The spatial representation of time

Numerosi studi mostrano che gli intervalli temporali sono rappresentati attraverso un codice spaziale che si estende da sinistra verso destra, dove gli intervalli brevi sono rappresentati a sinistra rispetto a quelli lunghi. Inoltre tale disposizione spaziale del tempo può essere influenzata dalla manipolazione dell’attenzione-spaziale. La presente tesi si inserisce nel dibattito attuale sulla relazione tra rappresentazione spaziale del tempo e attenzione-spaziale attraverso l’uso di una tecnica che modula l’attenzione-spaziale, ovvero, l’Adattamento Prismatico (AP). La prima parte è dedicata ai meccanismi sottostanti tale relazione. Abbiamo mostrato che spostando l’attenzione-spaziale con AP, verso un lato dello spazio, si ottiene una distorsione della rappresentazione di intervalli temporali, in accordo con il lato dello spostamento attenzionale. Questo avviene sia con stimoli visivi, sia con stimoli uditivi, nonostante la modalità uditiva non sia direttamente coinvolta nella procedura visuo-motoria di AP. Questo risultato ci ha suggerito che il codice spaziale utilizzato per rappresentare il tempo, è un meccanismo centrale che viene influenzato ad alti livelli della cognizione spaziale. La tesi prosegue con l’indagine delle aree corticali che mediano l’interazione spazio-tempo, attraverso metodi neuropsicologici, neurofisiologici e di neuroimmagine. In particolare abbiamo evidenziato che, le aree localizzate nell’emisfero destro, sono cruciali per l’elaborazione del tempo, mentre le aree localizzate nell’emisfero sinistro sono cruciali ai fini della procedura di AP e affinché AP abbia effetto sugli intervalli temporali. Infine, la tesi, è dedicata allo studio dei disturbi della rappresentazione spaziale del tempo. I risultati ci indicano che un deficit di attenzione-spaziale, dopo danno emisferico destro, provoca un deficit di rappresentazione spaziale del tempo, che si riflette negativamente sulla vita quotidiana dei pazienti. Particolarmente interessanti sono i risultati ottenuti mediante AP. Un trattamento con AP, efficace nel ridurre il deficit di attenzione-spaziale, riduce anche il deficit di rappresentazione spaziale del tempo, migliorando la qualità di vita dei pazienti.

Model reduction of stochastic groundwater flow and transport processes

This work presents a comprehensive methodology for the reduction of analytical or numerical stochastic models characterized by uncertain input parameters or boundary conditions. The technique, based on the Polynomial Chaos Expansion (PCE) theory, represents a versatile solution to solve direct or inverse problems related to propagation of uncertainty. The potentiality of the methodology is assessed investigating different applicative contexts related to groundwater flow and transport scenarios, such as global sensitivity analysis, risk analysis and model calibration. This is achieved by implementing a numerical code, developed in the MATLAB environment, presented here in its main features and tested with literature examples. The procedure has been conceived under flexibility and efficiency criteria in order to ensure its adaptability to different fields of engineering; it has been applied to different case studies related to flow and transport in porous media. Each application is associated with innovative elements such as (i) new analytical formulations describing motion and displacement of non-Newtonian fluids in porous media, (ii) application of global sensitivity analysis to a high-complexity numerical model inspired by a real case of risk of radionuclide migration in the subsurface environment, and (iii) development of a novel sensitivity-based strategy for parameter calibration and experiment design in laboratory scale tracer transport.

Advanced modelling of time domain electromagnetic data with updated hydrogeological interpretations

Several countries have acquired, over the past decades, large amounts of area covering Airborne Electromagnetic data. Contribution of airborne geophysics has dramatically increased for both groundwater resource mapping and management proving how those systems are appropriate for large-scale and efficient groundwater surveying. We start with processing and inversion of two AEM dataset from two different systems collected over the Spiritwood Valley Aquifer area, Manitoba, Canada respectively, the AeroTEM III (commissioned by the Geological Survey of Canada in 2010) and the “Full waveform VTEM” dataset, collected and tested over the same survey area, during the fall 2011. We demonstrate that in the presence of multiple datasets, either AEM and ground data, due processing, inversion, post-processing, data integration and data calibration is the proper approach capable of providing reliable and consistent resistivity models. Our approach can be of interest to many end users, ranging from Geological Surveys, Universities to Private Companies, which are often proprietary of large geophysical databases to be interpreted for geological and\or hydrogeological purposes. In this study we deeply investigate the role of integration of several complimentary types of geophysical data collected over the same survey area. We show that data integration can improve inversions, reduce ambiguity and deliver high resolution results. We further attempt to use the final, most reliable output resistivity models as a solid basis for building a knowledge-driven 3D geological voxel-based model. A voxel approach allows a quantitative understanding of the hydrogeological setting of the area, and it can be further used to estimate the aquifers volumes (i.e. potential amount of groundwater resources) as well as hydrogeological flow model prediction. In addition, we investigated the impact of an AEM dataset towards hydrogeological mapping and 3D hydrogeological modeling, comparing it to having only a ground based TEM dataset and\or to having only boreholes data.