
Física Ambiental
Código: 100185Créditos: 6
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Física | OP | 4 |
Profesor/a de contacto
- Nombre :
- F. Xavier Alvarez Calafell
- Correo electrónico :
- xavier.alvarez@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Se recomienda haber cursado asignaturas básicas de física y matemáticas: física estadística, termodinámica, física de las radiacions, cáculo diferencial e integral y, opcionalmente, es aconsejable (aunque no imprescindible) tener una base de física de fluidos.
Objetivos
Proporcinar los elemento necesarios para una comprensión de los procesos básicos que intervienen, desde la perspectiva de la física, en algumos de los principales problemas ambientales actuales. La asignatura, esencialmente, es una presentación de lo que constituye la física de fluidos geofísicos, sin menoscabo de que se realicen presentaciones breves y puntuales de otras áreas de la física que sean relevantes en la problemática medioambiental, pero que son abordadas en otras asignaturas: turbulencia,eficiencia energétioca,...
Resultados de aprendizaje
- Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
- Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
- Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
- Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
- Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
- Relacionar la estructura molecular de determinados compuestos atmosféricos con la respuesta que el sistema climático realiza ante acciones antropogénicas o naturales.
- Utilizar los principios básicos de la termodinámica en el análisis de la eficiencia energética de determinados procesos de generación de energía, así como en el estudio del balance energético global terrestre.
- Aplicar la física de fluidos en sistemas en rotación al estudio de la dinámica de los fluidos geofísicos.
- Evaluar críticamente las implicaciones que los avances recientes en paleoclimatología tienen sobre nuestro conocimiento sobre la evolución futura a medio plazo del sistema climático.
- Analizar críticamente las diferentes escalas espaciales y temporales que intervienen en un problema y efectuar las correspondientes simplificaciones de las ecuaciones diferenciales que gobiernan el proceso.
- Evaluar las distintas variables que intervienen en la situación analizada, así como su magnitud relativa, y obtener una estimación aproximada de los resultados que puedan obtenerse a posteriori tras un análisis más detallado y riguroso.
- Partiendo del conjunto más general de las ecuaciones que gobierna la física de los fluidos, obtener su concreción en el ámbito de los fluidos geofísicos.
- Comparar la importancia relativa de cada uno de los términos que intervienen en las ecuaciones de Navier-Stokes y evaluar su importancia según el proceso o sistema a estudiar.
- Efectuar modelos de balance energético del sistema climático con el objetivo de efectuar predicciones de la evolución de la temperatura y comparar los resultados con las medidas obtenidas en las últimas décadas.
- Resolver las ecuaciones diferenciales asociadas a las cadenas de desintegración.
- Aplicar técnicas de convolución para obtener el espectro de los campos neutrónicos detectados a partir de las medidas efectuadas en los espectrómetros.
- Evaluar los impactos ambientales de las distintas fuentes de energía utilizadas, su coste económico y los riegos asociados a su utilización. Evaluar críticamente su uso en función de las circunstancias y condicionantes que actúen en cada situación.
- Analizar de la evolución en las emisiones reales de CO2 (u otros gases invernadero) en relación a las medidas o políticas de contención aprobadas en los últimos decenios y, en caso de desajuste, proponer medidas alternativas y viables.
- Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
- Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l`àmbit de coneixement propi.
- Identificar las implicaciones sociales, económicas y medioambientales de las actividades académico- profesionales del ámbito de conocimiento propio.
Contenidos
1. Introducción a la Física de la Atmósfera
1.1 Composición y estructura de la atmósfera
1.2 Formación y evolución de la atmósfera terrestre
1.3 Escalas espaciales y temporales en meteorología y climatología
1.4 Medición de variables atmosféricas: sensores y estaciones meteorológicas
2. Termodinámica de la Atmósfera
2.1 Ley de los gases ideales aplicada a la atmósfera
2.2 Temperatura, presión y densidad: gradientes verticales
2.3 Humedad: absoluta, relativa, razón de mezcla, punto de rocío
2.4 Temperatura virtual y densidad del aire húmedo
2.5 Ascenso adiabático seco y húmedo. Nivel de condensación e inestabilidad
2.6 Equilibrio de la parcela de aire: condiciones estables, inestables y neutras
2.7 Aplicaciones en predicción meteorológica y formación de nubes
3. Física de los Aerosoles
3.1 Definición y clasificación de los aerosoles
3.2 Presión de vapor de saturación y ecuación de Clausius-Clapeyron
3.3 Tensión superficial y nucleación de gotas
3.4 Curva de Köhler y activación de núcleos de condensación
3.5 Dinámica de los aerosoles: difusión browniana, sedimentación, deposición
3.6 Procesos de agregación y coalescencia de partículas
3.7 Impactos climáticos y en la salud de los aerosoles
4. Radiación Atmosférica
4.1 Intensidad monocromática y espectral
4.2 Ley de Planck, ley de Wien y ley de Stefan-Boltzmann
4.3 Ley de Beer-Lambert y absorción en la atmósfera
4.4 Absorción, emisión y dispersión (Rayleigh, Mie)
4.5 Equilibrio radiativo de la Tierra y efecto invernadero
4.6 Transferencia radiativa: ecuación y aproximaciones
4.7 Aplicaciones en teledetección y balance energético planetario
