Paolo DI GIROLAMO | FISICA DELL'AMBIENTE E DELL'ATMOSFERA

Italiano

Il corso rappresenta l’unico insegnamento di Fisica dell’Ambiente e dell’Atmosfera presente nell’ambito del Corso di Studi ed esamina gli elementi di base di queste discipline. L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio della meteorologia fisica e dinamica e della climatologia. Le principali conoscenze fornite riguiradano fondamenti della fisica dell’ambiente e dell’atmosfera.

Più specificatamente, tra    le conoscenze fornite quelle relative a:

Composizione atmosferica e sua variazione con la quota, Struttura termica dell’atmosfera, Inquinamento atmosferico, Termodinamica atmosferica secca ed umida, Stabilita atmosferica, Spettroscopia atmosferica. Interazione radiazione–materia, Assorbimento ed emissione in atmosfera, Scattering di Rayleigh e di Mie, Fotochimica atmosferica, Trasferimento radiativo, Fisica delle nubi, Dinamica atmosferica, Onde in atmosfera e turbolenza atmosferica, Tecniche di telerilevamento di ultima generazione, Radiometri, Radar, Sodar, RASS, GPS e Lidar.

Le principali abilità acquisite dagli studenti durante il corso saranno rappresentate dalla capacità di analizzare problemi di fisica dell’ambiente e dell’atmosfera e determinare possibili soluzioni per i medesimi.

Le conoscenze acquisite nell’ambito di questo corso contribuiranno a consolidare la conoscenza e comprensione da parte dello studente dei principi del settore dell'ingegneria per l'ambiente e il territorio nel campo dei problemi legati all'inquinamento dell'aria e della previsione e prevenzione del rischio idrologico e idraulico, con l’obiettivo prioritario della formazione specialistica ingegneristica per la tutela ambientale e il controllo dell’inquinamento.

Si suggerisce di aver seguito e sostenuto gli esami relativi agli insegnamenti di Analisi Matematica I e II, Geometria, Fisica I e II, Fisica Matematica.

L’atmosfera terrestre
Termodinamica atmosferica secca ed umida
Spettroscopia atmosferica
Trasferimento radiativo
Fisica delle nubi
Dinamica atmosferica
Onde in atmosfera e turbolenza atmosferica
Tecniche di telerilevamento di ultima generazione
Lidar

Gli oceani ed i ghiacci terrestri

Le discipline della fisica dell’atmosfera; Cenni introduttivi sull’atmosfera terrestre, Composizione atmosferica e sua variazione con la quota, Profili verticali di pressione e densita, Diffusione molecolare e moto turbolento. Caratteristiche medie dell’atmosfera terrestre, Particelle cariche in atmosfera, Ionosfera, Magnetosfera, Origine dell’atmosfera terrestre, Struttura termica dell’atmosfera, Variazioni climatologiche della temperatura atmosferica, Unita di misura per le concentrazioni in atmosfera, Vapor acqueo, anidride carbonica ed Ozono, Aerosol, costituenti atmosferici minori ed inquinanti. Termodinamica atmosferica. Le leggi dei gas; Temperatura virtuale; L’equazione idrostatica e le sue applicazioni. Geopotenziale ed altezza geopotenziale. Equazioni ipsometriche. Altezza di scala. La prima legge della termodinamica; Calori specifici. Calori latenti. Temperatura potenziale. Tasso adiabatico di diminuzione della temperatura. Vapor acqueo in atmosfera. Rapporto di mescolamento. Pressione di vapor saturo. Rapporto di mescolamento di saturazione. Umidita relativa. Punto di rugiada e punto di congelamento. Lifting condensation level. Tasso adiabatico saturo di diminuzione della temperatura. Processi pseudoadiabatici. Temperatura potenziale equivalente. Processi di condensazione irreversibili. Stabilita atmosferica. Equazione di Clausius-Clapeyron. Spettroscopia atmosferica. Interazione radiazione–materia. Assorbimento, emissione, scattering. Regole di selezione. Livelli elettronici, vibrazionali e rotazionali delle molecole. Scattering di Rayleigh e di Mie. Fotochimica atmosferica. Trasferimento radiativi. Grandezze radiometriche di base. Flusso radiante. Radianza ed irradianza. Radiazione di corpo nero. Legge di Stefan-Boltzmann. Legge di Kirchhoff. Assorbitori ed emettitori selettivi. Legge di Beer. Profilo verticale di assorbimento. Equazione di Schwarzchield. Equazione del trasferimento radiativi in presenza di nubi. Fisica delle nubi. Aerosol in atmosfera. Origini degli aerosol atmosferici: sorgenti e pozzi. Distribuzioni dimensionali. Nucleazione. Formula di Kelvin. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Nuclei di condensazione per le nubi. Microfisica delle nubi calde. Crescita delle goccioline nelle nubi calde: condensazione, collisione e coalescenza. Microfisica delle nubi fredde. Crescita delle goccioline nelle nubi fredde: aggregazione e riming. Dinamica atmosferica. Le equazione del moto e sua caratterizzazione in un sistema di riferimento rotante. Derivata Lagrangiana e derivata Euleriana. Accelerazione di Coriolis. Analisi di scala. L’approssimazione geostrofica. Approssimazione idrostatica. Moto ciclostrofico. Numero di Rossby. L’equazione del vento termico. L’equazione di continuita. Atmosfera barotropica ed atmosfera baroclina. Onde in atmosfera e turbolenza atmosferica. Equazioni primitive. Onde sonore. Onde di gravita. Lee waves. Onde di Rossby. L’equazione della vorticita. Tecniche di telerilevamento di ultima generazione. Radiometri, Radar, Sodar, RASS, GPS e Lidar (elastico, Raman ed ad assorbimento differenziale). Gli oceani, la composizione e la struttura verticale, la densità dell’acqua marina e la sua dipendenza da temperatura, salinità e pressione, lo strato rimescolato, il picnoclino, il termoclino, la circolazione oceanica, la componente wind-driven, la componente termoalina, gyres, la corrente del Golfo, la biosfera marina, la zona eufotica, il ruolo del fitoplankton. La criosfera, i ghiacci continentali, i ghiacciai alpini o di montagna, i ghiacci marini, il permafrost.

Lezioni teoriche frontali ???????

Prove di verifica intermedie orali, Esame orale

• Murry L. Salby, Fundamentals of Atmospheric Physics, Vol. 61, Academic Press, 1996.
• John M. Wallace, Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: An Introductory Survey, Academic Press 1977.
  
• Copia di trasparenze per una parte del programma.

All’inizio del corso, dopo aver descritto gli obiettivi formativi, il programma ed i metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti parte del materiale didattico (copia delle trasparenze per una parte del programma). Contestualmente, si raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola, indirizzo email e numero di cellulare. A sua volta il docente comunica la sua email ed il suo numero di cellulare che potranno essere usati dagli studenti sia direttamente per richiedere informazioni e chiarimenti al docente, sia per concordare eventuali modalità di incontro diretto.  

Orario di ricevimento: il Mercoledì dalle 15:00 alle 16:00 ed il Giovedì  dalle 15:00 alle 16:00 presso l’Ufficio del Professore, cioè la stanza 33 ter del quinto piano del plesso in cui è collocata la Scuola di Ingegneria. 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 cellulare.

07 Giugno 2023, 05 Luglio 2023, 26 Luglio 2023, 13 Settembre 2023, 15 Novembre 2023, 20 Dicembre 2023.

Ulteriori date da definire insieme agli studenti

No

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