Monitoring time-dependent deformation patterns through geodetic techniques

In this thesis we focus on the analysis and interpretation of time dependent deformations recorded through different geodetic methods. Firstly, we apply a variational Bayesian Independent Component Analysis (vbICA) technique to GPS daily displacement solutions, to separate the postseismic deformation that followed the mainshocks of the 2016-2017 Central Italy seismic sequence from the other, hydrological, deformation sources. By interpreting the signal associated with the postseismic relaxation, we model an afterslip distribution on the faults involved by the mainshocks consistent with the co-seismic models available in literature. We find evidences of aseismic slip on the Paganica fault, responsible for the Mw 6.1 2009 L’Aquila earthquake, highlighting the importance of aseismic slip and static stress transfer to properly model the recurrence of earthquakes on nearby fault segments. We infer a possible viscoelastic relaxation of the lower crust as a contributing mechanism to the postseismic displacements. We highlight the importance of a proper separation of the hydrological signals for an accurate assessment of the tectonic processes, especially in cases of mm-scale deformations. Contextually, we provide a physical explanation to the ICs associated with the observed hydrological processes. In the second part of the thesis, we focus on strain data from Gladwin Tensor Strainmeters, working on the instruments deployed in Taiwan. We develop a novel approach, completely data driven, to calibrate these strainmeters. We carry out a joint analysis of geodetic (strainmeters, GPS and GRACE products) and hydrological (rain gauges and piezometers) data sets, to characterize the hydrological signals in Southern Taiwan. Lastly, we apply the calibration approach here proposed to the strainmeters recently installed in Central Italy. We provide, as an example, the detection of a storm that hit the Umbria-Marche regions (Italy), demonstrating the potential of strainmeters in following the dynamics of deformation processes with limited spatio-temporal signature

A Trans-dimensional inversion algorithm to model deformation sources with unconstrained shape in finite element domains

Ground deformation provides valuable insights on subsurface processes with pattens reflecting the characteristics of the source at depth. In active volcanic sites displacements can be observed in unrest phases; therefore, a correct interpretation is essential to assess the hazard potential. Inverse modeling is employed to obtain quantitative estimates of parameters describing the source. However, despite the robustness of the available approaches, a realistic imaging of these reservoirs is still challenging. While analytical models return quick but simplistic results, assuming an isotropic and elastic crust, more sophisticated numerical models, accounting for the effects of topographic loads, crust inelasticity and structural discontinuities, require much higher computational effort and information about the crust rheology may be challenging to infer. All these approaches are based on a-priori source shape constraints, influencing the solution reliability. In this thesis, we present a new approach aimed at overcoming the aforementioned limitations, modeling sources free of a-priori shape constraints with the advantages of FEM simulations, but with a cost-efficient procedure. The source is represented as an assembly of elementary units, consisting in cubic elements of a regular FE mesh loaded with a unitary stress tensors. The surface response due to each of the six stress tensor components is computed and linearly combined to obtain the total displacement field. In this way, the source can assume potentially any shape. Our tests prove the equivalence of the deformation fields due to our assembly and that of corresponding cavities with uniform boundary pressure. Our ability to simulate pressurized cavities in a continuum domain permits to pre-compute surface responses, avoiding remeshing. A Bayesian trans-dimensional inversion algorithm implementing this strategy is developed. 3D Voronoi cells are used to sample the model domain, selecting the elementary units contributing to the source solution and those remaining inactive as part of the crust.

Zibibbo: fascino, terroirs e interpretazioni

Lo Zibibbo è un vitigno aromatico a bacca bianca della grande famiglia dei moscati. La tesi mette in risalto le caratteristiche agronomiche ed enologiche di questo antico vitigno al fine di migliorarne la cura e la coltivazione con enfasi sulla regione Calabria, il recupero della biodiversità, la gamma dei vini e, tramite la salvaguardia del territorio, della tradizione e della cultura contadina, la valorizzazione di un’intera regione. Nello studio vengono descritte alcune cantine della Costa degli Dei che collaborano nella riscoperta dello Zibibbo. I vignaioli di questo comprensorio viticolo stanno valorizzando il vitigno, ne tutelano la biodiversità, gestendo i vigneti anche attraverso approcci agroecologici, ne innovano le antiche tecniche di vinificazione, contribuendo così al suo rilancio a livello nazionale ed internazionale. Si evidenzia come lo Zibibbo, interagendo con le varie componenti del terroir (clima, suolo, biodiversità, fattore umano), è in grado di adattarsi a diversi ambienti facendosi apprezzare in tutto il mondo. La diffusione in Calabria, soprattutto lungo la Costa degli Dei, rappresenta una solida base per la salvaguardia del vitigno, da sostenere attraverso il supporto alla viticoltura agroecologica abbinata ad una approfondita ricerca scientifica, alla diffusione del sapere e all’innovazione nelle tecniche di vinificazione. Si conclude che l’affascinate, eclettico e versatile Zibibbo merita pienamente di essere ulteriormente investigato per le virtù enologiche e il valore culturale che lo contraddistinguono, e per i profondi legami con le comunità dei territori.

Sviluppo di standard tecnici per la selezione ed installazione di essiccatori e filtri industriali

Il flusso di progettazione è un processo variabile, costituito da scelte, comporta una analisi preliminare del case study e delle apparecchiature da installare, e successivamente la proposta di soluzioni che possano soddisfare i requisiti del processo. I documenti standard di installazione possono semplificare il lavoro di progettazione e sono alla base di questo. La definizione di standard si inserisce all’interno di un panorama variabile e propone una soluzione unica e consolidata che si pone come base solida per la progettazione futura. L’obiettivo della tesi è quello di creare e formalizzare due standard per il sito produttivo BASF Italia di Pontecchio Marconi per l’installazione di Essiccatori di tipo Termomix e di filtri Nutsche, apparecchiature ampiamente utilizzate nel settore della chimica fine. Questi equipment sono ricorrenti in impianto e, a seconda del contesto in cui operano, hanno differenze più o meno rilevanti. Seguendo gli step progettuali sono stati redatti un P&ID standard, completo di blocchi di sicurezza, e un report finale per ogni apparecchiatura studiata includendo le soluzioni e le decisioni proposte. Ovviamente, non essendo possibile unificare ogni aspetto di un’installazione perché i vari processi hanno requisiti differenti, si sono affiancate allo standard alcune considerazioni al di fuori di esso. Inoltre, dove possibile, sono state proposte anche alcune soluzioni innovative che possono migliorare e risolvere alcuni problemi attualmente presenti.