Tecniche di elaborazione di dati macrosismici per la definizione di sorgenti sismogenetiche

La valutazione dell’intensità secondo una procedura formale trasparente, obiettiva e che permetta di ottenere valori numerici attraverso scelte e criteri rigorosi, rappresenta un passo ed un obiettivo per la trattazione e l’impiego delle informazioni macrosismiche. I dati macrosismici possono infatti avere importanti applicazioni per analisi sismotettoniche e per la stima della pericolosità sismica. Questa tesi ha affrontato il problema del formalismo della stima dell’intensità migliorando aspetti sia teorici che pratici attraverso tre passaggi fondamentali sviluppati in ambiente MS-Excel e Matlab: i) la raccolta e l’archiviazione del dataset macrosismico; ii), l’associazione (funzione di appartenenza o membership function) tra effetti e gradi di intensità della scala macrosismica attraverso i principi della logica dei fuzzy sets; iii) l’applicazione di algoritmi decisionali rigorosi ed obiettivi per la stima dell’intensità finale. L’intera procedura è stata applicata a sette terremoti italiani sfruttando varie possibilità, anche metodologiche, come la costruzione di funzioni di appartenenza combinando le informazioni macrosismiche di più terremoti: Monte Baldo (1876), Valle d’Illasi (1891), Marsica (1915), Santa Sofia (1918), Mugello (1919), Garfagnana (1920) e Irpinia (1930). I risultati ottenuti hanno fornito un buon accordo statistico con le intensità di un catalogo macrosismico di riferimento confermando la validità dell’intera metodologia. Le intensità ricavate sono state poi utilizzate per analisi sismotettoniche nelle aree dei terremoti studiati. I metodi di analisi statistica sui piani quotati (distribuzione geografica delle intensità assegnate) si sono rivelate in passato uno strumento potente per analisi e caratterizzazione sismotettonica, determinando i principali parametri (localizzazione epicentrale, lunghezza, larghezza, orientazione) della possibile sorgente sismogenica. Questa tesi ha implementato alcuni aspetti delle metodologie di analisi grazie a specifiche applicazioni sviluppate in Matlab che hanno permesso anche di stimare le incertezze associate ai parametri di sorgente, grazie a tecniche di ricampionamento statistico. Un’analisi sistematica per i terremoti studiati è stata portata avanti combinando i vari metodi per la stima dei parametri di sorgente con i piani quotati originali e ricalcolati attraverso le procedure decisionali fuzzy. I risultati ottenuti hanno consentito di valutare le caratteristiche delle possibili sorgenti e formulare ipotesi di natura sismotettonica che hanno avuto alcuni riscontri indiziali con dati di tipo geologico e geologico-strutturale. Alcuni eventi (1915, 1918, 1920) presentano una forte stabilità dei parametri calcolati (localizzazione epicentrale e geometria della possibile sorgente) con piccole incertezze associate. Altri eventi (1891, 1919 e 1930) hanno invece mostrato una maggiore variabilità sia nella localizzazione dell’epicentro che nella geometria delle box: per il primo evento ciò è probabilmente da mettere in relazione con la ridotta consistenza del dataset di intensità mentre per gli altri con la possibile molteplicità delle sorgenti sismogenetiche. Anche l’analisi bootstrap ha messo in evidenza, in alcuni casi, le possibili asimmetrie nelle distribuzioni di alcuni parametri (ad es. l’azimut della possibile struttura), che potrebbero suggerire meccanismi di rottura su più faglie distinte.

Kinematics of the Sicily and Calabria Subduction System from Elastic Block Modeling of GPS Data

We use data from about 700 GPS stations in the EuroMediterranen region to investigate the present-day behavior of the the Calabrian subduction zone within the Mediterranean-scale plates kinematics and to perform local scale studies about the strain accumulation on active structures. We focus attenction on the Messina Straits and Crati Valley faults where GPS data show extentional velocity gradients of ∼3 mm/yr and ∼2 mm/yr, respectively. We use dislocation model and a non-linear constrained optimization algorithm to invert for fault geometric parameters and slip-rates and evaluate the associated uncertainties adopting a bootstrap approach. Our analysis suggest the presence of two partially locked normal faults. To investigate the impact of elastic strain contributes from other nearby active faults onto the observed velocity gradient we use a block modeling approach. Our models show that the inferred slip-rates on the two analyzed structures are strongly impacted by the assumed locking width of the Calabrian subduction thrust. In order to frame the observed local deformation features within the present- day central Mediterranean kinematics we realyze a statistical analysis testing the indipendent motion (w.r.t. the African and Eurasias plates) of the Adriatic, Cal- abrian and Sicilian blocks. Our preferred model confirms a microplate like behaviour for all the investigated blocks. Within these kinematic boundary conditions we fur- ther investigate the Calabrian Slab interface geometry using a combined approach of block modeling and χ2ν statistic. Almost no information is obtained using only the horizontal GPS velocities that prove to be a not sufficient dataset for a multi-parametric inversion approach. Trying to stronger constrain the slab geometry we estimate the predicted vertical velocities performing suites of forward models of elastic dislocations varying the fault locking depth. Comparison with the observed field suggest a maximum resolved locking depth of 25 km.

