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CODICE 112038
ANNO ACCADEMICO 2023/2024
CFU
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/06
LINGUA Inglese
SEDE
  • GENOVA
MODULI Questo insegnamento è composto da:
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Il corso mira a fornire le basi i) della fluidodinamica geofisica e ii) dei processi di mescolamento in aria ed in mare. In relazione a i), si porra' grande attenzione allo studio dell'effetto della rotazione terrrestre nell'innesco di fenomeni dinamici non presenti quando la rotazione terrestre viene trascurata nelle equazioni del moto. Per quanto riguarda ii), verranno analizzati i principali meccanismi responsabili del mescolamento in aria ed in mare, tra questi il ruolo della stabilita' statica. Sebbene il corso ambisca primariamente a fornire le basi teoriche che regolano la fluidodinamica geofisica ed i processi di mescolamento, si porra' anche grande attenzione alla parte di esercitazione al calcolatore finalizzata all'applicazione dei concetti teorici  a problemi di interesse pratico riguardanti svariate applicazioni di interesse ambientale, tra cui lo studio della dispersione mediante il metodo lagrangiano. 

 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si prefigge di equipaggiare gli studenti con una solida comprensione teorica e pratica nel campo della fluidodinamica geofisica e dei processi di mescolamento in ambienti aerei e marini. Attraverso un approccio didattico che bilancia le lezioni teoriche con le esercitazioni pratiche, il corso mira a raggiungere i seguenti obiettivi formativi:

  1. Fondamenti di Fluidodinamica Geofisica: Fornire agli studenti una comprensione approfondita dei principi fondamentali che regolano la dinamica dei fluidi geofisici, con un'enfasi particolare sugli effetti della rotazione terrestre sul comportamento dei fluidi. Gli studenti acquisiranno le conoscenze necessarie per analizzare e interpretare i fenomeni dinamici unici che emergono dalla rotazione della Terra, che sono assenti quando le forze apparenti associate alla rotazione terrestre vengono trascurate.

  2. Meccanismi di Mescolamento in Aria e in Mare: Esplorare i principali meccanismi responsabili del mescolamento dei fluidi nell'atmosfera e negli oceani. Particolare attenzione sarà dedicata al ruolo della stabilità statica e agli effetti che essa ha sui processi di mescolamento. Gli studenti saranno guidati attraverso lo studio dei vari fattori che influenzano il mescolamento, permettendo loro di comprendere le complesse interazioni tra diversi fattori ambientali.

  3. Applicazioni Pratiche e Ambientali: Oltre alla solida base teorica, il corso si impegna a fornire agli studenti competenze pratiche attraverso esercitazioni al calcolatore. Queste sessioni sono progettate per applicare i concetti teorici a problemi reali di interesse ambientale, tra cui lo studio della dispersione di sostanze nell'ambiente utilizzando il metodo lagrangiano. Gli studenti svilupperanno abilità nell'utilizzo di strumenti computazionali per modellare e prevedere il comportamento dei fluidi in scenari reali.

  4. Approccio Interdisciplinare: Il corso promuove un approccio interdisciplinare, incoraggiando gli studenti a integrare conoscenze e metodi da diverse aree scientifiche. Questo approccio è fondamentale per affrontare le complesse questioni ambientali contemporanee, che richiedono una comprensione olistica dei sistemi naturali.

  5. Preparazione alla Ricerca e alla Professione: Preparare gli studenti per carriere professionali e accademiche nel campo delle scienze ambientali e oceanografiche. Attraverso il corso, gli studenti acquisiranno non solo le competenze teoriche e pratiche necessarie per eccellere nel loro campo, ma anche la capacità di pensare criticamente e risolvere problemi complessi relativi alla dinamica dei fluidi geofisici e ai processi di mescolamento.

In conclusione, questo corso si propone di formare studenti capaci di contribuire significativamente al progresso delle scienze ambientali e alla gestione sostenibile degli ecosistemi aerei e marini, attraverso una solida comprensione della fluidodinamica geofisica e dei processi di mescolamento.

