|
|
LA FISICA DELL'ATMOSFERA E DEGLI OCEANI
PRESENTAZIONE
Atmosfera ed oceani sono gli elementi caratterizzanti
l'ambiente terrestre. Il loro comportamento e le loro interazioni
definiscono il clima e la sua evoluzione. Sono sistemi complessi,
la cui dinamica è descritta da moti su ampio spettro di
scale spazio-temporali (dal millimetro alle decine di migliaia
di chilometri, dalle frazioni di secondo alle centinaia di migliaia
di anni). Le discipline che ne studiano fisica e dinamica sono
la meteorologia e l'oceanografia fisica, le cui origini partono
dalla fisica del '700 e la definizione delle equazioni che descrivono
il comportamento dei fluidi. La loro evoluzione successiva ha
definito un contesto comune per lo studio di atmosfera ed oceani,
il cui comportamento su scala planetaria ha caratteristiche dinamiche
comuni. Ai fini dello studio dei sistemi meteorologici, delle
correnti oceaniche e del clima terrestre, atmosfera ed oceani
sono fluidi imcompressibili, fortetemente condizionati dalla rotazione
della Terra, dalle variazioni dell'angolo compreso fra la sua
superficie e l'asse di rotazione e dalle interazioni che avvengono
all'interfaccia atmosfera-mare. Nessuna delle due componenti si
può trascurare per la descrizione del clima terrestre.
Sebbene le peculiarità dei moti di atmofera ed oceani siano
state studiate in modo specifico a partire dalla seconda metà
dell' '800, lo sviluppo sistematico di meteorologia ed oceanografia
è concentrato in questo secolo e, comunemente a molte altre
discipline, è soggetto ad una crescita esponenziale nelle
ultime decadi associata alla disponibilità di elaboratori
numerici di crescente potenza e misure satellitari. La disponibilità
di affidabili previsioni meteorologiche su scala planetaria, la
descrizione quantitativa del sistema di correnti che scorre attraverso
gli oceani terrestri, le ricostruzioni delle caratteristiche dell'atmosfera
e della superficie oceanica basate su dati satellitari, le simulazioni
del clima sono i risultati emblematici dei progressi di meteorologia
ed oceanografia fisica.
Lo studio di atmosfera ed oceani comprende componenti teoriche,
osservative e numeriche. La conoscenza di atmosfera ed oceani
necessita dello sviluppo di sensori sofisticati e tecniche di
analisi dati con cui convertire l'insieme dei dati numerici in
una ricostruzione coerente della circolazione. Occorre identificare
sistemi semplificati di equazioni con cui studiare l'evoluzione
di atmosfera ed oceani, analizzarne le proprietà ed arrivare,
mediante una progressiva riduzione della complessità del
sistema, ad identificare soluzioni con cui comprendere la dinamica
dei processi analizzati. In generale, tuttavia, il sistema reale
è talmente complicato da rendere possibile solo una trattazione
numerica delle equazioni, per cui sono necessari codici numerici
ed elaboratori, spesso di elevata potenza. Le previsioni meteorologiche,
le simulazioni climatiche e della circolazione oceanica sono tra
le principali applicazioni dei supercalcolatori.
CORSI
 UNIVERSITÀ
DI LECCE
Corsi di Laurea in FISICA (vecchio ordinamento)
e in SCIENZE AMBIENTALI
OCEANOGRAFIA
FISICA (modulo) - Corso di Laurea in Fisica. Il
corso costituisce un'introduzione alla dinamica degli oceani e
alla teoria della circolazione generale oceanica. Nel corso sono
descritte le forze che determinano i moti oceanici, gli scambi
di quantità di moto, calore e massa fra oceano ed atmosfera,
il ruolo degli oceani nei bilanci di calore su scala planetaria.
Sono inoltre discussi i principi della fluidodinamica geofisica
e la dinamica della vorticità, il ruolo della rotazione
terrestre e degli attriti, la termodinamica degli oceani. Il corso
comprende una trattazione delle onde che caratterizzano i moti
oceanici (onde di gravità e onde capillari, onde di Poincarè-Sverdrup,
onde interne, onde di Kelvin, onde di Rossby).
