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Oggetto:
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Laboratorio di geofisica computazionale

Oggetto:

Computational Geophysics Laboratory

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
MFN0836
Docenti
Prof. Silvia Ferrarese (Titolare del corso)
Massimiliano Manfrin (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

Basic knowledges of the first 3 years of the bachelor in Physics.
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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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

Understanding the main numerical processes in a forecast meteorological model, and solving problems in geophysical and environmental physics with the Fortran 95/2003 programming language  

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
   

Knowledge and understanding:
Deep knowledge of Fortran computer language (version 95/2003) - Knowledge of the intergration methods usually used in the forecasting atmospherical models

Applying knowledge  and understanding:

Ability in solving a problem or modelling an atmospherical-geophysical phenomenum with the Fortran 95/2003 computer language

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Modalità di insegnamento

Lezioni e esercitazioni

Lessons and laboratory

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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

Solving a problem in the field of geophysics writing and running a Fortran 95/2003 code

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Attività di supporto

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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

- Chapman S. J. (2007) : Fortran 95/2003 for Scientists & Engineers, 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 12/01/2017 al 15/03/2017

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Note

Le esercitazioni al computer sono una parte fondamentale. La frequenza è fortemente consigliata.

Laboratory  is a fundamental activity. Attendance is strongly recommended.

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Ultimo aggiornamento: 10/10/2016 11:40