Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Φυσική Περιβάλλοντος

    Διδάσκων : Π. Κασσωμένος, Ν. Μπάκας

    Περιγραφή : Ο πλανήτης Γη και η προέλευση του περιβάλλοντός μας. Φυσικές αρχές οι οποίες διέπουν τα περιβαλλοντικά προβλήματα. Ηλιακή και Γήινη ακτινοβολία. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η παγκόσμια κλιματική αλλαγή. Ρύπανση του αέρα. Ατμοσφαιρικοί κύκλοι των Βασικών ρύπων και χημικές αντιδράσεις. To όζον στην ατμόσφαιρα της γης. Μηχανισμοί απομάκρυνσης των ατμοσφαιρικών ρύπων. Αέρια ρύπανση και Μετεωρολογία. Οριακό στρώμα: περιγράφή και θεωρία. Μοντέλα μελέτης της μεταφοράς, της διάχυσης και της απόθεσης. Επίδραση της στρωμάτωσης της θερμοκρασίας στη διάχυση. ΚαταΒόθρες ρύπανσης. Όξινη βροχή. Επιπτώσεις της ρύπανσης στην υγεία, το φυτικό και ζωικό περιβάλλον. Υδρολογικός κύκλος και χημική και βακτηριολογική ρύπανση των υδάτων (θαλασσών, λιμνών, ποταμών). Φυσική και ρύπανση του εδάφους.

    Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος :

    • Γνωριμία με το κλιματικό σύστημα
    • Το φαινόμενο του θερμοκηπίου, οι αναδράσεις στο κλιματικό σύστημα και οι διαδικασίες διάδοσης της ακτινοβολίας
    • Γνωριμία με το πρόβλημα της αέριας ρύπανσης
    • Διάχυση των ρύπων στο οριακό στρώμα
    • Διασπορά ρύπων εξαιτίας ατμοσφαιρικών κινήσεων
    • Απομάκρυνση των ρύπων από την ατμόσφαιρα

    Λέξεις κλειδιά : υδρολογικός κύκλος, κρυόσφαιρα, βιόσφαιρα, λευκαύγεια, διάχυτη ακτινοβολία

  • 1 - Εισαγωγή (κλιματικό σύστημα)

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Η διάλεξη ήταν εισαγωγική και σκόπευε να δώσει μια εποπτική εικόνα των φαινομένων που θα ασχοληθούμε, την ποιοτική περιγραφή του κλιματικού συστήματος και τα εργαλεία που χρησιμοποιούμε για να το μελετήσουμε. Καλύπτει χονδρικά το περιεχόμενο του 1ου κεφαλαίου του βιβλίου.

    Λέξεις κλειδιά: Κλιματικό σύστημα, ατμόσφαιρα, υδρολογικός κύκλος, κρυόσφαιρα, βιόσφαιρα

  • 2 - Ηλιακή ακτινονολία

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Στη διάλεξη ασχοληθήκαμε με την πηγή ενέργειας του κλιματικού συστήματος που είναι η ηλιακή ακτινοβολία. Γνωρίσαμε τους νόμους του Planck κτλ και είδαμε πόση ακτινοβολία φτάνει στα όρια της ατμόσφαιρας και πώς αυτή εξαρτάται από τις αστρονομικές παραμέτρους της τροχιάς της Γης. Ασχοληθήκαμε επίσης με τη διάδοση της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Μελετήσαμε με τη βοήθεια του απλοποιημένου μηδενοδιάστατου μοντέλου τη θερμοκρασία στη Γη και γνωρίσαμε το φαινόμενο του θερμοκηπίου και υπολογίσαμε χοντρικά το πόσο θερμαίνει η ατμόσφαιρα την επιφάνεια της Γης. Καλύπτει το 3ο κεφάλαιο του βιβλίου (εκτός 3.2.5, 3.4.4-3.4.6, 3.5.1-3.5.2).

    Λέξεις κλειδιάΜέλαν σώμα, ηλιακή ακτινοβολία, νόμος Planck, Stefan-Boltzman

  • 3 - Διάδοση της ηλιακής ακτινοβολίας

    Περιγραφή θεματικής ενότητας Η διάλεξη καλύπτει το φαινόμενο του θερμοκηπίου, την ιστορία του, τον κύκλο του CO2, τις μετρήσεις του CO2 και τις πρώτες εκτιμήσεις για την άνοδο της θερμοκρασίας και την επίδραση αναδράσεων σε αυτή. Καλύπτει τις 4 πρώτες παραγράφους του Κεφ. 8 του βιβλίου. 

