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Fisica dell'atmosfera

 

Physics of the Atmosphere

 

Anno accademico 2017/2018

Codice attività didattica
MFN0835
Docente
Prof. Claudio Cassardo (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti
  • Italiano
  • English
I corsi di base di fisica del primo triennio della laurea triennale in fisica.
Propedeutico a
  • Italiano
  • English
Meteorologia, Fisica dell'ambiente, e in generale a tutti i corsi di indirizzo.
 
 

Obiettivi formativi

  • Italiano
  • English

L’insegnamento intende fornire le basi fisico-matematiche che regolano il comportamento dell’atmosfera terrestre, ponendo l'accento sui fenomeni legati alla stabilità (anche dal punto di vista dell'inquinamento), sulle trasformazioni termodinamiche, sulle grandezze igrometriche, e sulla dinamica, evidenziando il diverso contributo delle forze coinvolte nella dinamica dell'atmosfera stessa. Una sezione a parte introduce l'analisi dimensionale e la teoria della similitudine.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • Italiano
  • English

Lo studente sarà in grado di comprendere i processi fisici che regolano la statica, la dinamica e la termodinamica dell'atmosfera, e di padroneggiare le principali equazioni su cui tali discipline si basano. Inoltre possiederà le necessarie basi fisico-matematiche indispensabili per affrontare con successo argomenti quali la meteorologia e lo studio della turbolenza nello strato limite.

 

Programma

  • Italiano
  • English

Introduzione. Rappresentazione euleriana e lagrangiana. Formazione dell'atmosfera terrestre e sua evoluzione. Regioni atmosferiche. Forze agenti sull'atmosfera statica. Equilibrio idrostatico. Equazione di stato per l'aria secca. Equazione di stato per l'aria reale. Temperature convenzionali: la temperatura virtuale. Energia potenziale gravitazionale. Il geopotenziale. Formule barometriche e altezze di scala dell’atmosfera. Varie semplificazioni di atmosfera: omogenea, isoterma, politropica. Formula barometrica generale. Rappresentazioni in coordinate di pressione.
Altezze di scala. Coordinate isentropiche. Grandezze igrometriche. Trasformazioni termodinamiche. Trasformazioni cicliche. Processi isentropici. Primo principio della termodinamica per l'atmosfera.
Trasformazioni adiabatiche reversibili per aria non satura. Temperatura potenziale. Stabilità dell’atmosfera non satura. Prima legge della Termodinamica per i processi adiabatici saturi in atmosfera. Equazione di Clapeyron. Trasformazioni infinitesimali adiabatiche per aria satura.
Processi pseudo-adiabatici. Stabilità atmosferica per processi adiabatici saturi e non saturi. Temperature convenzionali. La stabilità atmosferica con il modello dello strato. Instabilità e stabilità convettive. Le principali forze reali nell’atmosfera in movimento. Le forze apparenti nell’atmosfera. Moto relativo rotatorio uniforme. Sistemi di riferimento non inerziali. Coordinate locali. Equazione vettoriale del moto sulla Terra rotante. Equazione del moto in coordinate polari. Approssimazione geostrofica. Approssimazione idrostatica. L’equazione di continuità. Equazione di conservazione dell’energia termodinamica. Analisi di scala delle equazioni di conservazione della quantità di moto, massa ed energia termodinamica, dell’equazione di continuità, dell’equazione dell’energia termodinamica. Equazioni della dinamica in coordinate isobariche.
Coordinate naturali. Flusso geostrofico. Flusso ciclostrofico. Vento di gradiente. Atmosfera baroclina e barotropica: il vento termico. La vorticità. La circolazione. Il teorema di Kelvin della circolazione.
L’equazione dinamica della vorticità. La vorticità potenziale. Legge di conservazione della vorticità potenziale. Equazione della componente verticale della vorticità e sua analisi di scala. Analisi dimensionale. Similarità dinamica e teoria della similitudine. I modelli fisici.

 

Modalità di insegnamento

  • Italiano
  • English

Lezioni in aula.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • Italiano
  • English

Le modalità di verifica dell'apprendimento saranno effettuate mediante test scritti con tre o quattro domande aperte.

 

Attività di supporto

  • Italiano
  • English

Visite a laboratori o altre postazioni sperimentali. Esecuzione di semplici applicazioni in aula.

 

Testi consigliati e bibliografia

  • Italiano
  • English

An Introduction to Dynamic Meteorology
Autore: James R. HoltonEdizione: Elsevier
Casa editrice: Elsevier
ISBN: 0123848660

Corso di Fisica dell’atmosfera, dell’ambiente e del clima terrestre
Autore: Arnaldo LonghettoEdizione: non pubblicato, disponibile come pdf

An Introduction to Atmospheric Physics
Autore: David G. Andrews
Casa editrice: Cambridge University Press; 2nd edition (June 14, 2010)
ISBN: 0521693187

 

Note

  • Italiano
  • English

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Per la gestione degli appelli (inclusi DATE e ORARI), si prega di non riferirsi a questo sito ma al sito ESSE3, ove saranno anche riportati gli esiti. La registrazione all'esame scritto è obbligatoria e si deve fare usando i servizi interattivi per gli studenti.

I risultati delle prove saranno riportati per consultazione su questo sito. Successivamente si provvederà alla registrazione su ESSE3.

 

Orario lezioniV

GiorniOreAula
Lunedì9:00 - 11:00
Martedì9:00 - 11:00
Giovedì9:00 - 11:00

Lezioni: dal 26/09/2016 al 25/11/2016

Nota: Le lezioni si svolgeranno in Aula Analitica (Chimmica) e avranno inizio il 3 Ottobre.
Lezioni aggiuntive: 2 novembre (16-18), 9 Novembre (16-18), 16 Novembre (14-18); in aula da definire

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 07/05/2017 20:08
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