Validazione sperimentale di un modello ray tracing in ambienti indoor

Il trattato sottolinea quanto sia indispensabile avere un confronto fra le simulazioni numeriche effettuate col metodo Ray Tracing e le campagne di misure sperimentali. Sebbene le simulazioni numeriche comportino un impiego di tempo e risorse oneroso, una volta impostate risultano molto versatili e rapide nell'apportare cambiamenti ai relativi settaggi e ambiente di propagazione.

Tracing AGN accretion and star formation in Herschel galaxies

In this Thesis, we study the physical properties and the cosmic evolution of AGN and their host galaxies since z∼3. Our analysis exploits samples of star forming galaxies detected with Herschel at far-IR wavelengths (from 70 up to 500 micron) in different extragalactic surveys, such as COSMOS and the deep GOODS (South and North) fields. The broad-band ancillary data available in COSMOS and the GOODS fields, allows us to implement Herschel and Spitzer photometry with multi-wavelength ancillary data. We perform a multicomponent SED-fitting decomposition to decouple the emission due to star formation from that due to AGN accretion, and to estimate both host-galaxy parameters (such as stellar mass, M* and star formation rate, SFR), and nuclear intrinsic bolometric luminosities. We use the individual estimates of AGN bolometric luminosity obtained through SED-fitting decomposition to reconstruct the redshit evolution of the AGN bolometric luminosity function since z∼3. The resulting trends are used to estimate the overall AGN accretion rate density at different cosmic epochs and to trace the first ever estimate of the AGN accretion history from an IR survey. Later on, we focus our study on the connection between AGN accretion and integrated galaxy properties. We analyse the relationships of AGN accretion with galaxy properties in the SFR-M* plane and at different cosmic epochs. Finally, we infer what is the parameter that best correlates with AGN accretion, comparing our results with previous studies and discussing their physical implications in the context of current scenarios of AGN/galaxy evolution.

Oblique ionograms automatic scaling and eikonal based ray tracing

A method for automatic scaling of oblique ionograms has been introduced. This method also provides a rejection procedure for ionograms that are considered to lack sufficient information, depicting a very good success rate. Observing the Kp index of each autoscaled ionogram, can be noticed that the behavior of the autoscaling program does not depend on geomagnetic conditions. The comparison between the values of the MUF provided by the presented software and those obtained by an experienced operator indicate that the procedure developed for detecting the nose of oblique ionogram traces is sufficiently efficient and becomes much more efficient as the quality of the ionograms improves. These results demonstrate the program allows the real-time evaluation of MUF values associated with a particular radio link through an oblique radio sounding. The automatic recognition of a part of the trace allows determine for certain frequencies, the time taken by the radio wave to travel the path between the transmitter and receiver. The reconstruction of the ionogram traces, suggests the possibility of estimating the electron density between the transmitter and the receiver, from an oblique ionogram. The showed results have been obtained with a ray-tracing procedure based on the integration of the eikonal equation and using an analytical ionospheric model with free parameters. This indicates the possibility of applying an adaptive model and a ray-tracing algorithm to estimate the electron density in the ionosphere between the transmitter and the receiver An additional study has been conducted on a high quality ionospheric soundings data set and another algorithm has been designed for the conversion of an oblique ionogram into a vertical one, using Martyn's theorem. This allows a further analysis of oblique soundings, throw the use of the INGV Autoscala program for the automatic scaling of vertical ionograms.

Observability of high density tracing molecular lines in lensed galaxies with the Atacama large millimeter array

