Corso di laurea magistrale in Chimica dell'Ambiente

1)      Introduzione al Corso

La meteorologia e la climatologia – Sistema di riferimento solidale con la Terra rotante – Grandezze fisiche fondamentali per l’atmosfera e loro derivata locale e totale. 

2)      Panoramica dei principali argomenti del corso

Proprietà ottiche dell’atmosfera – Massa – Composizione chimica attuale – Struttura verticale  – Venti – Precipitazioni e loro distribuzione media climatologica, ecc… 

3)      Il Sistema Terra o Sistema climatico

Il Sole – Caratteristiche dei moti terrestri di rotazione e rivoluzione – Geometria terrestre rispetto al Sole  – Insolazione giornaliera media in funzione della stagione e della latitudine. Componenti del Sistema Terra e loro  ruolo nel clima. 

4)      Termodinamica dell’atmosfera “secca”

Equazione di stato per una miscela di gas  – Distribuzione di velocità di Maxwell-Boltzmann  – Equilibrio idrostatico  – Geopotenziale, altezza e spessore di geopotenziale  – Altezza di scala ed equazione ipsometrica  – Effetto orografico sulla pressione e riduzione al livello del mare – Perché l’atmosfera non si disperde nello spazio  – Energia e I° Principio della Termodinamica – Entalpia – Energia statica secca – Entropia e II° principio della Termodinamica – Concetto di particella d’aria – Temperatura potenziale – Lapse rate adiabatico secco –  Diagrammi termodinamici – Stabilità statica per aria secca – Forze di galleggiamento.

5)      Termodinamica dell’atmosfera umida

Pressione di vapore – Temperatura virtuale – Misure assolute di contenuto di umidità dell’aria – Equazione di Clausius-Clapeyron – Temperatura potenziale dell’aria umida insatura – Mixing ratio di saturazione – Stabilità statica dell’aria umida insatura – Specifiche del contenuto di umidità dell’aria in rapporto alla saturazione  – Temperatura di bulbo bagnato – Altezza di scala del vapore d’acqua – Livello di formazione delle nubi – Processi adiabatici saturi e pseudo-adiabatici – Entropia umida satura – Temperatura potenziale equivalente – Temperatura equivalente – Temperatura potenziale di bulbo bagnato – Energia statica umida – Gradiente adiabatico umido saturo – Connessione tra le varie temperature termodinamiche.

6)      Formazione delle nubi e precipitazioni

Nucleazione omogenea ed eterogenea di gocce d’acqua– Cloud Condensation Nuclei  – Formazione della nebbia. Nucleazione omogenea ed eterogenea  di cristalli di ghiaccio. Classificazione internazionale delle nubi. Formazione della precipitazione in nubi “calde”e “fredde”. Tipi di precipitazione.

8)      Fenomeni radiativi

Grandezze descriventi l’energia trasportata dalla radiazione – Irradianza e radianza solare sulla Terra  – Temperatura di brillanza, temperatura di colore – Temperatura di emissione del Sole e della Terra – Effetto serra – Termalizzazione della radiazione solare – Corpi grigi ed assorbitori selettivi  – Riflessione e albedo – Trasmissione – Diffusione – Semplici modelli multistrato di atmosfera in equilibrio radiativo. Trasferimento radiativo in atmosfera: radiazione solare e terrestre – Outgoing Longwave Radiation  – Ratei di variazione di temperatura  – Effetto radiativo delle nubi  – Profili di temperatura di equilibrio radiativo.

9)      Dinamica dell’atmosfera

Cinematica del flusso orizzontale a grande scala. Dinamica del flusso orizzontale: forze reali e forze apparenti in un sistema di riferimento rotante  – Carte meteorologiche e principali strutture bariche   – Approccio lagrangiano ed euleriano – L’equazione per il moto orizzontale  – Il vento geostrofico  –Effetto dell’attrito presso la superficie  – Il vento di gradiente  – L’equilibrio ciclostrofico  – Il numero di Rossby  – L’equazione del moto verticale – Il vento termico  – Atmosfera barotropica e baroclina  – Avvezione geostrofica di temperatura  – Vorticità assoluta e potenziale – Equazione per l’energia termodinamica  – L’equazione di continuità  – Deduzione del campo di moto verticale  – Il sistema delle equazioni primitive. La circolazione atmosferica generale – Correnti a getto  –  Instabilità barotropica e baroclina – Trasporto di calore verso i poli. 

10)    Concetti e fenomeni meteorologici

Masse d’aria  – Fronti - Cicloni delle medie latitudini e teoria del fronte polare.

11)  Elementi di Dinamica del Clima

Variabilità climatica e cambiamento climatico – Il clima di oggi – Bilancio energetico globale – Modello di equilibrio radiativo-convettivo. Equilibri climatici, sensitività climatica, feedbacks  – Proiezioni modellistiche di riscaldamento globale.

Argomento	Ore Lez.	Ore Esercit.	Ore Laboratorio	Totale Ore di Car. Didattico
Introduzione al corso-Panoramica dei principali argomenti-Sistema climatico	6	-	-
Termodinamica “secca” e “umida”, Nubi e pecipitazioni	16	-	-
Fenomeni radiativi	10	-	-
Dinamica atmosferica, concetti meteorologici	12	-	-
Elementi di dinamica del clima	4	-	-
Totale	48	-	-	48