Academic literature on the topic 'GEOSCIENZE'

Abstract. Geoscience communication is becoming increasingly important as climate change increases the occurrence of natural hazards around the world. Few geoscientists are trained in effective science communication, and awareness of the formal science communication literature is also low. This can be challenging when interacting with journalists on a powerful medium like TV. To provide geoscience communicators with background knowledge on effective science communication on television, we reviewed relevant theory in the context of geosciences and discuss six major themes: scientist motivation, target audience, narratives and storytelling, jargon and information transfer, relationship between scientists and journalists, and stereotypes of scientists on TV. We illustrate each theme with a case study of geosciences on TV and discuss relevant science communication literature. We then highlight how this literature applies to the geosciences and identify knowledge gaps related to science communication in the geosciences. As TV offers a unique opportunity to reach many viewers, we hope this review can not only positively contribute to effective geoscience communication but also to the wider geoscience debate in society.

Abstract. Since 2004, the European Geosciences Union (EGU) brings together experts from all over the world into one annual event covering all disciplines of the Earth, planetary and space sciences. This special issue in Advances in Geosciences comprises a collection of contributions from the Division on Energy, Resources and the Environment (ERE) which were presented at EGU2020: Sharing Geoscience Online.

Abstract New York City College of Technology has created a year-round geoscience workforce preparation and geoscience career mentoring program for nongeoscience, minority science, technology, engineering, and math (STEM) students beginning at the critical juncture of their junior year. The overall goal of the program is to create a viable pathway to the geoscience workforce by tapping into a nontraditional pool of students. Each year 12 students are recruited to participate in a structured geoscience workforce model program that consists of geoscience exposure, preparation, apprenticeship, and experience. The students not only receive support with cohort-building activities, but they also participate in two geoscience internship programs that equip them with geoscience knowledge; geoscience workforce skills; summer internships at a federal, local, or private geoscience facilities; mentoring by geoscience practitioners; and networking opportunities with geoscience companies and geoscience professional societies. The expectation through this unique initiative is that many students who would otherwise not pursue a geoscience career may now choose to follow a geoscience corridor that could lead to lucrative geoscience careers. This paper focuses on the 4-day geoscience workforce skills training and enrichment component of the program. This important enrichment component pivots students from the geoscience theory taught in class to geoscience applications and workforce preparedness. The 4-day program may serve as a model and best practice for preparing nongeoscience STEM students with the skills needed for the geoscience workforce. Preliminary results show that the nongeoscience STEM student participants increased their geoscience awareness, knowledge, and skills competencies and their interest in the geosciences was heightened.

Abstract. There is still a significant lack of diversity and equity in geoscience education, even after decades of work and widespread calls for improvement and action. We join fellow community voices in calls for improved diversity, equity, inclusion, and justice in the geosciences. Here, in this manifesto, we present a list of opportunities for educators to bring about this cultural shift within higher education: (1) advocating for institutional change, (2) incorporating diverse perspectives and authors in curricula, (3) teaching historical and socio-political contexts of geoscience information, (4) connecting geoscience principles to more geographically diverse locations, (5) implementing different communication styles that consider different ways of knowing and learning, and (6) empowering learner transformation and agency.

This paper presents a complete bibliometric analysis of Aitchison’s 1986 seminal book “The Statistical Analysis of Compositional Data.” We have set three objectives. The first is to analyze the academic structure of Aitchison’s 1986 book. Results reveals that although the work has received citations uninterruptedly since its publication, the number of these has increased very significantly over the past 4 years. This is due to the significant increase in the number of publications on the theme of “Compositional Data Analysis” in fields related to “geoscience” over the last few years. The second objective is to determine which main journals Aitchison’s book has been cited in. The results highlight that the main journals are indexed under the following WoS category: “Geosciences, Multidisciplinary” and “Ecology.” Of these, “Mathematical Geosciences” and “Computers, Geosciences” stand out. The third objective is to determine the main topics analyzed in the principal papers published by authors citing Aitchison’s book. Our results show that the keywords in the main papers to have cited Aitchison’s 1986 book originate from the geoscience field, since many of them are related to concepts directly linked to this field and refer to terms related to “biodiversity,” “geodiversity,” “geoheritage,” and “georesources.” Lastly, the analysis shows how the CoDA methodology is now in a phase of exponential growth, expanding to other fields. This implies that geoscience is becoming consolidated in the scientific literature as one of the branches of modern science that has given rise to a new mathematical theory of great impact.

