Scuola di Scienze e Tecnologie
L-32 / L-34 – Scienze geologiche, dell’ambiente e della natura
Corso di “Geografia fisica”
Modulo “Fisica dell’atmosfera e dell’Idrosfera”
Prof. Carlo Bisci
00 – Introduzione al Corso
Il Corso di Geografia fisica e Climatologia
La Geografia fisica, materia tipica delle Scienze geo-ambientali, studia i fenomeni
naturali che avvengono nell’atmosfera, nell’idrosfera e sulla superficie della litosfera,
inclusa la loro distribuzione e le loro variazioni areali e temporali.
Il Corso è diviso in tre Moduli:
1) Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera – 2 CFU (Prof. Carlo Bisci)
2) Idrologia e introduzione alla Geomorfologia – 4 CFU (Prof. Marco Materazzi)
3) Climatologia – 6 CFU (Prof. Massimiliano Fazzini)
Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera”
Prof. Carlo Bisci
Geografia fisica e Climatologia – Concetti di base
Per comprendere ciò che avviene nell’atmosfera, nei corpi idrici e alla superficie
terrestre, è indispensabile avere basi abbastanza solide di
Fisica (soprattutto meccanica e termodinamica)
e di
Geologia,
nonché una conoscenza almeno di base di
Chimica,
Matematica,
Statistica,
Geografia,
Ecologia.
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Geografia fisica e Climatologia – Testi consigliati
Strahler A.H. e Strahler A.N.
Geografia fisica.
Piccin, Padova.
McKnight T.L. e Hess D.
Geografia Fisica. Comprendere il paesaggio.
Piccin, Padova
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Forza di gravità
La forza di gravità, a cui sono soggetti in misura praticamente omogenea tutti i corpi
presenti sulla superficie terrestre, tende a far “scendere” il materiale, ovvero a
trasformare l’energia potenziale di un corpo (determinata dal prodotto della sua
massa per l’accelerazione di gravità per la sua altezza rispetto al punto più basso che
può raggiungere, o “rilievo”) in energia cinetica (ovvero in movimento, il cui verso sarà
quello della forza di gravità). In questo senso, il rilievo può essere impropriamente
inteso come “energia” (la cosiddetta “energia del rilievo”).
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Processi endogeni ed esogeni
Un processo morfogenetico (ovvero di modellamento della superficie terrestre) è dato
dall’azione di uno o più agenti morfogenetici sulla superficie terrestre. Gli agenti (e i
processi) morfogenetici possono essere distinti in endogeni (che ricevono la propria
energia dall’interno terrestre) ed esogeni (che ricevono tale energia dal Sole).
I processi morfogenetici
endogeni tendono, in
media, a costruire il
rilievo (orogenesi),
quelli esogeni a
smantellarlo
(rimodellamento
superficiale) seguendo
il gradiente dell’energia
potenziale (ovvero
seguendo il verso della
forza di gravità).
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Agenti endogeni
Sono agenti morfogenetici endogeni:
• la tettonica, ovvero l’azione meccanica delle diverse parti di crosta terrestre tendenti
ad avere un movimento reciproco sotto la spinta dei flussi che interessano il mantello,
mantenuto fluido dal flusso di calore proveniente dal nucleo;
• il vulcanismo, ovvero il movimento di masse fluide che dal mantello terrestre
risalgono entro la crosta solida creando intrusioni o uscendo alla superficie.
Entrambi questi
agenti possono
causare anche
effetti
morfogenetici
indiretti,
producendo scosse
sismiche.
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Agenti esogeni
Gli agenti morfogenetici esogeni ricevono energia dal Sole e combinano la propria
azione con quella della forza di gravità; di conseguenza tendono a ridurre l’energia
potenziale riducendo i dislivelli e lisciando le irregolarità del paesaggio.
Sono agenti morfogenetici esogeni tutti i fluidi presenti sulla superficie terrestre:
• le acque meteoriche
• le acque correnti superficiali
• le acque sotterranee
• le acque nei bacini marini e lacustri
• la neve
• il ghiaccio
• il gelo
• l’aria
In senso un po’ improprio, lo sono quindi anche le terre e le rocce.
Ulteriori agenti morfogenetici esogeni sono tutte le forme di vita, incluso l’uomo.
Tra gli agenti morfogenetici va incluso anche il Sole, nonostante la sua azione diretta
sia in genere poco efficace ed evidente.
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Fasi di azione degli agenti esogeni
Gli agenti morfogenetici esogeni di regola agiscono seguendo quattro fasi:
1. Alterazione, che può essere fisica e/o chimica (o biochimica) e consiste nella
modificazione delle caratteristiche fisiche e/o chimiche del materiale coinvolto
(frantumazione, idratazione ecc.).
2. Erosione, ovvero presa in carico del materiale (in genere precedentemente
alterato) con perdita di stabilità dello stesso.
3. Trasporto (questa è la fase in cui predomina l’effetto della forza di gravità, con
trasformazione dell’energia potenziale in energia cinetica).
4. Sedimentazione, ovvero ri-deposizione del materiale trasportato (in genere e in
media a una quota più bassa, ovvero in una posizione a minor energia potenziale).
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Fluidodinamica
I fluidi in movimento possono erodere, trasportare e rideporre frammenti più o meno
grandi del materiale geologico su cui scorrono (roccia, terre, clasti).
Per ciascun fluido, il tipo
di azione dipende dalla sua
velocità di flusso e dalla
dimensione dei clasti.
Diagramma di
Hjulstrom
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Legge di Stokes
Viscosità
e capacità di trasporto
Fluidi diversi hanno effetti diversi, dato che in linea teorica la dimensione massima dei
clasti trasportati è funzione della velocità di flusso per il quadrato della viscosità del
fluido (osservazione derivata dalla Legge di Stokes sull’attrito viscoso).
Φmax = f ( v * μ2 )
Pertanto, i fluidi molto viscosi riusciranno a trasportare materiale molto grossolano
anche a basse velocità, mentre i fluidi meno viscosi anche a velocità elevate non
potranno che trasportare materiale abbastanza fine.
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Legge di Stokes dei clasti
Arrotondamento
I clasti soggetti a urti e
sfregamenti, così come il materiale
contro cui agiscono, sono soggetti
a un’alterazione fisica che
comporta, oltre alla progressiva
riduzione di dimensione dei clasti,
anche processi riduzione delle
irregolarità (con aumento
dell’arrotondamento e
levigazione), dato che spigoli e
vertici hanno una maggiore
superficie specifica (ovvero
superficie esposta per unità di
volume).
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Legge di Stokes
Pericolosità
e rischio
Molti fenomeni naturali sono pericolosi per le persone, i manufatti o la natura.
Si definisce la pericolosità di un evento calamitoso come la probabilità che esso
avvenga (misurata da 0 a 1) in un lasso di tempo relativamente breve (scelto di volta in
volta in funzione della situazione).
Il rischio, invece, è dato dal prodotto dell’esposizione (ovvero del valore venale
stimato del bene esposto all’evento) per la pericolosità per la vulnerabilità (ovvero per
la quantità di danno che è previsto l’evento possa causare, sempre da 1 a 0). Di
conseguenza, il rischio viene espresso in termini di valuta.
R=E*P*V
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