Modellistica ambientale - a/a 2006-08
(5 CFU, 40 ore di lezione, frequenza consigliata)


Obiettivi formativi del corso
Fornire gli strumenti concettuali e tecnici per analizzare problemi che possono nascere in contesto ambientale, e la capacità di costruire modelli da utilizzare come strumento conoscitivo e come supporto alle decisioni.
Il corso verrà svolto interamente in una aula informatica, e, attraverso un insieme di esercizi di modellazione, porterà ad acquisire la capacità di utilizzare il programma Vensim e più in generale le metodologie della Dinamica dei Sistemi per la modellazione e la simulazione di sistemi ambientali.



Syllabus
Introduzione ai sistemi dinamici ed alla loro modellazione. Simulazione di flussi di materiali e di informazioni. Catene e cicli causali; anelli di retroazione positivi e negativi; ritardi; nonlinearità.
Introduzione all'uso del software Vensim PLE per la modellazione e la simulazione di sistemi dinamici, attraverso la soluzione di sistemi di equazioni differenziali. Analisi di casi.


Programma del corso

Introduzione ai sistemi dinamici ed alla loro modellazione.
Componenti fondamentali dei modelli: variabili di stato, variabili di flusso, variabili ausiliarie e cicli causali.

Dinamiche di crescita di popolazioni.
Crescita esponenziale, logistica. Modelli stratificati.
Interazioni fra popolazioni: il modello preda-predatore, le equazioni di Volterra.

Introduzione all'uso di un software di dinamica dei sistemi.
Anelli di retroazione positivi e negativi. Omeostasi.
Flussi di materiale e flussi di informazioni.
Ritardi e loro rappresentazione.

Scelta dell'intervallo di tempo nella simulazione.
Algoritmi di integrazione numerica: Eulero e Runge-Kutta..

Studio di casi:
Gestione di un bacino idrico.
Un modello di diffusione di sostanze inquinanti.
Un modello di gestione integrata di un territorio.
Un modello di interazione fra popolazione e risorse.
Riscaldamento globale e modelli climatici.
Modelli epidemiologici elementari.
L'ipotesi Gaia: il modello Daisy World.



Argomenti da conoscere per poter frequentare efficacemente il corso
Nozioni di base di matematica: analisi e studio di funzioni, calcolo differenziale elementare.
Uso di strumenti informatici di base quali i fogli elettronici (spreadsheet).


Bibliografia
Andrew Ford, "Modeling the Environment", Island Press
Lucidi delle lezioni, disponibili nella pagina web del corso


Dati del docente
Nome: Giorgio Gallo
Dipartimento: Informatica
Telefono: 050 2212714
E-mail: gallo@di.unipi.it
Pagina web: www.di.unipi.it/~gallo
Orario di ricevimento: da definirsi
Luogo di ricevimento: Dipartimento di Informatica