Indagine modellistica sulla tenuta idraulica delle difese arginali deputate alla protezione idraulica del territorio

La prima parte di questo lavoro di tesi tratta dell���interazione tra un bacino di laminazione e il sottostante acquifero: �� in fase di progetto, infatti, la costruzione di una cassa di espansione sul torrente Baganza, a monte della citt�� di Parma. L���obiettivo di tale intervento �� di ridurre il rischio di esondazione immagazzinando temporaneamente, in un serbatoio artificiale, la parte pi�� pericolosa del volume di piena che verrebbe rilasciata successivamente con portate che possono essere agevolmente contenute nel tratto cittadino del torrente. L���acquifero �� stato preliminarmente indagato e monitorato permettendone la caratterizzazione litostratigrafica. La stratigrafia si pu�� riassumere in una sequenza di strati ghiaioso-sabbiosi con successione di lenti d���argilla pi�� o meno spesse e continue, distinguendo due acquiferi differenti (uno freatico ed uno confinato). Nel presente studio si fa riferimento al solo acquifero superficiale che �� stato modellato numericamente, alle differenze finite, per mezzo del software MODFLOW_2005. L'obiettivo del presente lavoro �� di rappresentare il sistema acquifero nelle condizioni attuali (in assenza di alcuna opera) e di progetto. La calibrazione �� stata condotta in condizioni stazionarie utilizzando i livelli piezometrici raccolti nei punti d���osservazione durante la primavera del 2013. I valori di conducibilit�� idraulica sono stati stimati per mezzo di un approccio geostatistico Bayesiano. Il codice utilizzato per la stima �� il bgaPEST, un software gratuito per la soluzione di problemi inversi fortemente parametrizzati, sviluppato sulla base dei protocolli del software PEST. La metodologia inversa stima il campo di conducibilit�� idraulica combinando osservazioni sullo stato del sistema (livelli piezometrici nel caso in esame) e informazioni a-priori sulla struttura dei parametri incogniti. La procedura inversa richiede il calcolo della sensitivit�� di ciascuna osservazione a ciascuno dei parametri stimati; questa �� stata valutata in maniera efficiente facendo ricorso ad una formulazione agli stati aggiunti del codice in avanti MODFLOW_2005_Adjoint. I risultati della metodologia sono coerenti con la natura alluvionale dell'acquifero indagato e con le informazioni raccolte nei punti di osservazione. Il modello calibrato pu�� quindi essere utilizzato come supporto alla progettazione e gestione dell���opera di laminazione. La seconda parte di questa tesi tratta l'analisi delle sollecitazioni indotte dai percorsi di flusso preferenziali causati da fenomeni di piping all���interno dei rilevati arginali. Tali percorsi preferenziali possono essere dovuti alla presenza di gallerie scavate da animali selvatici. Questo studio �� stato ispirato dal crollo del rilevato arginale del Fiume Secchia (Modena), che si �� verificato in gennaio 2014 a seguito di un evento alluvionale, durante il quale il livello dell'acqua non ha mai raggiunto la sommit�� arginale. La commissione scientifica, la cui relazione finale fornisce i dati utilizzati per questo studio, ha attribuito, con molta probabilit��, il crollo del rilevato alla presenza di tane di animali. Con lo scopo di analizzare il comportamento del rilevato in condizioni integre e in condizioni modificate dall'esistenza di un tunnel che attraversa il manufatto arginale, �� stato realizzato un modello numerico 3D dell���argine mediante i noti software Femwater e Feflow. I modelli descrivono le infiltrazioni all'interno del rilevato considerando il terreno in entrambe le porzioni sature ed insature, adottando la tecnica agli elementi finiti. La tana �� stata rappresentata da elementi con elevata permeabilit�� e porosit��, i cui valori sono stati modificati al fine di valutare le diverse influenze sui flussi e sui contenuti idrici. Per valutare se le situazioni analizzate presentino o meno il verificarsi del fenomeno di erosione, sono stati calcolati i valori del fattore di sicurezza. Questo �� stato valutato in differenti modi, tra cui quello recentemente proposto da Richards e Reddy (2014), che si riferisce al criterio di energia cinetica critica. In ultima analisi �� stato utilizzato il modello di Bonelli (2007) per calcolare il tempo di erosione ed il tempo rimanente al collasso del rilevato.

