Finite element models of coseismic deformation due to the 2009 L'Aquila (Italy) and 2008 Wenchuan(China) earthquakes

The topic of my Ph.D. thesis is the finite element modeling of coseismic deformation imaged by DInSAR and GPS data. I developed a method to calculate synthetic Green functions with finite element models (FEMs) and then use linear inversion methods to determine the slip distribution on the fault plane. The method is applied to the 2009 L’Aquila Earthquake (Italy) and to the 2008 Wenchuan earthquake (China). I focus on the influence of rheological features of the earth's crust by implementing seismic tomographic data and the influence of topography by implementing Digital Elevation Models (DEM) layers on the FEMs. Results for the L’Aquila earthquake highlight the non-negligible influence of the medium structure: homogeneous and heterogeneous models show discrepancies up to 20% in the fault slip distribution values. Furthermore, in the heterogeneous models a new area of slip appears above the hypocenter. Regarding the 2008 Wenchuan earthquake, the very steep topographic relief of Longmen Shan Range is implemented in my FE model. A large number of DEM layers corresponding to East China is used to achieve the complete coverage of the FE model. My objective was to explore the influence of the topography on the retrieved coseismic slip distribution. The inversion results reveals significant differences between the flat and topographic model. Thus, the flat models frequently adopted are inappropriate to represent the earth surface topographic features and especially in the case of the 2008 Wenchuan earthquake.

Leopoli-Cencelle beyond virtual reality Documentazione, interpretazione e comprensione di una città medievale

La città medievale di Leopoli-Cencelle (fondata da Papa Leone IV nell‘854 d.C. non lontano da Civitavecchia) è stata oggetto di studio e di periodiche campagne di scavo a partire dal 1994. Le stratigrafie investigate con metodi tradizionali, hanno portato alla luce le numerose trasformazioni che la città ha subìto nel corso della sua esistenza in vita. Case, torri, botteghe e strati di vissuto, sono stati interpretati sin dall’inizio dello scavo basandosi sulla documentazione tradizionale e bi-dimensionale, legata al dato cartaceo e al disegno. Il presente lavoro intende re-interpretare i dati di scavo con l’ausilio delle tecnologie digitali. Per il progetto sono stati utilizzati un laser scanner, tecniche di Computer Vision e modellazione 3D. I tre metodi sono stati combinati in modo da poter visualizzare tridimensionalmente gli edifici abitativi scavati, con la possibilità di sovrapporre semplici modelli 3D che permettano di formulare ipotesi differenti sulla forma e sull’uso degli spazi. Modellare spazio e tempo offrendo varie possibilità di scelta, permette di combinare i dati reali tridimensionali, acquisiti con un laser scanner, con semplici modelli filologici in 3D e offre l’opportunità di valutare diverse possibili interpretazioni delle caratteristiche dell’edificio in base agli spazi, ai materiali, alle tecniche costruttive. Lo scopo del progetto è andare oltre la Realtà Virtuale, con la possibilità di analizzare i resti e di re-interpretare la funzione di un edificio, sia in fase di scavo che a scavo concluso. Dal punto di vista della ricerca, la possibilità di visualizzare le ipotesi sul campo favorisce una comprensione più profonda del contesto archeologico. Un secondo obiettivo è la comunicazione a un pubblico di “non-archeologi”. Si vuole offrire a normali visitatori la possibilità di comprendere e sperimentare il processo interpretativo, fornendo loro qualcosa in più rispetto a una sola ipotesi definitiva.

Global and regional sea level variations in the recent past and future: insight from observations and modeling

This work is focused on the analysis of sea–level change (last century), based mainly on instrumental observations. During this period, individual components of sea–level change are investigated, both at global and regional scales. Some of the geophysical processes responsible for current sea-level change such as glacial isostatic adjustments and current melting terrestrial ice sources, have been modeled and compared with observations. A new value of global mean sea level change based of tide gauges observations has been independently assessed in 1.5 mm/year, using corrections for glacial isostatic adjustment obtained with different models as a criterion for the tide gauge selection. The long wavelength spatial variability of the main components of sea–level change has been investigated by means of traditional and new spectral methods. Complex non–linear trends and abrupt sea–level variations shown by tide gauges records have been addressed applying different approaches to regional case studies. The Ensemble Empirical Mode Decomposition technique has been used to analyse tide gauges records from the Adriatic Sea to ascertain the existence of cyclic sea-level variations. An Early Warning approach have been adopted to detect tipping points in sea–level records of North East Pacific and their relationship with oceanic modes. Global sea–level projections to year 2100 have been obtained by a semi-empirical approach based on the artificial neural network method. In addition, a model-based approach has been applied to the case of the Mediterranean Sea, obtaining sea-level projection to year 2050.