Dinamica dei fluidi geofisici
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
1. Fornire un quadro delle leggi fisiche che regolano i processi di flusso e trasporto in aria, in acqua e nei terreni.
2. Fornire gli strumenti fisici per analizzare le osservazioni compiute nell'ambito delle reti di monitoraggio dell'atmosfera, dell'idrosfera e della criosfera.
3. Fornire gli elementi per comprendere il bilancio radiativo del nostro pianeta ed il ruolo dell'atmosfera e dell'idrosfera in questo bilancio.
4. Introdurre concetti di statistica di base e sui processi stocastici e su loro applicazioni nelle geoscienze.
5. Introdurre nozioni sulle misure geofisiche.
2. Fornire gli strumenti fisici per analizzare le osservazioni compiute nell'ambito delle reti di monitoraggio dell'atmosfera, dell'idrosfera e della criosfera.
3. Fornire gli elementi per comprendere il bilancio radiativo del nostro pianeta ed il ruolo dell'atmosfera e dell'idrosfera in questo bilancio.
4. Introdurre concetti di statistica di base e sui processi stocastici e su loro applicazioni nelle geoscienze.
5. Introdurre nozioni sulle misure geofisiche.
Risultati apprendimento attesi
1. Capacità di lettura e comprensione di articoli scientifici e relazioni tecniche riguardanti gli aspetti fisici della dinamica dell'atmosfera, della criosfera e dell'idrosfera.
2. Capacità di progettazione di modelli di flusso e trasporto (bilancio di massa ed energia, trasporto di soluti, ecc.) in atmosfera, criosfera e idrosfera.
3. Capacità di analisi critica dei risultati del monitoraggio di grandezze fisiche in atmosfera, criosfera e idrosfera.
4. Capacità di svolgere semplici analisi statistiche di dati geoscientifici.
5. Capacità di progettazione ed esecuzione di misure geofisiche.
2. Capacità di progettazione di modelli di flusso e trasporto (bilancio di massa ed energia, trasporto di soluti, ecc.) in atmosfera, criosfera e idrosfera.
3. Capacità di analisi critica dei risultati del monitoraggio di grandezze fisiche in atmosfera, criosfera e idrosfera.
4. Capacità di svolgere semplici analisi statistiche di dati geoscientifici.
5. Capacità di progettazione ed esecuzione di misure geofisiche.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1. Ciclo idrico e proprietà dell'acqua:
a) Richiami al ciclo dell'acqua e alle caratteristiche generali (composizione, struttura verticale, ecc.) dell'atmosfera, dell'idrosfera e della criosfera;
b) Proprietà fisiche dell'acqua nei diversi stati.
2. Principi base di fluidodinamica geofisica e ambientale:
a) Divergenza, gradiente e rotore;
b) Approccio Euleriano e Lagrangiano al moto dei fluidi;
c) Conservazione della massa ed equazione di continuità;
d) Equazione di moto per un fluido viscoso ruotante;
e) Analisi di scala per l'atmosfera e gli oceani; approssimazione geostrofica e idrostatica e applicazione ai moti atmosferici;
f) Approssimazione di ghiaccio sottile per la dinamica delle calotte polari;
g) Equazione di moto per le acque sotterranee (approccio continuo alla fisica dei mezzi porosi, legge di Darcy, altezza idraulica; equazione del moto per un mezzo poroso).
3. Bilancio energetico ed equazione del calore: conduzione, convezione, radiazione, evapotraspirazione.
4. Termodinamica dell'atmosfera: equazione di stato per l'aria secca e umida, equazione idrostatica e equazione ipsometrica. Primo principio, trasformazioni adiabatiche e lapse rate. Stabilità statica dell'atmosfera secca e satura e moti verticali; diagrammi termodinamici
5. Caratteristiche della circolazione generale dell'atmosfera
6. Caratteristiche della circolazione oceanica:
a) Circolazione termoalina;
b) Circolazione guidata dal vento (Strato di Eckman);
c) Principali correnti oceaniche;
d) Principali caratteristiche della circolazione nel Mar Mediterraneo;
e) Maree;
f) Moto ondoso.
a) Richiami al ciclo dell'acqua e alle caratteristiche generali (composizione, struttura verticale, ecc.) dell'atmosfera, dell'idrosfera e della criosfera;
b) Proprietà fisiche dell'acqua nei diversi stati.
2. Principi base di fluidodinamica geofisica e ambientale:
a) Divergenza, gradiente e rotore;
b) Approccio Euleriano e Lagrangiano al moto dei fluidi;
c) Conservazione della massa ed equazione di continuità;
d) Equazione di moto per un fluido viscoso ruotante;
e) Analisi di scala per l'atmosfera e gli oceani; approssimazione geostrofica e idrostatica e applicazione ai moti atmosferici;
f) Approssimazione di ghiaccio sottile per la dinamica delle calotte polari;
g) Equazione di moto per le acque sotterranee (approccio continuo alla fisica dei mezzi porosi, legge di Darcy, altezza idraulica; equazione del moto per un mezzo poroso).
