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FISICA DELL'ATMOSFERA

Fabio MADONNA FISICA DELL'ATMOSFERA

0512600041
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2024/2025

ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2017
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
FABIO MADONNA T Curriculum
Obiettivi
OBBIETTIVI
L’INSEGNAMENTO HA COME OBIETTIVO FORNIRE AGLI STUDENTI GLI STRUMENTI FONDAMENTALI PER LA COMPRENSIONE DEI PROCESSI FISICI CHE AVVENGONO NELL’ATMOSFERA E NELLE INTERAZIONI TRA ATMOSFERA, OCEANO E TERRA SOLIDA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
L’INSEGNAMENTO MIRA A FORNIRE CONOSCENZE DETTAGLIATE SUI PRINCIPALI TEMI DELLA FISICA DELL’ATMOSFERA E LE BASI CONCETTUALI PER COMPRENDERE I PIÙ IMPORTANTI PROCESSI CHE REGOLANO IL COMPORTAMENTO DELL’ATMOSFERA TERRESTRE. INOLTRE, SI PROPONE DI INTRODURRE GLI STUDENTI ALLE TECNICHE DI OSSERVAZIONE DELL’ATMOSFERA TERRESTRE DA TERRA E DA SATELLITE.

OLTRE AD INTRODUZIONE GENERALE RELATIVA ALLA STRUTTURA DELL’ATMOSFERA, AI SUOI PRINCIPALI COSTITUENTI E AGLI ELEMENTI DI BASE DELLA METODOLOGIA, I PRINCIPALI ARGOMENTI TRATTATI SARANNO SUDDIVISI IN QUATTRO MODULI:
1. TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA
2. BILANCIO RADIATIVO PLANETARIO
3. DINAMICA DELL’ATMOSFERA
4. TECNICHE DI MISURA E APPLICAZIONI AI DATI

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
DOPO AVER SEGUITO QUESTO CORSO, GLI STUDENTI SARANNO IN GRADO DI COMPRENDERE COME SI OSSERVA E COME SI DESCRIVE, DA UN PUNTO DI VISTA FISICO, LO STATO DELL’ATMOSFERA TERRESTRE. INOLTRE, ACQUISIRANNO CONOSCENZE DETTAGLIATE SULLE PRINCIPALI EQUAZIONI SU CUI SI BASANO LA DINAMICA E LA TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA, NONCHÉ SULLE TECNICHE DI DI MISURA IN SITU E DI TELERILEVAMENTO.

ABILITÀ COMUNICATIVE
IL CORSO MIRA A FAVORIRE LA CAPACITÀ DEGLI STUDENTI DI ESPORRE IN MODO CHIARO E RIGOROSO LE CONOSCENZE ACQUISITE E DI SAPERLE ESPORRE IN MODO EFFICACE, ATTRAVERSO ESEMPI ED ANALISI DI MAPPE E SERIE TEMPORALI. GLI STUDENTI SARANNO INOLTRE CHIAMATI A SVILUPPARE LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE AUTONOMA DEI TESTI.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
GLI STUDENTI SARANNO GUIDATI AD APPRENDERE IN MANIERA CRITICA I CONTENUTI FORNITI E AD ARRICCHIRE LE PROPRIE CAPACITÀ DI GIUDIZIO, SIA ATTRAVERSO LO STUDIO DEL MATERIALE DIDATTICO INDICATO DAL DOCENTE, SIA CON LA RICERCA AUTONOMA DI ARTICOLI SCIENTIFICI DI PARTICOLARE RILEVANZA PER GLI ARGOMENTI TRATTATI.
Prerequisiti
È NECESSARIO AVERE NOZIONI DI MATEMATICA E FISICA DI BASE, IN PARTICOLARE DI TERMODINAMICA, MECCANICA DEI FLUIDI ED ELETTROMAGNETISMO.
Contenuti
I CONTENUTI DELL’INSEGNAMENTO SI SUDDIVIDONO IN QUATTRO MODULI PRINCIPALI.

