Fisica del Clima

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).

Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

Conoscenze di meccanica, fluidodinamica, trasferimento radiativo, termodinamica.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Lezioni. Proiezione di slide. Elaborazione di semplici modelli climatici. Domande e risposte.

la frequenza non è obbligatoria ma sempre fortemente consigliata

Esame finale orale: lo studente risponderà a un paio di domande, una relativa alla prima parte del corso, l'altra alla seconda, dimostrando una buona conoscenza dei temi

vedere le informazioni nella scheda del corso relativa al docente titolare

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Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).

Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

Conoscenze di meccanica, fluidodinamica, trasferimento radiativo, termodinamica.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Lezioni. Proiezione di slide. Elaborazione di semplici modelli climatici. Domande e risposte.

la frequenza non è obbligatoria ma sempre fortemente consigliata

Esame finale orale: lo studente risponderà a un paio di domande, una relativa alla prima parte del corso, l'altra alla seconda, dimostrando una buona conoscenza dei temi

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La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).

Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

Conoscenze di meccanica, fluidodinamica, trasferimento radiativo, termodinamica.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Lezioni. Proiezione di slide. Elaborazione di semplici modelli climatici. Domande e risposte.

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La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
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Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

Conoscenze di meccanica, fluidodinamica, trasferimento radiativo, termodinamica.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Lezioni. Proiezione di slide. Elaborazione di semplici modelli climatici. Domande e risposte.

la frequenza non è obbligatoria ma sempre fortemente consigliata

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