5. Dinámica de la Atmósfera
5.1 Fuerzas fundamentales: presión, Coriolis y fricción
5.2 Viento geostrófico y viento del gradiente
5.3 Viento térmico y corrientes en chorro (jet streams)
5.4 Turbulencia atmosférica y capa límite
5.5 Capa de Ekman y transporte de Ekman
5.6 Ciclones y anticiclones. Sistemas frontales
5.7 Ondas atmosféricas: ondas de gravedad y de Rossby
6. Fenómenos Planetarios y Variabilidad Climática
6.1 Circulación general de la atmósfera (celdas de Hadley, Ferrel y Polar)
6.2 Ondas de Rossby: formación, propagación y efectos
6.3 Oscilaciones climáticas: El Niño – Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación del Atlántico Norte (NAO), Oscilación Madden-Julian (MJO)
6.4 Variabilidad y cambio climático: forzamientos naturales y antropogénicos
6.5 Impacto de estos fenómenos en la meteorología regional y global
7. Aplicaciones en Física Ambiental
7.1 Modelización meteorológica y climática
7.2 Calidad del aire: dispersión de contaminantes
7.3 Radiación solar y recursos energéticos
7.4 Efectos de los aerosoles y nubes en el clima
7.5 Riesgos meteorológicos y predicción de fenómenos extremos
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Trabajo personal del alumno | 93 | 3,72 | |
| Clases teóricas | 33 | 1,32 | |
| Sesiones de problemas | 16 | 0,64 |
Clases teóricas para introducir los conceptos básicos
Clases prácticas de resolución de problemas
Exposición oral por parte de los alumnos de temas propuesots por el profesor o el mismo alumno, basados en publicaciones científicas.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Examen final de recuperacion | 70 % | 2,5 | 0,1 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Exposición oral | 30 % | 0,5 | 0,02 | 1, 2, 3, 4, 5, 20, 21 |
| Examen segundo parcial | 40 % | 2,5 | 0,1 | 7, 8, 10, 11, 12, 13 |
| Examen primer parcial | 30 % | 2,5 | 0,1 | 6, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 19 |
Evaluación continua
Primer parcial sobre los contenidos estudiados hasta ese momento: 30% de la nota.
Exposición oral en clase de temas propuestos en relación con la materia de la asignatura: 30% de la nota.
Segundo examen parcial, que abarcará todos los contenidos de la asignatura relacionados con los temas de la segunda mitad del curso: 40% de la nota.
Para poder hacer media y computar todas las actividades, el estudiante debe obtener una nota mínima de 3,0 en cada una de las partes evaluables.
Además, para superar la asignatura, la media ponderada de las tres actividades debe ser como mínimo de 5,0.
El examen de recuperación constará de dos partes, correspondientes a cada uno de los parciales realizados. El alumno solo tendrá que realizar aquella parte en la que haya obtenido menos de un 3,0. La exposición oral no es recuperable.
Aquellos alumnos que no hayan participado en ninguno de los parciales, ni en las recuperaciones, ni en la presentación del trabajo, obtendrán como calificación final un “No evaluable”.
No habrá examen para subir nota para aquellos que ya hayan aprobado la asignatura.
Evaluación única
El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final que consistirá en:
Primer parcial sobre los contenidos estudiados hasta ese momento: 30% de la nota.
Segundo examen parcial, que abarcará todos los contenidos de la asignatura relacionados con los temas de la segunda mitad del curso: 40% de la nota.
Entrega del informe del trabajo escogido y realizado durante el curso (30% de la nota). No habrá presentación oral.
Estas pruebas se realizarán el mismo día, hora y lugar que las pruebas del segundo parcial de la modalidad de evaluación continua.
Para poder hacer media, es necesario obtener como mínimo un 3,0 en cada una de las partes, y para superar la asignatura, la media ponderada de las tres actividades deberá ser como mínimo de 5,0 sobre 10.
Si la nota final no alcanza un 5, el estudiante tendrá otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación, que se celebrará en la fecha fijada por la coordinación del grado. En esta prueba se podrá recuperar el 70% de la nota correspondiente a los exámenes parciales. La parte correspondiente al trabajo no es recuperable.
Bibliografía
Llibres del curs
J.M.Wallace i P.V. Hobbs, Atmospheric Science, Academic Press, New York, 1977
B. Cushman-Roisin, Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice Hall, 1994
Altres referències básiques
S.Pond, G.L.Pickard, Introductory Dynamical Oceanography, Butterworth, 1997
John Houghton, The Physics of Atmospheres, 3rd ed. Cambridge University Press, 2002
C.D. Ahrens, Meteorology today (7th ed.), Brooks/ColePacific Grove, 2003
Raymond T. Pierrehumbert, Principles of planetary climate, Cambridge UniverssityPress, 2010
IPCC, 2022
Referencies Avançades
S. P. Arya, Introduction to micrometeorology, Academic Press, 1988
S. P. Arya, Air pollution. Meteorology and dispersion, Oxford University Press, New York, 1999
E. Boeker, R. van Grondelle, Environmental Physics, Wiley, London 1999
E. Boeker, R. van Grondelle, Environmental Science, Wiley, Chichester 2001
G.S. Campbell, J. M. Norman, An introduction to Environmental Biophysics, Springer, 1998.
W. Cotton, R. A. Pielke, Human Impacts on Weather and Climate, Cambridge, 1995.
S. Eskinazi, Fluid Mechanics and Thermodynamics of our Environment, Academic Press, 1975.
K. N. Liou, An introduction to atmospheric radiation, Academic Press, 2002
Software
No se usará ningún software específico.
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Tipo de docencia | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoría | 1 | Catalán | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PAUL) Prácticas de aula | 1 | Catalán | segundo cuatrimestre | tarde |