Simulazione della bradicinesia in soggetti parkinsoniani attraverso modello neurale

I Gangli della Base svolgono un ruolo molto importante nel movimento volontario, ovvero nel meccanismo di azione-selezione, e la loro influenza �� evidente soprattutto in alcune patologie che ancora ad oggi sono in fase di studio: una di queste �� il Morbo di Parkinson. I Gangli della Base comprendono quattro formazioni nervose: lo striato, il globus pallidus, la substantia nigra e il nucleo subtalamico: essi ricevono le principali afferenze dalla corteccia cerebrale ed inviano le principali efferenze al tronco dell���encefalo, e, per mezzo del talamo, alle corteccia prefrontale, premotoria e motrice. A differenza della maggior parte delle altre componenti dei sistemi motori, i Gangli della Base non stabiliscono direttamente n�� connessioni afferenti, n�� efferenti con il midollo spinale. Il compito principale svolto dai Gangli dDella Base �� la selezione di un���azione: esso permette ad un���azione di essere selezionata rispetto ad un���altra, che in questo modo viene inibita. La descrizione dell���anatomia, dei meccanismi fisiologici e del Morbo di Parkinson �� trattata nel Capitolo 1. In questo elaborato �� utilizzato il modello computazionale di Mauro Ursino e Chiara Baston, che sar�� illustrato dettagliatamente nel Capitolo 2, riguardante il meccanismo di azione-selezione svolto dai Gangli della Base. E��� descritto un sistema di valutazione di un paziente parkinsoniano, il tapping test: esso consiste in un movimento alternato del dito e ad oggi risulta essere uno dei metodi pi�� semplici per ottenere informazioni sulla gravit�� della bradicinesia. L���obiettivo di questo lavoro �� quello di comprendere, tramite l���analisi di simulazioni effettuate per mezzo del modello computazionale di Mauro Ursino e Chiara Baston, come la frequenza di tapping dipenda dal variare di alcuni parametri delle equazioni del modello: gli effetti dovuti alla variazione di un singolo parametro o pi�� di uno, saranno mostrati nel Capitolo 3.

Simulazione della risposta dei radiometri satellitari nelle microonde AMSU-B e MHS per il retrieval della precipitazione nevosa e studio di sensibilit�� dell���algoritmo 183-WSL

Il lavoro di questa tesi �� focalizzato sulla valutazione della sensibilit�� delle microonde rispetto a differenti idrometeore per le frequenze a 89 GHz e 150 GHz e nella banda di assorbimento del vapor d'acqua a 183.31 GHz. Il metodo di indagine consiste nell'utilizzo del modello di trasferimento radiativo RTTOV (Eyre, 1991) per simulare radianze dei canali dei sensori satellitari nelle microonde Advanced Microwave Sounding Unit-B (AMSU-B) e Microwave Humidity Sounder (MHS). Le simulazioni basate sul modello RTTOV si sono focalizzate su tre dataset indipendenti, forniti da ECMWF. Il primo passo tiene conto di una selezione di categorie dei profili atmosferici basato su una distinzione della fase delle idrometeore, LWP, IWP e WVP, con sottoclassi terra e oceano. La distinzione in diverse categorie permette di valutare la sensibilit�� di ciascuna frequenza utilizzata nelle simulazioni al variare del contenuto di acqua e ghiaccio. Un secondo approccio �� usato per valutare la risposta di ciascuna frequenza nei casi di nevicate sulla terraferma. Questa indagine ha permesso lo sviluppo di un nuovo algoritmo prototipale per la stima dell'intensit�� di precipitazione nevosa basato su una serie di test a soglia e una equazione di combinazione lineare multipla che sfrutta una combinazione dei canali pi�� sensibili alla snowfall: 150, 186 e 190 GHz. Una prima verifica su casi di studio pre-selezionati di snowstorm sembra fornire risultati promettenti. Infine �� stato realizzato uno studio di sensibilit�� dell���algoritmo 183-WSL (Laviola and Levizzani, 2011) utilizzando le simulazioni di RTTOV con precipitazione/non precipitazione come predittori discreti e con le intensit�� di precipitazione come predittori continui. Le simulazioni RTTOV rivelano una sovrastima delle radianze in presenza di profili di pioggia e ci�� potrebbe essere dovuto alle approssimazioni e parametrizzazioni adottate nel modello RTTOV-SCATT usato per la risoluzione dello scattering in presenza di precipitazione.