This paper presents a complete bibliometric analysis of Aitchison’s 1986 seminal book “The Statistical Analysis of Compositional Data.” We have set three objectives. The first is to analyze the academic structure of Aitchison’s 1986 book. Results reveals that although the work has received citations uninterruptedly since its publication, the number of these has increased very significantly over the past 4 years. This is due to the significant increase in the number of publications on the theme of “Compositional Data Analysis” in fields related to “geoscience” over the last few years. The second objective is to determine which main journals Aitchison’s book has been cited in. The results highlight that the main journals are indexed under the following WoS category: “Geosciences, Multidisciplinary” and “Ecology.” Of these, “Mathematical Geosciences” and “Computers, Geosciences” stand out. The third objective is to determine the main topics analyzed in the principal papers published by authors citing Aitchison’s book. Our results show that the keywords in the main papers to have cited Aitchison’s 1986 book originate from the geoscience field, since many of them are related to concepts directly linked to this field and refer to terms related to “biodiversity,” “geodiversity,” “geoheritage,” and “georesources.” Lastly, the analysis shows how the CoDA methodology is now in a phase of exponential growth, expanding to other fields. This implies that geoscience is becoming consolidated in the scientific literature as one of the branches of modern science that has given rise to a new mathematical theory of great impact.

No one should be excluded from the geosciences. The more people who are included in exploration geophysics and related fields, the richer the profession becomes. That is just one of the reasons Earth Science Week 2019, 13–19 October, is focusing on the theme “Geoscience is for everyone.”

The GeoRef database, offered by EBSCO, was originally established by the American Geosciences Institute in 1966. This reference tool provides comprehensive access to more than 50 full-text international geoscience journals with mapping capabilities. Additional resources include environmental studies providing access to research and other literature, including maps, books, theses, journal articles, reports, and conference papers. Additionally, GeoRef is keyword searchable across millions of links to Web-based geoscience resources. Both the GeoRef database and the GeoRef Thesaurus are components of a larger database, GeoScienceWorld. The content of the GeoRef database grows at a rate of approximately 4.2% per year.

La tesi si propone di analizzare il trattamento del materiale cartografico all’interno della biblioteca: sia da un punto di vista catalografico sia in rapporto con le nuove tecnologie e le innovazioni dell’era digitale. Nel primo capitolo si cerca di dare una risposta ad alcune domande cruciali sul futuro della carta: ha ancora senso acquisire, catalogare e conservare la carta nel suo formato a stampa? Quali sono le novità che l’era digitale ha portato alla scienza cartografica? Se è evidente che l’avvento di internet, del web 2.0 e di nuove tecnologie come il GIS, hanno stravolto la cartografia tanto da coniare un nuovo termine come “neogeografia”, viviamo ancora in un’epoca ibrida dove, specialmente in campo accademico, la carta stampata ha ancora una propria utilità e non può essere rimpiazzata dalla sua versione digitale. Nel secondo capitolo viene analizzato il processo catalografico della carta mettendo in relazione i diversi standard di riferimento e la loro evoluzione nel tempo. A termine del capitolo, con l’ausilio dei dati ricavati da un questionario sottoposto agli utenti della biblioteca di Geoscienze di Padova, si analizzano i limiti degli OPAC tradizionali sia in rapporto alla peculiarità della ricerca a catalogo delle carte, sia in rapporto alle nuove tendenze del web (web semantico e linked data). Nel terzo capitolo viene analizzato il caso concreto della cartoteca di Geoscienze evidenziandone criticità ed opportunità: vengono proposte alcune soluzioni che potrebbero aiutare la biblioteca ad integrarsi pienamente nell’era digitale.

2012/2013
La ricerca si inserisce all’interno dei numerosi lavori che da ormai qualche decennio hanno come scopo lo studio delle colate detritiche, fenomeni altamente pericolosi e distruttivi che hanno determinato e determinano la morfologia della rete idrografica secondaria, incrementando il rischio idrogeologico nei bacini montani dell’arco alpino e non solo. I bacini montani del Friuli Venezia Giulia risultano particolarmente vulnerabili dal punto di vista idrogeologico per i pesanti condizionamenti orografici, geologico-strutturali e sismici, che generano la coesistenza di tutti quei fattori negativi determinanti per l’innesco dei fenomeni di colate. Questo lavoro si è occupato del settore più orientale dell’arco alpino del Friuli Venezia Giulia: il bacino del fiume Fella e, nel dettaglio, la Val Canale, che nell’ultimo secolo è stata interessata da circa 20 eventi alluvionali “eccezionali”, con conseguente innesco di colate detritiche. Il ricordo più vivo è certamente quello dell’ultimo evento di piena, registrato a fine Agosto 2003, che dalla Val Canale al Canal del Ferro ha generato più di 1100 fenomeni franosi ed alluvionali, causando la perdita di due vite umane e danni stimati attorno al miliardo di euro. A tale disastroso evento hanno fatto seguito numerosi studi specifici da parte della Protezione Civile regionale, del Servizio Geologico e di diversi team di esperti, volti