Lo scopo di questo lavoro di tesi è indagare le capacità di ALMA di osservare il continuo e le righe molecolari di emissione di HCN, HCO+ e HNC, in galassie lensate ad alto z, nelle prime fasi della loro formazione. Per farlo vengono utilizzate osservazioni ALMA di righe di emissione molecolare, relative a dati pubblici di Ciclo 0. Queste osservazioni vengono utilizzate per simulare in modo realistico l’emissione da parte di galassie ad alto z e la risposta osservativa del telescopio, assumendo diverse possibili geometrie di lensing. Inoltre le recenti osservazioni ALMA sono state utilizzate per aggiornare le relazioni già esistenti tra la luminosità FIR e la luminosità delle righe molecolari. Queste recenti osservazioni con maggiore sensibilità e risoluzione angolare, sembrano essere in buon accordo con le precedenti osservazioni. Per realizzare questo progetto di tesi, sono stati scaricati dall’archivio ALMA i dati non calibrati relativi a due sorgenti ben studiate: NGC1614, rappresentativa delle galassie di tipo starburst ed IRAS 20551-4250, un AGN oscurato. Il processo di calibrazione è stato ripetuto per esaminare le proprietà dei cubi di dati utilizzando il pacchetto Common Astronomy Software Applications (CASA). Le righe spettrali osservate e l’emissione del continuo sono state successivamente estrapolate ad alto z riscalando adeguatamente le distanze, le dimensioni delle sorgenti e le frequenze di emissione. In seguito è stato applicato un modello di lensing gravitazionale basato su quello di Lapi et al. (2012). Sono state considerate diverse configurazioni tra lente e sorgente per ottenere diverse geometrie delle immagini e diversi fattori di amplificazione. Infine stato utilizzato il software CASA per simulare le osservazioni ALMA in modo da verificare le capacità osservative del telescopio al variare della geometria del sistema. Per ogni riga molecolare e per l’emissione del continuo sono state determinate la sensibilit e la risoluzione che possono essere raggiunte con le osservazioni ALMA e sono state analizzate alcune strategie osservative per effettuare survey di righe spettrali in oggetti lensati. Inoltre stata analizzata la possibilit di caratterizzare oggetti starburst ed AGN dai rapporti tra le righe di emissione delle molecole traccianti di alta densit. Le prestazioni di ALMA consentiranno di distinguere e stimare i contributi relativi di SB ed AGN in galassie lensate a z > 2.5, quindi vicine alla loro presunta epoca di formazione (Lapi et al. 2010), in meno di 5 minuti di osservazione per qualsiasi fattore di magnificazione. Nel presente lavoro sono state inoltre discusse alcune strategie osservative per condurre survey o followup per osservare le righe di HCN(4-3), HCO+(4-3) e HNC(4-3) in galassie lensate a redshift 2.5 < z < 3, dimostrando che sono possibili per campioni statisticamente significativi in tempi relativamente brevi.

Performance analysis of ray-tracing assisted beamforming techniques for future mm-wave wireless systems.

Il progetto di tesi riguarda principalmente la progettazione di moderni sistemi wireless, come 5G o WiGig, operanti a onde millimetriche, attraverso lo studio di una tecnica avanzata detta Beamforming, che, grazie all'utilizzo di antenne direttive e compatte, permette di superare limiti di link budget dovuti alle alte frequenze e introdurre inoltre diversità spaziale alla comunicazione. L'obiettivo principale del lavoro è stato quello di valutare, tramite simulazioni numeriche, le prestazioni di alcuni diversi schemi di Beamforming integrando come tool di supporto un programma di Ray Tracing capace di fornire le principali informazioni riguardo al canale radio. Con esso infatti è possibile sia effettuare un assessment generale del Beamforming stesso, ma anche formulare i presupposti per innovative soluzioni, chiamate RayTracing-assisted- Beamforming, decisamente promettenti per futuri sviluppi così come confermato dai risultati.

Tracing of 15N in a mountain spruce forest: comparison of experimental data with th TRACE model

Despite numerous studies about nitrogen-cycling in forest ecosystems, many uncertainties remain, especially regarding the longer-term nitrogen accumulation. To contribute to filling this gap, the dynamic process-based model TRACE, with the ability to simulate 15N tracer redistribution in forest ecosystems was used to study N cycling processes in a mountain spruce forest of the northern edge of the Alps in Switzerland (Alptal, SZ). Most modeling analyses of N-cycling and C-N interactions have very limited ability to determine whether the process interactions are captured correctly. Because the interactions in such a system are complex, it is possible to get the whole-system C and N cycling right in a model without really knowing if the way the model combines fine-scale interactions to derive whole-system cycling is correct. With the possibility to simulate 15N tracer redistribution in ecosystem compartments, TRACE features a very powerful tool for the validation of fine-scale processes captured by the model. We first adapted the model to the new site (Alptal, Switzerland; long-term low-dose N-amendment experiment) by including a new algorithm for preferential water flow and by parameterizing of differences in drivers such as climate, N deposition and initial site conditions. After the calibration of key rates such as NPP and SOM turnover, we simulated patterns of 15N redistribution to compare against 15N field observations from a large-scale labeling experiment. The comparison of 15N field data with the modeled redistribution of the tracer in the soil horizons and vegetation compartments shows that the majority of fine-scale processes are captured satisfactorily. Particularly, the model is able to reproduce the fact that the largest part of the N deposition is immobilized in the soil. The discrepancies of 15N recovery in the LF and M soil horizon can be explained by the application method of the tracer and by the retention of the applied tracer by the well developed moss layer, which is not considered in the model. Discrepancies in the dynamics of foliage and litterfall 15N recovery were also observed and are related to the longevity of the needles in our mountain forest. As a next step, we will use the final Alptal version of the model to calculate the effects of climate change (temperature, CO2) and N deposition on ecosystem C sequestration in this regionally representative Norway spruce (Picea abies) stand.