrar con su correo @ciencias.unam.mx. Ahí subiremos las tareas, actividades y material del curso.

La primera sesión se llevará a cabo el lunes 20 de septiembre de 2021 a las 14 hrs. Se enviará la liga de zoom por correo electrónico un día antes de la primera clase.

Prerrequisitos

Es un requisito indispensable haber cursado "Dinámica de medios deformables" para tomar el curso de DFG. Haremos un repaso de matemáticas al principio del semestre, pero se recomienda repasar por su cuenta ecuaciones diferenciales y cálculo de varias dimensiones (gradiente, divergencia, rotacional, Teoremas de Gauss, Stokes y Green).

En el curso se hará uso de algunos modelos numéricos sencillos para complementar la teoría viendo diferentes ejemplos. Por ello es deseable, pero no indispensable, que tengan conocimientos básicos de programación (por ejemplo, se recomienda haber cursado previamente la asignatura de "Computación y Análisis de Datos Geofísicos").

Bibliografía

No seguiremos un libro específico durante el curso, pero las siguientes referencias serán útiles como apoyo adicional:

1. Cushman-Roisin, B. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics. Prentice-Hall.
2. Kundu, P.K. Fluid Mechanics. Academic Press.
3. Gill, A.E., Atmospheric-Ocean Dynamics. Academic Press.
4. Vallis, G.K. Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics: Fundamentals and Large-Scale Circulation. Cambridge Univ. Press.

No duden en contactarnos si tenen cualquier pregunta o comentario: kramosmu@ciencias.unam.mx.