PREREQUISITI

Per garantire che gli studenti possano trarre il massimo beneficio dal corso, è importante stabilire alcuni prerequisiti essenziali. Questi requisiti preliminari sono pensati per assicurare che tutti i partecipanti abbiano una base di conoscenza e competenze adeguate per comprendere i concetti avanzati trattati nel corso. Di seguito sono elencati i prerequisiti suggeriti:

  1. Conoscenze di Base in Matematica e Fisica: Una solida comprensione dei principi fondamentali di matematica e fisica è indispensabile. Ciò include algebra, calcolo differenziale e integrale, e meccanica classica. La familiarità con le equazioni differenziali ordinarie e parziali è particolarmente rilevante per seguire efficacemente le parti teoriche del corso.

  2. Fondamenti di Meteorologia e Oceanografia: Una conoscenza introduttiva dei principali concetti di meteorologia e oceanografia, come la struttura e la dinamica dell'atmosfera e degli oceani, è consigliata. Questo background aiuterà gli studenti a contestualizzare gli argomenti specifici della fluidodinamica geofisica e dei processi di mescolamento.

  3. Conoscenze di Base di Programmazione: Competenze di programmazione di base, preferibilmente in linguaggi come Python o MATLAB, che sono comunemente utilizzati per le simulazioni e l'analisi dei dati in campo scientifico. La capacità di scrivere semplici script e utilizzare software computazionali è essenziale per le esercitazioni pratiche e per l'elaborazione dei dati.

  4. Corsi Preliminari: È raccomandata la partecipazione a corsi preliminari o il possesso di conoscenze equivalenti in Dinamica dei Fluidi, Termodinamica e Meccanica dei Fluidi. Questi corsi forniscono una base critica per comprendere i fenomeni studiati nella fluidodinamica geofisica.

  5. Capacità di Lettura e Analisi Critica: Gli studenti dovrebbero essere in grado di leggere e comprendere articoli scientifici e materiale tecnico in inglese, nonché di analizzare criticamente i dati e i risultati di ricerca. Questa competenza è fondamentale per seguire la letteratura di riferimento e per partecipare attivamente alle discussioni in aula.

  6. Motivazione e Interesse per le Scienze Ambientali: Un forte interesse per le questioni ambientali, la meteorologia e l'oceanografia, unito alla motivazione a esplorare come i processi fisici influenzano il mondo naturale, contribuirà significativamente al successo dello studente in questo corso.

Gli studenti che soddisfano questi prerequisiti saranno meglio preparati ad affrontare le sfide intellettuali del corso e a sfruttare appieno le opportunità di apprendimento offerte. Questa preparazione iniziale garantirà una piattaforma comune di conoscenze da cui partire, permettendo al docente di concentrarsi sugli aspetti più avanzati e applicativi della fluidodinamica geofisica e dei processi di mescolamento.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ANDREA MAZZINO (Presidente)

GIOVANNI BESIO

MARCELLO GATIMU MAGALDI

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La valutazione finale del corso prevede un approccio bilanciato che mira a valutare sia le competenze pratiche sia la comprensione teorica degli studenti. Tale approccio è strutturato in due fasi principali: un'esercitazione pratica al calcolatore e una prova orale.

Esercitazione Pratica al Calcolatore

La prima fase dell'esame consiste in un'esercitazione pratica svolta utilizzando il calcolatore, durante la quale gli studenti sono chiamati a dimostrare le loro abilità nell'applicare i concetti teorici appresi a problemi concreti di interesse ambientale. Questa parte dell'esame è progettata per valutare la capacità dello studente di utilizzare strumenti computazionali avanzati, quali linguaggi di programmazione specifici come Python, per modellare dinamiche dei fluidi e processi di mescolamento in scenari realistici.

Durante l'esercitazione, gli studenti dovranno risolvere un insieme di problemi selezionati che richiederanno l'elaborazione di dati, l'implementazione di modelli numerici e l'interpretazione dei risultati ottenuti. L'obiettivo è valutare non solo la precisione delle soluzioni proposte ma anche la capacità di applicare in modo critico e creativo le conoscenze acquisite, oltre alla chiarezza nella presentazione dei risultati.

Prova Orale

La seconda fase dell'esame consiste in una prova orale, durante la quale verrà verificata la comprensione teorica degli argomenti trattati nel corso. La prova orale mira a valutare la profondità della conoscenza dello studente sui principi fondamentali della fluidodinamica geofisica, sui meccanismi di mescolamento e sulle implicazioni teoriche dei fenomeni studiati. Durante l'orale, agli studenti potranno essere posti quesiti specifici sui temi del corso, richiedendo una discussione approfondita che evidenzi una solida comprensione dei concetti.