alla definizione e alla delimitazione dei fenomeni e, soprattutto, delle aree di pericolosità, nonché alla progettazione di adeguate opere di mitigazione con lo scopo di prevenire danni futuri. Proprio per l’abbondanza di dati già esistenti e per, purtroppo, l’abbondanza e la frequenza dei fenomeni di colata detritica in quest’area dell’arco alpino, è stato scelto di sviluppare la ricerca nell’ottica di individuare una metodologia valida ed adatta alla caratterizzazione dei bacini da colata e dei loro depositi. Tale metodo vorrebbe garantire la realizzazione di una modellazione numerica quanto più rispondente al vero, proprio perché compiuta a partire da dati reali e non solamente da informazioni di back analysis, che spesso vengono dedotte applicando modelli da letteratura, studiati e sviluppati in tutt’altre aree dell’arco alpino, dell’Europa e del mondo. Con tali scopi sono stati scelti sei bacini ricadenti nella Val Canale e nella Val Pontebbana, simili per il comportamento dei fenomeni alluvionali ma diversi dal punto di vista litologico e morfologico, soprattutto alla luce degli interventi di sistemazione effettuati nell’ultimo decennio. La metodologia utilizzata comprende in primo luogo un’adeguata ricerca bibliografica, volta ad acquisire una conoscenza completa del bacino e della sua “storia”. In seguito sono stati eseguiti sopralluoghi lungo le aste torrentizie, dalla zona di deposito alla zona di innesco, in funzione della morfologia degli alvei e delle sponde, nonché della stabilità dei depositi. Durante i rilievi di campagna sono stati eseguiti campionamenti di materiale detritico. La scelta dei punti di campionamento è risultata uno dei punti chiave della ricerca ed è legata all’estrema eterogeneità dei depositi da colata detritica, tipicamente mal classati e comprendenti materiale da molto fine a metrico ed oltre. Per acquisire uno spettro quanto più completo dell’andamento granulometrico dei depositi, i bacini sono stati campionati sia nella zona di innesco che in quella di deposito. Alla fase di campionamento ha fatto seguito una fase in laboratorio, comprendente analisi granulometriche, mineralogiche e reologiche. Le analisi granulometriche hanno lo scopo di risalire alla curva granulometrica dei campioni, andando ad identificare le percentuali di ciascuna classe granulometrica, e sono il primo passo per differenziare i depositi prelevati in posizioni diverse lungo l’asta torrentizia. Le analisi mineralogiche, volte al riconoscimento dei diversi minerali presenti nella frazione più fine del campione (< 4 µm), permettono di verificare l’omogeneità genetica dei depositi di uno stesso bacino e di individuare l’eventuale presenza di minerali argillosi, che possono incidere sul comportamento reologico della miscela acqua-sedimento, alla base dei fenomeni di colata. Di pari passo con la caratterizzazione granulometrica e mineralogica si è proceduto alle analisi reologiche. Scopo principale di tali analisi è la determinazione dei parametri reologici (yield stress e viscosità), i quali governano il comportamento dei fluidi e sono alla base della futura modellazione numerica. Le colate detritiche, secondo l’approccio reologico, sono considerate come fluidi omogenei e viscoelastici; si suppone cioè che il comportamento del flusso sia controllato dalle proprietà della cosiddetta matrice, ossia la miscela di acqua e particelle fini nella quale sono disperse quelle più grossolane. Date tali premesse, le analisi reologiche sui campioni prelevati nel corso di questo dottorato sono state eseguite solo sulla frazione più fine del materiale (< 62 µm) utilizzando il reometro a piatti zigrinati paralleli di diametro pari a 35 mm (Rheostress Haake RS150, Haake GmbH, Germania). I diversi campioni sono stati preparati a differenti concentrazioni volumetriche solide, la cui scelta è legata fondamentalmente alla stabilità del campione sul piatto inferiore dello strumento. I dati sperimentali sono stati quindi correlati tra loro tramite regressione esponenziale per ottenere i coefficienti reologici necessari alla futura modellazione numerica. L’ultima fase dello studio è stata dedicata alla modellazione numerica dei fenomeni di colata detritica. La modellazione fisico-matematica dei debris flow ha principalmente lo scopo di determinare la possibile area di propagazione dei fenomeni, nonché la loro velocità ed energia, con l’obiettivo finale di delimitare le aree di pericolosità e di fornire informazioni utili alla progettazione di adeguate opere di mitigazione. Nell’ambito di questo lavoro le simulazioni sono state eseguite con il modello idraulico bidimensionale FLO-2D, utilizzabile per simulare il flusso dell’acqua in corsi d’acqua anche di notevole larghezza o per la simulazione di flussi non-Newtoniani in aree di conoide. Alla luce dell’obiettivo di individuare una metodologia atta alla caratterizzazione dei bacini da colata anche in assenza di dati di back analysis, le simulazioni numeriche sono state eseguite con il duplice scopo di verificare l’effettivo areale di influenza dei fenomeni e di testare i valori dei parametri reologici derivati dai campioni prelevati lungo i rii studiati. Per ciascun bacino sono state confrontate le informazioni ricavate dalle analisi di laboratorio e dalla modellazione numerica al fine di individuare quale e/o quali caratteristiche dei depositi incidono sui risultati delle simulazioni e in che modo condizionano il comportamento del flusso detritico. In conclusione è stato possibile evidenziare pro e contro della metodologia sperimentale e definirne l’applicabilità allo studio delle colate detritiche.
