Abilità e competenze

Utilizzare le conoscenze di base della teoria del trasferimento radiativo per spiegare gli effetti delle condizioni superficiali (ivi comprese la neve e il ghiaccio) e dei costituenti atmosferici (inclusi gli aerosol, il vapore acqueo, le nubi, i gas serra e i gas reattivi) sulla radiazione in ingresso e in uscita.

Correlare il clima della Terra e la sua variazione latitudinale e temporale con il bilancio energetico superficiale terrestre, le variazioni del flusso solare e le caratteristiche orbitali della Terra.

Spiegare la trasparenza dell’atmosfera e le origini dei più comuni fenomeni ottici (gli arcobaleni, gli aloni, le corone, il colore del cielo, il colore delle nubi, ecc.) e descrivere le condizioni meteorologiche favorevoli al loro verificarsi.

Conoscenze

Abilità e competenze

Applicare le leggi della termodinamica, con particolare riguardo alla comprensione del concetto di particella d’aria, descrivendo i processi adiabatici e derivando il gradiente adiabatico secco e saturo e le quantità conservate associate.

Definire i parametri utilizzati per rappresentare la quantità di umidità in atmosfera, spiegare il loro significato fisico, come sono correlati e come vengono misurati, spiegare i processi di cambiamento di stato, e determinare l’effetto dell’acqua nei processi termodinamici all’interno l’atmosfera.

Spiegare le caratteristiche di base di un’atmosfera stabile, neutrale, condizionatamente instabile, potenzialmente instabile e instabile, identificare le condizioni ambientali che possono produrre varie stabilità, e spiegare le basi fisiche dei parametri comunemente utilizzati per valutare la stabilità.

Utilizzare un diagramma termodinamico per analizzare i processi atmosferici, compresa la valutazione della stabilità atmosferica, determinando i parametri comunemente utilizzati per descrivere lo stato dell’atmosfera (compresi i parametri relativi alle nubi), e interpretare le caratteristiche fondamentali di un sondaggio.

Descrivere e spiegare i processi microfisici che portano alla formazione e alla dissipazione di goccioline di nubi, alla crescita e alla dissipazione di nubi calde e fredde, e alla formazione e alla crescita delle particelle che costituiscono la pioggia e le precipitazioni solide, nonché descrivere la struttura macroscopica delle nubi calde e delle nubi fredde.

Spiegare i meccanismi che causano i fenomeni elettrici che si verificano in atmosfera (per esempio, i fulmini e i lampi), e descrivere le condizioni meteorologiche favorevoli al loro verificarsi.

Descrivere le condizioni sinottiche e alla mesoscala e i processi locali che producono i vari tipi di nubi e di precipitazioni, il ghiacciamento, la rugiada, la brina e i vari tipi di nebbia.

Abilità e competenze

Descrivere i processi turbolenti fondamentali dello strato limite atmosferico, compresi i flussi laminari e turbolenti, i meccanismi per la produzione di turbolenza, la dissipazione, la decomposizione dei campi in componenti medie e fluttuanti, la descrizione statistica della turbolenza, e il trasporto turbolento di massa, di calore, di umidità e di quantità di moto.

Usare la conoscenza della turbolenza e degli scambi energetici superficiali per spiegare l’evoluzione e la variazione diurna dello strato limite, con particolare riguardo al trasferimento conduttivo dalla superficie sottostante, e il ruolo del trasferimento radiativo nel determinare il comportamento dello strato limite.

Usare la conoscenza della turbolenza e degli scambi energetici superficiali per spiegare i profili tipici delle variabili meteorologiche in condizioni stabili, neutrali e instabili.

Spiegare l’impatto sui flussi dello strato limite dovuti al terreno, alle coste e alle aree urbane, comprese le circolazioni indotte termicamente (ad esempio, brezze di mare e di terra, effetti di lago e venti di valle).

Spiegare come la teoria K viene utilizzata per modificare le equazioni del moto per tener conto della turbolenza, spiegare l’origine e il significato della spirale di Ekman, e derivare un’espressione per la struttura verticale del vento nello strato superficiale utilizzando l’ipotesi di lunghezza di mescolamento.

Descrivere i contaminanti e gli inquinanti più comuni che influenzano la qualità dell’aria e le loro principali sorgenti e pozzi, insieme alla loro misura, al loro comportamento (comprese le reazioni chimiche e fotochimiche e la deposizione secca e umida), nonché la loro dispersione nello strato limite, e spiegare come le condizioni meteorologiche, inclusa la stabilità, influenzino la qualità dell’aria, la visibilità e la dispersione dei pennacchi.

Abilità e competenze

Spiegare i principi fisici utilizzati negli strumenti per effettuare misure alla superficie di temperatura, umidità, pressione, precipitazioni, vento, altezza delle nubi, visibilità, radiazione solare e altezza delle onde, e le limitazioni e la sensibilità di tali strumenti, e descrivere il modo in cui vengono classificate le nubi e i tipi di tempo.

Spiegare i principi fisici adottati negli strumenti utilizzati per effettuare misure in quota della posizione geografica, della pressione, della temperatura, dell’umidità e del vento, nonché di ozono e di altri costituenti atmosferici (ad esempio, polveri e ceneri vulcaniche)

Descrivere, confrontare e contrapporre le caratteristiche dei vari strumenti utilizzati per effettuare misure di superficie e in quota dei parametri atmosferici.

Spiegare le più comuni fonti di errore e di incertezza negli strumenti e nelle tecniche di osservazione standard, le metodologie per la stima della confidenza in una particolare misura, e la necessità di tener conto della rappresentatività di un’osservazione.

Spiegare l’importanza di norme nazionali e internazionali di misura, e la conformità con le migliori pratiche per la calibrazione accurata degli strumenti.

Conoscenze

Abilità e competenze

Descrivere i principi che sono alla base delle misure di radiazione utilizzate per il telerilevamento passivo e attivo, e come si possano derivare informazioni utilizzabili dai dati di telerilevamento, comprese le loro limitazioni e le fonti di errore/incertezza.

Spiegare come i sistemi di rilevamento passivi vengano utilizzati per fornire dati digitali (ad esempio immagini nei canali del visibile, del vicino infrarosso, dell’infrarosso e del vapore acqueo) e le informazioni risultanti sulla temperatura superficiale e sui fulmini, nonché le proprietà atmosferiche (tra cui la temperatura, l’umidità, il vento e i costituenti atmosferici).

Spiegare come i sistemi attivi di rilevamento - quali radar, LIDAR e SODAR - vengano utilizzati per fornire informazioni quantitative e qualitative sui parametri atmosferici come la temperatura, l’umidità, le nubi, le precipitazioni (intensità e tipologia), la velocità e la direzione del vento, la turbolenza e i fenomeni come i temporali, i microburst e i tornado.

Spiegare i principi fisici che sono alla base dei radar meteorologici, tra cui il funzionamento del radar a impulsi Doppler, le caratteristiche del segnale, come le informazioni del radar vengono elaborate, e l’effetto dei fattori meteorologici sulla propagazione e l’attenuazione delle onde radar in atmosfera.

Spiegare come gli aerei, le navi e le boe possano venire utilizzati per ottenere informazioni atmosferiche e oceaniche mediante sistemi di telerilevamento.