| Lingua insegnamento |
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| Italiano |
| Obiettivi formativi e risultati di apprendimento |
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| OBIETTIVI FORMATIVI E RISULTATI DI APPRENDIMENTO In questo insegnamento di Fisica si esaminano gli elementi di base dei fenomeni di interazione tra radiazione e materia in atmosfera terrestre. L’Obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare problemi relativi all’Osservazione della Terra da remoto. Le principali conoscenze fornite saranno - Elementi di base di Termodinamica
- Elementi di base di Ottica
- Caratteristiche di base di Fisica dell’Atmosfera
- Fondamenti di Trasferimento radiativo.
Le principali abilità acquisite saranno: - Distinguere e caratterizzare fenomeni atmosferici
- Valutare parametri geofisici da misure da remoto.
- Analizzare e gestire dati Satellitari
- Utilizzare strumenti avanzati di calcolo scientifico.
- Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla Fisica dell’Atmosfera ed in particolare al remote sensing con strumentazione dal suolo, da aereo, da satellite.
- Lo studente deve dimostrare di essere in grado di progettare e realizzare algoritmi per l’analisi di osservazioni in remoto di parametri geofisici.
- Lo studente deve essere in grado di sapere valutare in maniera autonoma le diverse tecnologie ottiche di remote sensing e di indicare le principali metodologie pertinenti al monitoraggio da remoto per le osservazioni della Terra.
- Lo studente deve avere la capacita? di spiegare, in maniera semplice, a persone non esperte le problematiche delle Osservazioni della Terra con onde elettromagnetiche.
- Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi tramite accesso ragionato alla letteratura scientifica, anche da testi in lingua inglese e maturare la capacita? di seguire Corsi di approfondimento, Seminari specialistici e Masters in Osservazioni della Terra.
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| Prerequisiti |
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| È necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di Fisica e Matematica di base e di Calcolo numerico, nel dettaglio: - Conoscenza dei concetti fondamentali di meccanica
- Conoscenza dei concetti fondamentali di elettromagnetismo;
- Conoscenze dei concetti fondamentali di calcolo differenziale e integrale
Conoscenze elementari di calcolo numerico |
| Contenuti del corso |
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| CONTENUTI DEL CORSO - Fondamenti di Termodinamica (6 ore di lezione+1.5ore Esercitazioni): Temperatura e Calore. Teoria Cinetica dei Gas. Legge di Stato dei gas perfetti. Trasformazioni. Primo principio della Termodinamica. Secondo principio della Termodinamica.
- Richiami di Elettromagnetismo (6 ore di lezione+2 ore esercitazioni): Equazioni di Maxwell e Onde elettromagnetiche. Propagazione delle Onde.
- Fondamenti di Ottica (6 ore di lezione +1.5 ore esercitazioni): Riflessione, Rifrazione e Dispersione della luce. Interferenza e Diffrazione. Interferometro di Michelson.
- Fondamenti della Radiazione Elettromagnetica (10 ore di lezione): Legge di Planck per il corpo nero. Legge di Wien. Legge di Stefan–Boltzmann. Assorbimento, Emissione e Scattering. Legge di Kirkhhoff. Il Sole. Radiazione Solare. Struttura Solare. Costante Solare. Spettro solare.
- Elementi di Fisica dell’Atmosfera terrestre (8 ore di lezione): Struttura termica e chimica dell'atmosfera terrestre. Il Vapore Acqueo. Adiabatic lapse rate. Formazione di Nuvole. Il ciclo del carbonio.
- Fondamenti di Trasferimento Radiativo in atmosfera grigia (8 ore di lezione, 2 di esercitazione). Equazione di Schwartzchild per il Trasferimento Radiativo. Equilibrio Radiativo. Effetto Serra.
- Fondamenti di Trasferimento Radiativo Line by Line (10 ore di lezione, 2 di esercitazione). Lo spettro di Assorbimento atomico. Lo spettro di Assorbimento molecolare. Forma delle linee. Coefficiente di assorbimento e trasmittanza. Fondamenti di trasferimento radiativo nell'infrarosso termico. Lo Scattering. Modelli di trasferimento radiativo line-by-line. Trasferimento radiativo in presenza di nubi.
- Problemi Inversi. (6 ore di lezione, 5 ore di esercitazione). Retrieval di parametri geofisici. Metodologia EOF (Empirical Orthogonal Function) per il retrieval dei parametri geofisici dell'atmosfera terrestre.
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| Programma esteso |
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| CONTENUTI DEL CORSO - Fondamenti di Termodinamica (6 ore di lezione+1.5ore Esercitazioni): Temperatura e Calore. Teoria Cinetica dei Gas. Legge di Stato dei gas perfetti. Trasformazioni. Primo principio della Termodinamica. Secondo principio della Termodinamica.
- Richiami di Elettromagnetismo (6 ore di lezione+2 ore esercitazioni): Equazioni di Maxwell e Onde elettromagnetiche. Propagazione delle Onde.