Testo di riferimento: J.R. Apel, "Principles of Ocean
Physics", Academic Press.
OCEANOGRAFIA COSTIERA (modulo)
- Corso di Laurea in Scienze Ambientali. Il corso fornisce
un'introduzione generale all'oceanografia fisica, concentrando
le lezioni sui processi importanti nelle regioni costiere. Gli
argomenti del corso includono le correnti costiere, l'affioramento
e lo sprofondamento di masse d'acqua in prossimità della
costa, le inondazioni costiere, lo scivolamento di masse d'acqua
densa lungo il fondo marino, le caratteristiche di maree e sesse
in bacini regionali semichiusi, il comportamento delle onde marine
in acque poco profonde, le caratteristiche delle correnti negli
stretti. Gli argomenti di interesse generale trattati nel corso
includono le equazioni fondamentali della dinamica e della termodinamica
applicate alla circolazione marina, le interazioni atmosfera-mare,
e cenni sui modelli numerici.
 UNIVERSITÀ
DI PADOVA
Corso
di Laurea in FISICA - nuovo ordinamento
Indirizzo: "FISICA DELL'ATMOSFERA E DEGLI OCEANI"
L'indirizzo segue una linea prevalentemente fenomenologica e
modellistica, in relazione all'attività
di ricerca del gruppo AOD. L'idea è descrivere
la fenomenologia di atmosfera ed oceani, prevalentemente su scala
planetaria, ed introdurre gli strumenti disponibili per la loro
descrizione. Ampio spazio è riservato alle equazioni differenziali
che ne governano i moti ed ai metodi numerici che ne consetono
la soluzione, al fine di porre le premesse per aplicazioni basate
sull'uso del calcolatore. Scopo degli insegnamenti è fornire
le conoscenze preliminari a future attività di ricerca
e solide basi che possono essere utilizzate per attività
professionali e consulenze. Una buona percentuale di studenti
che hanno fino ad oggi seguito percorsi formativi analoghi svolgono
attività di ricerca, altri svolgono consulenze, attività
informatiche o sono impiegati presso agenzie e enti pubblici.
ORGANIZZAZIONE DELL'INDIRIZZO
Gli insegnamenti di indirizzo ammontano
a 15 crediti complessivi, suddivisi in tre corsi da 5 crediti
ciascuno. Gli insegnamenti vengono impartiti al secondo (Fluidodinamica)
e al terzo (restanti due corsi) anno del corso di laurea di primo
livello. Gli insegnamenti di Fluidodinamica e di Tecniche Numeriche
sono in comune con l'Indirizzo di "Fluidodinamica e Fisica
dei Plasmi", da cui si differenziano per un gruppo di lezioni
conclusive dedicate ad argomenti caratterizzanti l'indirizzo "Fisica
dell'Atmosfera e degli Oceani".
DESCRIZIONE DEI CORSI DEL TRIENNIO
FLUIDODINAMICA (II anno, 5 Crediti).
Il corso comprende un'analisi delle proprietà fisiche dei
fluidi, della loro cinematica e delle forze che in essi agiscono
in modo da identificare le equazioni che governano il loro moto.
Si discute con particolare attenzione il moto di fluidi incompressibili
e viscosi, la dinamica della vorticità, le caratteristiche
dei regimi laminare e turbolento, la termoconduzione. La parte
finale del corso si focalizza sui regimi dinamici caratterizzanti
i moti di atmosfera ed oceani.
INTRODUZIONE ALLA FISICA DELL'ATMOSFERA
E DEGLI OCEANI (III anno, 5 crediti). Il corso descrive
la composizione e la struttura di atmosfera e oceani e introduce
i principali processi fisici che ne sono responsabili. Vengono
analizzati i meccanismi responsabili della struttura verticale
di atmosfera ed oceani, i bilanci di calore, massa e quantità
di moto, la propagazione della radiazione solare e delle onde
elettromagnetiche, le leggi della termodinamica e le equazioni
di stato. Il corso introduce il ruolo della rotazione terrestre,
un'analisi degli strati limite in atmosfera ed oceano, la fisica
delle nubi. I contenuti consentono una descrizione fenomenologica
generale del comportamento di atmosfera ed oceani, dei moti su
scala planetaria e la loro importanza per il clima terrestre.
