Geofisica per i rischi naturali
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
Fornire agli studenti conoscenze relative allo studio dei rischi naturali in un'ottica probabilistica, soprattutto per quanto riguarda i rischi connessi con la dinamica dei fluidi geofisici, in particolare agli eventi estremi e alla diffusione di contaminanti nelle matrici ambientali (aria, acqua, suolo). A questo scopo, l'insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze di base di dinamica dei fluidi geofisici (atmosfera e idrosfera marina e continentale) e sulle tecniche geofisiche per la caratterizzazione e il monitoraggio di siti contaminati.
Risultati apprendimento attesi
(1) Capacità di affrontare i rischi naturali in un'ottica probabilistica, tenendo altresì conto delle interazioni tra diverse tipologie di rischio, dei diversi contesti di applicazione dell'analisi di rischio e della comunicazione. (2) Capacità di lettura e approfondimento di articoli scientifici e rapporti tecnici relativi alla dinamica dei fluidi geofisici (atmosfera, idrosfera marina e continentale) e ai fenomeni di trasporto, orientata allo studio di eventi estremi e alla contaminazione di acqua, aria e suolo. (3) Capacità di analisi critica dei risultati provenienti da campagne di monitoraggio, da elaborazione dei dati e dalla modellazione fisico-matematica per applicazioni all'analisi di rischio legata ad eventi estremi e contaminazione.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1) Rischi naturali
a. Elenco dei rischi naturali (e non) e loro interazioni.
b. Definizione probabilistica di rischio: pericolosità (hazard), vulnerabilità e danno.
c. Rischio di contaminazione: modello concettuale (sorgente, trasporto, recettore).
d. Utilizzo dell'analisi di rischio: valutazione di impatto ambientale (VIA); valutazione ambientale strategica (VAS); protezione civile; siti contaminati.
e. Monitoraggio e sperimentazione: concetti generali.
f. Procedura di sviluppo e applicazione di modelli matematici per l'analisi di rischio.
2) Richiami di statistica descrittiva, teoria della probabilità e sui processi stocastici, con particolare riferimento alla descrizione statistica degli eventi estremi e alle applicazioni ai fenomeni di trasporto.
3) Elementi di dinamica dei fluidi geofisici.
a. Cenni di termodinamica dell'atmosfera: umidità; temperatura equivalente e gradiente adiabatico in atmosfera; temperatura potenziale. Cenni di meteorologia alpina.
b. Emissione di radiazione dai corpi; assorbimento, trasmissione e riflessione.
c. Divergenza, gradiente e rotore. Approccio Euleriano e Lagrangiano al moto dei fluidi.
d. Conservazione della massa ed equazione di continuità.
e. Equazione di moto per un fluido viscoso ruotante: approssimazione geostrofica.
f. Flusso delle acque sotterranee: approccio continuo alla fisica dei mezzi porosi, legge di Darcy, altezza idraulica; equazione del moto per un mezzo poroso.
4) Fenomeni di trasporto.
a. Avvezione, diffusione e dispersione turbolenta.
b. Equazione avvettiva, diffusiva, dispersiva con reazioni.
c. Pennacchi di contaminazione in aria, in funzione delle condizioni di stabilità, e in acque libere.
d. Trasporto nelle acque sotterranee e nei suoli: avvezione, diffusione, dispersione idrodinamica e reazioni.
e. Il trasporto di radionuclidi ed il deposito nazionale di rifiuti radioattivi.
5) Analisi di rischio per la contaminazione.
a. Caratterizzazione e monitoraggio di siti contaminati.
b. Metodi geofisici di indagine dei siti contaminati: metodi elettrici (SEV, ERGI, IP), metodi elettromagnetici (FDEM, GPR).
6) Esempi.
a. Fenomeni meteorologici estremi (medicanes);
b. Contaminazione delle acque sotterranee;
c. Dimostrazione di acquisizione dati sul terreno.
a. Elenco dei rischi naturali (e non) e loro interazioni.
b. Definizione probabilistica di rischio: pericolosità (hazard), vulnerabilità e danno.
c. Rischio di contaminazione: modello concettuale (sorgente, trasporto, recettore).
d. Utilizzo dell'analisi di rischio: valutazione di impatto ambientale (VIA); valutazione ambientale strategica (VAS); protezione civile; siti contaminati.
e. Monitoraggio e sperimentazione: concetti generali.
f. Procedura di sviluppo e applicazione di modelli matematici per l'analisi di rischio.
2) Richiami di statistica descrittiva, teoria della probabilità e sui processi stocastici, con particolare riferimento alla descrizione statistica degli eventi estremi e alle applicazioni ai fenomeni di trasporto.
3) Elementi di dinamica dei fluidi geofisici.
a. Cenni di termodinamica dell'atmosfera: umidità; temperatura equivalente e gradiente adiabatico in atmosfera; temperatura potenziale. Cenni di meteorologia alpina.
b. Emissione di radiazione dai corpi; assorbimento, trasmissione e riflessione.
c. Divergenza, gradiente e rotore. Approccio Euleriano e Lagrangiano al moto dei fluidi.
d. Conservazione della massa ed equazione di continuità.
e. Equazione di moto per un fluido viscoso ruotante: approssimazione geostrofica.
f. Flusso delle acque sotterranee: approccio continuo alla fisica dei mezzi porosi, legge di Darcy, altezza idraulica; equazione del moto per un mezzo poroso.
