Materiale per il corso di: Fisica dell'Atmosfera e dell'Oceano (L.M. Fisica) - A.A. 2015/16 - (I Sem.)
Docente G. Redaelli (Gianluca.Redaelli@aquila.infn.it)
Orario Lezioni: Lu. 14:16, Me. 9:11, Gi. 9:11 e Ve. 14:16 (Aula 1.3)
Ricevimento del docente: su appuntamento
Testi di riferimento:
J. Wallace and P. Hobbs, Atmospheric Science: An introductory survey, Academic Press, (2nd Ed.) 2006
Jacob D. J., Introdution to Atmospheric Chemistry, Princeton University Press, 1999
Jacobson M. Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling, Cambridge University Press, 1999
Calendario Lezioni
1 | Me 30 Settembre |
Introduzione al corso.
Caratteristiche Generali dell'atmosfera: massa e composizione chimica.
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2 | Lu 5 Ottobre |
Caratteristiche Generali dell'atmosfera: struttura verticale e andamento della temperatura. |
3 |
Me 7 Ottobre |
Caratteristiche Generali dell'atmosfera: venti e pressione. Termodinamica atmosferica: equazione dei gas. |
4 |
Gi 8 Ottobre |
Termodinamica atmosferica: eq. idrostatico, geopotenziale, altezza di scala, pressione barometrica, I° legge della termodinamica. |
5 | Gi 15 Ottobre |
Termodinamica atmosferica: entalpìa e calore sensibile, lapse rate adiabatico, temperatura potenziale. |
6 | Lu 19 Ottobre |
Termodinamica atmosferica: conservazione di theta per moti adiabatici, stabilità statica, onde di galleggiamento e frequenza di B.V. |
7 | Me 21 Ottobre |
Termodinamica del vapore acqueo. |
8 | Gi 22 Ottobre |
Uso del diagramma termodinamico [Skew T, -lnP] |
9 | Lu 26 Ottobre |
Lapse rate per aria satura, temperatura potenziale equivalente, instabilità condizionata |
10 | Me 28 Ottobre |
Trasporto radiativo: Corpo nero, spettri e proprietà radiative dell'atmosfera |
11 | Gi 29 Ottobre |
Trasporto radiativo: diffusione, assorbimento, emissione ed estinzione in atmosfera |
12 | Ve 30 Ottobre |
Effetto serra. Forzante radiativo e sensibilità climatica. Daisyworld. |
13 | Lu 2 Novembre |
Fattori di feedback climatico. Risposta transiente ed equilibrio. |
14 | Me 4 Novembre |
Forzanti antropogenici. Modelli Energy Balance per il calcolo della temperatura superficiale |
15 | Gi 5 Novembre | Reazioni chimiche e fotochimiche in atmosfera: tipologie e scrittura delle velocità di reazione. |
16 | Lu 9 Novembre |
Calcolo dei coefficienti di velocità e loro dipendenza da temperatura e pressione. Set di reazioni chimiche. Sistemi 'stiff'. Tempi di vita media. |
17 |
Me 11
Novembre |
Tempo di residenza. Approssimazione allo statio stazionario. Famiglie chimiche: caratteristiche generali ed esempi di calcolo dei rapporti di partizione. |
18 |
Gi 12
Novembre |
Chimica dell'ozono stratosferico: Ciclo di Champman e stima della distribuzione verticale |
19 |
Ve 13 Novembre
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Chimica dell'ozono stratosferico: distruzione mediante cicli catalitici dell'HOx e NOx |
20 |
Lu 16 Novembre |
Chimica dell'ozono stratosferico: variabilità del profilo verticale e tecniche di misurazione. |
21 | Me 18 Novembre |
Il buco dell'ozono antartico. Evoluzione e cause chimiche/dinamiche. Chimica eterogenea su PSC |
22 | Gi 19 Novembre |
Aerosol atmosferici: tipologie, evoluzione ed effetti su chimica, trasporto e clima. |
23 | Me 25 Novembre |
Ciclo bio-geo-chimico della CO2 |
24 | Ve 27 Novembre |
Chimica dell'ozono troposferico:principali reazioni chimiche e interazioni con NOx e HOx. |
25 | Lu 30 Novembre |
Esercitazione Numerica su modelli Energy Balance: risposta della temperatura media superficiale alla variazione di parametri notevoli. |
26 | Gi 3 Dicembre |
Caratteristiche principali della circolazione generale atmosferica. La cella di Hadley. |
27 | Ve 4 Dicembre | Caratteristiche principali della circolazione generale oceanica. El Nino. |
28 | Me 9 Dicembre | Dinamica dell'atmosfera:vorticità, divergenza, avvezione, forze reali ed apparenti. Equazione del moto su una superficie orizzontale. |
29 | Gi 10 Dicembre | Dinamica
dell'atmosfera:il vento grostrofico, l'Ekman drift ed il vento di
gradiente. |
30 | Ve 11 Dicembre | Dinamica dell'atmosfera: il vento termico, conservazione della vorticità assoluta e della vorticità potenziale. |
31 | G1 17 Dicembre | Dinamica dell'atmosfera: vorticità potenziale isentropica; equazione dell'energia termica. |
32 | Lancio di un pallone con ozonosonda ECC. | |
33 | Ve 18 Dicembre |
Dinamica dell'atmosfera: equazione di continuità e stima del moto verticale; set di equazioni primitive e loro applicazioni; la circolazione generale atmosferica. |
34 | Lu 21 Dicembre |
Fasi successive nello sviluppo di un modello atmosferico: scelta di processi di riferimento e variabili, analisi di scala, coordinate, scelta dei metodi di integrazione, medie temporali e tecniche statistiche. |
35 | Ve 8 Gennaio |
Soluzione numerica delle equazioni differenziali: caratteristiche di ODE e PDE. Step e intervalli temporali. Approssimazione alle differenze finite (centrale, in avanti e all'indietro) della derivata prima. |
36 | Lu 11 Gennaio |
Metodi numerici di integrazione delle equazioni differenziali alle differenze fininte: Eulero Forward and Backward, Leap-Frog, Runge Kutta. |
37 | Me 13 Gennaio |
Metodi di soluzione ODE chimiche: Analitico, Eulero Forward ed Eulero Backward. Linearizzazione. |
38 | Gi 14 Gennaio |
Metodi di soluzione ODE chimiche: Esponenziale semplice e QSS. |