Elaborazione di un modello di simulazione per una rete di trasporto multi-modale

Questo lavoro di tesi si prefigge l���obiettivo di simulare il trasporto di organi destinati a trapianto sul territorio nazionale italiano. Lo scopo della simulazione �� mettere in luce le criticit�� e le eventuali soluzioni alternative in modo da raggiungere un duplice obiettivo: la certezza di portare a compimento il trasporto da un ospedale ad un altro entro i tempi clinici necessari affinch�� l���organo sia ancora utilizzabile e la riduzione dei costi del trasporto, che negli ultimi anni si sono rivelati elevati a causa del ricorso frequente a voli di Stato. Nella prima parte del lavoro viene delineato il problema e le necessit�� di ottimizzazione della rete, dopodich�� si illustra il modello creato per simulare la situazione di as-is ed infine si espone il modello da utilizzare in futuro, dove si prevedono i tempi futuri di percorrenza. Per la modellazione della situazione attuale sono stati utilizzati due livelli di dettaglio diversi, uno che si basa sulla suddivisione dei trapianti in ingresso e uscita da una regione specifica e uno che approfondisce ulteriormente la rete modellando gli spostamenti di citt�� in citt��. I modelli predittivi presentati sono due, uno che considera tempi predittivi deterministici e uno che considera tempi stocastici. Dopo ciascuna modellazione vengono esposti i risultati e le statistiche pi�� significative; vengono infine messi in evidenza gli aspetti critici e gli sviluppi futuri della simulazione. Il software scelto per creare e simulare il trasporto degli organi sulla rete �� Arena.

Simulazione di finger tapping attraverso un modello neurale

Il seguente elaborato ha lo scopo di analizzare, attraverso modelli neuro-computazionali, le possibili alterazioni delle risposte in pazienti con malattia di Parkinson, sia indotte da alterazioni del livello di dopamina, sia indotte da modificazioni sinaptiche. Il punto chiave per comprendere i sintomi di PD e il loro deterioramento temporale si deve cercare nel rapporto tra l'attivit�� dei neuroni in BG (in particolare nello striato) e i livelli di dopamina (o levodopa) nel cervello. Di conseguenza, l'obiettivo di questo elaborato �� quello di quantificare la connessione tra i livelli di levodopa e performance del finger tapping per mezzo di modelli biologici e simulazioni al computer.

Simulazione Monte Carlo del muon veto dell'esperimento XENON1T

Numerose osservazioni astrofisiche e cosmologiche compiute a partire dagli anni '30 confermano che circa il 26% dell'Universo �� costituito da materia oscura. Tale materia ha la particolarit�� di interagire solo gravitazionalmente e, forse, debolmente: essa si presenta massiva e neutra. Tra le numerose ipotesi avanzate riguardanti la natura della materia oscura una delle pi�� accreditate �� quella delle WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). Il progetto all'avanguardia nella ricerca diretta delle WIMP �� XENON presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Tale esperimento �� basato sulla diffusione elastica delle particelle ricercate su nuclei di Xeno: il rivelatore utilizzato �� una TPC a doppia fase (liquido-gas). La rivelazione diretta di materia oscura prevede l'impiego di un rivelatore molto grande, a causa della piccola probabilit�� di interazione, e di ambienti a bassa radioattivit�� naturale, per ridurre al minimo il rumore di fondo. Risulta necessario inoltre l'utilizzo di uno schermo attivo che individui particelle di alta energia, in particolare muoni cosmici, che possono produrre falsi segnali. �� stato realizzato a tale scopo un sistema di Muon Veto composto da un grande cilindro d'acqua posto attorno alla TPC, equipaggiato con 84 fotorivelatori atti ad osservare i fotoni ottici emessi per effetto ��herenkov dai raggi cosmici. Il presente lavoro di tesi si colloca nell'ambito di un programma di simulazione Monte Carlo, creato per realizzare virtualmente l'esperimento XENON1T e per effettuare studi preliminari. Lo scopo di tale lavoro �� stato quello di contribuire alla scrittura e alla verifica del codice di simulazione e allo studio di eventi di muoni cosmici da esso generati. L'analisi dati �� stata effettuata scrivendo un programma in C++ in grado di analizzare i risultati forniti dal simulatore e di generare degli Event Display statici e dinamici per una visualizzazione efficace degli eventi.