XXVI Ciclo
1985

2012/2013
I terremoti costituiscono un disastro naturale ricorrente su tutto il territorio italiano e per questo sono estremamente importanti interventi mirati e rapidi di protezione civile. La rapidità di questi interventi dipende dalla produzione di localizzazioni veloci e possibilmente in tempo reale degli eventi sismici. La precisione delle localizzazioni, inoltre, è necessaria per identificare le faglie sismogenetiche. Per questi due aspetti, è necessario un miglioramento dei sistemi di monitoraggio esistenti in modo da poter accrescere la qualità delle localizzazioni automatiche in tempo reale. Lo scopo di questo studio è la scrittura di una procedura che localizza accuratamente eventi sismici in tempo reale. La qualità delle localizzazioni è fortemente dipendente dalla corretta determinazione delle fasi P ed S. A volte è difficile riconoscere il corretto arrivo di una fase, poiché il segnale sismico può essere di difficile lettura per differenti motivi, come, ad esempio, la complessità del meccanismo della faglia generatrice e la presenza di rumore sia naturale che artificiale. Per questo motivo abbiamo studiato, analizzato e comparato differenti metodi per la rilevazione delle fasi e per la localizzazione degli eventi sismici. Gli algoritmi di rilevazione delle fasi che sono stati valutati sono lo Short Time Average su Long Time Average ratio (STA/LTA) e la funzione di Akaike Information Criterion (AIC). Il primo di questi è una tecnica comune usata per distinguere il segnale sismico dal rumore. E’ basato sul calcolo continuo di due valori medi dell’ampiezza assoluta di un segnale sismico in due finestre di tempo di differente lunghezza: media sull’intervallo breve (STA) e media sull’intervallo lungo (LTA). Il rapporto di queste due medie (STA/LTA) viene comparato ad un valore di soglia. Quando questo rapporto è maggiore della soglia, viene rilevata una fase nel segnale sismico analizzato. Il settaggio di questo sistema dipende dalla scelta dei parametri, questo prouce instabilità. La funzione di AIC è una metodologia sofisticata e precisa [Akaike and Hirotugu, 1974], basata sul classico metodo della massima verosimiglianza. La sua applicazione più comune consiste nella selezione tra pi` modelli: la stima della massima verosimiglianza dei parametri del modello da il minimo della funzione AIC. Questo metodo è strettamente correlato alla scelta della finestra di tempo nella quale applicare la funzione. Per questo motivo è necessaria una combinazione di più tecniche in modo da poter scegliere automaticamente la finestra corretta. In un segnale sismico il minimo della funzione AIC identifica l’arrivo delle onde P o delle onde S. Questa funzione è utilizzata nella procedura dell’AutoPicker [Turino et al., 2010]. Una volta identificate le fasi, è necessario elaborarle in modo da poter localizzare eventi sismici. In Antelope la procedura di localizzazione è chiamata orbassoc. Questa metodologia legge le fasi rilevate tramite il metodo STA/LTA e cerca di produrre una localizzazione dell’evento sulle tre possibili griglie: telesismica, regionale e locale. La soluzione, che produce tempi teorici di percorrenza per ogni stazione, che si accordano maggiormente con le osservazioni, viene considerata la migliore. Nell’AutoPicker l’algoritmo di localizzazione è Hypoellipse [Lahr, 1979], nel quale i tempi di percorrenza sono stimati utilizzando una struttura a strati piani paralleli e gli ipocentri sono calcolati utilizzando il metodo di Geiger [Geiger, 1912]. In questo lavoro abbiamo utilizzato metodologie per la localizzazione diverse da quelle assolute come Hypoellipse. L’HypoDD [Waldhauser and Ellsworth, 2000] è un algoritmo relativo, ovvero le localizzazioni vengono calcolate in riferimento alla localizzazione di un evento principale o dal sito di una stazione. Questo metodo può essere applicato solo nel caso in cui la distanza ipocentrale tra i due terremoti è piccola comparata alla distanza evento-stazione e alle eterogeneità laterali del campo delle velocità. In questi casi il percorso del raggio tra le due sorgenti e una stazione comune sono simili per gran parte del percorso del raggio. Per testare le prestazioni dell’AutoPicker, lo abbiamo applicato ad un database di 250 eventi registrati nell’area di contatto tra le Alpi e le Dinaridi nell’anno 2011 dalla rete C3ERN - the Central Eastern European Earthquake Reasearch Network [Dipartimento di Matematica e Geoscienze (DMG), Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS), Agencija