Course Syllabus
Obiettivi
Lo scopo del corso è consentire agli studenti di acquisire una conoscenza di base del sistema climatico e della sua rappresentazione attraverso modelli di simulazione numerica del clima - Earth System Models (ESM), come strumento fondamentale nell'ambito di studi sui cambiamenti climatici.
Per tutti gli studenti, questo corso fornirà le conoscenze di base sui cambiamenti climatici e consentirà loro di comunicare con esperti nella modellistica climatica e di saper interpretare i dati prodotti da simulazioni con modelli climatici, che possono costituire gli input / punto di partenza del loro lavoro futuro, ad esempio in relazione agli impatti dei cambiamenti climatici.
Per coloro che sono interessati a perseguire la modellistica del clima o di altri aspetti del mondo fisico, questo corso potrebbe essere un buon punto di partenza e dovrebbe essere complementare a corsi più mirati.
Contenuti sintetici
· Il sistema climatico e cambiamenti climatici
· Basi teoriche della modellazione numerica del clima
· Applicazioni con strumenti di programmazione per esplorare in maniera semplificata alcuni elementi di base della modellazione numerica del clima
Programma esteso
Durante le lezioni svolte in modalità erogativa ci sarà una revisione dei principali aspetti della climatologia fisica (come il bilancio energetico della Terra, la circolazione generale dell'atmosfera e degli oceani, il concetto di feedback nel sistema climatico, ecc.), e la presentazione di alcune informazioni di base sulle basi fisiche dei cambiamenti climatici, nonché su impatti, adattamento e vulnerabilità nel contesto del flusso di lavoro IPCC.
Inoltre, uno specifico blocco di lezioni svolte in modalità erogativa sarà dedicato all'acquisizione delle basi teoriche della previsione numerica del clima, concentrandosi sull'integrazione numerica e sulla rappresentazione degli aspetti dinamici e delle parametrizzazioni fisiche degli ESM.
Le sessioni pratiche del laboratorio si svilupperanno da zero, guidando gli studenti verso l'acquisizione degli strumenti software tipicamente utilizzati per impostare ed eseguire simulazioni climatiche. Verranno introdotti strumenti generali: shell Unix, Fortran, semplici strumenti di gestione e visualizzazione dei dati (nco, ncview, ecc.). Verranno utilizzati / modificati semplici programmi in Fortran per testare alcuni dei concetti di base descritti nella teoria.
Tutte le sessioni pratiche saranno ospitate su macchine virtuali accessibili tramite autenticazione individuale con credenziali personali UNIMIB (anche dai computer privati degli studenti).
Prerequisiti
Geografia Fisica.
Modalità didattica
12 attività di laboratorio da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza
8 attività di laboratorio da 3 ore svolte in modalità interattiva in presenza
Materiale didattico
Slides del docente e links a pagine web e articoli scientifici, distribuiti tramite elearning.
Libri di testo disponibili presso la biblioteca di Ateneo:
· Numerical Weather and Climate Prediction, T.T. Warner, Cambridge University Press, 2011 (anche in formato eBook).
· An introduction to three-dimensional climate modelling, W.M. Washington and C.L. Parkinson, University Science Book, 2005.
· A climate modelling primer, K. McGuffie and A. Henderson-Sellers, Wiley Blackwell, 2014.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale su teoria e argomenti pratici trattati durante il corso.
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
Sustainable Development Goals
Aims
The aim of the course is to enable students to gain a basic knowledge of the climate system and its representation in numerical Earth System Models (ESMs), as a fundamental tool in the framework of climate change studies.
For all students, this course will provide basic knowledge on climate change, and it will allow them to communicate with experts in climate modeling, and make sense of climate model data that may constitute the inputs / starting point of their future work, for instance on the impacts of climate changes.
For those who are interested in pursuing modelling climate or other aspects of the physical world, this course could be good starting point, and should be complementary to more focused courses.
Contents
· The climate system and climate change
· Theoretical bases of numerical climate prediction
· Applications with programming tools to explore in simplified fashion a selection of basic elements of numerical climate modelling
Detailed program
During the delivered didactics sessions there will be a review of the main aspects of physical climatology (such as the energy budget of the Earth, the general circulation of the atmosphere and the oceans, the concept of feedbacks in the climate system, etc.), and a presentation of some background information on the physical bases of climate change, as well as impacts, adaptation and vulnerability in the context of the IPCC workflow.
In addition, a specific block of delivered didactics sessions will be devoted to the acquisition of the theoretical bases of numerical climate prediction, focusing on numerical integration and on the representation of the dynamical aspects and physical parameterizations of ESMs.
The practical sessions of the lab will build up from scratch, guiding the students toward the acquisition of software tools that are typically used to set up and perform climate simulations. General tools will be first introduced: Unix shell, Fortran, very simple data handling and visualization tools (nco, ncview, etc.). Simple Fortran programs will be used / edited to test some of the basic concepts described in the theory.
All practical sessions will be hosted on virtual machines accessible through individual authentication with personal UNIMIB credentials (also from students’ private computers), for a limited number of hours.
Prerequisites
Physical Geography.
Teaching form
12 two-hour laboratory sessions (delivered didactics, in person)
8 three-hours laboratory sessions (interactive teaching, in person)
Textbook and teaching resource
Teacher slides and links to scientific papers and webpages, distributed via elearning.
Books available through the university library:
· Numerical Weather and Climate Prediction, T.T. Warner, Cambridge University Press, 2011 (also in eBook format).
· An introduction to three-dimensional climate modelling, W.M. Washington and C.L. Parkinson, University Science Book, 2005.
· A climate modelling primer, K. McGuffie and A. Henderson-Sellers, Wiley Blackwell, 2014.
Semester
1st semester.
Assessment method
Oral exam on the theory and practical topics discussed during the course.
Office hours
By appointment.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Samuel Albani
