Maremoti in bacini limitati

The work of my thesis is focused on the impact of tsunami waves in limited basins. By limited basins I mean here those basins capable of modifying significantly the tsunami signal with respect to the surrounding open sea. Based on this definition, we consider limited basins not only harbours but also straits, channels, seamounts and oceanic shelves. I have considered two different examples, one dealing with the Seychelles Island platform in the Indian Ocean, the second focussing on the Messina Strait and the harbour of the Messina city itself (Italy). The Seychelles platform is differentiated at bathymetric level from the surrounding ocean, with rapid changes from 2 km to 70 meters over short horizontal distances. The study of the platform response to the tsunami propagation is based on the simulation of the mega-event occurred on 26 December 2004. Based on a hypothesis for the earthquake causative fault, the ensuing tsunami has been numerically simulated. I analysed synthetic tide gauge records at several virtual tide gauges aligned along the direction going from the source to the platform. A substantial uniformity of tsunami signals in all calculated open ocean tide-gauge records is observed, while the signals calculated in two points of the Seychelles platform show different features both in terms of amplitude and period of the perturbation. To better understand the content in frequency of different calculated marigrams, a spectral analysis was carried out. In particular the ratio between the calculated tide-gauge records spectrum on the platform and the average tide-gauge records in the open ocean was considered. The main result is that, while in the average spectrum in the open ocean the fundamental peak is related to the source, the platform introduces further peaks linked both to the bathymetric configuration and to coastal geometry. The Messina Strait represents an interesting case because it consists in a sort of a channel open both in the north and in the south and furthermore contains the limited basin of the Messina harbour. In this case the study has been carried out in a different way with respect to the Seychelles case. The basin was forced along a boundary of the computational domain with sinusoidal functions having different periods within the typical tsunami frequencies. The tsunami has been simulated numerically and in particular the tide-gauge records were calculated for every forcing function in different points both externally and internally of the channel and of the Messina harbour. Apart from the tide-gauge records in the source region that almost immediately reach stationarity, all the computed signals in the channel and in the Messina harbour present a transient variable amplitude followed by a stationary part. Based exclusively on this last part, I calculated the amplification curves for each site. I found that the maximum amplification is obtained for forcing periods of approximately 10 minutes.

Claterna Civitas Romana : Narrazione di una città sull'Aemilia

L’arteria principale dell’antica Regio VIII si è dimostrata l’elemento cardine per la fondazione delle città in epoca romana. Le città che nascono sulla via Emilia entrano in un rapporto di simbiosi e di dipendenza con la strada antica, tanto che quest’ultima diventa l’asse generatore di tutta la forma urbis. Questo tracciato generatore è rimasto immutato se non per alcune sporadiche eccezioni e si è consolidato, nella sua forma e funzione, andando a creare così un’integrazione perfetta con l’imago urbis. Anche la città di Claterna deve la sua fondazione alla presenza di questo importante segno, tracciato nel 187 a.C.; un segno che nasce da un’astrazione e dal possesso dell’idea di linea retta da parte dei romani, il cui compito è dare ordine allo spazio che consideravano un caos, e come tale doveva essere organizzato in maniera geometrica e razionale. La via Emilia diventa l’asse generatore della città, la quale segue appunto l’orientamento fornito dall’asse stesso che assume il ruolo di decumanus maximus per l’insediamento, e sulla quale si baserà la costruzione della centuriazione claternate. Il tracciato così forte e importante dal punto di vista funzionale assume però in contemporanea un ruolo di divisione della civitas, in quanto va a separare in maniera netta la zona sud da quella nord. Questa situazione è maggiormente percepibile oggi rispetto al passato, vista la situazione di incolto che prevale sull’area. L’area di progetto risulta infatti tagliata dalla strada statale ed è di conseguenza interessata da problematiche di traffico veicolare anche pesante; tale situazione di attraversamento veloce non permette al viaggiatore di cogliere una lettura completa e unitaria di quello che era l’antico insediamento romano. Inoltre la quota di campagna, che racchiude il layer archeologico, è più bassa rispetto alla quota di percorrenza della strada e non essendoci alcun elemento visivo che possa richiamare l’attenzione di chi percorre questo tratto di via Emilia, l’area d’interesse rimane completamente nascosta e inserita nel contesto paesaggistico. Il paesaggio diventa l’unico immediato protagonista in questo frangente di via Emilia; qui è diverso da molte altre situazioni in cui l’abitato si accosta alla strada, o ancora da quando la strada antica, e ciò si verifica nei maggiori centri urbani, viene ad essere inglobata nel reticolo cittadino fatto di strade ed edifici e con esso si va a confondere ed integrare. Infatti nella porzione compresa tra il comune di Osteria Grande e la frazione di Maggio, ci si trova di fronte ad un vero e proprio spaccato della conformazione geomorfologica del territorio che interessa tutta la regione Emilia Romagna: rivolgendosi verso sud, lo sguardo è catturato dalla presenza della catena appenninica, dove si intravede il grande Parco dei Gessi, che si abbassa dolcemente fino a formare le colline. I lievi pendii si vanno a congiungere con la bassa pianura che si scontra con il segno della via Emilia, ma al di là della quale, verso nord, continua come una distesa senza limite fino all’orizzonte, per andare poi a sfumare nel mare Adriatico. Questi due aspetti, la non percepibilità della città romana nascosta nella terra e la forte presenza del paesaggio che si staglia sul cielo, entrano in contrasto proprio sulla base della loro capacità di manifestarsi all’occhio di chi sta percorrendo la via Emilia: la città romana è composta da un disegno di tracce al livello della terra; il paesaggio circostante invece diventa una vera e propria quinta scenica che non ha però oggetti da poter esporre in quanto sono sepolti e non sono ancora stati adeguatamente valorizzati. Tutte le città, da Rimini a Piacenza, che hanno continuato ad esistere, si sono trasformate fortemente prima in epoca medievale e poi rinascimentale tanto che il layer archeologico romano si è quasi completamente cancellato. La situazione di Claterna è completamente diversa. La città romana è stata mano a mano abbandonata alla fine del IV secolo fino a diventare una delle “semirutarum urbium cadavera” che, insieme a Bononia, Mutina, Regium e Brixillum fino a Placentia, Sant’Ambrogio ha descritto nella sua Epistola all’amico Faustino. Ciò mostra molto chiaramente quale fosse la situazione di tali città in età tardo-antica e in che situazione di degrado e abbandono fossero investite. Mentre alcune di queste importanti urbes riuscirono a risollevare le loro sorti, Claterna non fu più interessata dalla presenza di centri abitati, e ciò è dovuto probabilmente al trasferimento degli occupanti in centri e zone più sicure. Di conseguenza non si è verificato qui quello che è successo nei più importanti centri emiliano-romagnoli. Le successive fasi di sviluppo e di ampliamento di città come Bologna e Piacenza sono andate ad attaccare in maniera irrecuperabile il layer archeologico di epoca romana tanto da rendere lacunosa la conoscenza della forma urbis e delle sue più importanti caratteristiche. A Claterna invece lo strato archeologico romano è rimasto congelato nel tempo e non ha subito danni contingenti come nelle città sopra citate, in quanto il suolo appunto non è stato più interessato da fenomeni di inurbamento, di edificazione e di grandi trasformazioni urbane. Ciò ha garantito che i resti archeologici non venissero distrutti e quindi si sono mantenuti e conservati all’interno della terra che li ha protetti nel corso dei secoli dalla mano dell’uomo. Solo in alcune porzioni sono stati rovinati a causa degli strumenti agricoli che hanno lavorato la terra nell’ultimo secolo andando ad asportare del materiale che è stato quindi riportato alla luce. E’ stata proprio questa serie di ritrovamenti superficiali e fortunati a far intuire la presenza di resti archeologici, e che di conseguenza ha portato ad effettuare delle verifiche archeologiche con sondaggi che si sono concluse con esiti positivi e hanno permesso la collocazione di un vincolo archeologico come tutela dell’area in oggetto. L’area di progetto non è quindi stata contaminata dall’opera dell’uomo e ciò ha garantito probabilmente, secondo le indagini degli archeologi che lavorano presso il sito di Claterna, un buono stato di conservazione per gran parte dell’insediamento urbano e non solo di alcune porzioni minori di città o di abitazioni di epoca romana. Tutto questo attribuisce al sito una grande potenzialità visto che i casi di ritrovamenti archeologici così ampi e ben conservati sono molto limitati, quasi unici. Si tratterebbe quindi di riportare alla luce, in una prospettiva futura, un intero impianto urbano di epoca romana in buono stato di conservazione, di restituire un sapere che è rimasto nascosto e intaccato per secoli e di cui non si hanno che altre limitatissime testimonianze.