L'efficienza degli indici azionari: un'analisi empirica

La studio dell’efficienza di un indice azionario ha accresciuto la propria importanza nell’industria dell’asset management a seguito della diffusione dell’utilizzo di benchmark e investimenti indicizzati. Il presente lavoro valuta il livello di efficienza dei principali indici del mercato azionario statunitense, dell’Area Euro e italiano. Lo studio empirico ricorre a quattro misure di efficienza: il GRS, un test small-sample multivariato fondato sul CAPM; il test large sample di Wald, implementato tramite una simulazione bootstrap; il test GMM, che è stato applicato in una cornice non-gaussiana attraverso una simulazione block bootstrap; la misura di efficienza relativa di Kandel e Stambaugh. I risultati empirici forniscono una prova evidente della superiore efficienza degli indici equiponderati. Questa conclusione è interpretata sulla base della letteratura scientifica esistente, analizzando le diverse cause di ordine teorico ed empirico che sono state proposte.

Sistemi tecnologici innovativi di involucro per il recupero del patrimonio edilizio recente. L'edilizia scolastica nel Comune di Bologna

La ricerca è volta a presentare un nuovo approccio integrato, a supporto di operatori e progettisti, per la gestione dell’intero processo progettuale di interventi di riqualificazione energetica e architettonica del patrimonio edilizio recente, mediante l’impiego di soluzioni tecnologiche innovative di involucro edilizio. Lo studio richiede necessariamente l’acquisizione di un repertorio selezionato di sistemi costruttivi di involucro, come base di partenza per l’elaborazione di soluzioni progettuali di recupero delle scuole appartenenti al secondo dopoguerra, in conglomerato cementizio armato, prevalentemente prefabbricate. Il progetto individua procedimenti costruttivi ecocompatibili per la progettazione di componenti prefabbricati di involucro “attivo”, adattabile ed efficiente, da assemblare a secco, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative. La ricerca è finalizzata alla gestione dell’intero processo, supportato da sistemi di rilevazione geometrica, collegati a software di programmazione parametrica per la modellazione di superfici adattabili alla morfologia dei fabbricati oggetto di intervento. Tali strumenti informatizzati CAD-CAM sono connessi a macchine a controllo numerico CNC per la produzione industrializzata degli elementi costruttivi “su misura”. A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, si formulano due possibili soluzioni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, nel rispetto dei principi di sostenibilità, intesa come modularità, rapidità di posa, reversibilità, recupero e riciclo di materiali. In particolare, le soluzioni innovative sono accomunate dall’applicazione di una tecnica basata sull’assemblaggio di elementi prefabbricati, dall’adozione di una trama esagonale per la tassellazione della nuova superficie di facciata, e dall’utilizzo del medesimo materiale termico isolante, plastico e inorganico, riciclato ed ecosostenibile, a basso impatto ambientale (AAM - Alkali Activated Materials). Le soluzioni progettuali proposte, sviluppate presso le due sedi coinvolte nella cotutela (Università di Bologna, Université Paris-Est) sono affrontate secondo un protocollo scientifico che prevede: progettazione del sistema costruttivo, analisi meccanica e termica, sperimentazione costruttiva, verifica delle tecniche di messa in opera e dei requisiti prestazionali.