RS za okolje (ARSO) e Zentralanstalt fr Meteorologie und Geodynamik (ZAMG)]. L’algoritmo automatico proposto è risultato essere un utile strumento per l’assegnazione automatica degli arrivi delle onde P ed S. Questo risultato incoraggiante ci ha permesso di procedere nel confronto tra questa nuova metodologia e Antelope, utilizzato da noi quotidianamente in tempo reale per rilevare fasi e localizzare eventi. La complessità del contesto tettonico influenza il percorso dei raggi e conseguentemente la localizzazione degli eventi. In regioni dove sono presenti molte strutture sismogenetiche, una localizzazione precisa della sequenza sismica è essenziale, in modo da capire quale è la faglia generatrice. In questi casi l’uso di modelli 1-D potrebbe non essere sufficiente, mentre un modello 3-D potrebbe descrivere al meglio l’area interessata. La tomografia dei primi arrivi è una tecnica comune per ottenere un modello tridimensionale dalla localizzazione degli eventi. In questo studio abbiamo utilizzato una tomografia di eventi locali (Local Earthquake Tomography, LET) [Aki, 1982]. La tomografia dei primi arrivi e la localizzazione 3-D degli eventi sono state eseguite, rispettivamente, utilizzando il Computer Aided Tomography per modelli 3D (Cat3D) [Cat3D user manual, 2008] e il Non Linear Location (NonLinLoc) [Lomax et al., 2000] attraverso una procedura iterativa. Il Cat3D viene utilizzato solitamente in sismica attiva, mentre in questo studio è stato applicato ad un caso sismologico. La principale differenza tra la sismica attiva e la sismologia sono le incertezze nel sistema tomografico. Nella sismica attiva la localizzazione della sorgente è ben definita mentre nella sismologia è una variabile con incertezza elevata che si propaga nella stima del percorso del raggio e dei tempi di percorrenza. Per risolvere questo problema, abbiamo utilizzato una procedura iterativa composta dalla tomografia dei primi arrivi e dalla rilocalizzazione degli eventi con il modello 3-D risultante. Dopo il verificarsi della sequenza sismica emiliana nel Maggio-Giugno 2012, abbiamo deciso di analizzarla come interessante caso di studio. La sequenza sismica è iniziata il 20 Maggio (02:03:53 UTC), con un terremoto di Ml 5.9 [Scognamiglio et al., 2012]. Questa sequenza è composta da migliaia di eventi, sei dei quali con Ml maggiore di 5.0, tra cui un evento di magnitudo locale 5.8, il 29 Maggio (07:00:03 UTC). Su questi eventi abbiamo testato le prestazioni dell’AutoPicker e di Antelope. Per fare ciò abbiamo rilevato manualmente le fasi e localizzato alcuni degli eventi maggiori della sequenza sismica. Questi eventi sono caratterizzati da fasi P, ma in particolar modo fasi S, difficili da rilevare, probabilmente a causa del complesso meccanismo di faglia. Inoltre la complessità del sistema tettonico assieme all’incertezza della profondità focale rendono problematiche le localizzazioni degli eventi. La sequenza sismica emiliana ha interessato un’area di 50 km con andamento E-W localizzata nell’angolo sud della Pianura Padana, interessando il settore centrale dell’arco di Ferrara appartenente al sistema esterno della cintura degli Appennini Settentrionali. L’arco di Ferrara è composto da due sistemi: le pieghe di Ferrara nel nordest e la piega di Mirandola localizzata nella parte più interna a sudovest [Govoni et al., 2014]. Abbiamo elaborato gli arrivi P ed S in modo da poter localizzare la sequenza sismica utilizzando differenti modelli di velocità trovati in letteratura: Bragato et al. [2011], Ciaccio and Chiarabba [2002],Costa et al. [1992], Iside, Zollo et al. [1995], Malagnini et al. [2012], Massa [2012] e quattro modelli geologici proposti da Lavecchia et al. [in prep.] L’idea è di produrre un insieme di localizzazioni di eventi clusterizzati con residui minimi, in modo da poter capire quale è la faglia generatrice. Questo lavoro è stato svolto in collaborazione con l'Università di Chieti e il Dipartimento di Protezione Civile (DPC). Dalla distribuzione ipocentrale delle soluzioni, sembra che l'arco di Mirandola non sia coinvolto nella sequenza sismica, mentre i segmenti della parte interna e centrale del sistema di sovrascorrimento di Ferrara sembrano essere stati attivati dalle sequenze sismiche del 29 e del 20 Maggio, rispettivamente. La complessità dell'area interessata dalla sequenza sismica dell'Emilia, richiede il calcolo di modelli tridimensionali di velocità in modo da poter localizzare più precisamente gli eventi. Come già detto, abbiamo elaborato una procedura iterativa: