99081 - TRASFERIMENTO RADIATIVO: TEORIA E MODELLISTICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente: - conosce i principali processi fisici di interazione fra radiazione elettromagnetica solare e terrestre con la materia costituente l’atmosfera e la superficie - 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 ed è in grado di costruire semplici modelli di trasferimento radiativo - conosce alcune approssimazioni della teoria generale del trasferimento radiativo in atmosfera e la loro modellazione numerica; - conosce la problematica dei metodi inversi e le metodologie di base; - è in grado di interpretare dati satellitari multispettrali (dal visibile all’infrarosso) 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.

Contenuti

1.Introduction, basic definitions

•Summary of the 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

•Curve of growth

•Complex RI

4.Shortwave RT

•Absorption of sw radiation

•Ozone cycle

•Heating rates

5.Rayleigh scattering

•Overview of scattering

•Rayleigh scattering

•Airlight

6.RT equation and Scattering

•RT equation for MS events

•The Mie solution

•Stokes parameters

7.Cloud properties

•Single scattering properties of single particles

•Particle size distributions

•Optical properties of cloud and aerosols

8.Reflectance from surface and thin clouds/aerosols

•BDRF

•Albedo

•Single scattering approximation

•aerosols

9.Polarization and Radar-lidar equation

•Polarization of light

•Active sensors

•Depolarization ratio

10.Longwave RT

•IR absorption and weighting functions

•LbL computations

•LW cooling rates

•Cooling rates in presence of clouds

10.Principles of inversion methods

 •Direct linear inversion

•IR inversion problems•optimal estimation•regularizations

11.Advanced topics in Radiative Transfer

 •General form of the RT equation

•Legendre polynomial

•Azimuth independent solution

•Approximate solutions of the RTE

•Two-stream approximation

•Similarity principle and 𝛿-function approximation

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.

Per quasi tutti gli argomenti la teoria sarà seguita da esercizi che verranno svolti in classe o suggeriti come compito a casa. Durante il corso affronteremo il problema dell’implementazione in algoritmi (utilizzando il linguaggio MATLAB) per la risoluzione numerica dei problemi trattati.

Si utilizzeranno eventualmente alcuni dati satellitari per l'analisi di misure di telerilevamento da satellite.

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

* l’abilità di implementare codici per la risoluzione dei problemi proposti

* 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 sulla modellizazione numerica del trasferimento radiativo.

La prova avrà durata di circa 1 ora e prevede un voto in trentesimi.

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

* Applicativi software per la risoluzione di specifici problemi in linguaggio MATLAB

* Bibliografia e referenze

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tiziano Maestri