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Oggetto:
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Laboratorio di geofisica computazionale

Oggetto:

Computational Geophysics Laboratory

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Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
MFN0836
Docente
Prof. Renzo Richiardone (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti
conoscenze di base del corso di laurea triennale in Fisica
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

 Preparare lo studente a comprendere il funzionamento di un modello numerico di previsione meteorologica e a risolvere problemi nel campo della geofisica  e della fisica ambientale programmando in Fortran 95/2003

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi


  Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding):

        Conoscenza approfondita del linguaggio di programmazione Fortran nelle versioni 95/2003 -  Conoscenza dei metodi di integrazione numerica piu' usati nei modelli di previsione meteorologica
 

  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione  (applying knowledge  and understanding):
     
        Capacita' di risolvere un problema o modellizzare un processo di interesse geofisico-ambientale in modo numerico programmando in Fortran 95/2003
   

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

l'esame consiste nel preparare un breve programma in Fortran 95/2003 per risolvere numericamente un problema in ambito geofisico

Oggetto:

Programma

                   FORTRAN 95/2003 :
Tipi di variabili intrinseche e loro precisione - Espressioni   ed operatori numerici, logici, CHARACTER - Funzioni intrinseche - Diagrammi di flusso - Costrutto IF...THEN...ELSE - Costrutto CASE - Cicli (istruz. DO, CYCLE, EXIT)- Istruzioni e formati di I/O - Files sequenziali e ad accesso diretto - Istruz INQUIRE - Matrici e loro sezioni - Costanti vettoriali - Matrici conformi ed  operazioni "elementali" - Il costrutto WHERE - Allocazione dinamica - Sottoprogrammi - Condivisione di dati tra  sottoprogrammi mediante i moduli - Procedure ricorsive - Puntatori - Cenni alla programmazione Object-Oriented .
 
                   METODI NUMERICI :
  Integrazione nel tempo e nello spazio con le differenze finite : schemi numerici a 2 e 3 livelli, espliciti ed impliciti -  Schemi forward,backward, trapezoidale, leapfrog - Accuratezza e stabilita' - Confronto tra soluzioni numeriche con metodi diversi e le soluzioni esatte per l'equazione che descrive il raffreddamento newtoniano e l'equazione dell'avvezione lineare unidimensionale.

   

FORTRAN 95/2003:  

Intrinsic data types and their precision - Numerical, logical, CHARACTER operators and expressions - Intrinsic functions - Flowcharts -    IF...THEN...ELSE construct - CASE construct - Loops (DO, CYCLE, EXIT  statements) -  I/O  statements and formats - Sequential and direct access files - INQUIRE statement - Arrays and array sections -  Vector constants  - Conformable arrays and elemental operations - WHERE construct - Dynamic memory allocation - Subprograms - Data sharing using modules - Recursive procedures - Pointers - Object-Oriented Programming outlines. 

 NUMERICAL METHODS :

Time and space integration using finite differences : 2 and 3-level numerical schemes - explict and implicit schemes - Forward, backward, trapezoidal, leapfrog schemes - Accuracy and stability  - Methods intercomparison  and exact solutions  in newtonian cooling and 1D- linear advection equations.  

 

 

 

 

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

- Chapman S. J. (2004) : Fortran 90/95 - guida alla programmazione. II edizione, Ediz. McGraw-Hill. - Durran D. R. (1999) : Numerical Methods for Wave Equations in Geophysical Fluid Dynamics. Ediz. Springer. - Mesinger F., Arakawa A. (1976) : Numerical Methods Used in Atmospheric Models . GARP Publications Series N. 17, vol. 1 - World Meteorological Organization.   -  http://exodus.physics.ucla.edu/Fortran95/F90_Objects.pdf



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì11:00 - 13:00Aula Informatica B Dipartimento di Fisica
Martedì9:00 - 11:00Aula Informatica B Dipartimento di Fisica
Mercoledì9:00 - 11:00Aula Informatica B Dipartimento di Fisica
Giovedì9:00 - 11:00Aula Informatica B Dipartimento di Fisica
Lezioni: dal 13/01/2016 al 15/03/2016

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Note

Le esercitazioni al computer sono una parte fondamentale. La frequenza è fortemente consigliata. Non e' necessaria alcuna propedeuticita'.

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Ultimo aggiornamento: 20/03/2014 16:14