3D probability tomography: theoretical developments and applications to high-resolution geophysical prospecting

The theory of the 3D multipole probability tomography method (3D GPT) to image source poles, dipoles, quadrupoles and octopoles, of a geophysical vector or scalar field dataset is developed. A geophysical dataset is assumed to be the response of an aggregation of poles, dipoles, quadrupoles and octopoles. These physical sources are used to reconstruct without a priori assumptions the most probable position and shape of the true geophysical buried sources, by determining the location of their centres and critical points of their boundaries, as corners, wedges and vertices. This theory, then, is adapted to the geoelectrical, gravity and self potential methods. A few synthetic examples using simple geometries and three field examples are discussed in order to demonstrate the notably enhanced resolution power of the new approach. At first, the application to a field example related to a dipole–dipole geoelectrical survey carried out in the archaeological park of Pompei is presented. The survey was finalised to recognize remains of the ancient Roman urban network including roads, squares and buildings, which were buried under the thick pyroclastic cover fallen during the 79 AD Vesuvius eruption. The revealed anomaly structures are ascribed to wellpreserved remnants of some aligned walls of Roman edifices, buried and partially destroyed by the 79 AD Vesuvius pyroclastic fall. Then, a field example related to a gravity survey carried out in the volcanic area of Mount Etna (Sicily, Italy) is presented, aimed at imaging as accurately as possible the differential mass density structure within the first few km of depth inside the volcanic apparatus. An assemblage of vertical prismatic blocks appears to be the most probable gravity model of the Etna apparatus within the first 5 km of depth below sea level. Finally, an experimental SP dataset collected in the Mt. Somma-Vesuvius volcanic district (Naples, Italy) is elaborated in order to define location and shape of the sources of two SP anomalies of opposite sign detected in the northwestern sector of the surveyed area. The modelled sources are interpreted as the polarization state induced by an intense hydrothermal convective flow mechanism within the volcanic apparatus, from the free surface down to about 3 km of depth b.s.l..

