NIGB21027U Numerisk modellering i Geoscience: Palæoklima

Årgang 2024/2025
Engelsk titel

Numerical modelling in Geoscience: Paleoclimate

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i geologi-geoscience

Kursusindhold

Kurset giver en introducerende indføring i numerisk modellering i Geoscience ved anvendelse af matematiske værktøjsprogrammer til scriptprogrammering (MATLAB men R eller Python kan også anvendes). Kurset fokusere på praktiske numeriske metoder med mindre fokus på matematisk udledning og beviser. Gennem eksempler vises usikkerhederne i metoderne. Metoderne perspektiveres til deres bredere anvendelse inden for geovidenskab. De introducerede numeriske metoder anvendes til at opbygge en kvantitativ beskrivelse (model) af en klima-ocean-geokemisk hændelse i Phanerozoikum. De studerende scripter/programmer progressivt en mere og mere kompleks model; først et homogent reservoir (boks) med én variabel til flere sammenhængende reservoir celler med flere variable. Modellerne løses som ligevægtsproblemer (linærer ligningssystemer) og tidsafhængige systemer (ordinære differentialligninger (ODE).

Kursets mål er, at den studerende ved afslutningen af kurset har opnået basale analytiske, numeriske og præsentationstekniske færdigheder til at kunne løse og formidle almindelige problemer i Geoscience ved scriptprogrammering i et matematiske-numeriske værktøjsprogram med følgende metoder:

  • Mindste kvadraters metode (Least squares methods)
  • Løsning af systemer af linærer algebraiske ligninger (Gauss–Jordan elimination og lignende)
  • Tilnærme funktioner til data-serier
  • Numerisk integration (Trapezoidal sum, simpsons rule og lignende)
  • Løsning af ordinære differentialligninger (ODE), evaluering af stabilitet og usikkerhed (Eulers, implicit Euler og højere ordens metoder)
  • Optimering af parametre i systemer af ODE
Målbeskrivelser

Viden:

Den studerende har

  • Kendskab til de mest almindelige numeriske metoder i geoscience til løsning af lineære ligningssystemer, optimering af funktioner til data, systemer af ordinære differentialligninger
  • Forståelse for hvornår hvilke metoder anvendes og kan vurdere metodens begrænsning og usikkerhed

 

Færdigheder:

Den studerende kan

  • Opstille matematiske ligninger til beskrivelse af geokemiske eller fysiske variable i Geoscience
  • Implementere kvantitative løsninger baseret på de numeriske metoder introduceret, ved anvendelse af et matematisk programmeringsværktøj (f.eks. MATLAB, R eller Python)
  • Fejlfinde i programmeringskode og funktioner
  • Dokumentere og kommentere programmeringskode
  • Afbilde resultater grafisk i et matematisk programmeringsværktøj

 

Kompetencer:

Den studerende kan

  • Diskutere anvendelsesområder for de introducerede numeriske metoder
  • Evaluere, analysere og bearbejde numeriske modelresultater
  • Redegøre for usikkerheden på en numerisk metode
  • Diagnosticere fejl i programkode
  • Forklare og perspektivere de introducerede numeriske metoder til andre anvendelser
  • Kombinere flere numeriske metoder i løsning af relaterede problemer
Undervisningsmateriale

Se kursushjemmeside på Absalon

For at følge undervisningen anbefales et fagligt niveau svarende til BSc i geologi-geoscience uddannelsens obligatoriske kurser på 1. år (dvs. svarende til 60 ECTS).
Undervisningen foregår ved forberedelse via læsning og ”voiceover” programmeringsvideoer, samt forelæsninger med fælles programmering samt selvstændigt arbejde til øvelser der munder ud i 5 delrapporter
  • Kategori
  • Timer
  • Forelæsninger
  • 28
  • Forberedelse (anslået)
  • 164
  • Øvelser
  • 14
  • I alt
  • 206
Løbende feedback i undervisningsforløbet

Løbende mundtlig og skriftlig individuel og kollektiv feedback i løbet af kurset

Point
7,5 ECTS
Prøveform
Løbende bedømmelse
Prøveformsdetaljer
Løbende bedømmelse af 5 delrapporter, en hver uge. Endelige karakter er et gennemsnit af karakteren for hver delrapport. Kun en delrapport kan genafleveres til genbedømmelse inden eksamensugen.
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt

Det er tilladt at benytte ChatGPT som hjælpemiddel udelukkende til Python scripting i forbindelse med udarbejdelsen af delrapporterne

Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ingen ekstern censur
Flere interne medbedømmere
Reeksamen

Genaflevering af 5 delrapporter inden reeksamen og mundtlig eksamen, 20 minutter uden forberedelse.

Kriterier for bedømmelse

Der henvises til målbeskrivelsen