Webpage of the course: Physics of the Atmosphere and the Ocean (L.M. Fisica) - A.A. 2018/19 - (I Sem.)

Docente G. Redaelli (gianluca.redaelli@aquila.infn.it)

Orario Lezioni (I Sem.): Me., Gi. e Ve. 11.30:13.30 + Ve. 14.30:16.30 - Aula 1.3

Ricevimento del docente: su appuntamento

    Testi di riferimento:
   J. Wallace and P. Hobbs, Atmospheric Science: An introductory survey, Academic Press
     Jacob D. J., Introduction to Atmospheric Chemistry, Princeton University Press
   Jacobson M. Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling, Cambridge University Press

    Calendario Lezioni

1	Me 19 Settembre	Introduzione al corso. Caratteristiche generali dell'atmosfera: massa e composizione chimica
2	Ve 21 Settembre	Caratteristiche generali dell'atmosfera: struttura verticale, temperatura, venti e pressione. Circolazione generale in approssimazione "acqua planet"
3	Me 26 Settembre	Termodinamica atmosferica: equazione dei gas, equilibrio idrostatico, geopotenziale, equazione ipsometrica, altezza di scala, pressione barometrica
4	Me 3 Ottobre	Termodinamica atmosferica: I° legge della termodinamica, entalpìa e calore sensibile, lapse rate adiabatico, temperatura potenziale e sua conservazione per moti adiabatici
5	Ve 5 Ottobre	Termodinamica atmosferica: stabilità statica, onde di galleggiamento e frequenza di Brunt–Väisälä. Temperatura virtuale.
6	Ve 5 Ottobre	Termodinamica del vapore acqueo. LCL e processi pseudo-adiabatici.
7	Me 10 Ottobre	Termodinamica del vapore acqueo: lapse rate per aria satura, temperatura potenziale equivalente, instabilità condizionata, Moist Static Energy
8	Gi 11 Ottobre	Trasporto radiativo: Corpo nero, diffusione, assorbimento, emissione ed estinzione in atmosfera.
9	Ve 12 Ottobre	Uso del diagramma termodinamico [Skew T, -lnP]. Effetto di ascesa e discesa.
10	Ve 12 Ottobre	Trasporto radiativo: spettri e proprietà radiative dell'atmosfera
11	Me 17 Ottobre	Calcolo della Temperatura efficace della Terra. Effetto serra. Forzante radiativo e sensibilità climatica.
12	Ve 18 Ottobre	Il Sistema Climatico. Risposta transiente ed equilibrio. Fattori di feedback climatico.
13	Ve 18 Ottobre	Stabilità e molteplicità dei punti di equilibrio climatico. L'esempio di Daisyworld.
14	Me 24 Ottobre	Gas serra e loro potenziale relativo di riscaldamento (GWP). Forzanti radiativi antropogenici. Modelli Energy Balance per il calcolo della temperatura superficiale.
15	Gi 25 Ottobre	Reazioni chimiche e fotochimiche in atmosfera: tipologie e scrittura delle velocità di reazione.
16	Ve 26 Ottobre	Calcolo dei coefficienti di velocità e loro dipendenza da temperatura e pressione. Set di reazioni chimiche. Sistemi 'stiff'. Tempi di vita media e di residenza
17	Ve 26 Ottobre	Esercitazione Numerica su modelli Energy Balance: risposta della temperatura media superficiale alla variazione di parametri notevoli.
18	Me 31 Ottobre	Approssimazione allo stato stazionario. Famiglie chimiche: caratteristiche generali ed esempi di calcolo dei rapporti di partizione.
19	Ve 2 Novembre	Chimica dell'ozono stratosferico: Ciclo di Champman e stima della distribuzione verticale.
20	Ve 2 Novembre	Chimica dell'ozono stratosferico: distruzione mediante cicli catalitici (HOx, NOx e ClOx).
21	Gi 8 Novembre	Variabilità del profilo verticale e tecniche di misurazione dell'ozono. Il buco dell'ozono antartico. Evoluzione e cause chimiche.
22	Ve 9 Novembre	Il buco dell'ozono antartico. Evoluzione e cause dinamiche. Chimica eterogenea su PSC.
23	Ve 9 Novembre	Chimica dell'ozono troposferico: principali reazioni chimiche e interazioni con NOx e HOx.
24	Me 14 Novembre	Ciclo bio-geo-chimico della CO2.
25	Ve 16 Novembre	Modelli numerici del'atmosfera: scelta di processi di riferimento e variabili, analisi di scala, coordinate.
26	Ve 16 Novembre	Modelli numerici del'atmosfera: scelta dei metodi di integrazione, medie temporali e tecniche statistiche.
27	Gi 22 Novembre	Soluzione numerica delle equazioni differenziali: caratteristiche di ODE e PDE. Step e intervalli temporali. Approssimazione alle differenze finite: criteri di consistenza, convergenza e stabilità
28	Ve 23 Novembre	Approssimazione alle differenze finite (centrale, in avanti e all'indietro) della derivata prima. Metodi numerici di integrazione: Eulero Forward and Backward, Leap-Frog, Runge Kutta.
29	Me 28 Novembre	Metodi di soluzione ODE chimiche: Analitico, Eulero Forward ed Eulero Backward. Linearizzazione. Esponenziale semplice e QSS.
30	Gi 29 Novembre	Dinamica dell'atmosfera: vorticità, divergenza, avvezione, forze reali ed apparenti.
31	Gi 29 Novembre	Preparazione e lancio di un pallone con sonda PTU ed ozonosonda ECC.
32	Me 5 Dicembre	Discussione dei profili ricavati dal lancio del pallone sonda. Dinamica dell'atmosfera: equazione del moto su una superficie orizzontale. Il vento geostrofico e l'Ekman drift
33	Gi 6 Dicembre	Dinamica dell'atmosfera: vento di gradiente e vento termico. Atmosfera barotropica e baroclina.
34	Ve 7 Dicembre	Dinamica dell'atmosfera: conservazione della vorticità assoluta.
35	Me 12 Dicembre	Dinamica dell'atmosfera: Vorticità potenziale barotropica e isentropica. Coordinate conservative.
36	Me 19 Dicembre	Dinamica dell'atmosfera: Equazione termodinamica dell'energia
37	Gi 20 Dicembre	Dinamica dell'atmosfera: Equazione di continuità e stima del moto verticale. Set di equazioni primitive e loro applicazioni. La circolazione generale atmosferica in approssimazione aquaplanet.
38	Me 9 Gennaio	Modellistica Climatica: il modello RegCM.
39	Gi 10 Gennaio	Caratteristiche principali della circolazione generale oceanica.
40	Ve 11 Gennaio	Modellistica Idrologica: il modello ChyM