Course Syllabus
Obiettivi
Fornire le conoscenze di base della fisica degli oceani. Mostrare l’utilità di modelli fisici e matematici per la descrizione e la comprensione della fluidodinamica geofisica.
Contenuti sintetici
Dopo una prima parte dedicata alle proprietà fisiche fondamentali dell’oceano, verranno introdotte le leggi della fluidodinamica geofisica. Verranno quindi analizzate alcune soluzioni approssimate di tali leggi, che ben descrivono caratteristiche salienti della circolazione oceanica. Nella parte di laboratorio verrano svolti esperimenti volti alla visualizzazione e alla comprensione dei concetti esposti durante le lezioni frontali.
Programma esteso
Fisica degli oceani: Propagazione della luce e del suono. Temperatura e salinità. Equazione di stato. Strato mescolato e stratificazione. Distribuzione di traccianti. Bilancio di calore. Masse d’acqua. Diagrammi temperatura-salinità.
Dinamica dell’oceano: Equazioni di Navier Stokes. Conservazione della massa. Approssimazione idrostatica. Flusso geostrofico. Eddies. Trasporto di Ekman. Vorticità. Circolazione a grande scala. Giri oceanici subtropicali e polari, correnti sullo strato limite occidentale. Onde di gravità. Onde di Rossby e di Kelvin.
Laboratori: Esperimenti di fluidodinamica geofisica.
Prerequisiti
Conoscenze base di matematica: aritmetics, algebra, trigonometria, geometria, analisi, vectors.
Conoscenze base di fisica: cinematica, termodinamica, dinamica, struttura atomica, onde.
Conoscenze base di geografia fisica: latitudine, longitudine, moti orbitali dei pianeti, rotazione terrestre, ciclo lunare, stagionalità.
Modalità didattica
Il corso è interamente ****IN LINGUA INGLESE****
a) 17.5 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa
b) 6 attività di laboratorio da 2 ore in presenza, Didattica Interattiva
Materiale didattico
Vallis “Essential of Atmospheric and Oceanic Dynamics”, Cambridge Univ. Press (2019)
Stewart, “Introduction to Physical Oceanography”, disponibile gratuitamente on line.
Marshall and Plumb “Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics”, Academic Press (2008)
Talley et al "Descriptive Physical Oceanography", Elsevier (2011).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova orale (colloquio sugli argomenti svolti a lezione). Ogni studente argomenterà un paio di temi su scelta dei docenti, impostando la presentazione con un livello di completezza matematica di sua scelta. Particolare attenzione sarà prestata alla precisione del linguaggio utilizzato, sia esso prettamente matematico o no. La durata tipica dell'esame è di circa 15 minuti, ma notevoli differenze sono possibili in funzione dell'andamento dell'esame.
Gli studenti che non sono stati presenti ad almento il 75% delle ore di laboratorio dovranno anche risolvere un problema scritto, della tipologia di quelli forniti sulla pagina elearning (sono fornite anche le soluzioni, gli studenti dovranno lavorare autonomamente su di essi).
Orario di ricevimento
Contattare il docente
Sustainable Development Goals
Aims
Provide basic knowledge of the physics of the oceans. Show the usefulness of mathematical and physical models for the description and the understanding of geophysical fluid dynamics.
Contents
In the first part of the course fundamental physical properties of the ocean will be introduced. The second part will be basic geophysical fluid dynamics, with the discussion of solutions to approximations relevant for the description of the ocean circulation and waves. In the laboratory sessions, hands on experiments will be presented to better visualise and understand the main topics of the course.
Detailed program
Ocean Physics: Light and sound propagation. Temperature and salinity. Equation of state. Mixed layer and stratification. Tracer distribution. Heat fluxes. Water masses. T-S diagrams.
Oceanic Dynamics: Navier-Stokes equation. Mass conservation. Hydrostatic approximation. Geostrophic flow. Ekman transport. Upwelling and downwelling. Vorticity. Large scale circulation and winds. Subtropical and subpolar gyres. Western boundary currents. Gravity waves. Rossby and Kelvin waves.
Labortatory sessions: Geophysical fluid dynamical experiments.
Prerequisites
Basic math knowledge: arithmetic, algebra, trigonometry, geometry, calculus, vectors.
Basic physics knowledge: kinematics, thermodynamics, dynamics, atomic structure, waves.
Basic knowledge of physical geography: latitude, longitude, planetary orbital motion, Earth rotation, Moon cycle, seasonality.
Teaching form
The class is entirely in English language.
a) 17.5 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics
b) 6 two-hour lab activities, in person, Interactive Teaching
Textbook and teaching resource
Vallis “Essential of Atmospheric and Oceanic Dynamics”, Cambridge Univ. Press (2019)
Stewart, “Introduction to Physical Oceanography”, freely available on line.
Marshall and Plumb “Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics”, Academic Press (2008)
Talley et al "Descriptive Physical Oceanography", Elsevier (2011).
Semester
Second
Assessment method
Oral exam: candidates will be asked questions regarding the topics discussed in class. Each student will discuss a couple of topics chosen by the instructors, deciding by him/her-self what mathematical level to use. Attention will be payed to the accuracy of the used language (mathematical or not). Typical duration of the exam is about 15 minutes, but large deviations are possible depending on how the exam evolves. Students who have not been present to at least 75% of the lab sessions will be required to solve a problem set, chosen among those provided on the eleraning web page (solutions are also provided on the elearning web page, students will have to work on them by themselves).
Office hours
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