MODULO 1: IL SISTEMA TERRA E LA TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA (1 CFU)
LE COMPONENTI DEL SISTEMA TERRA. CICLO IDROLOGICO. CICLO DEL CARBONIO. COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA. STRUTTURA VERTICALE DELL’ATMOSFERA. VARIABILI CLIMATICHE ESSENZIALI. ELEMENTI GENERALI DI METEOROLOGIA. L’EVOLUZIONE DEL CLIMA DALLE ORGINI AL PRESENTE. RICHIAMI DI TERMODINAMICA CLASSICA. PRIMO E SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA. CICLO DI CARNOT. EQUAZIONE IDROSTATICA. EQUAZIONE IDROSTATICA. GEOPOTENZIALE, ALTEZZA GEOPOTENZIALE ED EQUAZIONE IPSOMETRICA. MAPPE ISOBARICHE. TEMPERATURA POTENZIALE. LAPSE RATE ADIABATICO SECCO. STABILITÀ VERTICALE E FREQUENZA DI BRUNT-VAISALA. STABILITÀ STATICA. LAPSE RATE ATMOSFERICO. PRESSIONE PARZIALE, MIXING RATIO, UMIDITÀ SPECIFICA, TEMPERATURA VIRTUALE. MISURA DELL’UMIDITÀ. ARIA SATURA: MIXING RATIO DI SATURAZIONE, TEMPERATURA DI RUGIADA, LAPSE RATE ADIABATICO UMIDO. LIFTING CONDENSATION LEVEL. TEMPERATURA POTENZIALE EQUIVALENTE. DIAGRAMMI TERMODINAMICI. USO DEI DIAGRAMMI PER LO STUDIO DEI PROCESSI ADIABATICI ATMOSFERICI, DELLA STABILITÀ STATICA, DELLE INVERSIONI DI TEMPERATURA.ENERGIA POTENZIALE TOTALE E CINETICA DELL’ATMOSFERA. FENOMENI ONDOSI. EQUAZIONE DI CLAUSIUS-CLAPEYRON.

MODULO 2: TRASFERIMENTO RADIATIVO (2 CFU)
ONDE ELETTROMAGNETICHE. VARIABILI RADIATIVE: RADIANZA, IRRADIANZA, FLUSSO. CORPO NERO: LEGGI DI PLANK, STEFAN-BOLTZMANN, WIEN, KIRCHHOFF. EMISSIONE SOLARE E TERRESTRE. EQUILIBRIO RADIATIVO. EFFETTO SERRA: MODELLO SINGOLO E DOPPIO STRATO. ASSORBIMENTO ED EMISSIONE DELLA RADIAZIONE: SEZIONI D’URTO D’ASSORBIMENTO. SCATTERING ELASTICO: TEORIA DI RAYLEIGH E DI MIE, SEZIONE D’URTO DI SCATTERING, FUNZIONE DI FASE. EQUAZIONE GENERALE DEL TRASFERIMENTO RADIATIVO. APPROSSIMAZIONI: LEGGI DI BEER-LAMBERT E SCHWARZCHILD, ATMOSFERA PIANO-PARALLELA. SPESSORE OTTICO. COEFFICIENTI DI ASSORBIMENTO, EMISSIONE E SCATTERING, ALBEDO DI SINGOLO SCATTERING. FLUSSO ATTINICO. PROCESSI FISICO-CHIMICI DELL’OZONO. CENNI SULLE PROPRIETÀ DELLE NUBI. INTERAZIONI AEROSOL-NUBE. FORMAZIONE DELLE NUBI CALDE E FREDDE. TEORIA DI KOELER. NUCLEI DI CONDENSAZIONE.

MODULO 3: ELEMENTI DI DINAMICA (2 CFU)
APPROCCIO LAGRANGIANO ED EULERIANO. LINEE DI FLUSSO E TRAIETTORIE. VARIABILI CINEMATICHE: SHEAR, CURVATURA, DIVERGENZA, VORTICITÀ, DEFORMAZIONE. CONSERVAZIONE DELLA MASSA. CONSERVAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO: FORZA DI GRAVITÀ, FORZA DI GRADIENTE DI PRESSIONE, FORZA VISCOSA. CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA TERMODINAMICA. EQUAZIONE DI STATO. EQUAZIONI PRIMITIVE IN FORMA LAGRANGIANA ED EULERIANA: TERMINI AVVETTIVI. SISTEMA DI RIFERIMENTO ROTANTE: FORZA DI CORIOLIS, FORZA CENTRIFUGA. SISTEMA GEOCENTRICO: TERMINI DI CURVATURA. PREVISIONI METEOROLOGICHE, PROBLEMA DELL’ASSIMILAZIONE DEI DATI. ANALISI DI SCALA. APPROSSIMAZIONE E VENTO GEOSTROFICO. COORDINATE ISOBARICHE: VENTO GEOSTROFICO E VELOCITÀ VERTICALE. FLUSSO BILANCIATO: FLUSSO INERZIALE, VENTO DI GRADIENTE. ATTRITO CON LA SUPERFICIE. SPIRALE DI ECKMAN. STRATO LIMITE PLANETARIO. FLUSSI TURBOLENTI. ATMOSFERA BAROTROPICA E BAROCLINA. EQUAZIONE DEL VENTO TERMICO. FORMAZIONE DEI JET-STREAM. AVVEZIONE DI TEMPERATURA. L’EQUAZIONE DINAMICA DELLA VORTICITÀ. LA VORTICITÀ POTENZIALE. LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA VORTICITÀ POTENZIALE. EQUAZIONE DELLA COMPONENTE VERTICALE DELLA VORTICITÀ E SUA ANALISI DI SCALA.


