Materiale per il corso di: Modelli Predittivi e Cambiamenti Climatici

(L.M. Biologia Ambientale) - A.A. 2014/15

Docente G. Redaelli (Gianluca.Redaelli@aquila.infn.it)

    Orario Lezioni (I Semestre): Lu. 14:16, Me. 9:11 e Gi. 11:13 (Aula A0.2)
    Ricevimento del docente: su appuntamento

    Testi di riferimento:
      Jacobson M. Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling, Cambridge University Press, 1999 - [FAM]
     Jacob D. J., Introdution to Atmospheric Chemistry, Princeton University Press, 1999 - [IAC]
     AA. VV., IPCC Third Assessment Report - Climate Change 2001 (disponibile online)

    Calendario Lezioni

1	Lu 6 Ottobre	Introduzione al corso. Definizione di modello numerico dell'atmosfera e diagramma dei principali processi simulati al suo interno.
2	Me 8 Ottobre	Fasi successive nello sviluppo di un modello atmosferico: scelta di processi di riferimento e variabili, analisi di scala, coordinate.
3	Gi 9 Ottobre	Fasi successive nello sviluppo di un modello atmosferico: scelta dei metodi di integrazione, medie temporali e tecniche statistiche.
4	Lu 13 Ottobre	Soluzione numerica delle equazioni alle differenziali: caratteristiche di ODE e PDE. Step e intervalli temporali. Approssimazione alle differenze finite (centrale, in avanti e all'indietro) della derivata prima.
5	Me 15 Ottobre	Metodi numerici di integrazione delle equazioni differenziali alle differenze fininte: Eulero Forward and Backward, Leap-Frog. Equazione di continuità per un gas.
6	Gi 16 Ottobre	Reazioni chimiche e fotochimiche in atmosfera: tipologie e scrittura delle velocità di reazione.
7	Lu 20 Ottobre	Reazioni chimiche e fotochimiche in atmosfera: calcolo dei coefficienti di velocità e loro dipendenza da temperatura e pressione.
8	Me 22 Ottobre	Set di reazioni chimiche. Sistemi 'stiff'. Tempi di vita media. Caratteristiche generali dei sistemi ODE di equazioni chimiche.
9	Gi 23 Ottobre	Metodi di soluzione ODE chimiche: Analitico, Eulero Forward ed Eulero Backward. Linearizzazione.
10	Lu 27 Ottobre	Approssimazione allo statio stazionario. Caratteristiche generali delle Famiglie Chimiche ed esempio su Ox.
11	Me 29 Ottobre	Famiglie chimiche: calcolo dei rapporti di partizione per set di reazioni unimolecolari e bimolecolari.
12	Gi 30 Ottobre	Chimica dell'ozono stratosferico: Ciclo di Champman.
13	Lu 3 Novembre	Chimica dell'ozono stratosferico: stima della distribuzione verticale e distruzione mediante ciclo catalitico dell'HOx.
14	Me 5 Novembre	Chimica dell'ozono stratosferico: distruzione mediante ciclo catalitico di NOx.
15	Lu 10 Novembre	Chimica dell'ozono stratosferico: distruzione mediante ciclo catalitico di NOx. Andamento stagionale e latitudinale della densità colonnare dell'ozono.
16	Me 13 Novembre	Il 'buco dell'ozono' antartico: cause dinamiche e chimiche.
17	Lu 17 Novembre	Il 'buco dell'ozono' antartico: implicazione della chimica eterogenea sulle nubi stratosferiche polari.
18	Me 19 Novembre	Chimica dell'ozono troposferico:principali reazioni chimiche e interazioni con NOx e HOx
19	Gi 20 Novembre	Il "Sistema Climatico e le sue componenti.
20	Lu 24 Novembre	Modelli Energy Balance: approccio zero-dimensionale.
21	Me 26 Novembre	Modelli Energy Balance: calcolo della Temperatura Effettiva. Il bilancio radiativo della Terra.
22	Gi 27 Novembre	Effetto Serra e forzante radiativo. Sensibilità climatica.
23	Lu 1 Dicembre	Modelli Energy Balance. Approccio mono-dimensionale con calcolo del flusso meridionale di energia termica. Esercitazione Numerica su risposta della temperatura media superficiale alla variazione di parametri notevoli.
24	Lu 1 Dicembre

Indicazioni specifiche su dove sono trattati gli argomenti nei testi di riferimento:

Lezioni 1-3 (Introduzione ai modelli): FAM (Fond. Atm. Mod) 1, 21.1.0-21.1.5
Lezione 4 (Caratteristiche generali ODE e PDE): FAM 6.1-6.2
Lezioni 4-5 (Differenze finite e metodi numerici per l'integrazione): FAM 6.4.0-6.4.2
Lezioni 6-8 (Reazioni chimiche e velocità di reazione): FAM 11.2-11.6
Lezione 9 (Set di reazioni chimiche e metodi numerici di soluzione): FAM 13.1-13.5
Lezioni 10-11 (Famiglie chimiche): FAM 13.9
Lezioni 12-18 (Chimica dell'Ozono stratosferico e troposferico): IAC (Intr. Atm. Chem.) 10-11
Lezioni 19 (Il sistema climatico. Il bilancio energetico della Terra): IPCC 2001 Cap 1 [scarica]
Lezion1 21-22 (Bilancio radiativo ed effetto serra) IAC 7