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Oggetto:
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Clima e cambiamenti climatici

Oggetto:

Climate and climate change

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
FIS0149
Docente
Prof. Claudio Cassardo (Titolare del corso)
Corso di studio
008703 Laurea in Fisica
Anno
3° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
3
SSD attività didattica
FIS/06 - fisica per il sistema terra e per il mezzo circumterrestre
Erogazione
Mista
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti
Nozioni elementari di fisica e matematica.
Basic calculus and physics notions.
Propedeutico a
Ogni corso successivo legato al clima ed ai cambiamenti climatici.
Each subsequent course related to climate and climate change.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso è destinato a studenti di tutte le discipline, anche non scientifiche. Si propone di affrontare il tema dell'emergenza climatica partendo dalle basi metodologiche e da un insieme di nozioni elementari di fisica del clima e dei cambiamenti climatici. Il corso inizierà accennando alle tematiche essenziali degli ordini di grandezza, di incertezze ed errori, e delle rappresentazioni grafiche dei dati. L'obbiettivo finale è quello di insegnare agli studenti: le nozioni di base sui processi che regolano il clima terrestre, come frutto dell'interazione tra i sottosistemi principali che compongono il sistema terra-atmosfera-oceano; conoscenze di base sui modelli numerici e sull'interpretazione delle uscite dei modelli climatici; come interpretare correttamente i testi e le grafiche dei rapporti sul clima; nozioni elementari di statistica; concetti di adattamento e mitigazione.

The course is intended for students of all disciplines, including non-scientific ones. It is intended to face the issue of the climate emergency starting from the methodological bases and from a set of elementary notions of climate physics and climate change. The course will begin by underlining the essential themes of orders of magnitude, uncertainties and errors, and graphical representations of data. The final goal is to teach students: the basic notions on the processes that regulate the earth's climate, as a result of the interaction between the main subsystems that make up the earth-atmosphere-ocean system; basic knowledge on numerical models and on the interpretation of the outputs of climate models; how to correctly interpret the texts and graphics of climate reports; basic notions of statistics; concepts of adaptation and mitigation.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Acquisizione di conoscenze teoriche e operative relative ai processi che regolano il clima terrestre.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Acquisizione della capacità di applicare le conoscenze teoriche precedenti alla risoluzione di problemi, con specifico riferimento a tematiche di rilievo climatico.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO Lo studente avrà sviluppato le sue capacità di analisi quantitativa dei fenomeni, in particolare al fine di una pronta valutazione di notizie pseudo-quantitative di pubblica rilevanza, comunemente definite “bufale”, in particolare in relazione al cosiddetto negazionismo climatico. Avrà inoltre acquisito la conoscenza delle nozioni di base necessarie per poter dare un contributo consapevole a molti processi decisionali di natura sociopolitica che richiedono conoscenze scientifiche.
ABILITÀ COMUNICATIVE Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione nella forma scritta e orale, in lingua italiana, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di
autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING Acquisition of theoretical and applicative skills concerning
the processes that regulate Earth climate.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING Acquisition of the ability to apply the theoretical knowledge of previous themes to the solution of problems, with a focus on climatically relavant issues.
MAKING JUDGEMENTS The student will develop his skills of quantitative analysis of phenomena, in particular for the purpose of an evaluation of pseudo-quantitative news of public importance, commonly defined as "hoaxes", in particular in relation to the so-called climate denial. He will also have acquired the knowledge of the basic notions necessary to be able to make a conscious contribution to many socio-political decision-making processes that require scientific knowledge.
COMMUNICATION SKILLS Acquisition of oral and written communication skills and expertise, in
italian, as well as the ability to use graphical and formal languages.
LEARNING SKILLS. Acquisition of autonomous learning capacity and self-assessment of its
preparation, in order to undertake subsequent studies with a high degree of autonomy.

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Programma

Introduzione: le basi fisiche (ordini di grandezza; lettura dei grafici; errori ed incertezze; il concetto di probabilità).

Introduzione al concetto di Clima e di Sistema Climatico terrestre (Definizioni, differenze tra meteorologia e climatologia, effetto dell'atmosfera, modelli numerici per il clima, componenti lente e veloci, approccio riduzonistico, la natura statistica del clima, specificità del clima sulla Terra, variabilità del clima sulla Terra e sue cause, variabilità interna del clima, feedback climatici, forzanti Naturali e Antropiche, climate Sensitivity).

Il "sistema Terra" (acqua, ghiaccio, ciclo idrologico, atmosfera, suolo e land use).

