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Physics of the Atmosphere and the Ocean

(L.M. Fisica) - A.A. 2020/2021

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

                             L. Sangelantoni

    Orario Lezioni: Lu/Gi 16:00 (online su MSTeams)

    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

Parte I - I Semestre - 6 CFU GEO12

1	Lu 12 Ottobre	Introduzione al corso. Caratteristiche generali dell'atmosfera.
2	Me 14 Ottobre	Caratteristiche generali dell'atmosfera: massa e composizione chimica.
3	Lu 19 Ottobre	Caratteristiche generali dell'atmosfera: struttura verticale, andamento della temperatura, venti e pressione.
4	Me 21 Ottobre	Caratteristiche generali dell'atmosfera: Circolazione generale e venti superficiali in approssimazione "Aquaplanet".
5	Lu 26 Ottobre	Termodinamica atmosferica: equazione dei gas, equilibrio idrostatico, geopotenziale, equazione ipsometrica, altezza di scala, pressione barometrica.
6	Me 28 Ottobre	Termodinamica atmosferica: I° legge della termodinamica, entalpìa e calore sensibile.
7	Lu 2 Novembre	Termodinamica atmosferica: lapse rate adiabatico, temperatura potenziale e sua conservazione per moti adiabatici, stabilità statica.
8	Lu 9 Novembre	Termodinamica atmosferica: onde di galleggiamento e frequenza di Brunt–Väisälä.
9	Me 11 Novembre	Termodinamica del vapore acqueo: temperatura virtuale, rapporti di mescolamento per aria umida.
10	Lu 16 Novembre	Termodinamica del vapore acqueo: umidità relativa, LCL e processi pseudo-adiabatici, lapse rate per aria satura, temperatura potenziale equivalente, instabilità condizionata.
11	Me 18 Novembre	Uso del diagramma termodinamico [Skew T, -lnP]. Effetto di ascesa e discesa.
12	Lu 23 Novembre	Trasporto radiativo: spettri e proprietà radiative dell'atmosfera
13	Me 25 Novembre	Calcolo della Temperatura Efficace della Terra. Effetto serra.
14	Lu 30 Novembre	Legge di Beer. Forzante radiativo e sensibilità climatica.
15	Me 2 Dicembre	Formula di calcolo della sensibilità climatica: fattori di feedback e indice di guadagno.
16	Ve 4 Dicembre	Principali feedback climatici. Il Sistema Climatico. Risposta transiente ed equilibrio.
17	Lu 7 Dicembre	Stabilità e molteplicità dei punti di equilibrio climatico: l'esempio di Daisyworld. Gas serra e loro potenziale di riscaldamento globale (GWP).
18	Me 9 Dicembre	Evidenze dell'incremento dei gas serra e del riscaldamento globale. Forzanti radiativi antropogenici.
19	Ve 11 Dicembre	Modello Energy Balance 1D per il calcolo della temperatura superficiale, con effetto ice-albedo: esercitazione numerica.
20	Lu 14 Dicembre	Reazioni chimiche e fotochimiche in atmosfera: tipologie e scrittura delle velocità di reazione. Calcolo dei coefficienti di velocità e loro dipendenza da temperatura e pressione.
21	Ve 18 Dicembre	Set di reazioni chimiche. Sistemi 'stiff'. Tempi di vita media e di residenza.
22	Lu 21 Dicembre	Approssimazione allo stato stazionario. Famiglie chimiche: caratteristiche generali ed esempi di calcolo dei rapporti di partizione.
23	Ve 8 Gennaio	Chimica dell'ozono stratosferico: Ciclo di Champman e stima della distribuzione verticale.
24	Lu 11 Gennaio	Chimica dell'ozono stratosferico: distruzione mediante cicli catalitici (HOx, NOx e ClOx).
25	Me 13 Gennaio	Variabilità del profilo verticale dell'Ozono. Il buco dell'ozono antartico: evoluzione ed evidenze sperimentali.
26	Ve 15 Gennaio	Il buco dell'ozono antartico: Cause chimiche e dinamiche. Chimica eterogenea su PSCs
27	Lu 18 Gennaio	Chimica dell'ozono troposferico: principali reazioni chimiche e interazioni con NOx e HOx. Tecniche di misurazione dell'Ozono
28	Ve 22 Gennaio	Ciclo bio-geo-chimico della CO2

Parte II - II Semestre - 4 CFU FIS06

29	Lu 8 Marzo		Introduzione alla II parte del corso.
30	Lu 15 Marzo		Ripasso delle caratteristiche generali dell'atmosfera.
31	Lu 18 Marzo		Ripasso della Termodinamica atmosferica: aria secca.
32	Ma 23 Marzo		Ripasso della Termodinamica atmosferica: aria umida.
33	Gi 25 Marzo		Ripasso del Trasporto radiativo in Atmosfera.
34	Lu 29 Marzo		Ripasso del sistema climatico: equilibrio, sensibilità e feedback.
35	Gi 8 Aprile		Ripasso del sistema climatico: GHG e forzanti antropogenici.
36	Lu 12 Aprile		Ripasso della chimica atmosferica: reazioni chimiche.
37	Gi 15 Aprile		Ripasso della chimica atmosferica: Ciclo di Chapman per l'ozono.
38	Lu 19 Aprile		Ripasso della chimica atmosferica: Cicli catalitici per l'ozono.
39	Gi 22 Aprile		Ripasso della chimica atmosferica: Il buco del'ozono antartico.
40	Gi 29 Aprile		Ripasso della chimica atmosferica: ozono in troposfera e cicli bio-geo-chimici.
41	Me 5 Maggio		Dinamica dell'atmosfera: vorticità, divergenza, avvezione, forze reali ed apparenti. Equazione del moto su una superficie orizzontale. Il vento geostrofico.
43	Gi 13 Maggio	LS	Climate Modelling: introduzione alla modellistica climatica alle diverse scale temporali e spaziali; elementi di programmazione per il processamento di dati climatici
44	Me 19 Maggio		Dinamica dell'atmosfera:vento di gradiente e vento termico; atmosfera barotropica e baroclina; conservazione della vorticità assoluta; vorticità potenziale barotropica e isentropica.
45	Gi 20 Maggio	LS	Climate Modelling: estremi climatici e calcolo di indici climatici.
46	Me 26 Maggio		Dinamica dell'atmosfera: set di equazioni primitive e loro applicazioni; la circolazione generale atmosferica in approssimazione "aquaplanet".
47	Gi 27 Maggio	LS	Climate Modelling: introduzione alla programmazione in MatLab. Tecniche di visualizzazione di output di modelli climatici.
48	Gi 3 Giugno		Caratteristiche principali della circolazione generale oceanica. Modi ed Indici della Variabilità Climatica naturale.

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