Sviluppo di un modello stocastico per la simulazione di sperimentazioni cliniche di nuovi trattamenti per l���osteoporosi

Le fratture fragili del collo del femore rappresentano un grave problema sociosanitario, in via di aggravamento a causa dell���aumento dell���et�� media e dell���aspettativa di vita. Il verificarsi di tale evento dipende da pi�� fattori: la frequenza con la quale si verificano cadute, la gravit�� delle stesse e lo stato di salute del paziente, in particolare la resistenza meccanica delle sue ossa e il suo grado di controllo neuro-motorio. Negli ultimi anni gli strumenti di analisi e stima della resistenza meccanica del femore basati su modelli agli elementi finiti hanno raggiunto un tale livello di maturit�� da prospettarne l���utilizzo nel contesto di ���in silico trials���, ovvero la simulazione virtuale di sperimentazioni cliniche e precliniche. In questo studio si �� sviluppato un modello stocastico in grado di simulare la sperimentazione clinica di nuovi trattamenti per l���osteoporosi. Questo comprende pi�� sotto modelli in grado di simulare il processo di invecchiamento, determinare stocasticamente le cadute che si verificano in una certa popolazione in un determinato orizzonte temporale e l���entit�� delle forze che agiscono sul grande trocantere. In particolare, le cadute sono state generate a partire da una distribuzione di Poisson e le forze sono state stimate attraverso un modello stocastico multiscala. La tesi si �� concentrata su aspetti metodologici e procedurali, nell���ottica di sviluppare un modello che permettesse agevolmente la variazione dei parametri associati alla caduta, dotato di buone robustezza ed applicabilit��. �� stato verificato come la discretizzazione nel dominio del tempo del rimodellamento osseo non influisca significativamente nella determinazione delle fratture; inoltre, il modello si �� dimostrato capace di fornire risultati stabili in modo computazionalmente efficiente. La validazione dei risultati del modello, invece, ha dato risultati non soddisfacenti, per cui sar�� necessario procedere in futuro a un���attenta calibrazione dei parametri del modello.

Simulazione CFD di incendio in galleria: confronto tra modello e test in scala reale

Le tecniche di fluidodinamica computazionale vengono utilizzate in numerosi settori dell���ingegneria per risolvere in modo efficiente i problemi di flusso e di termodinamica nei fluidi. Uno di questi settori in cui si �� diffuso l���utilizzo delle tecniche CFD (Computational Fluid Dynamics) �� il settore dell���ingegneria antincendio. Tra i vari software di simulazione presenti, FDS (Fire Dynamics Simulator) �� quello pi�� diffuso nella comunit�� antincendio e utilizzato all���interno della presente analisi. L���elaborato introduce le basi dell���ingegneria antincendio spiegando le varie fasi attraverso il quale passa la metodologia prestazionale, passando poi ad approfondire le dinamiche d���incendio, in particolare nelle gallerie stradali e le tecniche di modellazione termo fluidodinamica degli incendi. L���analisi tratta il confronto tra delle prove d���incendio in scala reale effettuate all���interno di una galleria e le relative simulazioni fluidodinamiche realizzate al fine di verificare la corrispondenza tra la modellazione con software e l���effettiva evoluzione dell���incendio. Nell���analisi verranno confrontati diversi metodi di modellazione, evidenziando i vantaggi e i limiti incontrati nel corso delle simulazioni, confrontandoli al tempo stesso con i risultati ottenuti dai test in scala reale. I modelli ottenuti hanno permesso di estendere le simulazioni a focolari di potenza maggiore al fine di effettuare un���analisi delle prestazioni antincendio della galleria oggetto di studio.

