Scheda insegnamento
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Docente Paolo Ruggieri
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Moduli Erika Brattich (Modulo 1)
Paolo Ruggieri (Modulo 2)
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Crediti formativi 6
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SSD FIS/06
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Modalità didattica Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1)
Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
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Lingua di insegnamento Inglese
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Campus di Bologna
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Corso Laurea Magistrale in Fisica del sistema Terra (cod. 8626)
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Anno Accademico 2021/2022
Conoscenze e abilità da conseguire
Dopo aver completato con successo questo corso, lo studente: - conosce le basi della climatologia fisica; - conosce i principali metodi statistici utilizzati nello studio del clima; - sa utilizzare i risultati delle simulazioni numeriche provenienti da modelli climatici a scala globale e regionale per la valutazione degli scenari climatici futuri; - acquisisce abilità nella comunicazione della materia e acquisisce familiarità con la terminologia utilizzata in climatologia; - sa usare la letteratura scientifica.
Contenuti
Il corso è organizzato i due moduli tenuti da due docenti in parallelo (2+2 ore di ciascun modulo alla settimana)
Modulo 1: Erika Brattich
Modulo 2: Paolo Ruggieri
Modulo 1
Feedback e sensibilità climatica
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Sensibilità climatica e feedback climatico: definizioni e derivazione matematica
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Meccanismi di feedback
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Esempi di feedback climatico
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Calcoli di F e S dovuti a: variazione di S0 dell'1%; variazione dell'1% nell'albedo planetaria; variazioni dell'1% del parametro serra; feedback di Stefan Boltzmann; feedback del vapore acqueo; feedback delle nubi; feedback dell’albedo del ghiaccio
Modelli climatici di bilancio energetico
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Modello zero dimensionale di bilancio energetico
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Modello uni-dimensionale di bilancio energetico
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Modelli zero dimensionali a due strati
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Feedback biogeochimico: modello Daisy-world
Aerosol e clima
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Distribuzione degli aerosol
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Eruzioni vulcaniche e aerosol stratosferici
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Aerosol antropogenici e composti dello zolfo in atmosfera
Cicli Geochimici
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L'evoluzione dell'atmosfera primordiale
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Il ciclo dell'azoto
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Il ciclo dell'ossigeno
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il ciclo del carbonio
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rate di accumulo e rimozione di gas in atmosfera
La teoria dei parametri orbitali ed ere glaciali e interglaciali
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Cenni storici
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Eccentricità e distanza Sole-Terra
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Inclinazione dell'asse di rotazione ed insolazione
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Variazione dell'insolazione media annuale
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Evoluzione dei parametri orbitali
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Come verificare la teoria
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La transizione del medio pleistocene
Forcing radiativi IPCC
Il problema della qualità dei dati in climatologia
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L'importanza della qualità dei dati in climatologia
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L'esempio delle stazioni da tradizionali di osservazioni in superficie
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Sorgenti di errori nei dati (cambiamenti strumentali, riposizionamento degli strumenti e della stazione, schermatura della radiazione solare, cambiamenti in situ, cambiamenti nelle regole di osservazione)
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I metadati
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Alcune tecniche di omogeneizzazione
Statistica in climatologia
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Review di concetti di probabilità di base
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Test di ipotesi: elementi di un test di ipotesi, livelli del test e valori p di significatività, test a una o due code, intervalli di confidenza, t-test, tipi di errore
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Test di ipotesi parametrici e non-parametrici
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Analisi delle Componenti Principali/Empirical Orthogonal Functions (PCA/EOF)
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Teoria degli eventi estremi
Modulo 2
Bilancio energetico globale
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Fenomenologia della radiazione in atmosfera terrestre
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La temperatura di emissione di un pianeta e l'effetto serra
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Equilibrio radiativo-convettivo
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Il bilancio energetico in superficie
Il ciclo idrologico
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Ramo terrestre e ramo atmosferico del ciclo idrologico
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Il concetto di evapotraspirazione
Leggi di conservazione e circolazione generale
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Equazioni primitive per l'atmosfera e per l'oceano
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Conservazione del momento angolare,
trasporto di energia e di momento angolare
La circolazione generale dell'atmosfera: I tropici
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Osservazioni
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Modello di Held-Hou e teorema di Hide ed esercizi
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Clima tropicale e sub-tropicale
La circolazione generale dell'atmosfera: gli extra-tropici
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Osservazioni
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Bilanci della circolazione extra-tropicale ed esercizi
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Il clima degli extra-tropici
La stratosfera terrestre
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Osservazioni della stratosfera
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La circolazione di Brewer-Dobson, il buco dell’ozono
L’oceano
- Il ruolo dell'oceano nel clima
- La circolazione oceanica
Variabilità del clima
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El Nino Southern Oscillation ed esercizi
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North Atlantic Oscillation ed esercizi
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Cambiamento climatico
Testi/Bibliografia
Dispense
Dennis L. Hartmann: Global Physical Climatology ; Academic Press, (2015). 2nd edition, ISBN: 978-0123285317
Introduction to Circulating atmospheres, Ian James Cambridge University Press (1994)
Wilks D. S.: Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, 3rd Edition (2011)
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
L'esame finale è volto a verificare la comprensione di tutti gli aspetti fenomenologici, matematici/statistici degli argomenti trattati nei due moduli.
L'esame finale consiste in un esame orale durante il quale vengono poste allo studente tre domande su argomenti scelti tra i due moduli.
L'esame dura mediamente 50 minuti.
Strumenti a supporto della didattica
PC e proiettore
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Paolo Ruggieri
Consulta il sito web di Erika Brattich