    Λέξεις κλειδιά : Διάδοση, ανάκλαση, λευκαύγεια, διάχυτη ακτινοβολία

  • 4 - Φαινόμενο του θερμοκηπίου

    Περιγραφή θεματικής ενότητας Στην διάλεξη ασχοληθήκαμε με τις αναδράσεις. Πήραμε ένα απλό μοντέλο για την ανάδραση λευκαύγειας-πάγου, βρήκαμε τα σημεία ισορροπίας του και μελετήσαμε την ευστάθειά τους. Βρήκαμε ότι θα μπορούσαμε να έχουμε δύο διαφορετικά ευσταθή κλίματα για την ίδια ποσότητα ακτινοβολίας (και ένα ακόμη ασταθές) !!!  Καλύπτει τις παραγράφους 8.5 και 8.6 του βιβλίου

    Λέξεις κλειδιά : Φαινόμενο του θερμοκηπίου, CO2

  • 5 - Αναδράσεις στο κλίμα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην διάλεξη συνεχίσαμε τη μελέτη των αναδράσεων και τις συνέπειές τους. Κάναμε το "λογισμό" των συντελεστών ανάδρασης και είδαμε σε πόσο μεγάλη ευαισθησία μπορεί να οδηγήσουν το κλίμα, αλλά επίσης και πώς μια αβεβαιότητα στους συντελεστές ανάδρασης μπορεί να οδηγήσει σε "μακριές ουρές" την πυκνότητα πιθανότητας για την ευαισθησία του κλίματος. Τέλος μιλήσαμε για την αβεβαιότητα στα κλιματικά μοντέλα και την πρόσφατη "αποτυχία" τους αλλά και για την ευαισθησία του κλίματος που μπορούμε να συνάγουμε από παρατηρήσεις. Καλύπτει τις παραγράφους 8.11-8.15. 

    Λέξεις κλειδιά : Αναδράσεις, σημεία ισορροπίας, ευστάθεια

  • 6 - Αναδράσεις, ευαισθησία του κλίματος και κλιματική αλλαγή

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην  διάλεξη αφού κάναμε μια ανασκόπηση του φαινομένου του θερμοκηπίου και των αναδράσεων συνεχίσαμε τη συζήτηση για την επίπτωση των μηχανισμών ανάδρασης στο κλίμα και μιλήσαμε για τη φυσική μεταβλητότητα του κλίματος, τις ακραίες καταστάσεις της κλιματικής ιστορίας της Γης και το ρόλο των μηχανισμών ανάδρασης στο σχηματισμό αυτών των καταστάσεων και τη μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη

    Λέξεις κλειδιά : συντελεστές ανάδρασης, κλιματική ευαισθησία

  • 7 - Φυσική μεταβλητότητα του κλίματος (αλλαγές στο παρελθόν και στο μέλλον)

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην διάλεξη δόθηκε η γενική εικόνα του προβλήματος της ρύπανσης και καλύφθηκαν συνοπτικά οι τύποι των αερίων και σωματιδιακών ρύπων, καθώς και οι φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές τους. Καλύπτει τις παραγράφους 4.1, 4.2, 4.4, 6.1-6.3

    Λέξεις κλειδιά : Φυσική μεταβλητότητα, κλιματική αλλαγή

  • 8 - Το γενικό πρόβλημα της αέριας ρύπανσης

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην διάλεξη επικεντρωθήκαμε στις επιπτώσεις των ρύπων στην υγεία, στη χλωρίδα και τα μνημεία, στους κανόνες και στα όρια των συγκεντρώσεων που έχουν θεσπιστεί και στα αποτελέσματα αυτών. Επίσης ξεκινήσαμε τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των ρύπων με το περιβάλλον ξεκινώντας από τις χημικές αντιδράσεις που παράγουν δευτερογενείς ρύπους, που αποτελούν καταβόθρες για ρύπους και που αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ρύπους. Καλύπτει τις παραγράφους 4.3, 4.5.

    Λέξεις κλειδιά : Αέριοι ρύποι, σωματιδιακοί ρύποι

  • 9 - Επιπτώσεις των ρύπων, όρια και κανόνες

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην διαλεξη ξεκινήσαμε να κοιτάζουμε τις κατακόρυφες κινήσεις και ασχοληθήκαμε πρώτα με τη θερμοδυναμική. Μιλήσαμε για την καταστατική εξίσωση των αερίων, τις αδιαβατικές μεταβολές και το νόμο του Poisson. Μιλήσαμε έπειτα για την υδροστατική εξίσωση και τη μεταβολή της πίεσης με το ύψος, από την οποία υπολογίσαμε τη μεταβολή της θερμοκρασίας με το ύψος για αδιαβατικές μεταβολές (ξηρή αδιαβατική θερμοβαθμίδα). Εξετάσαμε πότε έχουμε στατική ευστάθεια και πότε στατική αστάθεια, ποιοτικά και ποσοτικά εξετάζοντας την κίνηση μιας αέριας μάζας που μετακινείται σε άλλο ύψος. Καλύπτει τις παραγράφους 5.1.1-5.1.4.  