Valutazione speditiva di vulnerabilit�� sismica di un edificio in c.a. e successiva validazione tramite modello agli elementi finiti

Il presente lavoro di tesi si �� posto sostanzialmente due obbiettivi principali. Il primo �� stato quello di valutare in maniera speditiva la vulnerabilit�� sismica dell���Edificio 5 - BO0960005 in uso alla polizia di stato, mediante il metodo RE.SIS.TO. Il secondo obiettivo �� stato quello di validare tramite modellazione agli elementi finiti, i risultati ottenuti con la metodologia speditiva. In particolare �� stato confrontato il rapporto PGAc/PGAd della struttura ottenuto con l���approccio speditivo, con quello ottenuto tramite un���analisi pushover. L���Edificio 5 ��� BO0960005 oggetto di studio, �� composto da tre unit�� strutturali in c.a., denominate U.S.1, U.S.2 e U.S.3, separate da giunti sismici. Gli studi effettuati successivamente, quindi, considereranno ciascuna unit�� strutturale indipendente dalle altre. Come precedentemente esposto, la prima parte dell���elaborato tratta la valutazione speditiva della vulnerabilit�� sismica, attraverso l���utilizzo della classificazione RE.SIS.TO, il quale �� in grado di definire il livello di criticit�� del fabbricato. Nell���applicazione del metodo �� stato ottenuto un livello di sicurezza, pari all���88% per l���U.S.1, al 353% per l���U.S.2 e al 109% per l���U.S.3. La seconda parte della tesi �� incentrata sull���implementazione dell���analisi pushover di tipo ���cerniere concentrate��� su un modello agli elementi finiti realizzato attraverso il software commerciale MidasGen. Essendo i risultati delle analisi PO una serie di curve di capacit��, al fine di effettuare il confronto finale, si ha che in questo formato risulta impossibile ottenere una stima della PGA che porta a collasso la struttura. Per stimare da tale grandezza �� stato utilizzato il Capacity Spectrum Method (CSM). Nell���ultima parte dell���elaborato vengono confrontati i valori di livelli di sicurezza ottenuti dalle due metodologie, dai quali si �� potuta accertare la buona approssimazione della metodologia speditiva RE.SIS.TO nell���ambito della valutazione di vulnerabilit�� sismica.

Implicazioni dell'osservazione del processo ����->WW sull'accoppiamento quartico tra bosoni vettori.

La seguente tesi studia il processo ���� ��� WW osservato per la prima volta dall���esperimento ATLAS nel 2017 facendo collidere due fasci di protoni con un���energia totale di 13 GeV. Grazie all���analisi dell���evento (in un dominio da 0 a 500 GeV in momento trasverso) �� possibile misurare il valore (o trovare l���intervallo di confidenza) di determinati coefficienti associati alla lagrangiana in EFT. Si pensa infatti che questo evento, reso possibile anche dalla lagrangiana del Modello Standard, possa avvenire sfruttando teorie oltre il Modello Standard sull���accoppiamento quartico tra bosoni vettori, identificati da operatori di dimensione otto. Lo scopo ultimo dell���analisi �� quello di trovare l���intervallo di confidenza all���interno del quale ci si aspetta di trovare questi coefficienti (associati agli operatori di dimensione otto), con livello di confidenza del 95%. Tali misurazioni sono estremamente importanti per la fisica teorica in quanto permettono di verificare la veridicit�� dei modelli teorici e accertarsi che questi ultimi siano compatibili con i dati. Lo scopo di questa tesi �� antecedente alla misurazione e consiste, grazie alle simulazioni, nell���applicare dei processi di selezione e restringere il dominio delle distribuzioni dei dati (in momento trasverso), cos�� da ottimizzare le misurazioni. E' stato trovato infatti che se si restringe il dominio del momento trasverso si riesce a misurare un pi�� ampio e accurato range di valori per i coefficienti di EFT. Nello specifico questa tesi si �� occupata di studiare alcuni di questi coefficienti (M), trovando la miglior regione per l���analisi ([180,500] GeV) e, per ogni coefficiente, il limite inferiore con un C.L. del 95%.

Simulazione event-driven di folle con micro-interazione fisica ed elementi cognitivi

La simulazione computerizzata �� uno strumento per prevedere il comportamento di un sistema quando il sistema non �� indagabile. Molti sono gli ambiti in cui viene utilizzata. Uno fra questi �� l'evacuazione di folle. Le numerose tragedie, conseguenti a situazioni o eventi in presenza di folle, che hanno luogo in ogni parte del mondo a causa dell'incapacit�� di reagire in maniera coordinata a situazioni di emergenza, rendono necessario un innalzamento della comprensione delle dinamiche che emergono durante l'evacuazione. Molti studi hanno analizzato quelli che sono gli aspetti psicologici dell'essere umano che entrano in gioco in situazioni di panico. Ma �� anche necessario considerare che cosa accade a un livello fisico. Questo contributo ha come obiettivo l'introduzione, all'interno del simulatore Alchemist, di elementi di micro-interazione fisica che possano fare da ponte a ci�� che accade a livello cognitivo, cos�� che sia possibile far emergere caratteristiche osservabili, come spinte e cadute, nell'ottica di aumentare il realismo nelle simulazioni di evacuazione di folle.

