18474 - METEOROLOGIA E OCEANOGRAFIA (6 CFU)

Conoscenze e abilità da conseguire

Il Corso vuole fornire le basi per lo studio dell' atmosfera e dell'oceano come sistemi fisici e dinamici. Il corso inizia con una parte descrittiva sulle proprietà ed i processi del sistema atmosfera-oceano a livello planetario e si conclude con la dettagliata descrizione delle equazioni del moto e della termodinamica dei fluidi geofisici sulla terra.

Contenuti

I Corso è suddiviso in due parti: una generale e una di applicazioni/esercitazioni.

Parte Generale
1. Interazione radiazione solare con il sistema terra: spettro della radiazione solare, leggi dell'irraggiamento ed emissione radiativa dai corpi caldi, trasformazioni dell'energia solare nei comparti atmosfera e oceano, principali processi fisico-chimici atmosferici responsabili per la trasformazione dell'energia solare.
2. Flussi di calore e acqua all'interfaccia aria mare. Componenti radiative e turbolente del flusso di calore, ciclo stagionale. Ciclo idrologico con particolare attenzione alla distribuzione delle precipitazioni e l'evaporazione sul globo.
3. Composizione chimica dell'atmosfera, cenni sulla formazione dell'atmosfera, struttura termica verticale dell'atmosfera e sua variazione latitudinale
4. Circolazione dell'atmosfera, processi convettivi tropicali, Zona di Convergenza InterTropicale (ITCZ), circolazione meridionale (cella di Hadley, cella di Ferrel e cella polare), venti occidentali ed alisei, cicloni tropicali ed extratropicali, circolazione tropicale (cella di Walker).
5. I sistemi sinottici del tempo atmosferico, l'oscillazione Nord-Atlantica, i Monsoni.
6. Circolazione marina: principali strutture dinamiche delle correnti sul globo, distribuzione della temperatura e della salinita' sul globo, circolazione abissale, processi convettivi alle alte latitudini,
7. Circolazione marina: circolazione equatoriale e variabilità di El Nino-La Nina.
8. Circolazione marina: Corrente del Golfo e variabilità, circolazione del Mediterraneo

9. Definizione di derivata avvettiva, deduzione delle equazioni di Navier-Stokes dalla seconda legge di Newton
10. Trasformazione di coordinate nel sistema rotante terrestre: gravità e forza di Coriolis.
11. Forza di gravità, forza di pressione, equazione di continuità. forze viscose e equazioni per traccianti
12. Teoria di Reynolds per gli sforzi turbolenti interni al fluido, concetto di viscosità turbolenta e strati limite planetari
13. Analisi di scala delle equazioni, numero di Froude, Prandle, Rossby e Reynolds
14. Equazione termodinamica per l'oceano e l'atmosfera
15. Equazione di stato per l'atmosfera secca e umida, equazione di stato per l'oceano.
16. Condizioni di stabilità della colonna d'acqua e frequenza di Brunt-Vaisala. Calcolo gradiente adiabatico per l'atmosfera e l'oceano, temperatura virtuale e potenziale.


Applicazioni
1. Bilancio radiativo della terra, bilancio radiativo in presenza di gas serra, temperatura di equilibrio radiativo alla sommità dell'atmosfera e alla superficie.
2. Calcolo della temperatura di equilibrio radiativo per vari pianeti
3. Densita' dell'acqua marina, definizione di salinita', misure di salinita' e temperatura, definizione di masse d'acqua, termoclino, picnoclino, aloclino, strato rimescolato, caratteristiche di stratificazione in funzione delle stagioni alle varie latitudini.
4. Studio dell'attenuazione della luce nell'acqua per vari tipi di trasparenza (classificazione di Jerlov)
5. Calcolo diagrammi T/S da dati storici in varie regioni dell'oceano globale.
6. Calcolo della salinità delle acque in entrata ed uscita in bacini semichiusi di concentrazione e diluizione (relazione di Knudsen), tempi di residenza delle acque.
7. Esercizi di analisi di scala delle equazioni
8. Esempi di moto geostrofico sulla terra, analisi mappe di pressione atmosferica e riconoscimento moto ciclonico e anticiclonico
9. Relazione idrostatica e equilibrio geostrofico. Esercizi sull'equazione idrostatica
10. Calcolo profilo velocità da misure di temperatura con metodo geostrofico e calcolo dell'elevazione della superficie del mare tramite altezza dinamica
11. Cenni sull'accoppiamento fisica-cicli biochimici marini

Testi/Bibliografia

Note di lezione disponibili sul sito:
 http://didattica.ambra.unibo.it/cgi-bin/campusnet/didattica.pl/Search?search=_password:u:pinardi&sort=U2

Autore: Wallace, J.H., Hobbs P.
Titolo: Atmospheric Science, an introductory survey
Edizione: Academic Press

Autore: Pickard G.L. and W.J.Emery
Titolo: Descriptive Physical Oceanography
Edizione: Pergamon Press

Autore: J.P.Peixoto and A.H.Oort
Titolo: Physics of Climate
Edizione: American Insitute of Physics

Titolo: Ocean Circulation
Edizione: The Open University

Metodi didattici

Le lezioni della parte generale sono frontali. La parte delle applicazioni consiste in esercizi svolti dal docente alla lavagna.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica è suddivisa in due parti: un saggio a metà del corso su argomenti di carattere generale per la dinamica del clima e un esame scritto.  Il voto finale è una media delle due verifiche.

Strumenti a supporto della didattica

Parte delle lezioni usano presentazioni di powerpoint e filmati illustrativi.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.sincem.unibo.it/italiano/sincem.html

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Nadia Pinardi

Consulta il sito web di Marco Zavatarelli