Fisica dell'atmosfera

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/06
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di introdurre gli studenti ai principali temi della fisica dell'atmosfera, fornendo loro le basi concettuali per comprendere i più importanti processi radiativi, termodinamici e dinamici che regolano il comportamento dell'atmosfera terrestre. L'insegnamento si propone anche di introdurre gli studenti all'osservazione dell'atmosfera terrestre. Quest'attività, condotta lungo l'intero arco dell'insegnamento, fa ampio uso degli strumenti offerti dal WEB.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà innanzitutto essere in grado di comprendere come si osserva e come si descrive da un punto di vista fisico lo stato dell'atmosfera terrestre. Lo studente dovrà inoltre comprendere i più importanti processi radiativi, termodinamici e dinamici che regolano il comportamento dell'atmosfera terrestre. Lo studente dovrà infine capire come la comprensione fisica di questi processi dia luogo ad un sistema di equazioni differenziali che permette di prevedere lo stato futuro dell'atmosfera terrestre a partire da uno stato iniziale osservato.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021/22, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Programma
L'atmosfera terrestre: caratteristiche generali, composizione, gradiente verticale della pressione ed equilibrio idrostatico, gradiente verticale della temperatura. Formazione ed evoluzione dell'atmosfera e sua interazione con gli altri comparti del sistema climatico.
Nascita, sviluppo e struttura attuale della rete mondiale per la raccolta di dati meteorologici. Metodi per la rappresentazione sintetica dei dati meteorologici. Carte di analisi e carte di previsione. La pressione come variabile verticale. Carte meteo al suolo e in quota. Strutture circolatorie fondamentali e forze che agiscono sull'atmosfera. Circolazione generale dell'atmosfera e principali aree climatiche del pianeta Terra.
Interazione dell'atmosfera con la radiazione solare. Emissione ed assorbimento di radiazione ad onda lunga da parte dalla superficie terrestre e dell'atmosfera. Bilanci radiativi e bilanci energetici; bilanci per fasce latitudinali. La radiazione solare come "motore" dell'atmosfera e dell'oceano. Ruolo della circolazione atmosferica a grande scala nel bilancio energetico per fasce latitudinali.
Termodinamica dell'atmosfera: variazione della pressione con la quota e densità dell'aria. Il vapore acqueo in atmosfera. Equazione di stato per l'aria secca e sua correzione per l'aria umida. Il primo principio della termodinamica applicato all'atmosfera; trasformazioni adiabatiche per aria secca ed umida. Gradiente termico e relativa influenza sui moti convettivi. Evoluzione diurna dello strato rimescolato e relativa influenza sulla dispersione degli inquinanti atmosferici. L'equazione di diffusione degli inquinanti. Nomogrammi termodinamici e loro applicazioni.
Forze che agiscono sull'atmosfera e leggi fondamentali di conservazione. Cenno all'utilizzo dei modelli di circolazione generale per la previsione delle condizioni meteorologiche.
Prerequisiti
Le competenze che lo studente acquisisce nel corso della laurea triennale in Fisica sono sufficienti per avere i prerequisiti necessari a fruire in modo efficace dell'insegnamento.
Metodi didattici
Il metodo didattico adottato consiste innanzitutto nello sviluppare la capacità degli studenti di "osservare" l'atmosfera. Questa capacità viene sviluppata con l'ausilio delle informazioni meteorologiche disponibili in rete. La capacità di osservare l'atmosfera viene poi utilizzata per stimolare gli studenti ad interrogarsi sui meccanismi fisici alla base del comportamento dinamico e termodinamico dell'atmosfera. Vengono quindi presentati i principali temi della fisica dell'atmosfera.
Materiale di riferimento
Wallace, J.M., Hobbs, P.V., 2006: Atmospheric Sciences - An introductory survey. Academic Press (second edition).
Ulteriore materiale didattico verrà caricato sul sito del corso (http://ariel.unimi.it).
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in un colloquio, della durata di un'ora circa, volto a valutare sia le conoscenze acquisite che la capacità di applicare queste conoscenze all'analisi di casi di studio relativi alle tematiche trattate nel corso. Verrà in particolare valutata la capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato.
FIS/06 - FISICA PER IL SISTEMA TERRA E PER IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docente/i
Ricevimento:
per appuntamento
Studio del professore o per via telematica