Study of the circulation processes in the northern Adriatic sea - coastal area and Venice lagoon inlets

This work is a detailed study of hydrodynamic processes in a defined area, the littoral in front of the Venice Lagoon and its inlets, which are complex morphological areas of interconnection. A finite element hydrodynamic model of the Venice Lagoon and the Adriatic Sea has been developed in order to study the coastal current patterns and the exchanges at the inlets of the Venice Lagoon. This is the first work in this area that tries to model the interaction dynamics, running together a model for the lagoon and the Adriatic Sea. First the barotropic processes near the inlets of the Venice Lagoon have been studied. Data from more than ten tide gauges displaced in the Adriatic Sea have been used in the calibration of the simulated water levels. To validate the model results, empirical flux data measured by ADCP probes installed inside the inlets of Lido and Malamocco have been used and the exchanges through the three inlets of the Venice Lagoon have been analyzed. The comparison between modelled and measured fluxes at the inlets outlined the efficiency of the model to reproduce both tide and wind induced water exchanges between the sea and the lagoon. As a second step, also small scale processes around the inlets that connect the Venice lagoon with the Northern Adriatic Sea have been investigated by means of 3D simulations. Maps of vorticity have been produced, considering the influence of tidal flows and wind stress in the area. A sensitivity analysis has been carried out to define the importance of the advection and of the baroclinic pressure gradients in the development of vortical processes seen along the littoral close to the inlets. Finally a comparison with real data measurements, surface velocity data from HF Radar near the Venice inlets, has been performed, which allows for a better understanding of the processes and their seasonal dynamics. The results outline the predominance of wind and tidal forcing in the coastal area. Wind forcing acts mainly on the mean coastal current inducing its detachment offshore during Sirocco events and an increase of littoral currents during Bora events. The Bora action is more homogeneous on the whole coastal area whereas the Sirocco strengthens its impact in the South, near Chioggia inlet. Tidal forcing at the inlets is mainly barotropic. The sensitivity analysis shows how advection is the main physical process responsible for the persistent vortical structures present along the littoral between the Venice Lagoon inlets. The comparison with measurements from HF Radar not only permitted a validation the model results, but also a description of different patterns in specific periods of the year. The success of the 2D and the 3D simulations on the reproduction both of the SSE, inside and outside the Venice Lagoon, of the tidal flow, through the lagoon inlets, and of the small scale phenomena, occurring along the littoral, indicates that the finite element approach is the most suitable tool for the investigation of coastal processes. For the first time, as shown by the flux modeling, the physical processes that drive the interaction between the two basins were reproduced.

Tecnologie appropriate per la gestione delle georisorse nei paesi in via di sviluppo e nei paesi dell'America Latina. Creazione di una metodologia multi criteria per la valutazione dei progetti di sviluppo umano