TECNICHE NUMERICHE (III anno,
5 crediti). Il corso analizza le tecniche di discretizzazione
delle equazioni differenziali ordinarie e, successivamente, di
quelle alla derivate parziali tipiche della fluidodinamica. Vengono
classificate le equazioni ed individuati gli schemi numerici adatti
alla loro risoluzione. Il corso comprende un'analisi della precisione
e della stabilità numerica degli schemi proposti. Il corso
è finalizzato alla definizione delle procedure numeriche
utilizzate nei codici numerici che descrivono il comportamento
dei fluidi nelle applicazioni tipiche della meteorologia e dell'oceanografia
fisica.
Programma del corso ed esercizi
TESI
ARGOMENTI
DI TESI
- Modellistica
- Assimilazione di dati
- Dinamica dell'atmosfera e dell'oceano
- Sviluppo di nuovi modelli e implementazione di modelli esistenti
TESI DI LAUREA
- Lucia Zampato, Anno Accademico 1992-1993, "Studio
e previsione delle variazioni del livello del mare: dinamica
a piccola e larga scala".
- Denise Pernigotti, Anno Accademico 1993-1994, "Implementazione
di un modello numerico della circolazione nell'Adriatico".
- Giovanni Sturaro, Anno Accademico 1993-1994, "Dinamica
dell'interfaccia aria-mare".
- Alberto Troccoli, Anno Accademico 1995-1996, "Struttura
3-DIM dell'Adriatico e processi che la determinano".Annamaria
Massalin, Anno Accademico 1996-1997, "Dinamica
dello strato mescolato".
- Antonella Sanna, Anno Accademico 1997-1998, "Applicazione
di modelli accoppiati meteo-marini ad un caso di ciclogenesi
nel Mediterraneo".
- Elena Elvini, Anno Accademico 1997-1998, "Previsioni
meteo-marine a medio termine nel Mediterraneo".
- Francesca Garofalo, Anno Accademico 1997-1998, "La
missione Huygens-Cassini per l'analisi dell'atmosfera di Titano".
- Gabriella Villani, Anno Accademico 1997-1998, "La
circolazione termoalina: caratteristiche degli stati stazionari".
- Ivano Tanduo, Anno Accademico 1997-1998, "Strutture
meteorologiche a mesoscala nel Mediterraneo analizzate con osservazioni
da satellite".
- Paola Basso, Anno Accademico 1997-1998, "Un
modello di ecosistema applicato al Nord Adriatico".
- Alberto Nizzero, Anno Accademico 1998-1999, "Ricostruzione
di campi di vento su scala regionale mediante tecniche di downscaling
statistico".
- Andrea Zoleo, Anno Accademico 1998-1999, "Sviluppo
ed applicazione di un modello multistarto di ecosistema".
- Elena Caldognetto, Anno Accademico 1998-1999, "Simulazione
di un tifone mediante un modello accoppiato meteo-marino".
- Fabio Dalan, Anno Accademico 1998-1999, "I
cicloni nel Mediterrraneo: scenario attuale ed effetti del raddoppio
del CO2".
- Simona De Zolt, Anno Accademico 1998-1999, "Predicibilità
nella dinamica di un modello meteo-marino nel Mediterraneo".
- Nicola Moro, Anno Accademico 1999-2000, "Modelli
teorici e simulazioni numeriche della circolazione oceanica".
- Ettore Murabito, Anno Accademico 2000-2001, "Analisi
delle relazioni tra clima europeo e variabilità climatica
su scala globale".
- Giovanni Martucci, Anno Accademico 2000-2001, "Controreazione
del mare sull'atmosfera: effetto sull'evoluzione a medio termine
sullo strato mescolato marino".
- Matteo Zampieri, Anno Accademico 2000-2001, "Controreazione
del mare sull'atmosfera: effetto sulla previsione meteorologica
a medio termine".