La circolazione atmosferica (dall'ipotesi di Terra omogenea non rotante alla situazione reale, le celle, l'ITCZ, le zone climatiche terrestri, la classificazione di Koppen, cenni sul contributo degli "eddy" e le correnti a getto).

Gli oceani (proprietà dell'acqua marina, salinità, profili verticali, strato rimescolato, cenni sulla circolazione a grande scala indotta dai venti, upwelling, El Nino, la corrente del Golfo, le correnti oceaniche, la circolazione termoalina, l'effetto del Mediterraneo, le correnti fredde artiche ed antartiche, il collasso termoalino).

I feedback climatici (le forzanti naturali ed antropiche, sensitività climatica, esempi: ghiaccio-albedo, vapore acqueo-temperatura, nubi-radiazione, fitoplancton-DMS, daisyworld).

Storia climatica della terra (metodi di misure paleoclimatiche, atmosfera primordiale, seconda e terza, climi arcaici, ere glaciali arcaiche, il clima dal fanerozoico al cretaceo, il clima dell'eocene, il clima del cenozoico, le glaciazioni recenti, la teoria di Milankovitch, l'alternanza Artide-Antartide, Younger Dryas, l'ultimo millennio, i dati strumentali, le osservazioni nell'ultimo secolo).

La radiazione, il bilancio energetico, e il trasferimento radiativo (Leggi fisiche della radiazione, bilancio globale di energia, modelli di effetto serra, trasferimento radiativo in atmosfera, equilibrio radiativo ed equilibrio radiativo convettivo.

 

Introduzione ai modelli climatici. (Definizioni, Gerarchia dei modelli climatici, loro componenti e loro uso, Modelli a Bilancio di energia (EBM), Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità intermedia (EMIC), Modelli climatici globali (GCM), Validazione dei modelli di clima, Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling).

Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo

 

Introduction: the physical bases (orders of magnitude; reading of the graphs; errors and uncertainties; the concept of probability).

Introduction to the concept of climate and terrestrial climate system (Definitions, differences between meteorology and climatology, effect of the atmosphere, numerical models for the climate, slow and fast components, reductionist approach, the statistical nature of the climate, specificity of the climate on Earth, variability of the climate on Earth and its causes, internal variability of the climate, climate feedback, Natural and Anthropic forcing, climate Sensitivity).

The "Earth system"
(water, ice, hydrological cycle, atmosphere, soil and land use).

Atmospheric circulation
(from the non-rotating homogeneous Earth hypothesis to the real situation, the cells, the ITCZ, the terrestrial climatic zones, the Koppen classification, notes on the contribution of the "eddies" and jet currents).

The oceans
(properties of seawater, salinity, vertical profiles, scrambled layer, notes on large scale circulation induced by winds, upwelling, El Nino, the Gulf Stream, ocean currents, thermohaline circulation, the Mediterranean effect , the arctic and antarctic cold currents, the thermohaline collapse).

Climate feedback
(natural and man-made forcing, climate sensitivity, examples: ice-albedo, water vapor-temperature, clouds-radiation, phytoplankton-DMS, daisyworld).

Climatic history of the earth
(methods of paleoclimatic measures, primordial, second and third atmosphere, archaic climates, archaic ice ages, the climate from the Phanerozoic to the Cretaceous, the climate of the Eocene, the climate of the Cenozoic era, recent glaciations, the Milankovitch theory Arctic-Antarctic alternation, Younger Dryas, the last millennium, instrumental data, observations in the last century).

Radiation, energy balance, and radiative transfer
(Physical laws of radiation, global energy balance, greenhouse effect models, radiative transfer into the atmosphere, radiative balance and convective radiative balance).

Introduction to climate models
(Definitions, Hierarchy of climate models, their components and their use, Energy Balance Models (EBM), Radiative-Convective Models (RC) and Intermediate Complexity Models (EMIC), Global Climate Models (GCM), Validation of climate, Introduction to regional climate modeling and downscaling techniques).

Climate scenarios and projections for the 21st century

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Modalità di insegnamento

Lezioni in presenza in aula, presso il Dipartimento di fisica, e contemporaneamente in modalità online sincrona e asincrona. Le videolezioni saranno caricate sulla piattaforma Moodle, da cui si potrà accedere usando la casella sotto riportata, mentre l'indirizzo per le dirette online è il seguente:

  • https://unito.webex.com/meet/claudio.cassardo (Prof. Claudio Cassardo)

Lectures in the classroom, at the Physics Department, and simultaneously in synchronous and asynchronous online mode. The videolectures will be uploaded to the Moodle platform, which can be accessed using the box below, while the address for live online is:

  • https://unito.webex.com/meet/claudio.cassardo (Prof. Claudio Cassardo)

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Le modalità di verifica dell'apprendimento prevedono la valutazione di un saggio in cui sono affrontate una (o più) tematiche discusse nel corso delle lezioni. In sostanza, ciò significa scegliere tra due modelli:

  1. Debunking di una fake news sul tema del cambiamento climatico;
  2. Costruzione di un saggio divulgativo su uno dei temi trattati.