Benessere delle popolazioni, gestione sostenibile delle risorse, povertà e degrado ambientale sono dei concetti fortemente connessi in un mondo in cui il 20% della popolazione mondiale consuma più del 75% delle risorse naturali. Sin dal 1992 al Summit della Terra a Rio de Janeiro si è affermato il forte legame tra tutela dell’ambiente e riduzione della povertà, ed è anche stata riconosciuta l’importanza di un ecosistema sano per condurre una vita dignitosa, specialmente nelle zone rurali povere dell’Africa, dell’Asia e dell’America Latina. La natura infatti, soprattutto per le popolazioni rurali, rappresenta un bene quotidiano e prezioso, una forma essenziale per la sussistenza ed una fonte primaria di reddito. Accanto a questa constatazione vi è anche la consapevolezza che negli ultimi decenni gli ecosistemi naturali si stanno degradando ad un ritmo impressionate, senza precedenti nella storia della specie umana: consumiamo le risorse più velocemente di quanto la Terra sia capace di rigenerarle e di “metabolizzare” i nostri scarti. Allo stesso modo aumenta la povertà: attualmente ci sono 1,2 miliardi di persone che vivono con meno di un dollaro al giorno, mentre circa metà della popolazione mondiale sopravvive con meno di due dollari al giorno (UN). La connessione tra povertà ed ambiente non dipende solamente dalla scarsità di risorse che rende più difficili le condizioni di vita, ma anche dalla gestione delle stesse risorse naturali. Infatti in molti paesi o luoghi dove le risorse non sono carenti la popolazione più povera non vi ha accesso per motivi politici, economici e sociali. Inoltre se si paragona l’impronta ecologica con una misura riconosciuta dello “sviluppo umano”, l’Indice dello Sviluppo Umano (HDI) delle Nazioni Unite (Cfr. Cap 2), il rapporto dimostra chiaramente che ciò che noi accettiamo generalmente come “alto sviluppo” è molto lontano dal concetto di sviluppo sostenibile accettato universalmente, in quanto i paesi cosiddetti “sviluppati” sono quelli con una maggior impronta ecologica. Se allora lo “sviluppo” mette sotto pressione gli ecosistemi, dal cui benessere dipende direttamente il benessere dell’uomo, allora vuol dire che il concetto di “sviluppo” deve essere rivisitato, perché ha come conseguenza non il benessere del pianeta e delle popolazioni, ma il degrado ambientale e l’accrescimento delle disuguaglianze sociali. Quindi da una parte vi è la “società occidentale”, che promuove l’avanzamento della tecnologia e dell’industrializzazione per la crescita economica, spremendo un ecosistema sempre più stanco ed esausto al fine di ottenere dei benefici solo per una ristretta fetta della popolazione mondiale che segue un modello di vita consumistico degradando l’ambiente e sommergendolo di rifiuti; dall’altra parte ci sono le famiglie di contadini rurali, i “moradores” delle favelas o delle periferie delle grandi metropoli del Sud del Mondo, i senza terra, gli immigrati delle baraccopoli, i “waste pickers” delle periferie di Bombay che sopravvivono raccattando rifiuti, i profughi di guerre fatte per il controllo delle risorse, gli sfollati ambientali, gli eco-rifugiati, che vivono sotto la soglia di povertà, senza accesso alle risorse primarie per la sopravvivenza. La gestione sostenibile dell’ambiente, il produrre reddito dalla valorizzazione diretta dell’ecosistema e l’accesso alle risorse naturali sono tra gli strumenti più efficaci per migliorare le condizioni di vita degli individui, strumenti che possono anche garantire la distribuzione della ricchezza costruendo una società più equa, in quanto le merci ed i servizi dell’ecosistema fungono da beni per le comunità. La corretta gestione dell’ambiente e delle risorse quindi è di estrema importanza per la lotta alla povertà ed in questo caso il ruolo e la responsabilità dei tecnici ambientali è cruciale. Il lavoro di ricerca qui presentato, partendo dall’analisi del problema della gestione delle risorse naturali e dal suo stretto legame con la povertà, rivisitando il concetto tradizionale di “sviluppo” secondo i nuovi filoni di pensiero, vuole suggerire soluzioni e tecnologie per la gestione sostenibile delle risorse naturali che abbiano come obiettivo il benessere delle popolazioni più povere e degli ecosistemi, proponendo inoltre un metodo valutativo per la scelta delle alternative, soluzioni o tecnologie più adeguate al contesto di intervento. Dopo l’analisi dello “stato del Pianeta” (Capitolo 1) e delle risorse, sia a livello globale che a livello regionale, il secondo Capitolo prende in esame il concetto di povertà, di Paese in Via di Sviluppo (PVS), il concetto di “sviluppo sostenibile” e i nuovi filoni di pensiero: dalla teoria della Decrescita, al concetto di Sviluppo Umano. Dalla presa di coscienza dei reali fabbisogni umani, dall’analisi dello stato dell’ambiente, della povertà e delle sue diverse facce nei vari paesi, e dalla presa di coscienza del fallimento dell’economia della crescita (oggi visibile più che mai) si può comprendere che la soluzione per sconfiggere la povertà, il degrado dell’ambiente, e raggiungere lo sviluppo umano, non è il consumismo, la produzione, e nemmeno il trasferimento della tecnologia e l’industrializzazione; ma il “piccolo e bello” (F. Schumacher, 1982), ovvero gli stili di vita semplici, la tutela degli ecosistemi, e a livello tecnologico le “tecnologie appropriate”. Ed è proprio alle Tecnologie Appropriate a cui sono dedicati i Capitoli successivi (Capitolo 4 e Capitolo 5). Queste sono tecnologie semplici, a basso impatto ambientale, a basso costo, facilmente gestibili dalle comunità, tecnologie che permettono alle popolazioni più povere di avere accesso alle risorse naturali. Sono le tecnologie che meglio permettono, grazie alle loro caratteristiche, la tutela dei beni comuni naturali, quindi delle risorse e dell’ambiente, favorendo ed incentivando la partecipazione delle comunità locali e valorizzando i saperi tradizionali, grazie al coinvolgimento di tutti gli attori, al basso costo, alla sostenibilità ambientale, contribuendo all’affermazione dei diritti umani e alla salvaguardia dell’ambiente. Le Tecnologie Appropriate prese in esame sono quelle relative all’approvvigionamento idrico e alla depurazione dell’acqua tra cui: - la raccolta della nebbia, - metodi semplici per la perforazione di pozzi, - pompe a pedali e pompe manuali per l’approvvigionamento idrico, - la raccolta dell’acqua piovana, - il recupero delle sorgenti, - semplici metodi per la depurazione dell’acqua al punto d’uso (filtro in ceramica, filtro a sabbia, filtro in tessuto, disinfezione e distillazione solare). Il quinto Capitolo espone invece le Tecnolocie Appropriate per la gestione dei rifiuti nei PVS, in cui sono descritte: - soluzioni per la raccolta dei rifiuti nei PVS, - soluzioni per lo smaltimento dei rifiuti nei PVS, - semplici tecnologie per il riciclaggio dei rifiuti solidi. Il sesto Capitolo tratta tematiche riguardanti la Cooperazione Internazionale, la Cooperazione Decentrata e i progetti di Sviluppo Umano. Per progetti di sviluppo si intende, nell’ambito della Cooperazione, quei progetti che hanno come obiettivi la lotta alla povertà e il miglioramento delle condizioni di vita delle comunità beneficiarie dei PVS coinvolte nel progetto. All’interno dei progetti di cooperazione e di sviluppo umano gli interventi di tipo ambientale giocano un ruolo importante, visto che, come già detto, la povertà e il benessere delle popolazioni dipende dal benessere degli ecosistemi in cui vivono: favorire la tutela dell’ambiente, garantire l’accesso all’acqua potabile, la corretta gestione dei rifiuti e dei reflui nonché l’approvvigionamento energetico pulito sono aspetti necessari per permettere ad ogni individuo, soprattutto se vive in condizioni di “sviluppo”, di condurre una vita sana e produttiva. È importante quindi, negli interventi di sviluppo umano di carattere tecnico ed ambientale, scegliere soluzioni decentrate che prevedano l’adozione di Tecnologie Appropriate per contribuire a valorizzare l’ambiente e a tutelare la salute della comunità. I Capitoli 7 ed 8 prendono in esame i metodi per la valutazione degli interventi di sviluppo umano. Un altro aspetto fondamentale che rientra nel ruolo dei tecnici infatti è l’utilizzo di un corretto metodo valutativo per la scelta dei progetti possibili che tenga presente tutti gli aspetti, ovvero gli impatti sociali, ambientali, economici e che si cali bene alle realtà svantaggiate come quelle prese in considerazione in questo lavoro; un metodo cioè che consenta una valutazione specifica per i progetti di sviluppo umano e che possa permettere l’individuazione del progetto/intervento tecnologico e ambientale più appropriato ad ogni contesto specifico. Dall’analisi dei vari strumenti valutativi si è scelto di sviluppare un modello per la valutazione degli interventi di carattere ambientale nei progetti di Cooperazione Decentrata basato sull’Analisi Multi Criteria e sulla Analisi Gerarchica. L’oggetto di questa ricerca è stato quindi lo sviluppo di una metodologia, che tramite il supporto matematico e metodologico dell’Analisi Multi Criteria, permetta di valutare l’appropriatezza, la sostenibilità degli interventi di Sviluppo Umano di carattere ambientale, sviluppati all’interno di progetti di Cooperazione Internazionale e di Cooperazione Decentrata attraverso l’utilizzo di Tecnologie Appropriate. Nel Capitolo 9 viene proposta la metodologia, il modello di calcolo e i criteri su cui si basa la valutazione. I successivi capitoli (Capitolo 10 e Capitolo 11) sono invece dedicati alla sperimentazione della metodologia ai diversi casi studio: - “Progetto ambientale sulla gestione dei rifiuti presso i campi Profughi Saharawi”, Algeria, - “Programa 1 milhão de Cisternas, P1MC” e - “Programa Uma Terra e Duas Águas, P1+2”, Semi Arido brasiliano.

