CLIMATE MODELLING AND MONITORING

Il corso mira a fornire una panoramica delle metodologie usate per comprendere e monitorare il clima e la sua evoluzione. In particolare, gli studenti acquisiranno conoscenze sulle dinamiche climatiche e su come studiarle attraverso metodi osservativi e numerici.

Gli studenti acquisiranno le basi fisico-matematiche per comprendere i processi fondamentali che regolano il clima terrestre e il contributo dei suoi principali sottosistemi. Verranno trattati i concetti fondamentali della modellistica numerica, quali la gerarchia dei modelli climatici e il loro utilizzo. Verranno illustrati diversi metodi numerici per discretizzare equazioni differenziali.
Al termine del corso, gli studenti conosceranno le principali tecniche utilizzate per misurare le variabili climatiche.
Le lezioni pratiche insegneranno agli studenti come lavorare con i dati climatici.

Conoscenza di base della dinamica dei fluidi, del sistema climatico terrestre e dei processi fisici che lo regolano.

Module 1: Climate dynamics
• bilancio energetico e trasporto di calore
• componenti del sistema climatico
• ciclo idrologico
• ciclo del carbonio

Module 2: Climate monitoring
• essential climate variables
• metodi di misura in situ
• metodi di misura da remoto

Module 3: Climate modelling
• definizione e gerarchia dei modelli climatici
• equazioni di base
• tipi di griglie, risoluzione, metodi di discretizzazione spaziale e temporale
• verificare la validità dei modelli
• esperimenti numerici: hindcast, reanalysis, ensembles e scenari
• modelli climatici regionali (downscaling)
• I report IPCC

Module 4: Data analysis
Questa parte consiste in due sessioni di esercitazioni pratiche con il software Python e altri strumenti. Gli studenti eseguiranno alcuni semplici calcoli sui dati climatici. Durante queste lezioni, verranno assegnati anche esercizi che gli studenti dovranno svolgere in autonomia.
• Panoramica di alcuni dei principali archivi inerenti osservazioni e simulazioni climatiche
• Managing File NetCDF
• Calcoli di base con dati su griglia, ensembles e serie storiche (medie temporali e spaziali, media di insieme, trend)
• Come rappresentare i dati climatici

Textbook: Goosse H., P.Y. Barriat, W. Lefebvre, M.F. Loutre and V. Zunz, (2008-2010). Introduction to climate dynamics and climate modeling.
http://www.climate.be/textbook/contents.html
http://climate.envsci.rutgers.edu/climdyn2019/Goosse.pdf

Letture facoltative
Hartmann, D. L. Global Physical Climatology. Elsevier Science, 2015.
The IPCC report - Climate Change 2021: The Physical Science Basis (https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-working-group-i/ )

Durante il corso, verranno fornite le slides delle lezioni e materiale aggiuntivo

L'esame orale è concepito per una valutazione della conoscenza acquisita dal candidato nei diversi ambiti in cui si articola il corso. Dopo una prima domanda a piacere, che serve come introduzione all'esame e come possibilità di testare la conoscenza acquisita riguardo ad un argomento particolarmente congeniale al candidato, l'esame prosegue toccando diversi rimanenti argomenti. I progressi dell'apprendimento verranno vericati anche tramite la descrizione del processo di analisi di dati climatologici.

orale

28-30L: ottima padronanza degli argomenti del corso; capacità di gerarchizzare le informazioni; uso della terminologia tecnica appropriata;
26-27: buona conoscenza degli argomenti trattati nel corso; discreta abilità nell'ordinare le informazioni e presentarle oralmente; familiarità con la terminologia tecnica;
24-25: conoscenza non sempre approfondita degli argomenti nel corso; esposizione orale ordinata ma con uso non sempre corretto della terminologia tecnica;
22-23: conoscenza spesso superficiale degli argomenti trattati nel corso; esposizione orale poco chiara e carente sul piano della terminologia tecnica;
18-21: conoscenza a tratti lacunosa degli argomenti trattati nel corso; esposizione orale confusa, con scarso ricorso alla terminologia tecnica.

Lezioni in presenza e svolgimento di esercizi

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile