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Atmospheric Physics
Atmosphärenphysik
Last Updated: 2026-06-01 11:30:32
Abstract
This course covers the basics of atmospheric physics, which consist of: cloud and precipitation formation, especially prediction of showers and severe convective storms, and optical phenomena
Objective
Students are able - to explain the mechanisms of convective storm formation using knowledge of thermodynamics and cloud microphysics. - to interpret precipitation radar images - to evaluate the significance of clouds and aerosol particles for artificial weather modification. In the course "Atmospheric Physics", the competencies of process understanding, system understanding and data analysis & interpretation are taught, applied and examined. Measurement methods are taught as well.
Content
The course starts with introducing selected concepts of thermodynamics for atmospheric processes: The students learn the concept of the thermodynamic equilibrium and derive the Clausius-Clayperon equation from the first law of thermodynamics. This equation is central for the phase transitions in clouds. Students also learn to use thermodynamic charts (tephigrams) and to identify cloud base, cloud top, available convective energy in radiosonde ascents. Atmospheric mixing processes are introduced as a basis for fog formation. The concept of an air parcel is used to understand convection. Aerosol particles are introduced in terms of their physical properties and their role in cloud formation based on Köhler theory. Thereafter cloud microphysical processes including ice nucleation are discussed. With these basics, the different forms of precipitation (convective vs. stratiform) are discussed and how they can be identified in radar images. Students will also learn under which conditions severe convective storms (especially supercells with tornados) can form. The concepts are applied to understand and judge the validity of different proposed artificial weather modification ideas.
Resources
Lecture Notes
Powerpoint slides and chapters from the textbook will be made available on moodle
Literature
Lohmann, U., Lüönd, F. and Mahrt, F., An Introduction to Clouds: From the Microscale to Climate, Cambridge Univ. Press, 391 pp., 2016. An electronic version of this book can be obtained via the ETH library. A pdf-file of the revised book will be provided on moodle.
Learning Materials (Links)
- Main link
- Information
- Literature
- Lohmann, Lüönd, Mahrt: An Introduction to Clouds, Cambridge Univ Press, 2016
General Information
- Language
- German
- Levels
- BSC , MSC
- Frequency
- Yearly recurring
Examination
- Type
- session examination
- Mode
- oral 15 minutes
Registration & Places
- Max Places
- 87
Course Components
| Type | Title | Time & Place | Hours |
|---|---|---|---|
| lecture with exercise |
Atmosphärenphysik
Im Anschluss an die LV findet ein freiwilliges, einstündiges Tutorial im gleichen Raum (LFO C13) statt.
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2 h weekly |
Offered In
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Vertiefung Klima und Wasser (Für Beratungen in der Vertiefung Klima und Wasser steht Dr. Hanna Joos, Institut für Klima und Atmosphäre, zur Verfügung)
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Atmosphäre und Klima (Die folgenden Lehrveranstaltungen werden als Vorbereitung für die Systemvertiefung Atmosphäre und Klima besonders empfohlen: 701-0106-00L Mathematik V: Angewandte Vertiefung von Mathematik I - III (FS) 402-0048-00L Fortgeschrittene Physik für Umwelt- und ErdwissenschaftlerInnen (FS) Diese sollten bereits im zweiten Studienjahr erfolgreich abgeschlossen werden.)
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Wahlfächer (Im Bachelor-Studiengang Interdisziplinäre Naturwissenschaften können die Studierenden prinzipiell alle Lehrveranstaltungen wählen, die in einem Bachelor-Studiengang der ETH angeboten werden. Zu Beginn des 2. Studienjahrs legt jeder Studierende in Absprache mit dem Studiendirektor für Interdisziplinäre Naturwissenschaften sein/ihr individuelles Studienprogramm fest. Siehe Studienreglemente 2018 für Details.)
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Wahlfächer (Den Studierenden steht das gesamte Lehrangebot der ETHZ und der Universitäten Zürich und Bern zur individuellen Auswahl offen.)
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Voraussetzungen (Die Formulierung der Voraussetzungen sind Teil der Zulassung zum Masterstudium. Sie werden durch die Zulassungsstelle informiert, welche Kurse aus dem Bereich «Voraussetzungen» Sie nacharbeiten müssen. Diese Kurse sind als Wahlfächer dem Masterstudium anrechenbar.)
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Fachspezifische Vertiefung (Es müssen mindestens 20 KP aus den Deep Track Lerneinheiten absolviert werden. Überzählige KP können für Wahlfächer angerechnet werden.)
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Vertiefungsfächer Planetary Science (Diese LE's können sowohl als Vertiefungsfach als auch als Wahlfach angerechnet werden.)
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