Studio di fenomeni d'instabilità gravitativa sui fondali marini, con particolare riferimento all'isola di Stromboli

In the last decade the interest for submarine instability grew up, driven by the increasing exploitation of natural resources (primary hydrocarbons), the emplacement of bottom-lying structures (cables and pipelines) and by the development of coastal areas, whose infrastructures increasingly protrude to the sea. The great interest for this topic promoted a number of international projects such as: STEAM (Sediment Transport on European Atlantic Margins, 93-96), ENAM II (European North Atlantic Margin, 96-99), GITEC (Genesis and Impact of Tsunamis on the European Coast 92-95), STRATAFORM (STRATA FORmation on Margins, 95-01), Seabed Slope Process in Deep Water Continental Margin (Northwest Gulf of Mexico, 96-04), COSTA (Continental slope Stability, 00-05), EUROMARGINS (Slope Stability on Europe’s Passive Continental Margin), SPACOMA (04-07), EUROSTRATAFORM (European Margin Strata Formation), NGI's internal project SIP-8 (Offshore Geohazards), IGCP-511: Submarine Mass Movements and Their Consequences (05-09) and projects indirectly related to instability processes, such as TRANSFER (Tsunami Risk ANd Strategies For the European region, 06-09) or NEAREST (integrated observations from NEAR shore sourcES of Tsunamis: towards an early warning system, 06-09). In Italy, apart from a national project realized within the activities of the National Group of Volcanology during the framework 2000-2003 “Conoscenza delle parti sommerse dei vulcani italiani e valutazione del potenziale rischio vulcanico”, the study of submarine mass-movement has been underestimated until the occurrence of the landslide-tsunami events that affected Stromboli on December 30, 2002. This event made the Italian Institutions and the scientific community more aware of the hazard related to submarine landslides, mainly in light of the growing anthropization of coastal sectors, that increases the vulnerability of these areas to the consequences of such processes. In this regard, two important national projects have been recently funded in order to study coastal instabilities (PRIN 24, 06-08) and to map the main submarine hazard features on continental shelves and upper slopes around the most part of Italian coast (MaGIC Project). The study realized in this Thesis is addressed to the understanding of these processes, with particular reference to Stromboli submerged flanks. These latter represent a natural laboratory in this regard, as several kind of instability phenomena are present on the submerged flanks, affecting about 90% of the entire submerged areal and often (strongly) influencing the morphological evolution of subaerial slopes, as witnessed by the event occurred on 30 December 2002. Furthermore, each phenomenon is characterized by different pre-failure, failure and post-failure mechanisms, ranging from rock-falls, to turbidity currents up to catastrophic sector collapses. The Thesis is divided into three introductive chapters, regarding a brief review of submarine instability phenomena and related hazard (cap. 1), a “bird’s-eye” view on methodologies and available dataset (cap. 2) and a short introduction on the evolution and the morpho-structural setting of the Stromboli edifice (cap. 3). This latter seems to play a major role in the development of largescale sector collapses at Stromboli, as they occurred perpendicular to the orientation of the main volcanic rift axis (oriented in NE-SW direction). The characterization of these events and their relationships with successive erosive-depositional processes represents the main focus of cap.4 (Offshore evidence of large-scale lateral collapses on the eastern flank of Stromboli, Italy, due to structurally-controlled, bilateral flank instability) and cap. 5 (Lateral collapses and active sedimentary processes on the North-western flank of Stromboli Volcano), represented by articles accepted for publication on international papers (Marine Geology). Moreover, these studies highlight the hazard related to these catastrophic events; several calamities (with more than 40000 casualties only in the last two century) have been, in fact, the direct or indirect result of landslides affecting volcanic flanks, as observed at Oshima-Oshima (1741) and Unzen Volcano (1792) in Japan (Satake&Kato, 2001; Brantley&Scott, 1993), Krakatau (1883) in Indonesia (Self&Rampino, 1981), Ritter Island (1888), Sissano in Papua New Guinea (Ward& Day, 2003; Johnson, 1987; Tappin et al., 2001) and Mt St. Augustine (1883) in Alaska (Beget& Kienle, 1992). Flank landslide are also recognized as the most important and efficient mass-wasting process on volcanoes, contributing to the development of the edifices by widening their base and to the growth of a volcaniclastic apron at the foot of a volcano; a number of small and medium-scale erosive processes are also responsible for the carving of Stromboli submarine flanks and the transport of debris towards the deeper areas. The characterization of features associated to these processes is the main focus of cap. 6; it is also important to highlight that some small-scale events are able to create damage to coastal areas, as also witnessed by recent events of Gioia Tauro 1978, Nizza, 1979 and Stromboli 2002. The hazard potential related to these phenomena is, in fact, very high, as they commonly occur at higher frequency with respect to large-scale collapses, therefore being more significant in terms of human timescales. In the last chapter (cap. 7), a brief review and discussion of instability processes identified on Stromboli submerged flanks is presented; they are also compared with respect to analogous processes recognized in other submerged areas in order to shed lights on the main factors involved in their development. Finally, some applications of multibeam data to assess the hazard related to these phenomena are also discussed.

