GIULIANO LIUZZI | ECOLOGIA APPLICATA

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Lo studente dovrà acquisire conoscenze di elementi di base degli ecosistemi e dell’impatto delle attività antropiche su di essi, inoltre dovrà fare proprie sia metodologie pratiche per la misura e la valutazione di questi impatti, sia metodologie di analisi dati per lo studio di sistemi complessi.

Risultati di Apprendimento

L'obiettivo è sviluppare le abilità e le competenze necessarie per individuare, misurare e caratterizzare gli elementi del Sistema Terra e di comprenderne la significatività per le problematiche ambientali. Gli studenti dovranno conoscere: gli elementi di base degli ecosistemi; i processi biogeochimici degli ecosistemi; gli elementi di base della fisica atmosferica; gli impatti delle attività antropiche sugli ecosistemi; le basi della chimica atmosferica; le metodologie chimiche, ottiche e fisiche per il monitoraggio dei cambiamenti negli ecosistemi e la composizione atmosferica; i principali metodi di analisi dei dati per la caratterizzazione di sistemi complessi; le modalità di approccio alla gestione dei problemi ambientali.

Conoscenza e capacità di comprensione

• Conoscere gli elementi fondamentali del Sistema Terra e della fisica e struttura dell’atmosfera terrestre.
• Conoscere i costituenti dell’atmosfera, le loro caratteristiche e il loro impatto sul clima.
• Conoscere le principali caratteristiche dei suoli.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Conoscere l’applicazione delle principali tecniche di analisi degli inquinanti e delle proprietà dell’atmosfera e della superficie con misure da terra e satellitari.

Autonomia di giudizio

• Saper distinguere l’utilizzo di tecniche di misura e analisi dati diverse in problemi diversi legati al clima e all’inquinamento.

Abilità comunicative

• Saper presentare un elaborato con proprietà di linguaggio tecnico e scientifico e rigore metodologico, ed essere in grado di spiegare i concetti acquisiti in modo semplice e corretto anche a persone non esperte.

Capacità di apprendimento

• Acquisire una metodologia per lo studio e l’approfondimento autonomo delle tematiche oggetto del corso.

Nozioni fornite durante i corsi di Fisica di base. Nozioni di calcolo analitico di base

Il corso sarà strutturato in 6 macro-argomenti distinti. Ciascuno di essi viene trattato in modo indipendente, tuttavia la sequenza è essenziale in quanto alcuni elementi di ciascuno di essi sono propedeutici agli altri.

Il Sistema Terra (6 ore)

Componenti del Sistema Terra. Oceani, circolazione oceanica e temperatura degli oceani. Niño e Niña. Criosfera. Biosfera. Crosta e mantello. Perché l'attività solare non è il principale driver del cambiamento climatico.

Il Sistema circumterrestre (10 ore)

La composizione atmosferica. Struttura verticale dell’atmosfera. Venti e cenni di circolazione. Equazione idrostatica. Vapor acqueo in atmosfera. Unità di misura dei costituenti atmosferici e conversioni.

I cicli dell’acqua e del carbonio (8 ore)

Il ciclo dell’acqua e I principali reservoir di acqua. Il ciclo del carbonio. Reservoir del carbonio.

Gli inquinanti in atmosfera (12 ore)

Composizione della troposfera. Sorgenti e pozzi di inquinanti. Gas in traccia: radicali idrossili, ossidi di azoto, ammoniaca, monossido di carbonio, ozono, composti dello zolfo. Cenni di particolato atmosferico. Misure della qualità dell’aria. Cenni sulle tecniche di misura dei costituenti atmosferici.

Suoli e inquinamento dei suoli (4 ore)

Principali tipi di suoli. Struttura verticale del suolo. Misure delle proprietà dei suoli. Interazione con l'atmosfera. Inquinamento da metalli pesanti.

Tecniche di misura e analisi dati (14 ore)

Cenni di trasferimento radiativo. Lo spettro elettromagnetico. Contributi alla radiazione in atmosfera+superficie planetaria. Analisi statistica di dati climatici e atmosferici: serie storiche e distribuzione spaziale. Metodi di analisi dell’informazione. Esercizi di trasferimento radiativo interattivi. Archivi di dati sull’inquinamento e composizione atmosferica e modelli atmosferici. (Questo modulo viene svolto con numerose esercitazioni al calcolatore usando il linguaggio di programmazione Python, di cui vengono insegnate le basi).

Il corso prevede 54 ore di lezioni in aula comprensive anche di seminari specialistici, che saranno organizzati anche in risposta a curiosità degli studenti.

L’esame consisterà nello svolgimento di un progetto pratico a cui ci si prepara anche durante l’ultimo modulo del corso, il cui contenuto verrà concordato con il Docente. Il progetto potrà vertere su tematiche come l’analisi di dati satellitari relativi alla concentrazione di inquinanti o altri parametri atmosferici, o sulla simulazione di osservazioni di atmosfera/superficie e la loro interpretazione. Per lo svolgimento del progetto sarà allocato un tempo di 2/3 settimane, e gli studenti saranno puntualmente assistiti dal Docente per chiarimenti e suggerimenti su come sviluppare il progetto.

Al termine del progetto, gli studenti dovranno sostenere un colloquio orale consistente in una breve presentazione del progetto svolto, dei risultati e delle metodologie utilizzate. Il colloquio verterà anche su domande teoriche relative agli argomenti del corso. Il voto finale sarà determinato per il 70% dal progetto e per il 30% dalle risposte alle domande teoriche. Poichè il progetto sarà svolto in gruppi (di solito da 3 studenti), la prima parte del colloquio orale sarà svolta in gruppo.

CRITERI DI VALUTAZIONE: Saranno valutati con particolare attenzione la chiarezza dell'esposizione del progetto svolto, la cura nei dettagli della presentazione, la completezza dei ragionamenti relativi alle conclusioni scientifiche, e il rigore del linguaggio e dei metodi utilizzati. Per quanto riguarda la parte teorica, oltre alla conoscenza delle nozioni per se, sarà valutata positivamente la capacità di collegare fra loro argomenti diversi e sviluppare ragionamenti critici sulla misura e sul'impatto dei fenomeni ambientali. 

Testo di riferimento per teoria ed esercizi:

Atmospheric Science, An Introductory Survey. Second Edition. Autori: John M.Wallace, Peter V. Hobbs, University of Washington. ISBN 13: 978-0-12-732951-2

Approfondimento:
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Materiale simulazioni interattive online:
PhET University of Colorado: https://phet.colorado.edu/it/simulations/filter?subjects=physics&type=html,prototype

Planetary Spectrum Generator: https://psg.gsfc.nasa.gov

Gli studenti sono invitati ad attenersi agli orari di ricevimento pubblicati sulla pagina del docente.

Tuttavia il docente è disponibile per concordare ulteriori appuntamenti a richiesta via email.

Durante il periodo degli esami, il ricevimento potrà essere organizzato anche con minimo preavviso.

Gli appelli saranno concordati con il Docente in modo da rispettare le esigenze degli studenti, e saranno garantite tutti gli appelli necessari.

Sì