In aggiunta alla parte teorica, la prova orale includerà anche la discussione di una relazione preparata dallo studente. Questa relazione dovrà essere basata sull'esercitazione pratica svolta al calcolatore e mira a valutare la capacità dello studente di sintetizzare e comunicare efficacemente i risultati del lavoro svolto, integrando aspetti teorici e applicativi. La relazione rappresenta un'opportunità per lo studente di dimostrare il proprio approccio critico e analitico ai problemi, nonché le competenze acquisite nell'interpretazione dei dati e nella formulazione di conclusioni valide.

Valutazione Complessiva

La valutazione finale del corso sarà basata sulla combinazione delle prestazioni ottenute nell'esercitazione pratica al calcolatore e nella prova orale, tenendo conto sia della qualità delle soluzioni proposte sia della capacità di argomentazione e di esposizione dei concetti teorici. Questo approccio multidimensionale alla valutazione garantisce una visione completa delle competenze dello studente, premiando non solo la conoscenza teorica ma anche le abilità pratiche e analitiche, fondamentali per una carriera nel campo dell'ingegneria  ambientale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La modalità di accertamento della preparazione degli studenti per il corso  è stata attentamente progettata per garantire una valutazione equa e completa delle competenze acquisite, sia sotto il profilo teorico che pratico. Questo processo di valutazione mira a offrire agli studenti l'opportunità di dimostrare pienamente la loro comprensione e abilità, attraverso diverse fasi che includono:

Esercitazione Pratica Al Calcolatore

Gli studenti saranno prima valutati attraverso un'esercitazione pratica al calcolatore, che si concentrerà sull'applicazione dei concetti teorici studiati a problemi reali di fluidodinamica geofisica. Questa fase dell'accertamento permetterà di verificare la capacità dello studente di utilizzare software e strumenti computazionali specifici, come Python, per modellare fenomeni complessi e analizzare dati scientifici. L'accuratezza delle soluzioni proposte, la chiarezza nell'esposizione dei risultati e l'approccio critico e creativo nella risoluzione dei problemi saranno elementi chiave nella valutazione delle competenze pratiche acquisite.

Prova Orale

Successivamente, gli studenti saranno sottoposti a una prova orale, volta ad accertare la profondità della loro comprensione teorica e la capacità di collegare i principi della fluidodinamica geofisica ai processi di mescolamento in contesti ambientali reali. Durante l'orale, verranno discussi i temi trattati nel corso, con domande mirate a esplorare la comprensione degli studenti sui concetti fondamentali e sulle applicazioni pratiche. Inoltre, sarà data particolare importanza alla discussione di una relazione scritta dallo studente, basata sull'esercitazione pratica, per valutare l'abilità di sintesi, la capacità di comunicare efficacemente i risultati scientifici e l'integrazione tra teoria e pratica.

Valutazione della Relazione

La relazione scritta rappresenta un aspetto fondamentale dell'accertamento, in quanto consente di valutare la capacità dello studente di condurre analisi indipendenti, di elaborare i dati raccolti durante l'esercitazione pratica e di presentare i risultati in maniera chiara e coerente. La qualità della relazione, in termini di contenuto, struttura e presentazione, sarà considerata attentamente nella valutazione complessiva.

Criteri di Valutazione

La valutazione finale terrà conto di diversi criteri, tra cui la correttezza tecnica e teorica delle risposte fornite durante la prova orale, l'originalità e l'approccio analitico dimostrato nell'esercitazione pratica e nella relazione, nonché la capacità di argomentazione, di critica e di comunicazione. L'obiettivo è assicurare una valutazione olistica che rifletta in modo equo e accurato le competenze e le conoscenze acquisite dallo studente nel corso.

In sintesi, la modalità di accertamento è stata strutturata per fornire una misurazione completa e dettagliata della preparazione dello studente, enfatizzando l'importanza di un'integrazione tra sapere teorico e capacità pratiche, essenziali nel campo della fluidodinamica geofisica e dei processi di mescolamento.