3. Bilancio energetico ed equazione del calore: conduzione, convezione, radiazione, evapotraspirazione.
4. Termodinamica dell'atmosfera: equazione di stato per l'aria secca e umida, equazione idrostatica e equazione ipsometrica. Primo principio, trasformazioni adiabatiche e lapse rate. Stabilità statica dell'atmosfera secca e satura e moti verticali; diagrammi termodinamici
5. Caratteristiche della circolazione generale dell'atmosfera
6. Caratteristiche della circolazione oceanica:
a) Circolazione termoalina;
b) Circolazione guidata dal vento (Strato di Eckman);
c) Principali correnti oceaniche;
d) Principali caratteristiche della circolazione nel Mar Mediterraneo;
e) Maree;
f) Moto ondoso.
Prerequisiti
Conoscenze base di matematica e fisica.
Metodi didattici
L'insegnamento è così strutturato:
a) 4 CFU (32 ore) di lezioni frontali, per introdurre gli argomenti riportati nel syllabus;
b) 2 CFU (24 ore) di esercitazioni pratiche, dove gli studenti approfondiranno gli argomenti trattati a lezione, lavorando individualmente o in piccoli gruppi sui seguenti argomenti: i) modellazione dei processi fisici trattati durante le lezioni; ii) analisi e interpretazione di dati meteorologici.
La frequenta alle lezioni, pur non essendo obbligatoria, è fortemente consigliata.
a) 4 CFU (32 ore) di lezioni frontali, per introdurre gli argomenti riportati nel syllabus;
b) 2 CFU (24 ore) di esercitazioni pratiche, dove gli studenti approfondiranno gli argomenti trattati a lezione, lavorando individualmente o in piccoli gruppi sui seguenti argomenti: i) modellazione dei processi fisici trattati durante le lezioni; ii) analisi e interpretazione di dati meteorologici.
La frequenta alle lezioni, pur non essendo obbligatoria, è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Slide delle lezioni e dispense caricate su myAriel.
K. Cuffey & W.S.B. Paterson, 2010, The Physics of Glaciers - 4th Edition, Academic Press.
J. Bear, 1979. Hydraulics of groundwater, McGraw-Hill/Dover.
J. Pedlosky, 1987. Geophysical fluid dynamics 2nd edition, Springer.
G. de Marsily, 1986. Quantitative Hydrogeology - Groundwater hydrology for engineers, Academic Press.
- G.L. Pickard & A.J. Emery, 1990. Descriptive physical oceanography, An introduction - 5th (SI) Enlarged Edition, Butterworth-Heynemann.
J.R. Holton, 2004. An introduction to dynamic meteorology 4th edition, Academic Press.
J.M. Wallace & P.V. Hobbs, 2006. Atmospheric Science - An introductory survey, - 2nd Edition, Academic Press.
J. Marshall & R. A. Plumb, 2007. Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics - An Introductory Text. Academic Press.
K. Cuffey & W.S.B. Paterson, 2010, The Physics of Glaciers - 4th Edition, Academic Press.
J. Bear, 1979. Hydraulics of groundwater, McGraw-Hill/Dover.
J. Pedlosky, 1987. Geophysical fluid dynamics 2nd edition, Springer.
G. de Marsily, 1986. Quantitative Hydrogeology - Groundwater hydrology for engineers, Academic Press.
- G.L. Pickard & A.J. Emery, 1990. Descriptive physical oceanography, An introduction - 5th (SI) Enlarged Edition, Butterworth-Heynemann.
J.R. Holton, 2004. An introduction to dynamic meteorology 4th edition, Academic Press.
J.M. Wallace & P.V. Hobbs, 2006. Atmospheric Science - An introductory survey, - 2nd Edition, Academic Press.
J. Marshall & R. A. Plumb, 2007. Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics - An Introductory Text. Academic Press.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'effettivo conseguimento dei risultati di apprendimento attesi verrà verificato durante una prova orale e attraverso la valutazione di un documento scritto (approfondimento bibliografico). Più nel dettaglio: gli studenti completeranno un breve approfondimento riguardante uno o più articoli scientifici, scelti dagli studenti e precedentemente approvati dai docenti. Durante la prova orale, lo studente dovrà presentare i contenuti dell'approfondimento bibliografico e rispondere a domande relativamente agli argomenti trattati a lezione.
Il voto finale, espresso in trentesimi, sarà deciso in base ai seguenti criteri: capacità di presentare gli argomenti in maniera appropriata ed organica, anche utilizzando un linguaggio scientifico appropriato; applicazione rigorosa del metodo scientifico; senso critico; buona padronanza degli argomenti presentati nell'approfondimento bibliografico.
Il voto finale, espresso in trentesimi, sarà deciso in base ai seguenti criteri: capacità di presentare gli argomenti in maniera appropriata ed organica, anche utilizzando un linguaggio scientifico appropriato; applicazione rigorosa del metodo scientifico; senso critico; buona padronanza degli argomenti presentati nell'approfondimento bibliografico.
GEO/12 - OCEANOGRAFIA E FISICA DELL'ATMOSFERA - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docenti:
Comunian Alessandro, Davolio Silvio
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, Locale 1021