Semiotica del paesaggio: da paraergon a genere moderno

Alla luce della vasta letteratura storico-artistica sorta, negli ultimi anni, sul paesaggio dipinto, sulla sua storia e sui suoi protagonisti, sulla filiera delle influenze e sulle varie declinazioni stilistiche che lo caratterizzano, uno studio sulle Origini del genere all’alba della modernità può sembrare destinato, non tanto ad aggiungere nuove informazioni, quanto a sistematizzare quelle sinora emerse. Eppure, il problema del paesaggio come oggetto semiotico deve ancora essere chiarito. Gli storici dell’arte si sono sostanzialmente limitati a rimuovere la questione, dietro l’idea che i quadri della natura siano rappresentazioni votate alla massima trasparenza, dove ha luogo “una transizione diretta dai motivi al contenuto” (Panofsky 1939, p. 9). Questo studio recupera e fa riemergere la domanda sul senso della pittura di paesaggio. Il suo scopo è proporre un’analisi del paesaggio in quanto produzione discorsiva moderna. Tra XVI e XVII secolo, quando il genere nasce, questa produzione si manifesta in quattro diverse forme semiotiche: l’ornamento o paraergon (cap. II), la macchia cromatica (cap. III), l’assiologia orizzontale del dispositivo topologico (cap. IV) e il regime di visibilità del “vedere attraverso” (cap. V). La prima di queste forme appartiene alla continuità storica, e la sua analisi offre l’occasione di dimostrare che, anche in qualità di paraergon, il paesaggio non è mai l’abbellimento estetico di un contenuto invariante, ma interviene attivamente, e in vario modo, nella costruzione del senso dell’opera. Le altre forme marcano invece una forte discontinuità storica. In esse, il genere moderno si rivela un operatore di grandi trasformazioni, i cui significati emergono nell’opposizione con il paradigma artistico classico. Contro il predominio del disegno e della figuratività, proprio della tradizionale “concezione strumentale dell’arte” (Gombrich 1971), il paesaggio si attualizza come macchia cromatica, facendosi portavoce di un discorso moderno sul valore plastico della pittura. Contro la “tirannia del formato quadrangolare” (Burckhardt 1898), strumento della tradizionale concezione liturgica e celebrativa dell’arte, il paesaggio si distende su formati oblunghi orizzontali, articolando un discorso laico della pittura. Infine, attraverso la messa in cornice della visione, propria del regime di visibilità del “vedere attraverso” (Stoichita 1993), il paesaggio trasforma la contemplazione del mondo in contemplazione dell’immagine del mondo. Il dispositivo cognitivo che soggiace a questo tipo di messa in discorso fa del paesaggio il preludio (simbolico) alla nascita del sapere cartografico moderno, che farà della riduzione del mondo a sua immagine il fondamento del metodo di conoscenza scientifica della Terra.

Erosione e sollevamento nell'arco calabro-peloritano

The Calabrian-Peloritani arc represents key site to unravel evolution of surface processes on top of subducting lithosphere. During the Pleistocene, in fact the arc uplifted at rate of the order of about 1mm/yr, forming high-standing low-relief upland (figure 2). Our study is focused on the relationship between tectonic and land evolution in the Sila Massif, Messina strait and Peloritani Mts. Landforms reflect a competition between tectonic, climatic, and surficial processes. Many landscape evolution models that explore feedbacks between these competing processes, given steady forcing, predict a state of erosional equilibrium, where the rates of river incision and hillslope erosion balance rock uplift. It has been suggested that this may be the final constructive stage of orogenic systems. Assumptions of steady erosion and incision are used in the interpretation of exhumation and uplift rates from different geologic data, and in the formulation of fluvial incision and hillslope evolution models. In the Sila massif we carried out cosmogenic isotopes analysis on 24 samples of modern fluvial sediments to constrain long-term (~103 yr) erosion rate averaged on the catchment area. 35 longitudinal rivers profiles have been analyzed to study the tectonic signal on the landscape evolution. The rivers analyzed exhibit a wide variety of profile forms, diverging from equilibrium state form. Generally the river profiles show at least 2 and often 3 distinct concave-up knickpoint-bounded segments, characterized by different value of concavity and steepness indices. River profiles suggest three main stages of incision. The values of ks and θ in the lower segments evidence a decrease in river incision, due probably to increasing uplift rate. The cosmogenic erosion rates pointed out that old landscape upland is eroding slowly at ~0.1 mm/yr. In the contrary, the flanks of the massif is eroding faster with value from 0.4 to 0.5 mm/yr due to river incision and hillslope processes. Cosmogenic erosion rates mach linearly with steepness indices and with average hillslope gradient. In the Messina area the long term erosion rate from low-T thermochronometry are of the same order than millennium scale cosmogenic erosion rate (1-2 mm/yr). In this part of the chain the fast erosion is active since several million years, probably controlled by extensional tectonic regime. In the Peloritani Mts apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronometry are applied to constraint the thermal history of the basement rock. Apatite fission-track ages range between 29.0±5.5 and 5.5±0.9 Ma while apatite (U-Th)/He ages vary from 19.4 to 1.0 Ma. Most of the AFT ages are younger than the overlying terrigenous sequence that in turn postdates the main orogenic phase. Through the coupling of the thermal modelling with the stratigraphic record, a Middle Miocene thermal event due to tectonic burial is unravel. This event affected a inner-intermediate portion of the Peloritani belt confined by young AFT data (<15 Ma) distribution. We interpret this thermal event as due to an out-of–sequence thrusting occurring in the inner portion of the belt. Young (U-Th)/He ages (c. 5 Ma) record a final exhumation stage with increasing rates of denudation since the Pliocene times due to postorogenic extensional tectonics and regional uplift. In the final chapter we change the spatial scale to insert digital topography analysis and field data within a geodynamic model that can explain surface evidence produced by subduction process.

