Logo UAB

Física Ambiental

Codi: 100185 Crèdits: 6
2025/2026
Titulació Tipus Curs
Física OT 4

Professor/a de contacte

Nom:
Francesc Xavier Alvarez Calafell
Correu electrònic:
xavier.alvarez@uab.cat

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.


Prerequisits

És recomanable haver cursat assignatures bàsiques de física i matemàtiques: física estadística, termodinàmica, física de les radiacions, càlcul diferencial i integral i, opcionalment, és aconsellable (tot i que no imprescindible) tenir una base de física de fluids.


Objectius

Proporcionar els elements necessaris per poder entendre els processos bàsics que intervenen, des de la perspectiva de la física, en alguns dels principals problemes ambientals actuals. L’assignatura, essencialment, és una  presentació del que es coneix com a física dels fluids geofísics, tot i que es faran presentacions breus i puntuals d’altres àrees de la física en què hi ha problemes ambientals però que es cobreixen en altres assignatures: turbulència, eficiència energètica, etc.

 


Competències

  • Actuar amb responsabilitat ètica i amb respecte pels drets i deures fonamentals, la diversitat i els valors democràtics.
  • Actuar en l'àmbit de coneixement propi valorant l'impacte social, econòmic i mediambiental.
  • Aplicar els principis fonamentals a l'estudi qualitatiu i quantitatiu de les diferents àrees particulars de la física
  • Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals
  • Conèixer les bases d'alguns temes avançats incloent desenvolupaments actuals en la frontera de la física sobre els quals poder-se formar posteriorment amb més profunditat
  • Fer treballs acadèmics de manera independent usant bibliografia (especialment en anglès), bases de dades i col·laborant amb altres professionals
  • Formular i abordar problemes físics identificant els principis més rellevants i utilitzant aproximacions, si fos necessari, per arribar a una solució que ha de ser presentada explicitant hipòtesis i aproximacions
  • Introduir canvis en els mètodes i els processos de l'àmbit de coneixement per donar respostes innovadores a les necessitats i demandes de la societat.
  • Planejar i realitzar, utilitzant els mètodes apropiats, un estudi, mesura o recerca experimental i interpretar i presentar-ne els resultats
  • Planejar i realitzar, utilitzant els mètodes apropiats, un estudi o recerca teòrica i interpretar i presentar-ne els resultats
  • Raonar críticament, tenir capacitat analítica, fer servir correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics
  • Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte
  • Treballar en grup, assumint responsabilitats compartides e interaccionant professional i constructivament amb altres amb absolut respecte als seus drets.
  • Utilitzar les matemàtiques per descriure el món físic, seleccionant les eines apropiades, construint models adequats, interpretant resultats i comparant críticament amb l'experimentació i l'observació