tomografia dei primi arrivi e localizzazioni 3-D degli eventi, attraverso l'uso rispettivamente del Cat3D e del NonLinLoc, in collaborazione con l'OGS. La sequenza sismica copre solo una piccola parte della regione (30x30 km^2 di larghezza e 20 km di profondità), per questo l'area investigata si limiterà alla porzione superiore della crosta. Come modelli iniziali di velocità abbiamo scelto: Costa et al, 1992; Massa et al. 2013 e NewModel1 (LaVecchia et al., in prep., i quali avevano errori verticali inferiori al chilometro nello studio precedente. Il miglior modello iniziale sembra essere quello di Massa et al. (2013), il quale mostra valori di rms bassi rispetti alle altre soluzioni. I tre modelli tridimensionali di velocità per le onde P risultanti mostrano caratteristiche comuni: uno strato superficiale a bassa velocità e uno strato spesso (5-20 km in profondità) a 5.5km/s. I risultati tomografici per i modelli Vs presentano un comune strato superficiale a bassa velocità e uno strato caratterizzato da valori di velocità per le onde S di 3.0 km/s. Le tre serie di soluzioni, dei differenti modelli di velocità, sono comparabili all'interno dell'intervallo di errore, anche in termini di qualità. Le localizzazioni per la scossa principale del 20 maggio 2012 sono sparpagliate rispetto a quelle della seconda scossa principale del 29 maggio. Una possibile causa potrebbe essere l'installazione delle stazioni temporanee nel campo vicino della sequenza sismica dopo il 20 maggio 2012. Per l'evento del 29 maggio, infatti, si hanno molte più registrazioni che per il primo evento del 20 e tutte in campo vicino. Le localizzazioni degli eventi ottenute da modelli tomografici tridimensionali sono meno disperse di quelle ottenute con modelli unidimensionali, anche se le localizzazioni dei due eventi principali sono simili. In profondità le due serie di soluzioni non differiscono in modo significativo. Per migliorare la qualità della procedura di localizzazione nel nostro centro di raccolta dati, vorremo installare una procedura automatica sia rapida sia precisa. Per raggiungere questo risultato abbiamo comparato l'AutoPicker con Antelope sulla sequenza sismica dell'Emilia. Questo confronto è di fondamentale importanza per comprendere quale dei due algoritmi rileva fasi e/o localizza eventi in modo più preciso. Il nostro scopo, infatti, è quello di unire ed implementare queste due tecniche in modo da ottenere un miglior rilevatore di fasi e localizzatore. I risultati di questo confronto ci hanno portato a concludere che l'AutoPicker trova più fasi e con maggior precisione rispetto ad Antelope, sia per le fasi P che per le fasi S. Nonostante ciò il processo di associazione delle fasi in Antelope è in grado di correggere gli errori delle fasi e trovare la corretta localizzazione dell'evento. Questo ci ha suggerito di implementare l'algoritmo dell'AutoPicker nella procedura di Anteope, in modo tale che l' AutoPicker definisca gli arrivi P ed S e Antelope li associ e localizzi gli eventi. Con il miglioramento delle reti sismiche e la possibilità di raccogliere enormi quantitativi di dati, è necessario produrre enormi database, in modo da poter avere un rapido accesso ad essi e di poterli rielaborare in tempo reale o quasi reale. Per questi enormi database la rilevazione manuale delle fasi è un lavoro oneroso, che richiede tanto tempo. La possibilità di avere uno strumento che rilevi automaticamente fasi di ottima qualità, che producano risultati similari a quelli ottenuti dall'inversione tomografica utilizzando le fasi rilevate manualmente, è sicuramente conveniente ed utile. Per questa ragione abbiamo confrontato due differenti tomografie dei primi arrivi, prodotte con la stessa tecnica dell'analisi precedente, che differiscono solo per i dati di partenza: la prima è stata ottenuta dalle fasi rilevate manualmente, la seconda dalle fasi rilevate automaticamente con l'AutoPicker per la sequenza sismica dell'Emilia. I risultati ottenuti indicano un incremento del valore medio dell' rms sia nelle localizzazioni sia nella tomografia per le fasi automatiche. Nonostante questo i modelli tridimensionali ottenuti ( Vp, Vs and Vp/Vs) sono comparabili. Pertanto sembra che gli errori nelle localizzazioni non influenzino i risultati tomografici ma inficino la precisione del sistema tomografico stesso. Quindi per database contenenti enormi quantità di dati è possibile utilizzare le fasi automatiche come dati di partenza, ottenendo risultati comparabili a quelli ottenuti con le fasi manuali.