Studio di tecniche di estrazione del segnale per barioni ��c+ ricostruiti nell���esperimento ALICE

Le recenti analisi dei dati raccolti ad ALICE dimostrano che la nostra comprensione dei fenomeni di adronizzazione dei sapori pesanti �� ancora incompleta, perch�� le misure effettuate su collisioni pp, p-Pb e Pb-Pb non sono riproducibili da modelli teorici basati su altre tipologie di collisione come e+e���. In particolare, i risultati sembrano indicare che il principio di universalit��, che assume che le funzioni di frammentazione di quark e gluoni siano indipendenti dal tipo di sistema interagente, non sia valido. Per questo motivo sono stati sviluppati nuovi modelli teorici e fenomenologici, capaci di riprodurre in modo pi�� o meno accurato i dati sperimentali. Questi modelli differiscono tra di loro soprattutto a bassi valori di impulso trasverso pT . L���analisi dati a basso pT si rivela dunque di fondamentale importanza, in quanto permette di discriminare, tra i vari modelli, quelli che sono realmente in grado di riprodurre i dati sperimentali e quelli che non lo sono. Inoltre pu�� fornire una conferma sperimentale dei fenomeni fisici su cui tale modello si basa. In questa tesi �� stato estratto il numero di barioni ��+c (yield ) prodotto in collisioni pp a ���s = 13 TeV , nel range di impulso trasverso 0 < pT (��+c ) < 1 GeV/c. �� stato fatto uso di una tecnica di machine learning che sfrutta un algoritmo di tipo Boosted Decision Trees (BDT) implementato dal pacchetto TMVA, al fine di identificare ed eliminare una grossa parte del fondo statistico e semplificare notevolmente l���analisi vera e propria. Il grado di attendibilit�� della misura �� stata verificata eseguendo l���estrazione dello yield con due approcci diversi: il primo, modellando il fondo combinatoriale con una funzione analitica; successivamente con la creazione di un template statistico creato ad hoc con la tecnica delle track rotations.

Simulazione di un modello neurocomputazionale dei gangli della base per lo studio dell'apprendimento inverso

I gangli della base (BG) sono un gruppo di nuclei subcorticali che si trovano alla base del telencefalo e nella parte superiore del mesencefalo. La funzione dei BG �� il controllo e la regolazione delle attivit�� delle aree corticali motorie e premotorie in modo che i movimenti possano essere eseguiti fluidamente, ma sono coinvolti in numerosi altri processi motori e cognitivi. L���obiettivo che si pone questo lavoro di tesi �� di simulare il comportamento dei BG attraverso un nuovo modello neurocomputazionale. �� stato valutato il funzionamento del modello in varie condizioni, di base ed alterate, per illustrare casi standard (soggetti sani) e casi patologici (deplezione di dopamina nei pazienti Parkinson o ipermedicazione della dopamina tramite levodopa) durante un compito di probabilistic reversal learning (RL). Sono stati variati parametri di dopamina tonica e di rumore applicato ai soggetti e ai dati per simulare il modello durante il ���one-choice task��� presente in letteratura. I risultati raccolti indicano come il modello funzioni in maniera del tutto confrontabile con i risultati in letteratura, dimostrando la sua validit�� ed un utilizzo corretto dei parametri e della regola di apprendimento. Non �� stato possibile dire altrettanto per seconda fase del RL, in cui la regola viene invertita: i soggetti non risultano apprendere in maniera coerente rispetto ai dati in letteratura, ma risultano restii all���individuazione del nuovo stimolo vincente. Tale risultato �� da ricondursi probabilmente ad alcuni fattori: il numero di epoche utilizzate per il test sono esigue, lasciando ai soggetti poco tempo per apprendere la nuova regola; la regola di apprendimento usata nel reversal potrebbe non rappresentare la scelta migliore per rendere i soggetti pi�� esplorativi nei confronti delle scelte proposte. Tali limiti sono spunti per futuri sviluppi del modello e del suo funzionamento, utilizzando regole di apprendimento diverse e pi�� efficaci rispetto ai diversi contesti di azione.