- Mufato Renzo, Anno Accademico 2001-2002, "Implementazione
e ottimizzazione di un modello di storm surge per l'Adriatico".
All the manuscripts are available at the student library of the
Dept. of Physics or at the office of
Prof. Piero Lionello.
ON
GOING THESIS
- Alessandro Zardini, "Analisi
della variabilità della circolazione".
- Andi Nuhu, "'Ensemble simulations'
dell'evento 4 Novembre 1966".
- Antonella Quarta, "Analisi
della variabilità interannuale e interdecadale del campo
d'onde marine nel Mediterraneo".
POST-LAUREAM
Per informare gli studenti sulle possibilità di occupazione
al termine del corso di studi, vengono sintetizzate le attività
svolte dopo la laurea da 24 studenti che hanno svolto il lavoro
di tesi dal 1993 ad oggi presso il gruppo A.O.D., avendo il prof.
Lionello come relatore o correlatore.
Questa sintesi descrive la situazione nel mese di marzo 2002,
e non ha pretesa di significatività statistica, vista l'esiguità
del campione esaminato. Essa ha lo scopo di informare ed orientare
gli studenti interessati all'indirizzo "Fisica dell'Atmosfera
e degli Oceani" e consentire loro di valutare l'attinenza
che possibili sbocchi professionali o la continuazione di un percorso
formativo hanno con l'indirizzo scelto durante il corso di laurea,
e in particolare con il lavoro di tesi.
Lavoro di tesi
Sul totale di 24 laureati:
6 hanno svolto il lavoro di tesi presso altre strutture (CNR di
Padova, Bologna o Venezia)
1 ha condotto il lavoro di tesi in modo autonomo
17 hanno lavorato direttamente presso l'Università di Padova
nel gruppo AOD.
Prima attività
Sul totale di 24 laureati:
6 si sono laureati da 3 mesi o meno, e non verranno conteggiati
nei successivi punti
7 hanno usufruito di borsa di studio dell'Universita' di Padova
o di altri enti per svolgere attività nell'ambito della
fisica dell'atmosfera e dell'oceano
3 hanno effettuato collaborazioni presso Enti o Servizi che operano
nel settore della fisica ambientale
1 ha lavorato presso una scuola privata come insegnante di fisica
3 sono stati assunti da societa' operanti nel settore informatico
(eventualmente dopo corso di formazione e/o stage)
1 ha intrapreso attivita' libero-professionale nel settore informatico
3 hanno avuto accesso a corsi di dottorato o scuola di specializzazione.
Formazione post-lauream
Chi ha deciso di accedere ad un ulteriore livello formativo non
sempre l'ha fatto subito dopo la laurea, quindi questo dato non
compare nel punto precedente e viene qui analizzato più
in dettaglio:
7 hanno svolto o stanno svolgendo dottorato in Italia (4) o all'estero
(3) in ambito affine all'indirizzo scelto durante il corso di
laurea
1 ha svolto un master
1 ha frequentato la scuola di specializzazione per l'insegnamento
Forme contrattuali
I 18 laureati da oltre 3 mesi possono aver usufruito di varie
forme contrattuali nel corso della propria carriera; si esamina
quali ricorrono:
11 hanno usufruito di borse di studio o assegni di ricerca dell'Universita'
o di altri enti
4 hanno avuto accesso a borse di dottorato in Italia o all'estero
9 hanno effettuato collaborazioni (occasionali o coordinate e
continuative)
8 sono stati assunti
1 ha svolto attivita' libero-professionale.
Attività
attuali
Attività svolte attualmente (marzo 2002) dai 18 laureati
da oltre 3 mesi:
4 stanno usufruendo di borse di studio o assegni di ricerca dell'Universita'
o di altri enti
2 stanno usufruendo di borse di dottorato all'estero
4 hanno un contratto di collaborazione
7 lavorano come dipendenti; di questi 3 in aziende del settore
informatico, 1 presso un Ente locale, 1 alla NASA negli Stati
Uniti, 1 al Centro Meteorologico di Teolo, 1 è insegnante
di ruolo di fisica nelle scuole superiori, 1 svolge attività
libero-professionale.
|
|