Velocity structure and seismic anisotropy in the crust and upper mantle from Receiver Function analysis: three case studies in Italy

The research for this PhD project consisted in the application of the RFs analysis technique to different data-sets of teleseismic events recorded at temporary and permanent stations located in three distinct study regions: Colli Albani area, Northern Apennines and Southern Apennines. We found some velocity models to interpret the structures in these regions, which possess very different geologic and tectonics characteristics and therefore offer interesting case study to face. In the Colli Albani some of the features evidenced in the RFs are shared by all the analyzed stations: the Moho is almost flat and is located at about 23 km depth, and the presence of a relatively shallow limestone layer is a stable feature; contrariwise there are features which vary from station to station, indicating local complexities. Three seismic stations, close to the central part of the former volcanic edifice, display relevant anisotropic signatures­­­ with symmetry axes consistent with the emplacement of the magmatic chamber. Two further anisotropic layers are present at greater depth, in the lower crust and the upper mantle, respectively, with symmetry axes directions related to the evolution of the volcano complex. In Northern Apennines we defined the isotropic structure of the area, finding the depth of the Tyrrhenian (almost 25 km and flat) and Adriatic (40 km and dipping underneath the Apennines crests) Mohos. We determined a zone in which the two Mohos overlap, and identified an anisotropic body in between, involved in the subduction and going down with the Adiratic Moho. We interpreted the downgoing anisotropic layer as generated by post-subduction delamination of the top-slab layer, probably made of metamorphosed crustal rocks caught in the subduction channel and buoyantly rising toward the surface. In the Southern Apennines, we found the Moho depth for 16 seismic stations, and highlighted the presence of an anisotropic layer underneath each station, at about 15-20 km below the whole study area. The moho displays a dome-like geometry, as it is shallow (29 km) in the central part of the study area, whereas it deepens peripherally (down to 45 km); the symmetry axes of anisotropic layer, interpreted as a layer separating the upper and the lower crust, show a moho-related pattern, indicated by the foliation of the layer which is parallel to the Moho trend. Moreover, due to the exceptional seismic event occurred on April 6th next to L’Aquila town, we determined the Vs model for two station located next to the epicenter. An extremely high velocity body is found underneath AQU station at 4-10 km depth, reaching Vs of about 4 km/s, while this body is lacking underneath FAGN station. We compared the presence of this body with other recent works and found an anti-correlation between the high Vs body, the max slip patches and earthquakes distribution. The nature of this body is speculative since such high velocities are consistent with deep crust or upper mantle, but can be interpreted as a as high strength barrier of which the high Vs is a typical connotation.

Valutazione dell'investimento di un impianto fotovoltaico

Le energie rinnovabili offrono tempi brevi di disponibilità e producono un inquinamento ambientale trascurabile. L’energia fotovoltaica, nonostante i suoi costi siano in rapida diminuzione, stenta ad affermarsi a causa degli elevati costi iniziali d’investimento. Oggigiorno il film sottile rappresenta una delle tecnologie più promettenti nel mercato del fotovoltaico, offrendo numerosi vantaggi e potendo colmare i limiti dei moduli cristallini, tra cui la bassa efficienza in caso non si abbia un’esposizione ottimale. L'elaborato parte dall'intenzione de La Nuova Bassani srl, azienda presso cui ho effettuato il tirocinio, di sostituire le coperture, in amianto cemento e fibrocemento, dei suoi due magazzini con tecnologie innovative. L’argomento è stato trattato in due sezioni: introduzione al fotovoltaico, dimensionamento dell’impianto e valutazione economica dell’investimento.

Analysis of eruptive and seismic sequences to improve the short-and long-term eruption forecasting

Forecasting the time, location, nature, and scale of volcanic eruptions is one of the most urgent aspects of modern applied volcanology. The reliability of probabilistic forecasting procedures is strongly related to the reliability of the input information provided, implying objective criteria for interpreting the historical and monitoring data. For this reason both, detailed analysis of past data and more basic research into the processes of volcanism, are fundamental tasks of a continuous information-gain process; in this way the precursor events of eruptions can be better interpreted in terms of their physical meanings with correlated uncertainties. This should lead to better predictions of the nature of eruptive events. In this work we have studied different problems associated with the long- and short-term eruption forecasting assessment. First, we discuss different approaches for the analysis of the eruptive history of a volcano, most of them generally applied for long-term eruption forecasting purposes; furthermore, we present a model based on the characteristics of a Brownian passage-time process to describe recurrent eruptive activity, and apply it for long-term, time-dependent, eruption forecasting (Chapter 1). Conversely, in an effort to define further monitoring parameters as input data for short-term eruption forecasting in probabilistic models (as for example, the Bayesian Event Tree for eruption forecasting -BET_EF-), we analyze some characteristics of typical seismic activity recorded in active volcanoes; in particular, we use some methodologies that may be applied to analyze long-period (LP) events (Chapter 2) and volcano-tectonic (VT) seismic swarms (Chapter 3); our analysis in general are oriented toward the tracking of phenomena that can provide information about magmatic processes. Finally, we discuss some possible ways to integrate the results presented in Chapters 1 (for long-term EF), 2 and 3 (for short-term EF) in the BET_EF model (Chapter 4).