Analisi dei tornado del 19 settembre 2021 in Pianura Padana tramite simulazioni numeriche ad altissima risoluzione

Il 19 settembre 2021 si sono formati in poche ore 7 tornado tra Lombardia ed Emilia Romagna, 4 dei quali di intensit�� F2. Una simile sequenza di tornado in Pianura Padana non ha precedenti. Il caso studio �� stato analizzato sia dal punto di vista delle osservazioni che attraverso simulazioni numeriche ad altissima risoluzione con la catena modellistica BOLAM-MOLOCH, allo scopo di comprendere i meccanismi fisici che hanno portato alla genesi delle supercelle tornadiche. E' stata verificata la capacit�� del modello MOLOCH di simulare accuratamente lo sviluppo delle supercelle, alla luce dei modelli teorici in letteratura. Tramite le osservazioni al suolo, �� stato osservato come durante l'evento sulla Pianura Padana si sia creato un "punto triplo", ossia una convergenza tra tre masse d'aria con caratteristiche diverse, nei pressi di dove si sono verificati i tornado. Per l'innesco della convezione �� stato fondamentale il contributo di un cut-off low in quota, associato a un fronte freddo al suolo sulla pianura lombarda. Inoltre, l'avvezione di aria umida e instabile dall'Adriatico verso i settori di innesco, in prossimit�� della superficie, ha rivestito un ruolo rilevante. In Emilia invece �� stata probabilmente determinante una convergenza tra il flusso instabile di origine adriatica e il flusso sud-occidentale sceso dagli Appennini. Per quanto riguarda l'intensificazione e il successivo sviluppo delle supercelle e dei tornado, sono state individuate due sorgenti principali di vorticit�� orizzontale: la vorticit�� baroclina che si �� generata lungo il fronte freddo in Lombardia e la vorticit�� generata dallo shear verticale in presenza di un low-level jet. La circolazione nei bassi strati atmosferici ha trasportato la vorticit�� generata da entrambe queste sorgenti verso i sistemi convettivi in Lombardia, dove il processo di tilting ha trasformato la vorticit�� orizzontale in vorticit�� verticale ciclonica.

Il modello di oscillatore armonico come caso di studio per mostrare il ruolo della matematica nella fisica: anchor equations ed epistemic games come strumenti di analisi di libri di testo e tutorial

Nel modo in cui oggigiorno viene intrapresa la ricerca, l���interdisciplinarit�� assume una posizione di sempre maggior rilievo in pressoch�� ogni ambito del sapere. Questo �� particolarmente evidente nel campo delle discipline STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria, Matematica), considerando che i problemi a cui esse fanno fronte (si pensi agli studi sul cambiamento climatico o agli avanzamenti nel campo dell���intelligenza artificiale) richiedono la collaborazione ed integrazione di discipline diverse. Anche nella ricerca educativa, l���interdisciplinarit�� ha acquisito negli ultimi anni una notevole rilevanza ed �� stata oggetto di riflessioni teoriche e di valutazioni sulle pratiche didattiche. Nell���ampio contesto di questo dibattito, questa tesi si focalizza sull���analisi dell���interdisciplinarit�� tra fisica e matematica, ma ancora pi�� nel dettaglio sul ruolo che la matematica ha nei modelli fisici. L���aspetto che si vuole sottolineare �� l���esigenza di superare una concezione banale e semplicistica, sebbene diffusa, per la quale la matematica avrebbe una funzione strumentale rispetto alla fisica, a favore invece di una riflessione che metta in luce il ruolo strutturale della formalizzazione matematica per l���avanzamento della conoscenza in fisica. Per fare ci��, si prende in esame il caso di studio dell���oscillatore armonico attraverso due lenti diverse che mettono in luce altrettanti temi. La prima, quella dell���anchor equation, aiuter�� a cogliere gli aspetti fondamentali del ruolo strutturale della matematica nella modellizzazione dell���oscillatore armonico. La seconda, quella degli epistemic games, verr�� utilizzata per indagare materiale didattico, libri di testo e tutorial, per comprendere come diverse tipologie di risorse possano condurre gli studenti ad intendere in modi diversi la relazione di interdisciplinarit�� tra fisica e matematica in questo contesto.