- Fondamenti di Ottica (6 ore di lezione +1.5 ore esercitazioni): Riflessione, Rifrazione e Dispersione della luce. Interferenza e Diffrazione. Interferometro di Michelson.
- Fondamenti della Radiazione Elettromagnetica (10 ore di lezione): Legge di Planck per il corpo nero. Legge di Wien. Legge di Stefan–Boltzmann. Assorbimento, Emissione e Scattering. Legge di Kirkhhoff. Il Sole. Radiazione Solare. Struttura Solare. Costante Solare. Spettro solare.
- Elementi di Fisica dell’Atmosfera terrestre (8 ore di lezione): Struttura termica e chimica dell'atmosfera terrestre. Il Vapore Acqueo. Adiabatic lapse rate. Formazione di Nuvole. Il ciclo del carbonio.
- Fondamenti di Trasferimento Radiativo in atmosfera grigia (8 ore di lezione, 2 di esercitazione). Equazione di Schwartzchild per il Trasferimento Radiativo. Equilibrio Radiativo. Effetto Serra.
- Fondamenti di Trasferimento Radiativo Line by Line (10 ore di lezione, 2 di esercitazione). Lo spettro di Assorbimento atomico. Lo spettro di Assorbimento molecolare. Forma delle linee. Coefficiente di assorbimento e trasmittanza. Fondamenti di trasferimento radiativo nell'infrarosso termico. Lo Scattering. Modelli di trasferimento radiativo line-by-line. Trasferimento radiativo in presenza di nubi.
- Problemi Inversi. (6 ore di lezione, 5 ore di esercitazione). Retrieval di parametri geofisici. Metodologia EOF (Empirical Orthogonal Function) per il retrieval dei parametri geofisici dell'atmosfera terrestre.
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| Metodi didattici |
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| Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso (60 ore);
- esercitazioni numeriche in aula (14 ore);
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| Modalità di verifica dell'apprendimento |
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| Nell’ultima parte del corso gli allievi sono invitati a comporre dei gruppi di 2 o 3 studenti per lo sviluppo di un elaborato progettuale. A ciascun gruppo viene assegnato un problema di retrieval di parametri geofisici a partire da dati osservati da satellite. Per sostenere l’esame è necessario consegnare l’elaborato progettuale entro la scadenza comunicata negli avvisi di prove d’esame (tipicamente 1 settimana). L’elaborato sarà preventivamente valutato dal docente: se non è considerato soddisfacente, il docente può chiedere modifiche e/o integrazioni. L’esame consiste in una prova orale suddivisa in due parti: - la prima parte consiste nella discussione dell’elaborato progettuale ed è tesa a valutare il grado di maturità ed autonomia nell’affrontare problemi applicativi nell’ambito della Osservazione della Terra, nonché le capacità di presentare in modo chiaro e sintetico il lavoro svolto;
- nella seconda parte sarà valutata la capacità di collegare e confrontare gli argomenti trattati durante il corso.
Il voto finale sarà determinato sulla base della correttezza e della profondità dell’elaborato, nonché sulla capacità dell’allievo di esporlo in maniera chiara ed esaustiva, e dell’accertamento della capacità di collegare e confrontare argomenti e metodologie apprese. |
| Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online |
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| - Appunti delle lezioni
- Testi di riferimento:
- D. Halliday, R., Resnick, J. Walker. Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana, 2015 (Capp. 14, 18, 19 e 20, per il contenuto 1, Capp. 32 e 33 per il Contenuto 2, Capp. 34, 35 e 36 per il Contenuto 3)
- K. N. Liou, "An Introduction to Atmospheric Radiation", Academic Pres.(Capp. 1 e 2 per il contenuto 4, Cap. 3 per il contenuto 5, Cap. 4, 5 e 6 per i contenuti 6 e 7)
- J. Houghton. "The Physics of Atmosphere", Cambridge University Press. (Capp. 1 e 2 per il contenuto 6)
- W. P. Menzel., "Remote Sensing Applications with Meteorological Satellites". WMO Technical Document (Cap. 3 per il contenuto 5
- C.Serio et al. in PAUL N. FINDLEY. Environmental Modelling: New Research. p. 51-88, Nova Science Publishers.(Per il contenuto 8)
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| Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti |
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| All’inizio del corso il docente descrive obiettivi, programma e metodi di verifica del corso, indicando dove reperire il materiale didattico on line. L’orario di ricevimento è fissato per il lunedi dalle ore 15:00 alle 18:00 ed il giovedi dalle 11:00 alle 13:00 presso lo studio del docente, V piano dell’edificio di Ingegneria, campus di Macchia Romana. Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile in ogni momento per un contatto con gli studenti, attraverso la propria e-mail o alla fine della lezione |
| Date di esame previste |
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| 08/02/2024, 21/03/2024, 24/05/2024, 05/07/2024, 26/07/2024, 011/09/2024, 19/09/2024, 13/12/2024 |
| Seminari di esperti esterni |
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| Si |
| Altre informazioni |
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| Nessuna |