4) Fenomeni di trasporto.
a. Avvezione, diffusione e dispersione turbolenta.
b. Equazione avvettiva, diffusiva, dispersiva con reazioni.
c. Pennacchi di contaminazione in aria, in funzione delle condizioni di stabilità, e in acque libere.
d. Trasporto nelle acque sotterranee e nei suoli: avvezione, diffusione, dispersione idrodinamica e reazioni.
e. Il trasporto di radionuclidi ed il deposito nazionale di rifiuti radioattivi.
5) Analisi di rischio per la contaminazione.
a. Caratterizzazione e monitoraggio di siti contaminati.
b. Metodi geofisici di indagine dei siti contaminati: metodi elettrici (SEV, ERGI, IP), metodi elettromagnetici (FDEM, GPR).
6) Esempi.
a. Fenomeni meteorologici estremi (medicanes);
b. Contaminazione delle acque sotterranee;
c. Dimostrazione di acquisizione dati sul terreno.
Prerequisiti
Conoscenze di base di Fisica e Matematica previste dal corso di studi.
Metodi didattici
Lezioni frontali tradizionali. Le esercitazioni prevederanno esercizi al calcolatore, ed eventualmente delle uscite sul campo con delle dimostrazioni di acquisizioni dati.
Nel corso delle lezioni, ciascun studente preparerà una scheda di analisi sommaria dei rischi, indicando - almeno in modo qualitativo - il grado di pericolosità, vulnerabilità e rischio per una specifica area di studio, relativamente alle diverse categorie di rischi considerati a lezione. La scheda potrà essere infine illustrata con una relazione scritta, podcast audio o video, o con prodotti multimediali.
Su richiesta ed in caso di necessità da parte degli studenti la lingua di insegnamento potrà essere anche l'Inglese.
Nel corso delle lezioni, ciascun studente preparerà una scheda di analisi sommaria dei rischi, indicando - almeno in modo qualitativo - il grado di pericolosità, vulnerabilità e rischio per una specifica area di studio, relativamente alle diverse categorie di rischi considerati a lezione. La scheda potrà essere infine illustrata con una relazione scritta, podcast audio o video, o con prodotti multimediali.
Su richiesta ed in caso di necessità da parte degli studenti la lingua di insegnamento potrà essere anche l'Inglese.
Materiale di riferimento
Slide e materiale delle lezioni caricato su myAriel (https://myariel.unimi.it/course/view.php?id=86).
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La comprensione degli argomenti trattati a lezione verrà verificata tramite una prova scritta ed una breve prova orale. La prova scritta, della durata di 40', conterrà sia quattro quesiti a risposta multipla che due domande aperte. Per quanto riguarda le risposte alle domande aperte, verranno valutate anche la capacità di rispondere in modo chiaro e rigoroso, la correttezza e la competenza nell'uso del linguaggio specialistico. Durante la prova orale (durata circa 20'), saranno poste allo studente domande relative agli argomenti del programma. I criteri di valutazione saranno sia la conoscenza degli argomenti, sia la capacità di esposizione in modo chiaro e rigoroso.
La valutazione finale sarà espressa in trentesimi, e sarà basata sull'esito della prova scritta e dalla prova orale.
Le risposte ai brevi questionari a risposta multipla erogati durante le lezioni e la scheda di analisi sommaria dei rischi, se avranno esito positivo, potranno dare un contributo addizionale, incrementale per la determinazione del voto finale. In particolare, per la scheda di analisi sommaria dei rischi saranno valutate la completezza, la correttezza scientifica e del linguaggio tecnico-scientifico, le motivazioni a sostegno dell'analisi.
Durante la prova scritta sarà concesso l'utilizzo di appunti, manuali o libri di testo.
L'esito della prova scritta verrà comunicato tramite e-mail entro una settimana dalla data in cui è stata sostenuta la prova.
La valutazione finale sarà espressa in trentesimi, e sarà basata sull'esito della prova scritta e dalla prova orale.
Le risposte ai brevi questionari a risposta multipla erogati durante le lezioni e la scheda di analisi sommaria dei rischi, se avranno esito positivo, potranno dare un contributo addizionale, incrementale per la determinazione del voto finale. In particolare, per la scheda di analisi sommaria dei rischi saranno valutate la completezza, la correttezza scientifica e del linguaggio tecnico-scientifico, le motivazioni a sostegno dell'analisi.
Durante la prova scritta sarà concesso l'utilizzo di appunti, manuali o libri di testo.
L'esito della prova scritta verrà comunicato tramite e-mail entro una settimana dalla data in cui è stata sostenuta la prova.
GEO/11 - GEOFISICA APPLICATA
GEO/12 - OCEANOGRAFIA E FISICA DELL'ATMOSFERA
GEO/12 - OCEANOGRAFIA E FISICA DELL'ATMOSFERA
Esercitazioni pratiche con elementi di teoria: 24 ore
Lezioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docenti:
Comunian Alessandro, Giudici Mauro
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
da concordare previo accordo telefonico o via e-mail
via Botticelli 23
Ricevimento:
Qualunque ora, previo appuntamento telefonico o per posta elettronica
via Botticelli 23