MODULO 4: TECNICHE DI MISURA E APPLICAZIONI AI DATI (1 CFU)
BASI TEORICHE E PRATICHE DEL TELERILEVAMENTO DELL’ATMOSFERA DA TERRA E DA SATELLITE. TECNICHE DI TELERILEVAMENTO ATTIVO E PASSIVO. SENSORI OTTICI. SENSORI NELLE MICROONDE. SATELLLITE POLARI E GOESTAZIONARI. MISURE GNSS E RADIO-OCCULTAZIONE. MISURE IN SITU. MODELLI CLIMATICI E RIANALISI ATMOSFERICA. VARIABILI CLIMATICHE ESSENZIALI. CENNI DI ANALISI DI SERIE STORICHE E STIME DI TREND. APPLICAZIONI SU DATI REALI E SIMULATI.
Metodi Didattici
48 ORE DI LEZIONI FRONTALI (6 CFU)
Verifica dell'apprendimento
IL CONSEGUIMENTO DEGLI OBIETTIVI SARÀ CERTIFICATO DA UN ESAME FINALE ORALE CON VOTO IN TRENTESIMI. LA VALUTAZIONE, IN TRENTESIMI, TERRÀ CONTO DELLA QUALITÀ DELL’INTERO ESAME E DELLA PARTECIPAZIONE COMPLESSIVA ALLE ATTIVITÀ DEL CORSO. L’ESAME SARÀ INCENTRATO SULLA DISCUSSIONE DI UN ELABORATO ALL’INTERNO DEL QUALE CIASCUNO STUDENTE DISCUTERÀ BREVEMENTE UN APPROCCIO UTILIZZATO PER RISPONDERE A UNA DOMANDA SCIENTIFICA DI INTERESSE, BASANDOSI SULL’UTILIZZO DI DATI, SIMULAZIONI E/O CONSIDERAZIONI TEORICHE. LA DISCUSSIONE DELL’ELABORATO SARÀ INTEGRATA DA ALCUNE DOMANDE VOLTE A VERIFICARE LA PREPARAZIONE DEGLI STUDENTI SU TUTTI I MODULI DEL CORSO. NON SONO PREVISTE PROVE IN ITINERE.
Testi
I TESTI ELENCATI RAPPRESENTANO ALCUNE POSSIBILI OPZIONI IN GRADO DI COPRIRE COMPLETAMENTE I CONTENUTI SVOLTI DURANTE IL CORSO. TUTTAVIA, IL DOCENTE FORNIRÀ ANCHE DELLE DISPENSE, AL FINE DI FACILITARE IL PERCORSO DIDATTICO DEGLI STUDENTI.

• J. M. WALLACE E PETER V. HOBBS - ATMOSPHERIC SCIENCE, AN INTRODUCTORY SURVEY. SECOND EDITION ACADEMIC PRESS 2006 (TESTO PRINCIPALE)
• M. L. SALBY (1996). FUNDAMENTALS OF ATMOSPHERIC PHYSICS. ACADEMIC PRESS (TUTTI MODULI).
• K. N. LIOU, AN INTRODUCTION TO ATMOSPHERIC RADIATION, 2ND ED., ACADEMIC PRESS, 2002 J. (MODULO 2)
• J. R. HOLTON (2004). AN INTRODUCTION TO DYNAMIC METEOROLOGY. ACADEMIC PRESS (MODULO 3).
• C. D. AHRENS (2007). ESSENTIALS OF METEOROLOGY. THOMSON BROOKS/COLE (MODULO 3)
• L. HARTMANN, GLOBAL PHYSICAL CLIMATOLOGY, 1ST ED., ACADEMIC PRESS, 1994
• J. H. SEINFELD AND S. N. PANDIS, ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS, 2ND ED., JOHN WILEY & SONS, INC., 2006 (MODULO 1 E 3).
• MARZANO FRANK S., VISCONTI GUIDO - REMOTE SENSING OF ATMOSPHERE AND OCEAN FROM SPACE: MODELS, INSTRUMENTS AND TECHNIQUES - SPRINGER NETHERLANDS 2002 (MODULO 4).
Altre Informazioni
EMAIL: FMADONNA@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-10-07]