- Docente: Rolando Rizzi
- Crediti formativi: 6
- SSD: FIS/06
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Rolando Rizzi (Modulo 1) Federico Porcù (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Fisica (cod. 8007)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso lo studente conosce alcune caratteristiche fondamentali dell'atmosfera media, le equazioni di base della termodinamica dell'aria umida e satura e della dinamica dei fluidi geofisici e conosce alcuni elementi di meteorologia sinottica. E' in grado di applicare le conoscenze di termodinamica atmosferica allo studio della stabilità ed al ruolo delle variazioni di fase del vapore acqueo; le conoscenze di dinamica per interpretare alcuni fenomeni meteorologici tipici, quali i cicloni delle medie latitudini. Inoltre acquisisce abilità nella comunicazione sulla materia, anche venendo a conoscenza della terminologia inglese in uso nella meteorologia e sa consultare la letteratura scientifica.
Contenuti
Modulo 1: Fisica dell'Atmosfera (24 ore)
Introduzione alla fisica dell’atmosfera ed alla meteorologia (storia, applicazioni trasversali, problemi aperti, opportunità offerte dalla LM FST). Il sistema osservativo per l’atmosfera (misure in situ e da remote sensing)
La termodinamica applicata all'atmosfera: equazione di stato dell’aria secca e processi adiabatici; proprietà termodinamiche dell’acqua, equazione di stato dell’aria umida, equazione di Clausius-Clapeyron; temperatura potenziale equivalente, adiabatiche umide; stabilità verticale.
Media temporale e spaziale di variabili geofisiche scalari e vettoriali. Profilo verticale medio della concentrazione dei costituenti gassosi principali e del peso molecolare medio. Omosfera ed eterosfera: ruolo dei processi di convezione e di diffusione.
Profilo verticale della temperatura media ed introduzione ai fenomeni fisici che la generano. Sezione verticale della temperatura media zonale e della componente ovest-est del vento medio. Cenni sulla circolazione meridiana e cella di Hadley.
Osservare l'atmosfera dallo spazio: tipologie di misure remote da satellite geostazionario: misure di radiazione solare diffusa verso li spazio e di radiazione emessa dal pianeta.
Applicazioni della termodinamica per lo studio di alcuni processi con l'uso dei diagrammi termodinamici (6 ore durante lo sviluppo del corso).
Modulo 2 Dinamica dell'Atmosfera (24 ore)
Programma e obiettivi del modulo. Scale spaziali e temporali di interesse. Richiami introduttivi alla dinamica dei fluidi (numero di Knudsen, particella d’aria, misure euleriane e lagrangiane, derivata totale).
Sistema di riferimento meteorologico. Le equazioni di Eulero.
L’equazione di continuità. Cenni qualitativi sui fenomeni di trasporto. Numero di Reynolds e regimi dei flussi, linearità e non linearità con esempi.
Sistema di riferimento rotante: le equazioni di Navier-Stokes.Analisi di scala delle equazioni.
Equilibri semplici: moto inerziale, moto geostrofico senza e con attrito. Esempi. Cenni al calcolo alle differenze finite.
Vento di gradiente, analisi delle soluzioni, ruolo del gradiente di pressione nell’evoluzione dei sistemi. Vento ciclostrofico. Numero di Rossby. Esempi.
Rappresentazione in coordinate isobariche ed isentropiche. Vento termico, esempi ed applicazioni. Barotropicità e baroclinicità;
Divergenza orizzontale e moti verticali, applicazione alla circolazione globale. Vorticità, vorticità potenziale e teorema della circolazione.
Fronti: campi di vento, pressione e temperatura all’attraversamento di un fronte. Cenni sulla struttura dei cicloni extra tropicali. Analisi di cartine meteorologiche.
I fronti e i cicloni nelle immagini da satellite: conveyor belt, dry intrusion, warm sector. Gust front, squall line.
Cenni sugli approcci alla previsione meteorologica: tecniche di nowcasting, NWP, assimilazione dati, ensamble forecast. Prodotti globali (ERA-I, NCEP, Globo) e regionali (bolam, moloch)
Il sistema climatico terrestre: osservazioni e tendenze.
Testi/Bibliografia
Le dispense (in lingua inglese) del docente sono disponibili online.
Atmospheric Science, an introductory survey. John M. Wallace e Peter V. Hobbs, second edition Academic Press 2006.
Le dispense contengono inoltre una bibliografia estensiva.
Metodi didattici
Lezioni frontali con ampio utilizzo di materiali multimediali.
Esercitazioni in aula con intervento attivo degli studenti.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
L'esame finale orale rappresenta la verifica del raggiungimento delle conoscenze e delle abilità che devono essere conseguite.
Strumenti a supporto della didattica
Pc e videoproiettore.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Rolando Rizzi
Consulta il sito web di Federico Porcù