Resultats d'aprenentatge

  1. Analitzar críticament les diferents escales espacials i temporals que intervenen en un problema i efectuar les corresponents simplificacions de les equacions diferencials que governen el procés.
  2. Analitzar l'evolució en les emissions reals de CO2 (o altres gasos hivernacle) en relació amb les mesures o polítiques de contenció aprovades en els últims decennis i, en cas de desajust, proposar mesures alternatives i viables.
  3. Aplicar la física de fluids en sistemes en rotació a l'estudi de la dinàmica dels fluids geofísics.
  4. Aplicar tècniques de convolució per obtenir l'espectre dels camps neutrònics detectats a partir de les mesures efectuades als espectròmetres.
  5. Avaluar críticament les implicacions que els avenços recents en paleoclimatologia tenen sobre el nostre coneixement sobre l'evolució futura a mitjà termini del sistema climàtic.
  6. Avaluar els impactes ambientals de les diferents fonts d'energia utilitzades, el seu cost econòmic i els riscos associats a la seva utilització. Avaluar críticament el seu ús en funció de les circumstàncies i condicionants que actuïn en cada situació.
  7. Avaluar les diferents variables que intervenen en la situació analitzada, així com la seva magnitud relativa, i obtenir una estimació aproximada dels resultats que puguin obtenir-se a posteriori després d'una anàlisi més detallada i rigorosa.
  8. Comparar la importància relativa de cada un dels termes que intervenen en les equacions de Navier-Stokes i avaluar-ne la importància segons el procés o sistema a estudiar.
  9. Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals.
  10. Efectuar models de balanç energètic del sistema climàtic amb l'objectiu d'efectuar prediccions de l'evolució de la temperatura i comparar els resultats amb les mesures obtingudes en les últimes dècades.
  11. Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l'àmbit de coneixement propi.
  12. Fer treballs acadèmics de manera independent usant bibliografia (especialment en anglès), bases de dades i col·laborant amb altres professionals.
  13. Identificar les implicacions socials, econòmiques i mediambientals de les activitats academicoprofessionals de l'àmbit de coneixement propi.
  14. Identificar situacions que necessiten un canvi o millora.
  15. Partint del conjunt més general de les equacions que governa la física dels fluids, obtenir la seva concreció en l'àmbit dels fluids geofísics.
  16. Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
  17. Relacionar l'estructura molecular de determinats compostos atmosfèrics amb la resposta que el sistema climàtic realitza davant d'accions antropogèniques o naturals.
  18. Resoldre les equacions diferencials associades a les cadenes de desintegració.
  19. Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte.
  20. Treballar en grup, assumir responsabilitats compartides i interaccionar professionalment i de manera constructiva amb altres persones amb un respecte absolut als seus drets.
  21. Utilitzar els principis bàsics de la termodinàmica en l'anàlisi de l'eficiència energètica de determinats processos de generació d'energia, així com en l'estudi del balanç energètic global terrestre.

Continguts

1. Introducció a la Física de l’Atmosfera

1.1 Composició i estructura de l’atmosfera
1.2 Formació i evolució de l’atmosfera terrestre
1.3 Escales espacials i temporals en meteorologia i climatologia
1.4 Mesura de variables atmosfèriques: sensors i estacions meteorològiques


2. Termodinàmica de l’Atmosfera

2.1 Llei dels gasos ideals aplicada a l’atmosfera
2.2 Temperatura, pressió i densitat: gradients verticals
2.3 Humitat: humitat absoluta, relativa, mescla, punt de rosada
2.4 Temperatura virtual i densitat de l’aire humit
2.5 Ascens adiabàtic sec i humit. Nivell de condensació i inestabilitat
2.6 Equilibri de parcel·la d’aire: estable, inestable i neutre
2.7 Aplicacions en predicció meteorològica i formació de núvols


3. Física dels Aerosols

3.1 Definició i classificació dels aerosols
3.2 Pressió de vapor de saturació i llei de Clausius-Clapeyron
3.3 Tensió superficial i nucleació de gotes
3.4Corba de Köhler i activació de nuclis de condensació
3.5 Dinàmica dels aerosols: difusió browniana, sedimentació, deposició
3.6 Processos d’agregació i coalescència de partícules
3.7 Impactes climàtics i de salut dels aerosols


4. Radiació Atmosfèrica

4.1 Intensitat monocromàtica i espectral
4.2 Llei de Planck, Wien i Stefan-Boltzmann
4.3 Llei de Beer-Lambert i absorció en l’atmosfera
4.4 Absorció, emissió i escattering (Rayleigh, Mie)
4.5 Equilibri radiatiu de la Terra i efecte hivernacle
4.6 Transferència radiativa: equació i aproximacions
4.7 Aplicacions en teledetecció i balanç energètic planetari


5. Dinàmica de l’Atmosfera

5.1 Forces fonamentals: Pressió, Coriolis i fricció
5.2 Vent geostròfic i vent del gradient
5.3 Vent tèrmic i corrents en jet
5.4 Turbulència atmosfèrica i capa límit
5.5 Capa d’Ekman i transport d’Ekman
5.6 Ciclons i anticiclons. Sistemes frontals
5.7 Onatge atmosfèric: ones de gravetat i de Rossby