Earthquakes constitute a recurring natural disaster all over the Italian territory, and therefore civil defence focused interventions are extremely important. The rapidity of such interventions strongly depend on the production of fast and possibly real-time locations of the seismic events. The precise location of events is also needed to identify seismogenic faults. For these two aspects, an upgrade of the existing monitoring systems is fundamental to improve the automatic locations quality in a quasi real-time mode. The main purpose of this study is the production of a routine that will accurately locate seismic event in real-time. The quality of the locations strongly depends on the correct determination of the P- and S- phases. Sometimes it is hard to recognize the correct onset of a phase, since the signal can be blurred by various causes, such as, e.g., the complexity of the generating fault mechanism and the presence of natural or man-made noise. For this reason we have studied, analyzed and compared different phase picking and location methods. The picking algorithms that were evaluated are the Short Time Average over Long Time Average ratio (STA/LTA) and the Akaike Information Criterion (AIC) function. The first one is a common technique used to distinguish the seismic signal from noise. It is based on the continuous calculation of the average values of the absolute amplitude of a seismic signal in two moving-time windows with different lengths: the short-time average and the long-time average. The STA/LTA ratio is compared with a threshold value. When the ratio is larger than this threshold, the onset of a seismic signal is detected. The main disadvantage of this method is its instability, due to the parameters choice: a too long STA window could cause the non-detection of local events, whereas a too short STA window could cause the detection of man-made seismic noise. A high STA/LTA threshold records less events than the ones those have occurred, but false triggers are eliminated. If this value is chosen to be lower, more events will be detected, but more frequent false triggers could be recorded. This algorithm is part of the Antelope (BRRT, Boulder) detection procedure, used in this study. The AIC function is a precise and sophisticated methodology, being a revision of the classical maximum likelihood estimation procedure (Akaike, 1974). The AIC function is designed for statistical identification of model characteristics. Its most classical application consists in the selection of the best among several competing models; the maximum likelihood estimate of the model parameters gives the minimum of AIC function. It is strictly correlated to the correct choice of the time window in which apply the function, so it is necessary combined with other techniques, in order to automatically choose a correct window. This dependence on other methods, makes the application of the AIC function to detect phases, a complex methodology, which can be affected by errors in the parameter choices. The AIC function is used in the AutoPicker procedure (Turino et al., 2012). In a seismic signal the minimum of the AIC function identifies the P- or S- onset. In this automatic phase picker the time window in which to apply the function, in the case of P phases, is chosen by a combination of a band-pass filter and an envelope time function, used as “energy” detector to select the event in the waveform; for the S phases, the selection of the window is guided by a preliminary location of the P- phases. Once the P- and S- phases are identified, it is necessary to elaborate them in order to locate the seismic event. In Antelope the location procedure is called orbassoc. This methodology reads the pickings, determined through the use of the STA/LTA technique, and tries to produce an event location over three possible grids: teleseismic, regional and local. The solution that produces the minimum travel time residuals set (differences between synthetic travel times and observed travel times) is considered as the best one. In the AutoPicker the location algorithm is Hypoellipse (Lahr, 1979), in which the travel-times are estimated from a horizontally-layered velocity-structure and the hypocenter is calculated using Geiger's method (Geiger, 1912) to minimize the root mean square (rms) of the travel time residuals. In order to improve the location quality we have used in this work various location methodologies with respect to the absolute ones, such as Hypoellipse. The HypoDD (Waldhauser et al., 2000) is a relative algorithm, the locations depend either on the location of a master event or on a station site. This method can be applied only in the case when the hypocentral separation between two earthquakes is small compared to the event-station distance and the scale length of the velocity heterogeneities. In such cases the ray paths between the source region and a common station are similar along almost the entire ray path. In order to test the performances of the AutoPicker, we have applied it to a database of 250 events recorded in the year 2011 by the C3ERN - the Central Eastern European Earthquake Reasearch Network [Department of Mathematics and Geosciences (DMG), Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS), Agencija RS za okolje (ARSO) and Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG)] – at the Alps-Dinarides contact. The proposed automatic picker appears to be a useful tool for assigning automatically onset P and S times to detected seismic signals for the purpose of rapid hypocenter calculations. These encouraging results have allowed us to proceed comparing this new picking methodology to another one, tested and used daily and in real-time by us to detect and locate events, the Antelope software. The complexity of the tectonic environment influences ray tracing and consequently the event locations. In regions where many seismogenic structures are present, a precise location of a seismic sequence is essential, in order to understand which fault is the generating one. In such cases the use of a 1-D velocity model might not be sufficient, so a 3-D velocity model is a better solution to describe the studied area. The travel-time tomography is a common technique to obtain a 3-D velocity model, from event locations. In this study we have chosen a local earthquake tomography (LET) (Aki, 1982). The travel time tomography and the 3-D