Corso di laurea magistrale in Chimica dell'Ambiente

Introduzione: meteorologia e climatologia. 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. Formula barometrica. Rappresentazioni in coordinate di pressione.
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.
Il sistema climatico terrestre: il sole e la Terra. Componenti del sistema climatico e loro ruolo nel determinare il clima attuale terrestre. Nucleazione omogenea ed eterogenea di goccioline d’acqua. Nuclei di condensazione. Formazione delle nebbie. Nucleazione omogenea ed eterogenea di cristalli di ghiaccio. Classificazione internazionale delle nubi. Formazione di precipitazione in nubi “calde” e “fredde”. Tipi di precipitazione. Grandezze fisiche per la descrizione dell’energia trasportata dalla radiazione. Irradianza e radianza solare sulla Terra. Temeperature di emissione del Sole e della Terra. Effetto serra. Corpi grigi ed assorbitori selettivi. Albedo. .Semplice modello multistrato di equilibrio radiativo. Trasferimento della radiazione solare e di quella terrestre in atmosfera. Radiazione ad onda lunga uscente. Effetti radiativi delle nubi. Profilo di temperatura di equilibrio radiativo. Masse d’aria e fronti. Cicloni extratropicali e la teoria del fronte polare.