1) Elementi fondamentali caratterizzanti l’oceano da un punto di vista fisico e chimico: distribuzioni dei parametri idrologici lungo la colonna d’acqua oceanica; comportamento dell’acqua di mare in diverse condizioni di temperatura e pressione (espansione termica, congelamento, compressibilità, variazione adiabatica di temperatura, calore specifico, conducibilità termica). Strumenti per caratterizzare le acque oceaniche (e.g. diagramma di temperatura e salinità); stabilità ed instabilità della colonna d’acqua (frequenza di Brunt-Vaisala, shear instability).

2) Elementi di teoria della circolazione oceanica: studio e analisi delle principali forze che regolano la circolazione oceanica (il ruolo del wind stress e della densità); teoria dell’interazione aria-mare; correnti di Ekman. Generazione di correnti geostrofiche; ruolo della stratificazione: compensazione baroclina, correnti relative e loro calcolo da dati idrologici. Vortici geostrofici barotropici e baroclini; il bilancio di Sverdrup, intensificazione occidentale, cenni sui modelli di Stommel e di Munk.

3) Introduzione alla variabilità oceanica ed il suo impatto sul sistema climatico terrestre: onde di Rossby barotropiche e barocliniche; onde topografiche e onde di Kelvin: derivazione della relazione di dispersione, in fluidi omogenei e stratificati; ruolo dell’oceano nella variabilità del sistema climatico, principali indicatori della variabilità oceanica e climatica (e.g. Artic Oscillation (AO), ENSO (El Nino Southern Oscillation), AMO (Atlantic Meridional Oscillation), QBO (Quasi-Biennial-Oscillation).

4) Modellistica analitica e numerica oceanografica: modelli semplificati ed analitici (e.g. modello di Stommel), circolazione termoalina, stati multipli di equilibrio; diagramma di isteresi e di biforcazione; modelli di circolazione oceanici tridimensionali; parametrizzazione delle piccole scale (modelli di chiusura della turbolenza) esempi di implementazione di un modello numerico dell’oceano (e.g. modello del Mar Mediterraneo).