75812 - TRASFERIMENTO RADIATIVO E REMOTE SENSING

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede: - conosce le leggi fondamentali che governano il trasferimento della radiazione elettromagnetica in presenza di processi di assorbimento, di diffusione ed emissione sia in condizioni di cielo sereno, che in presenza di particolato e nubi; - conosce alcune approssimazioni di tali leggi utilizzate nella modellistica numerica e nell'utilizzazione di dati misurati da piattaforme spaziali; - conosce in modo approfondito gli effetti dello scambio radiativo, come il riscaldamento o raffreddamento della superficie e degli strati atmosferici ed il bilancio radiativo della Terra; - conosce la problematica dei metodi inversi e le metodologie di base; - utilizza le conoscenze acquisite per interpretare dati dal visibile all'infrarosso, utilizza modelli semplificati e li sviluppa ulteriormente nella parte di laboratorio, per interpretare alcune misure remote; - è in grado di interpretare dati multispettrali di elevata complessità ed estrarre da essi le informazioni di base; - utilizza testi e appunti di lezione scritti in lingua inglese ed è abile nella comunicazione sulla materia conoscendo la terminologia inglese in uso; - svolge il laboratorio in gruppo, per migliorare l'interazione con i colleghi e svolgere attività in collaborazione; - predispone una relazione al termine del laboratorio del corso e la espone durante la prova finale.

Contenuti

1. Introduction, basic definitions

• Summary of the RT basics
• Radiometry and Photometry

2. Spectroscopy

• Molecular energy levels
• Electric dipole•Rotational transitions
• Vibrational transitions
• Line Shapes•

3.Thermodynamic equilibrium

• LTE e NLTE
• Schwarzchild equation
• Complex RI
• Curve of growth

4. Shortwave RT

• Absorption of sw radiation
• Ozono cycle
• Heating rates

5. Introduction to scattering

• Overview of scattering
• Rayleigh scattering
• Airlight

6. RT equation and Scattering

• RT equation for MS events
• The Mie solution
• Stokes parameters
• Polarization

7. Cloud properties

• Single scattering properties of single particles
• Particle size distributions
• Bulk properties

8. Reflectance from surface and thin clouds

• Reflectance and transmission function
• BDRF
• Albedo
• Single scattering approximation

9. Longwave RT

• IR absorption and weighting functions
• LbL computations
• LW cooling rates
• Cooling rates in presence of clouds

10. Advanced topics and Numerical methods in RT

• General form of the RT equation
• Legendre polynomial
• Azimuth independent solution
• Two-stream approximation
• Similarity principle and 𝛿-function approximation

11. Radar-lidar equation

• Active sensors
• Depolarization

12. Satellites

• Orbits
• Sensor parameters
• GEO vs LEO

13. Observations from space

• Introduction
• Spectroradiometers (MODIS)
• Sounders (IASI)

14. Satellite data analysis

• Detection of snow
• Vegetation index
• T sensitivity and fires detection
• RGB
• Split window techniques: SST, LST
• Water vapor Column
• Cloud detection and properties

Testi/Bibliografia

* T. Maestri, lectures notes on radiative transfer and remote sensing

* K.N.Liou: An introduction to atmospheric radiation. Academic Press

* K.N.Liou: Radiation and cloud processes in the atmosphere. Oxford University Press

Metodi didattici

Il docente svolgerà i 6 cfu di lezioni frontali con ausilio di proiettore e/o alla lavagna.

Semplici esercizi verranno svolti in classe per facilitare l'apprendimento della parte teorica. Alcuni semplici esperimenti di ottica saranno svolti in classe con lo scopo di semplificare l'apprendimento.

Si utilizzeranno alcuni dati satellitari per l'analisi di misure di telerilevamento da satellite. I dati saranno visualizzati e con semplici operazioni grafiche e matematiche si otterranno prodotti satellitari

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà attraverso una prova orale atta a valutare il raggiungimento degli obiettivi principali del corso:

* la comprensione delle leggi fondamentali che regolano il trasporto radiativo in atmosfera

* la capacità di interpretare dati e prodotti derivati da misure da satellite riguardanti la superficie e l'atmosfera

La prova copre l'intero programma svolto. Lo studente ha la possibilità di iniziare il test tramite la presentazione di un breve elaborato scritto riguardante un argomento specifico a scelta sul telerilevamento da satellite.

La prova avrà durata di circa 1 ora.

Strumenti a supporto della didattica

Gli studenti avranno a loro disposizione:

* Appunti delle lezioni (formato elettronico pdf)

* Articoli scientifici utili all'approfondimento di alcune tematiche

* Semplici applicativi software per la risoluzione di specifici problemi

* Un pacchetto software per l'analisi dati da satellite e dati specifici

* Bibliografia e referenze

Link ad altre eventuali informazioni

https://www.eumetsat.int/website/home/index.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tiziano Maestri