6. Fenòmens Planetaris i Variabilitat Climàtica

6.1 Circulació general de l’atmosfera (Hadley, Ferrel, Polar)
6.2 Ones de Rossby: formació, propagació i efectes
6.3 Oscil·lacions climàtiques: El Niño - Southern Oscillation (ENSO), Oscil·lació de l’Atlàntic Nord (NAO), Oscil·lació Madden-Julian (MJO)
6.4 Variabilitat i canvi climàtic: forçaments naturals i antropogènics
6.5 Impacte d’aquests fenòmens en la meteorologia regional i global


7. Aplicacions en Física Ambiental

7.1 Modelització meteorològica i climàtica
7.2 Qualitat de l’aire: dispersió de contaminants
7.3 Radiació solar i recursos energètics
7.4 Efectes dels aerosols i núvols en el clima
7.5 Riscos meteorològics i predicció de fenòmens extrems


Activitats formatives i Metodologia

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes de problemes 16 0,64
Classes teòriques 33 1,32
Tipus: Autònomes      
Treball personal de l'alumne 93 3,72

Classes teòriques per introduir els conceptes bàsics.

Classes pràctiques on es resoldran problemes.

Exposicions orals dels alumnes de temes proposats, basats en publicacions científiques.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquè els alumnes completin les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.


Avaluació

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Examen final de recuperació 70% 2,5 0,1
Examen primer parcial 30 % 2,5 0,1 1, 2, 4, 5, 6, 10, 14, 17, 18
Examen segon parcial 40 % 2,5 0,1 1, 3, 7, 8, 15, 21
Exposicions Orals 30 % 0,5 0,02 9, 11, 12, 13, 16, 19, 20

Avaluació continuada

  • Primer parcial sobre els continguts estudiats fins aquell moment: 30% de la nota.

  • Exposició oral a classe de temes proposats en relació amb la matèria de l’assignatura: 30% de la nota.

  • Segon examen parcial, que abastarà tots els continguts de l’assignatura relacionats amb els temes de la segona meitat del curs: 40% de la nota.

Per poder fer mitjana i computar totes les activitats, cal que l’estudiant obtingui una nota mínima de 3,0 en cadascuna de les parts avaluables.

A més, per superar l’assignatura, la mitjana ponderada de les tres activitats ha de ser com a mínim de 5,0.

L’examen de recuperació constarà de dues parts, corresponents a cadascun dels parcials realitzats. L’alumne tan sols haurà de fer aquella part en què hagi obtingut menys d’un 3,0. L'exposició oral no és recuperable.

Aquells alumnes que no hagin participat en cap dels parcials ni les recuperacions, ni en la presentació del treball, obtindran com a qualificació final un “No Avaluable”.

No hi haurà examen per pujar nota per a aquells que ja hagin aprovat el curs.


Avaluació única

L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en:

  1. Primer parcial sobre els continguts estudiats fins aquell moment: 30% de la nota.

  2. Segon examen parcial, que abastarà tots els continguts de l’assignatura relacionats amb els temes de la segona meitat del curs: 40% de la nota.

  3. El lliurament de l’informe del treball escollit i realitzat durant el curs (30% de la nota). No hi haurà presentació oral.

Aquestes proves es duran a terme el mateix dia, hora i lloc que les proves del segon parcial de la modalitat d’avaluació continuada.

Per poder fer mitjana, cal obtenir com a mínim un 3,0 a cadascuna de les parts, i per superar l’assignatura, la mitjana ponderada de les tres activitats haurà de ser com a mínim de 5,0 sobre 10.

Si la nota final no arriba a 5, l’estudiant tindrà una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen de recuperació, que se celebrarà en la data fixada per la coordinació de la titulació. En aquesta prova es podrà recuperar el 70% de la nota corresponent a les proves parcials. La part corresponent al treball no és recuperable.


Bibliografia

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


Programari

Aquesta assignatura no fa ús de cap programari en particular


Grups i idiomes de l'assignatura

La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre de 2025. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d’aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura

Nom Grup Idioma Semestre Torn
(PAUL) Pràctiques d'aula 1 Català segon quadrimestre tarda
(TE) Teoria 1 Català segon quadrimestre tarda