Modelling the stable, nocturnal boundary layer: different approaches to turbulence closure problem

Il lavoro è dedicato all'analisi fisica e alla modellizzazione dello strato limite atmosferico in condizioni stabili. L'obiettivo principale è quello di migliorare i modelli di parametrizzazione della turbulenza attualmente utilizzati dai modelli meteorologici a grande scala. Questi modelli di parametrizzazione della turbolenza consistono nell' esprimere gli stress di Reynolds come funzioni dei campi medi (componenti orizzontali della velocità e temperatura potenziale) usando delle chiusure. La maggior parte delle chiusure sono state sviluppate per i casi quasi-neutrali, e la difficoltà è trattare l'effetto della stabilità in modo rigoroso. Studieremo in dettaglio due differenti modelli di chiusura della turbolenza per lo strato limite stabile basati su assunzioni diverse: uno schema TKE-l (Mellor-Yamada,1982), che è usato nel modello di previsione BOLAM (Bologna Limited Area Model), e uno schema sviluppato recentemente da Mauritsen et al. (2007). Le assunzioni delle chiusure dei due schemi sono analizzate con dati sperimentali provenienti dalla torre di Cabauw in Olanda e dal sito CIBA in Spagna. Questi schemi di parametrizzazione della turbolenza sono quindi inseriti all'interno di un modello colonnare dello strato limite atmosferico, per testare le loro predizioni senza influenze esterne. Il confronto tra i differenti schemi è effettuato su un caso ben documentato in letteratura, il "GABLS1". Per confermare la validità delle predizioni, un dataset tridimensionale è creato simulando lo stesso caso GABLS1 con una Large Eddy Simulation. ARPS (Advanced Regional Prediction System) è stato usato per questo scopo. La stratificazione stabile vincola il passo di griglia, poichè la LES deve essere ad una risoluzione abbastanza elevata affinchè le tipiche scale verticali di moto siano correttamente risolte. Il confronto di questo dataset tridimensionale con le predizioni degli schemi turbolenti permettono di proporre un insieme di nuove chiusure atte a migliorare il modello di turbolenza di BOLAM. Il lavoro è stato compiuto all' ISAC-CNR di Bologna e al LEGI di Grenoble.

Graph-based analysis of brain resting-state fMRI data in nocturnal frontal lobe epileptic patients

Il lavoro che ho sviluppato presso l'unità di RM funzionale del Policlinico S.Orsola-Malpighi, DIBINEM, è incentrato sull'analisi dati di resting state - functional Magnetic Resonance Imaging (rs-fMRI) mediante l'utilizzo della graph theory, con lo scopo di valutare eventuali differenze in termini di connettività cerebrale funzionale tra un campione di pazienti affetti da Nocturnal Frontal Lobe Epilepsy (NFLE) ed uno di controlli sani. L'epilessia frontale notturna è una peculiare forma di epilessia caratterizzata da crisi che si verificano quasi esclusivamente durante il sonno notturno. Queste sono contraddistinte da comportamenti motori, prevalentemente distonici, spesso complessi, e talora a semiologia bizzarra. L'fMRI è una metodica di neuroimaging avanzata che permette di misurare indirettamente l'attività neuronale. Tutti i soggetti sono stati studiati in condizioni di resting-state, ossia di veglia rilassata. In particolare mi sono occupato di analizzare i dati fMRI con un approccio innovativo in campo clinico-neurologico, rappresentato dalla graph theory. I grafi sono definiti come strutture matematiche costituite da nodi e links, che trovano applicazione in molti campi di studio per la modellizzazione di strutture di diverso tipo. La costruzione di un grafo cerebrale per ogni partecipante allo studio ha rappresentato la parte centrale di questo lavoro. L'obiettivo è stato quello di definire le connessioni funzionali tra le diverse aree del cervello mediante l'utilizzo di un network. Il processo di modellizzazione ha permesso di valutare i grafi neurali mediante il calcolo di parametri topologici che ne caratterizzano struttura ed organizzazione. Le misure calcolate in questa analisi preliminare non hanno evidenziato differenze nelle proprietà globali tra i grafi dei pazienti e quelli dei controlli. Alterazioni locali sono state invece riscontrate nei pazienti, rispetto ai controlli, in aree della sostanza grigia profonda, del sistema limbico e delle regioni frontali, le quali rientrano tra quelle ipotizzate essere coinvolte nella fisiopatologia di questa peculiare forma di epilessia.

Analisi e valutazione delle performance acustiche degli aeromobili nella fase di atterraggio

Nella tesi si analizzano le principali fonti del rumore aeronautico, lo stato dell'arte dal punto di vista normativo, tecnologico e procedurale. Si analizza lo stato dell'arte anche riguardo alla classificazione degli aeromobili, proponendo un nuovo indice prestazionale in alternativa a quello indicato dalla metodologia di certificazione (AC36-ICAO) Allo scopo di diminuire l'impatto acustico degli aeromobili in fase di atterraggio, si analizzano col programma INM i benefici di procedure CDA a 3° rispetto alle procedure tradizionali e, di seguito di procedure CDA ad angoli maggiori in termini di riduzione di lunghezza e di area delle isofoniche SEL85, SEL80 e SEL75.

Rhythms of anorexigenic neuropeptides in senegalese sole: Effects of light, feeding regimes and developmental stage.