    Λέξεις κλειδιά : Επιπτώσεις ρύπων, όρια

  • 10 - Αλληλεπίδραση των ρύπων με το περιβάλλον: χημικές

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στη διάλεξη μιλήσαμε για την παρουσία υγρασίας στην ατμόσφαιρα, την κεκορεσμένη ατμόσφαιρα, την υγρή αδιαβατική και τη στατική ευστάθεια σε μια ατμόσφαιρα με υδρατμούς. Παρουσιάσθηκαν επίσης οι αναστροφές στην ατμόσφαιρα, οι κύριοι μηχανισμοί δημιουργίας τους και η θερμοκρασιακή δομή της ατμόσφαιρας με το ύψος: πρώτα σα συνάρτηση του χρόνου (μέσα στη μέρα) για ηπειρωτικές περιοχές και έπειτα ως μέση (κλιματολογική) κατάσταση. Τέλος συζητήθηκε η διασπορά ενός θύσανου (καπνολοφίου) στην ατμόσφαιρα ως προς τις συνθήκες στατικής ευστάθειας. Καλύπτει την παράγραφο 5.1.5.

    Λέξεις κλειδιά : Κύκλος ρύπου

  • 11 - Αλληλεπίδραση των ρύπων με το περιβάλλον: μετεωρολογία. α) Κάθετες κινήσεις

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στην διάλεξη ξεκινήσαμε να μιλάμε για το Ατμοσφαιρικό Οριακό Στρώμα (ΑΟΣ), για τα χαρακτηριστικά του και για το γεγονός ότι είναι τυρβώδες. Περιγράψαμε χονδρικά τη μετάβαση στην τυρβώδη κατάσταση στα ρευστά γενικότερα και στην περίπτωση του ΑΟΣ ειδικότερα, όπου έχουμε μετάβαση λόγω στατικής αστάθειας. Για να περιγράψουμε την τυρβώδη κατάσταση, ξεκινήσαμε επίσης να μιλάμε για τις εξισώσεις που διέπουν την κίνηση του ρευστού και γνωρίσαμε τις δυνάμεις της βαροβαθμίδας, της βαρύτητας, της τριβής και τις φαινόμενες δυνάμεις φυγόκεντρο και Coriolis. Καλύπτει τις παραγράφους 5.2.1, 5.2.2.

    Λέξεις κλειδιά : Ξηρή αδιαβατική, υγρή αδιαβατική, στατική ευστάθεια, αναστροφές

  • 12 - Κινήσεις μέσης και μεγάλης κλίμακας και επιρροή στη διασπορά των ρύπων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στη διαλεξη μελετησαμε την προσέγγιση του Γκαουσιανού καπνολοφίου. Εξάγαμε τη λύση της συγκέντρωσης ενός ρύπου που εκπέμπεται συνεχώς από μια σημειακή πηγή και τη μελετήσαμε. Είδαμε την επιρροή του εδάφους και ενός στρώματος αναστροφής στη συγκέντρωση του ρύπου, καθώς και της εξάρτησης των σταθερών διάχυσης από την ευστάθεια του οριακού στρώματος. Καλύπτει τις παραγράφους 5.4, 5.4.1, 5.4.1.1, 5.4.1.2, 5.4.1.3.

    Λέξεις κλειδιά : Άυρα, αναβατικός άνεμος, καταβατικός άνεμος, αεροχείμαρρος, τρύπα όζοντος

  • 13 - Καταβόθρες ρύπων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στη διάλεξη συνεχίσαμε τη μελέτη του Γκαουσιανού καπνολοφίου. Αναλύσαμε ενδελεχώς την εξάρτηση από τις φυσικές παραμέτρους, μελετήσαμε τη θερμική ανύψωση του καπνολοφίου και ξεκινήσαμε τη μελέτη των κινήσεων μέσης κλίμακας που επηρεάζουν τη μεταφορά ενός ρύπου, με πρώτη τέτοιου είδους κυκλοφορία τη θαλάσσια αύρα. Καλύπτει τις παραγράφους 5.3.3, 5.4.1.6. 

    Λέξεις κλειδιά : Ξηρή εναπόθεση, υγρή εναπόθεση, βαρυτική καθίζηση

  • Βιβλιογραφία

    • Καραθανάσης Στ., Ατμοσφαιρική ρύπανση, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.(2006)
    • Κουϊμτζής Θεμιστοκλής,Φυτιάνος Κωνσταντίνος Κ.,Σαμαρά - Κωνσταντίνου Κωνσταντινή,κ.ά., Έλεγχος ρύπανσης περιβάλλοντος, University Studio Press Α.Ε. (2004)
    • Γεώργιος Μπεργελές, ΠΗΓΕΣ, ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ, ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ (2006)