Numero totale ore di lezione: 40

CFU: 4

Obiettivi del corso:

Gli obiettivi formativi del corso sono quelli di fornire le basi fisiche della teoria della propagazione acustica subacquea, inclusi gli elementi di oceanografia rilevanti; il corso si propone inoltre di approfondire gli aspetti numerici e computazionali relativi alla soluzione della equazione delle onde acustiche, al fine di saper correttamente valutare le capacità di predizione e gli ambiti applicativi dei diversi modelli simulativi della propagazione acustica; infine il corso tratterà alcuni casi particolari di propagazione acustica, quali la propagazione in acque costiere, l'interazione con il sedimento marino, l'interazione della propagazione acustica con l'anbiente biologico ed in particolare i mammiferi marini.

Programma di massima:

• OCEANOGRAFIA FISICA: le quantità oceanografiche che influenzano la propagazione acustica: batimetria, mappe e misure batimetriche; temperatura, densità, salinità; bilancio del calore; influenze atmosferiche, azioni forzanti dei venti; circolazione delle correnti.
• FONDAMENTI DI ACUSTICA MARINA: introduzione: grandezze principali, definizioni, unità di misura; struttura del profilo di velocità del suono nell’oceano, variabilità temporali e spaziali; l’equazione delle onde e la propagazione del suono; approssimazione ottica, legge di Snell, interferenza, attenuazione; condizioni tipiche di propagazione: canale superficiale, canale profondo, zone di convergenza, zone d’ombra, propagazione in acque costiere ed interazioni col fondale; diffusione (scattering) e rumore ambiente; Transmission Loss e l'equazione del sonar.
• TEORIA DELLA PROPAGAZIONE E METODI NUMERICI: soluzione dell’equazione di propagazione attraverso l’equazione di Helmoltz; funzione di Green; metodi numerici per l’integrazione delle equazione delle onde (modello a raggi, modi normali, equazione parabolica, "wavenumber integration", approssimazioni ed intervalli di validità in dipendenza dalla frequenza e dalle condizioni di propagazione per ciascun modello; esempi e modo d'uso di programmi simulativi.
• CASI NOTEVOLI: propagazione in acque costiere: modelli elasto-acustici dell’interazione col fondale; sismo-acustica; guida d'onda in acque costiere, frequenza ottima; acustica e biologia: effetti di sorgenti acustiche su mammiferi marini.