Fluidodinamica dell’Oceano e dell’Atmosfera

Questo testo esplora la Fluidodinamica dell'Oceano e dell'Atmosfera ed è concepito specificamente per corsi di laurea di primo livello (B.Sc., livello upper undergraduate). Sebbene la fluidodinamica sia ampiamente trattata in vari corsi di Ingegneria - come l’Ingegneria Meccanica, Civile, Idraulica, Navale e Aerospaziale - esiste una carenza di testi universitari che affrontino l'argomento con un approccio più aderente alla Fisica e che includano specifici aspetti riguardanti l’oceano e l’atmosfera. Questo libro nasce con l’obiettivo di colmare tale lacuna. Nella prima parte, dopo un'introduzione ai fondamenti della fluidodinamica incompressibile - evitando di soffermarsi su aspetti di interesse puramente ingegneristico - viene trattato in dettaglio un tema di grande rilevanza meteo-oceanografica: le onde di gravità, sia superficiali sia interne. La seconda parte è interamente dedicata alla fluidodinamica in sistemi di riferimento rotanti, con un focus sugli aspetti basilari della meteorologia e dell’oceanografia dinamica, nei quali la forza apparente di Coriolis gioca un ruolo cruciale. Questo testo si propone come una preziosa risorsa per studenti e ricercatori che desiderino acquisire le basi della fluidodinamica applicata a contesti oceanici e atmosferici, offrendo una prospettiva fisica dettagliata e rigorosa.

Prefazione.- Introduzione.- PARTE I Fluidodinamica in sistemi di riferimento inerziali.- Le forze in fluidodinamica.- Elementi di statica dei fluidi.- Elementi di cinematica dei fluidi.- Le equazioni della dinamica dei fluidi.- La turbolenza e la viscosità turbolenta.- Moti a bassi numeri di Reynolds.- Moti ad alti numeri di Reynolds.- Onde di gravità superficiali: generalità.- Onde di gravità superficiali: energetica e statistica.- Onde di gravità interne.- PARTE II Fluidodinamica in sistemi di riferimento rotanti.- Forza di Coriolis, moti geostrofici.- Bidimensionalità nei fluidi rotanti.- Vento termico.- Capitolo 15 Venti ageostrofici negli strati limite atmosferici.- Correnti ageostrofiche negli strati limite oceanici.- Approssimazione di shallow water.- Vorticità potenziale e sue applicazioni.- Approssimazione quasigeostrofica, onde di Rossby.- Vortici oceanici e atmosferici, circolazione generale.- Appendice 1 Teoremi di Gauss-Green e di Stokes.- Appendice 2 Rappresentazione delle forze di superficie per mezzo del tensore degli sforzi.- Appendice 3 Moto relativo nelle vicinanze di un punto.- Appendice 4 Il teorema di Kelvin.- Bibliografia.

Stefano Pierini è professore ordinario di Oceanografia, Meteorologia e Climatologia presso l'Università di Napoli Parthenope. Ha conseguito la Laurea in Fisica -Magna Cum Laude- presso l'Università di Roma La Sapienza e ha svolto la sua attività di ricerca post-laurea presso la stessa università e il Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics dell'Università di Cambridge (Regno Unito). Ha poi beneficiato di diverse borse di studio e progetti che gli hanno permesso di visitare l'Università della Florida, il Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'Università di Amburgo, l'Università di Utrecht, il SINTEF (Norvegia), il CNRS (Grenoble) e l'Institut Henry Poincaré (Parigi). Pierini ha ricoperto ruoli di professore universitario dal 1984 presso l'Istituto Universitario Navale di Napoli, l'Università dell'Aquila e l'Università di Napoli Parthenope. È autore di 85 pubblicazioni sulle principali riviste scientifiche del suo settore (in un terzo delle quali è singolo autore, in altre 12 è autore principale). Ha coordinato cinque progetti della Commissione Europea ed è stato anche coordinatore di unità di ricerca di varie altri progetti europei e nazionali. I suoi attuali interessi di ricerca si concentrano sull'applicazione della teoria dei sistemi dinamici nonlineari ad alcuni aspetti rilevanti della fisica del clima, come la caratterizzazione del legame tra forzante astronomico e terminazioni glaciali e la variabilità intrinseca dell'Estensione del Kuroshio, della Corrente del Golfo e della Corrente Circumpolare Antartica. Le metodologie dal lui adottate includono la risoluzione numerica delle equazioni differenziali alle derivate parziali della fluidodinamica e delle equazioni differenziali ordinarie di modelli spettrali di bassa dimensionalità, nonché esperimenti di laboratorio con piattaforme rotanti. Altri interessi di ricerca comprendono la modellistica oceanografica costiera del Mar Tirreno, vari aspetti della circolazione oceanica di grande scala indotta dal vento, onde di gravità lunghe nonlineari e l’analisi della stabilità nonlineare dei flussi geofisici.