Provenienza dei sedimenti arenitici nel bacino di Tracia (eo-oligocene, Turchia nord-occidentale e Grecia nord-orientale)

The Thrace Basin is the largest and thickest Tertiary sedimentary basin of the eastern Balkans region and constitutes an important hydrocarbon province. It is located between the Rhodope-Strandja Massif to the north and west, the Marmara Sea and Biga Peninsula to the south, and the Black Sea to the est. It consists of a complex system of depocenters and uplifts with very articulate paleotopography indicated by abrupt lateral facies variations. Its southeastern margin is widely deformed by the Ganos Fault, a segment of the North Anatolian strike-slip fault system . Most of the Thrace Basin fill ranges from the Eocene to the Late Oligocene. Maximum total thickness, including the Neogene-Quaternary succession, reaches 9.000 meters in a few narrow depocenters. This sedimentary succession consists mainly of basin plain turbiditic deposits with a significant volcaniclastic component which evolves upwards to shelf deposits and continental facies, with deltaic bodies prograding towards the basin center in the Oligocene. This work deals with the provenance of Eocene-Oligocene clastic sediments of the southern and western part of Thrace Basin in Turkey and Greece. Sandstone compositional data (78 gross composition analyses and 40 heavy minerals analyses) were used to understand the change in detrital modes which reflects the provenance and geodinamic evolution of the basin. Samples were collected at six localities, which are from west to est: Gökçeada, Gallipoli and South-Ganos (south of Ganos Fault), Alexandroupolis, Korudağ and North-Ganos (north of Ganos Fault). Petrologic (framework composition and heavy-mineral analyses) and stratigraphic-sedimentologic data, (analysis of sedimentologic facies associations along representative stratigraphic sections, paleocurrents) allowed discrimination of six petrofacies; for each petrofacies the sediment dispersal system was delineated. The Thrace Basin fill is made mainly of lithic arkoses and arkosic litharenites with variable amount of low-grade metamorphic lithics (also ophiolitic), neovolcanic lithics, and carbonate grains (mainly extrabasinal). Picotite is the most widespread heavy mineral in all petrofacies. Petrological data on analyzed successions show a complex sediment dispersal pattern and evolution of the basin, indicating one principal detrital input from a source area located to the south, along both the İzmir-Ankara and Intra-Pontide suture lines, and a possible secondary source area, represented by the Rhodope Massif to the west. A significant portion of the Thrace Basin sediments in the study area were derived from ophiolitic source rocks and from their oceanic cover, whereas epimetamorphic detrital components came from a low-grade crystalline basement. An important penecontemporaneous volcanic component is widespread in late Eocene-Oligocene times, indicating widespread post-collisional (collapse?) volcanism following the closure of the Vardar ocean. Large-scale sediment mass wasting from south to north along the southern margin of the Thrace Basin is indicated (i) in late Eocene time by large olistoliths of ophiolites and penecontemporaneous carbonates, and (ii) in the mid-Oligocene by large volcaniclastic olistoliths. The late Oligocene paleogeographic scenario was characterized by large deltaic bodies prograding northward (Osmancik Formation). This clearly indicates that the southern margin of the basin acted as a major sediment source area throughout its Eocene-Oligocene history. Another major sediment source area is represented by the Rhodope Massif, in particolar the Circum-Rhodopic belt, especially for plutonic and metamorphic rocks. Considering preexisting data on the petrologic composition of Thrace Basin, silicilastic sediments in Greece and Bulgaria (Caracciolo, 2009), a Rhodopian provenance could be considered mostly for areas of the Thrace Basin outside our study area, particularly in the northern-central portions of the basin. In summary, the most important source area for the sediment of Thrace Basin in the study area was represented by the exhumed subduction-accretion complex along the southern margin of the basin (Biga Peninsula and western-central Marmara Sea region). Most measured paleocurrent indicators show an eastward paleoflow but this is most likely the result of gravity flow deflection. This is possible considered a strong control due to the east-west-trending synsedimentary transcurrent faults which cuts the Thrace Basin, generating a series of depocenters and uplifts which deeply influenced sediment dispersal and the areal distribution of paleoenvironments. The Thrace Basin was long interpreted as a forearc basin between a magmatic arc to the north and a subduction-accretion complex to the south, developed in a context of northward subduction. This interpretation was challenged by more recent data emphasizing the lack of a coeval magmatic arc in the north and the interpretation of the chaotic deposit which outcrop south of Ganos Fault as olistoliths and large submarine slumps, derived from the erosion and sedimentary reworking of an older mélange unit located to the south (not as tectonic mélange formed in an accretionary prism). The present study corroborates instead the hypothesis of a post-collisional origin of the Thrace Basin, due to a phase of orogenic collapse, which generated a series of mid-Eocene depocenters all along the İzmir-Ankara suture (following closure of the Vardar-İzmir-Ankara ocean and the ensuing collision); then the slab roll-back of the remnant Pindos ocean played an important role in enhancing subsidence and creating additional accommodation space for sediment deposition.