Increasing knowledge on the endocrine mechanisms that regulate feeding and growth in cultured fish can contribute to make improvement in fish holding conditions and feeding strategies, supporting the development of new techniques that could ameliorate feeding, food conversion efficiency and growth in aquaculture practice. The main objective of this study was to investigate how daily mRNA expression of three specific anorexigenic hormones, i.e. the corticotropin-releasing hormone (CRH) and the paralogues α- and β- proopiomelanocortin (POMC), is modulated by different photoperiods, light spectra and feeding regimes, in both adult and larvae of Solea senegalensis. In addition, as Senegalese sole exhibits a shift from diurnal to nocturnal in locomotor activity and feeding habits during metamorphic process, we tried to elucidate if this shift is accompanied by relevant daily variations in the expression of these anorexigenic hormones before, during and after the completion of metamorphosis. In order to reach this main objective, three main experiments were developed. In a first experiment, adults were reared under LD (12 h light: 12h dark) cycle and fed at mid-light (ML), mid-dark (MD) and at random (RND). In a second experiment, adult specimens were reared in constant darkness (DD) and fed at subjective mid-light (sML) or at RND. Larvae of Senegalese sole were reared under LD cycle with white, blue or red light for 40 days. Our results show an independence of crh mRNA expression from the feeding time and suggest an endogenous control of crh expression in sole. Both pomc paralogues showed significant daily rhythms under LD conditions. The rhythms were maintained or were even more robust under DD conditions for pomc_a, but were completely abolished for pomc_b. Our results indicate an endogenous control of pomc_a expression by the molecular clock in telencephalon and diencephalon, but not in the pituitary gland. Our findings confirm for the first time the significant influence that ambient lighting has on larval growth and development in Senegalese sole, revealing an important effect of light spectra upon functional elements of this species. Our results also emphasize the importance of maintaining cycling light-dark conditions of the adequate wavelengths in aquaculture practices during early development of sole.

Effects of photoperiod and feeding regimes on Neuropeptide Y (NPY) and Agouti-related Protein (AgRP) expression in central areas of senegalese sole, Solea senegalensis

In the present study, we have tried to expand our knowledge about the endocrine mechanisms that regulate feeding and growth in cultured fish, which could be relevant for the improvement of fish farming conditions and feeding strategies. In order to reach this goal, we have investigated some orexigenic hormones, Neuropeptide Y (NPY) and the paralogues of Agouti-related protein, (AgRP1, AgRP2) in Solea senegalensis, an important species for Mediterranean aquaculture. We focused on hormones synchronization to different feeding regimes (diurnal vs nocturnal and random feeding) and photoperiod (light-dark cycle vs constant darkness). Therefore, the achieved results could also be relevant from a chronobiological perspective. Solea senegalensis specimen were reared in two different photoperiods, i.e.LD Light-Dark conditions as well as in DD conditions (constant darkness) along with different feeding regimes (fed at ML, Med and RND times), so to determine if mRNA expression of orexigenic hormones (NPY, AgRP1 and AgRP2) are entrained by feeding time and/or photoperiod. Our results show an independence of npy mRNA expression from the feeding time and suggest an endogenous control of npy expression in telencephalon of sole, while in optice tectum, npy expression could be entrained by the light-dark cycle. Our results on Senegalese sole AgRP1 and AgRP2 showed the same pattern of expression, indicating that expression of AgRPs is related to photoperiod in optic tectum, instead to feeding time. However the involvement of AgRP1 and AgRP2 in feeding behaviour should not be discarded in sole, as further research will be carried out with specimens maintained under different fasting conditions. our results reinforce the role of the telencephalon as the main neural area involved in the neuroendocrine control of food intake in fish, where endogenous NPY rhythms have been found, while diencephalon statistical variations weren’t observed suggesting that this brain area could be less involved in the neuroendocrine control of food intake in fish than previously thought.

Analysis of evening and morning transitions in complex terrain: MATERHORN campaign 2013

A field study of thermal circulation over very gentle slope is described for a specific day characterised by weak synoptic conditions. The emphasis was on morning and evening transitions, but measurements cover the entire day; therefore a brief analysis is performed to represent the general thermal circulation pattern. Both transition periods are characterised by complex dynamic behaviours. During evening transition, the upslope flow has got through a stagnation condition characterised by wind velocity U<0:5 m=s. Only when the stagnating air has become negative buoyant, the flow is allowed to pour downslope like a slab. Some features of front formation has been found during the transition development, such as delay time of downslope flow start up along the slope, and the presence of positive turbulent kinetic energy at the onset of the motion. Eventually the observed evening transition has followed a mixed mechanisms, with features from different models. Therefore the Rayleigh number seems not to be a good criterion by which parametrise evening transition itself. Morning transition is characterised by destruction of nocturnal temperature inversion and the onset of upslope flow. Inversion destruction can be described in terms of CBL growth at surface and inversion decent from the top of the layer. KH has found to be a good indicator of inversion breakup, if used as parameter to study the inversion breakup in terms of temperature reversal. After the inversion breakup, buoyancy and mechanical productions supply the flow with the necessary energy to start the upslope wind. More quantitative analysis are provided by the study of stability parameters and turbulent kinetic energy budgets. Gradient Richardson number has been used in this terms, finding that a mixed SBL-CBL behaviour dominates the most of the observed layers. Tke budget has shown high turbulent behaviour during morning transition while the evening transition has developed entirely in laminar condition, apart from short intermittent turbulent events.