Il limite massimo di pagine dovrà essere compreso tra le 5 e le 8 cartelle, con carattere Times new roman, size 12, margini standard, interlinea singola. Le fonti andranno rigorosamente citate all’anglosassone, cioè tra parentesi con cognome dell'autore o degli autori e anno, all'interno del testo, non con nota a piè di pagina, e riportando poi al fondo la bibliografia completa. Esempio di citazione di un autore (Tizio, 2020, pag. 170), di due autori (Tizio e Caio, 2019, pag. 17) e di tre autori (Tizio et al., 2015, pag. 23).

The learning assessment procedures foresee the evaluation of an essay in which one (or more) topics discussed during the lessons are addressed. In essence, this means choosing between two models:

  1. Debunking of a fake news on the theme of climate change;
  2. Construction of a popular essay on one of the topics covered.

The maximum number of pages is comprised between 5 and 8, with Times new Roman font, size 12, standard margins, single line spacing. The sources will be strictly cited, e.g. in parentheses with the surname of the author or authors and year, within the text, not with a footnote, and then reporting the complete bibliography at the bottom. Example of citation of an author (Tizio, 2020, page 170), of two authors (Tizio and Caio, 2019, page 17) and of three authors (Tizio et al., 2015, page 23).

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Attività di supporto

Se possibile, si cercherà di far effettuare uno o due seminari durante il corso da esperti di scienze del clima.

   If possible, we will try to organize one or two seminars during the course performed by experts in climate science.

Testi consigliati e bibliografia

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Sono state predisposte dispense contenenti la descrizione di tutti gli argomenti trattati nelle lezioni e nelle applicazioni in aula.

Copies of the slides plus additional documents containing the description of topics covered in the lessons and applications will be given.



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Note

IMPORTANTE: La partecipazione in presenza alle lezioni è consentita solo a studenti  immatricolati ad UniTo, oppure Erasmus UniTo. Questa restrizione è dovuta esclusivamente a questioni legate alla sicurezza per accesso ai locali UniTo. Quindi, per poter accedere, non basta avere il Green Pass, ma occorre essere immatricolati.

INOLTRE, è NECESSARIO prenotarsi entro le 23:59 del giorno prima della lezione tramite l'applicazione "Student Booking" (link per gli studenti: qui), onde non superare la capienza massima dell'aula.

SI RACCOMANDA AGLI STUDENTI DI ISCRVERSI ANCHE AL SITO DI MOODLE (vedi link nell'icona in calce). Questo corso è stato pensato per studenti NON appartenenti al Dipartimento di fisica che vogliono approfondire le loro conoscenze sulle questioni inerenti il clima ed i cambiamenti climatici, onde potersi rendere conto della gravità del problema climatico-ambientale e della necessità delle misure per ridurre gli effetti del cambiamento. Per gli studenti del Dipartimento di Fisica è presente il corso di Fisica del Clima (dal 2023 Introduzione al sistema climatico), più approfondito, sulla stessa tematica.

IMPORTANT: Attendance in presence in classroom is allowed only to students enrolled in UniTo, or Erasmus UniTo. This restriction is exclusively due to issues related to security for access to UniTo. Therefore, in order to access, it is not sufficient to have the Green Pass, but it is necessary to be an UniTo student enrolled.

ALSO, it is NECESSARY to book the classroom by 11:59 p.m. of the day before the lecture using the "Student Booking" application (link for students: here), in order not to exceed the maximum capacity of the classroom.

WE RECOMMEND TO STUDENTS WOULD SUBSCRBE TO THE MOODLE SITE (see the link in the icone below).

This course has been designed for students NOT belonging to the Department of physics who want to deepen their knowledge on issues relating to climate and climate change, in order to be able to account for the seriousness of the climate-environmental problem and the need for measures to reduce the effects of change. For the students of the Department of Physics, there is the course Physics of Climate (from 2023: introduction to the climate system), more detailed, on the same topic.

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Martedì16:00 - 18:00Aula Wick Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 08/03/2022 al 07/06/2022

Nota: Il corso si svolgera' nei seguenti martedi':
8,15,22,29 marzo; 5,12,26 aprile; 3,10,17,24,31 maggio; e 7 giugno

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 07/03/2022 21:55