Vorlesungen – [JOGU]StINe

Seminar zur Einführung in die Anwendung des Computers in den Atmosphärenwissenschaften

Dozent:innen: Dr. Daniel Kunkel
Kurzname: 08.110.23026
Kurs-Nr.: 08.110.23026
Kurstyp: Seminar

Voraussetzungen / Organisatorisches

Die Zielgruppe dieses Kurses sind Studentinnen und Studenten ab dem zweiten Semester im BSc Meteorologie und dem BSc Umweltwissenschaften, die keine oder kaum Kenntnisse haben im Umgang mit Linux, der Kommandozeilen-Umgebung, sowie python und LaTeX. Die hier vermittelten Grundkenntnisse sollen als Basis dienen für Computer-gestützte Übungen und Praktika im weiteren Verlauf des Studiums. Dies betrifft BSc-Vorlesungen wie Atmosphärische Thermodynamik, Statistik und Numerik oder auch Einführung in die Modellierung und Datenanalyse in den Umwelt- und Atmosphärenwissenschaften.

Anwesenheitspflicht

Im Wintersemester wird der Kurs als zweistündige Veranstaltung im regulären Vorlesungszeitraum angeboten. 

Digitale Lehre

Der Kurs wird im Wintersemester in Präsenz angeboten. Eine hybride Komponente kann auf Wunsch eingerichtet werden. Die Praxis zeigt allerdings, dass der interaktive Austausch den Einstieg hier wesentlich vereinfacht.

Empfohlene Literatur

Einsteigerliteratur findet man oftmals frei verfügbar im Internet. Hier seien die openbooks des Rheinwerks-Verlag genannt, die vor allem als Nachschlagewerke dienen können:

python: 
http://openbook.rheinwerk-verlag.de/python/

Linux: 
http://openbook.rheinwerk-verlag.de/linux/ 
http://openbook.rheinwerk-verlag.de/unix_guru/

bash: 
http://openbook.rheinwerk-verlag.de/shell_programmierung/

Inhalt

In der Meteorologie und den Atmosphärenwissenschaften spielt der Computer eine zentrale Rolle. Computermodelle helfen uns dabei die Atmosphäre besser zu verstehen und (selbstgeschriebene) Computerprogramme helfen uns dabei die Fülle an meteorologischen Daten, die uns zur Verfügung stehen, zu untersuchen. Viele der Computermodelle übersteigen allerdings die Fähigkeiten unseres Heimcomputers (auch wenn diese immer leistungsstärker werden). Anwendungen wie numerische Wettervohersage- oder Klimamodelle, die in der Forschung (und manchmal auch schon im Studium) verwendet werden, müssen auf Großrechner betrieben werden. Auf diesen Großrechner hat man aber in den allermeisten Fällen keine Oberfläche zur Verfügung, wie man es von einem Windows, Mac, oder Linux-Betriebssystem kennt, sondern man kommuniziert über das sogenannte (Linux/Unix-) Terminal mit dem Computer. Um die Daten von solchen  Modellen dann auch nach den gewünschten Phänomenen zu untersuchen, benötigt man ferner meist eigens geschriebene Software. In den  Atmosphärenwissenschaften hat sich dabei in den letzten Jahren die Programmiersprache python weit verbreitet. Python ist eine universelle, üblicherweise interpretierte, höhere Programmiersprache, die den den Anspruch, einen gut lesbaren, knappen Programmierstil zu fördern. Sie eignet sich daher gut für erste Programmierübungen. 

Sowohl der Umgang mit dem Terminal und die Fähigkeit eigene, kleine Programme zu schreiben, werden im Laufe des Studiums immer wieder in Veranstaltungen vorkommen. Das Seminar "Eine Einführung in Linux, bash, python und LaTeX" soll dafür die ersten Grundlagen legen und ist vor
allem für Studenntinnen und Studenten gedacht, die zuvor weder mit Linux noch mit python in Berührung gekommen sind.

Ferner wird im Kurs noch das Textsatzsystem TeX mit dem Software-Paket LaTeX vorgestellt, denn die übersichtliche Darstellung von wissenschaftliche Ergebnissen ist fast genauso wichtig wie die Analyse von Daten.

Inhaltsverzeichnis

  • Einführung in Linux und die bash shell (12 h)
    • [list=1]
  • bash im Alltag (4 h)
  • bash als Skriptsprache (4 h)
  • Prozesssteuerung in der bash (2 h)
  • netCDF Dateien und die Kommandozeile (2 h)

  • Einführung in python in der Conda Umgebungen (12 h)

    • Conda-Installation, Einführung in python (4 h)
    • Datenverarbeitung (3 h)
    • Einfache Datenvisualisierung (3 h)
    • netCDF Datenverarbeitung (2 h)

  • Einführung in das Textsatzsystem TeX und das Softwarepaket LaTeX (4 h)
    • [/list]

    Termine

    Datum (Wochentag) Zeit Ort
    23.10.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    30.10.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    06.11.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    13.11.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    20.11.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    27.11.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    04.12.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    11.12.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    18.12.2023 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    08.01.2024 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    15.01.2024 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    22.01.2024 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    29.01.2024 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)
    05.02.2024 (Montag) 10:15 - 11:45 05 112 Seminarraum 538 (05-112)