Summary of Waves and Turbulence

Course Syllabus

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Obiettivi

Fornire le conoscenze avanzate sullo stato dell’arte nella dinamica non bilanciata in oceano, mescolamento e trasporto in oceano. Mostrare le interconnessioni tra dinamica oceanica e ecosistemi marini.

Contenuti sintetici

Questo corso fornisce un’introduzione alla dinamica del mescolamento e della turbolenza oceanici. Particolare attenzione è rivolta ai processi a piccola scala che hanno effetti sulla dinamica a grande scala. I temi trattati includono: energetica oceanica, mescolamento diapicno, onde interne, vortici a mesoscala, diffusione turbolenta, turbolenza isotropica e geostrofica, vorticità e dinamica della vorticità potenziale, trasferimento di energia ed enstrofia tra scale diverse.

Programma esteso

Onde di superficie, onde interne, tsunami, maree. Sistemi di acqua bassa. Effetti della rotazione: onde inerziali, onde di Kelvin, onde di Rossby. Instabilità barotropica e baroclina. Vortici alla mesoscala e dinamica alla sottomesoscala. Interazioni tra onde e flusso medio. Turbolenza isotropica. Turbolenza quasi-geostrofica. Diffusione turbolenta e trasporto dovuto agli eddies. Mescolamento oceanico. Effetti della turboilenza sull’ecosistema marino.

Prerequisiti

Physics of the Sea

Modalità didattica

Lezione frontale

Materiale didattico

Vallis “Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics”, 2^nd edition, Cambridge UNiv. Press (2017)

Salmon, “Lectures in Geophysical Fluid Dynamics”, Oxford U. Press (1998)

Thorpe, “The Turbulent Ocean”, Cambridge U. Press (2005)

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Secondo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

- Esame orale sulle tematiche affrontate a lezione

- presentazione di un articolo di ricerca

Orario di ricevimento

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Aims

Provide advanced knowledge of the unbalanced dynamics of the oceans, of ocean mixing and transport. Show the interconnections between ocean dynamics and marine ecosystems.

This course is an introduction to the dynamics of ocean mixing and transport. The focus is on aspects of the small scale processes that feed back onto large scale dynamics. Topics include: ocean energetics, diapycnal mixing, internal waves, mesoscale eddies, eddy diffusivities in turbulent flows, isotropic and geostrophic turbulence, vorticity and potential vorticity dynamics, energy and enstrophy transfer across scales.

Detailed program

Surface waves, internal waves, tsunamis, tides. Shallow water systems. Effects of rotation: inertial waves, Kelvin waves, Rossby waves. Barotropic and baroclinic instabilities. Mesoscale eddies and submesoscale dynamics. Wave-mean flow interactions. Isotropic turbulence. Quasi-geostrophic turbulence. Turbulent diffusion and eddy transport. Ocean mixing. Turbulent effects on the marine ecosystem.

Prerequisites

Physics of the Sea

Teaching form

Frontal lecture

Textbook and teaching resource

Vallis “Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics”, 2^nd edition, Cambridge UNiv. Press (2017)

Salmon, “Lectures in Geophysical Fluid Dynamics”, Oxford U. Press (1998)

Thorpe, “The Turbulent Ocean”, Cambridge U. Press (2005)

Semester

Second

Assessment method

- Oral examination on the topics discussed during lectures

- Presentation of a scientific paper

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