Essays in Macroecometrics: methodological aspects and empirical applications

In the first chapter, I develop a panel no-cointegration test which extends Pesaran, Shin and Smith (2001)'s bounds test to the panel framework by considering the individual regressions in a Seemingly Unrelated Regression (SUR) system. This allows to take into account unobserved common factors that contemporaneously affect all the units of the panel and provides, at the same time, unit-specific test statistics. Moreover, the approach is particularly suited when the number of individuals of the panel is small relatively to the number of time series observations. I develop the algorithm to implement the test and I use Monte Carlo simulation to analyze the properties of the test. The small sample properties of the test are remarkable, compared to its single equation counterpart. I illustrate the use of the test through a test of Purchasing Power Parity in a panel of EU15 countries. In the second chapter of my PhD thesis, I verify the Expectation Hypothesis of the Term Structure in the repurchasing agreements (repo) market with a new testing approach. I consider an "inexact" formulation of the EHTS, which models a time-varying component in the risk premia and I treat the interest rates as a non-stationary cointegrated system. The effect of the heteroskedasticity is controlled by means of testing procedures (bootstrap and heteroskedasticity correction) which are robust to variance and covariance shifts over time. I fi#nd that the long-run implications of EHTS are verified. A rolling window analysis clarifies that the EHTS is only rejected in periods of turbulence of #financial markets. The third chapter introduces the Stata command "bootrank" which implements the bootstrap likelihood ratio rank test algorithm developed by Cavaliere et al. (2012). The command is illustrated through an empirical application on the term structure of interest rates in the US.

Prediction Nomogram for 68Ga-PSMA-11 PET/CT in different clinical settings of PSA failure after radical treatment for Prostate Cancer

Objective The objective of this study was to develop a clinical nomogram to predict gallium-68 prostate-specific membrane antigen positron emission tomography/computed tomography (68Ga-PSMA-11-PET/CT) positivity in different clinical settings of PSA failure. Materials and methods Seven hundred three (n = 703) prostate cancer (PCa) patients with confirmed PSA failure after radical therapy were enrolled. Patients were stratified according to different clinical settings (first-time biochemical recurrence [BCR]: group 1; BCR after salvage therapy: group 2; biochemical persistence after radical prostatectomy [BCP]: group 3; advanced stage PCa before second-line systemic therapies: group 4). First, we assessed 68Ga-PSMA-11-PET/CT positivity rate. Second, multivariable logistic regression analyses were used to determine predictors of positive scan. Third, regression-based coefficients were used to develop a nomogram predicting positive 68Ga-PSMA-11-PET/CT result and 200 bootstrap resamples were used for internal validation. Fourth, receiver operating characteristic (ROC) analysis was used to identify the most informative nomogram’s derived cut-off. Decision curve analysis (DCA) was implemented to quantify nomogram’s clinical benefit. Results 68Ga-PSMA-11-PET/CT overall positivity rate was 51.2%, while it was 40.3% in group 1, 54% in group 2, 60.5% in group 3, and 86.9% in group 4 (p < 0.001). At multivariable analyses, ISUP grade, PSA, PSA doubling time, and clinical setting were independent predictors of a positive scan (all p ≤ 0.04). A nomogram based on covariates included in the multivariate model demonstrated a bootstrap-corrected accuracy of 82%. The nomogram-derived best cut-off value was 40%. In DCA, the nomogram revealed clinical net benefit of > 10%. Conclusions This novel nomogram proved its good accuracy in predicting a positive scan, with values ≥ 40% providing the most informative cut-off in counselling patients to 68Ga-PSMA-11-PET/CT. This tool might be important as a guide to clinicians in the best use of PSMA-based PET imaging.

Frequency domain analysis of stationary time series

This thesis provides a necessary and sufficient condition for asymptotic efficiency of a nonparametric estimator of the generalised autocovariance function of a Gaussian stationary random process. The generalised autocovariance function is the inverse Fourier transform of a power transformation of the spectral density, and encompasses the traditional and inverse autocovariance functions. Its nonparametric estimator is based on the inverse discrete Fourier transform of the same power transformation of the pooled periodogram. The general result is then applied to the class of Gaussian stationary ARMA processes and its implications are discussed. We illustrate that for a class of contrast functionals and spectral densities, the minimum contrast estimator of the spectral density satisfies a Yule-Walker system of equations in the generalised autocovariance estimator. Selection of the pooling parameter, which characterizes the nonparametric estimator of the generalised autocovariance, controlling its resolution, is addressed by using a multiplicative periodogram bootstrap to estimate the finite-sample distribution of the estimator. A multivariate extension of recently introduced spectral models for univariate time series is considered, and an algorithm for the coefficients of a power transformation of matrix polynomials is derived, which allows to obtain the Wold coefficients from the matrix coefficients characterizing the generalised matrix cepstral models. This algorithm also allows the definition of the matrix variance profile, providing important quantities for vector time series analysis. A nonparametric estimator based on a transformation of the smoothed periodogram is proposed for estimation of the matrix variance profile.