event location are performed, respectively, using the Computer Aided Tomography for 3D models (Cat3D) software (Cat3D manual, 2008) and the Non Linear Location (NonLinLoc) software (Lomax et al., 2000) through an iterative procedure. The Cat3D is basically used in active seismics, but in this study it is applied to a seismological case. The main difference between active seismics and seismology are the unknowns in the tomographic system. In seismology the source location is an unknown parameter with a high uncertainty, while in active seismics the source locations are well defined. In this study, the introduction of the source location in the tomographic system, introduces uncertainties in obth the ray tracing and travel-times estimation. In order to solve this uncertainty, we used an iterative procedure composed by the application of tomography and the event location in resulting 3-D velocity model. After the occurrence of the Emilia seismic sequence in May-June 2012, we have decided to investigate it as an interesting study case. The sequence started on May 20 (02:03:53 UTC), with a ML 5.9 earthquake, preceded by a M_L 4.1 foreshock, three hours earlier (Scognamiglio et al., 2012). Theaftershock sequence comprised thousands of earthquakes, six of them with M_L ≥ 5.0. Among these, a M_L 5.8 earthquake, on May 29 (07:00:03 UTC), caused probably more damages than the first shock. Through the study of this seismic sequence we have tested the performances of the automatic picking algorithms. In order to do that, we have manually picked and located some of the major events of this seismic sequence. These events are characterized by P- and especially S-phases, which are really difficult to detect, probably because the fault system of the Emilia earthquake area is complex. Moreover, the complexity of the tectonic environment along with the focal depth uncertainty make the event locations problematic, because it is not always easy to assess which fault has moved. The Emilia sequence occurred in the central, roughly E-W trending, sector of the Ferrara arc belonging to the external fold-and-thrust system of the Northern Apennines belt. The Ferrara arc is structured into two major fold-and-thrust systems: the Ferrara system in the northeast and the Mirandola system located in a more internal position to the southwest (Govoni et al., 2014). We have processed the P- and S- onsets in order to locate the seismic sequence using different velocity models found in literature: Bragato et al. (2011), Ciaccio et al. (2002), Costa et al. (1992), “Iside”, Zollo et al. (1995), Malagnini et al. (2012), Massa (Rapporto DPC-INGV S1-2013) and four geological models proposed by Lavecchia et al. (in prep). The idea is to produce a set of clustered event locations with the lowest residuals, in order to understand which is the generating fault in the complex system of faults. This work is being performed in collaboration with Università di Chieti and Department of Civil Defence (DPC). From the hypocentral distribution, it seems that the Mirandola thrust was not involved during the Emilia sequence, whereas the internal and middle segments of the Ferrara thrust systems were activated by 29 and 20 May seismic sequences, respectively. The complexity of the seismic sequence area in Emilia requires the calculation of a tridimensional velocity model in order to locate more precisely the events. As already said, we elaborated an iterative procedure: travel-time tomography and 3-D event locations, through the use of the Cat3D and NonLinLoc softwares, in collaboration with OGS. This is done to minimize the uncertainties introduced in the tomographic system by the unknown source locations. Since the seismic sequence covers only a small part of this region (about 30x30km^2 wide and 0-20 km deep), the investigated area will be limited to its upper crustal part. As initial velocity models, we have chosen those ones: Costa et al, 1992; Massa et al. 2013 and NewModel1 (LaVecchia et al., in prep.) that have vertical errors lower than one km. The best velocity model is the one, obtained using as initial model the Massa et al. (2013), which shows rms values lower than the others. The three resulting 3-D Vp velocity models shows similar characteristcs: a surface layer (0 – 5 km) of low Vp velocity, about 1,8 km/s, and a thick layer (5 – 20 km) of 5.5 km/s. The tomographic results for Vs velocity model present a common shallow layer (0 - 3 km) of low velocity (about 1 km/s) and a thick layer (3 - 13 km) characterized by a Vs velocity value of about 3.0 km/s. The three set of solutions, from the different velocity models, are comparable in the errors range. The locations for the main-shock of the 20th of May, 2012 are more scattered respect the solutions for the 29th's. A possible reason could be the installations of temporary stations in the near field of the sequence after the 20th of May, 2012. For the 29th event, in fact, we have more waveforms than for the previous main-shock, and all of them in the near field. We calculated the rms for each event in order to discriminate a velocity model with respect to another from the quality of the locations. We obtained three similar rms values trends, so we were not able to choose a best velocity model. The events locations from 3-D tomographic models are less scattered than those one computed from the 1-D ones; otherwise the locations of the two main-shock events seem to be quite similar. In depth the two set of solutions do not differ in a significative way. To improve the quality of the location procedure in our datacenter, we would like to install a precise and rapid automatic procedure. Therefore, we have compared the AutoPicker method with a more tested and solid one, the Antelope picking method, on the Emilia seismic sequence of data, using as reference pickings and locations the manual ones. This comparison is of fundamental importance which one of the two algorithms better detects phases and/or locates events. Our aim is, in fact, to merge and implement these two techniques to obtain a better detector and locator. AutoPicker finds more and preciser phases than Antelope both P- and mainly S-phases. Despite that the associator process in Antelope, is able to correctly associate the detections and to find the correct location. The obtained results suggest us to implement the AutoPicker algorithm in the Antelope procedure in order to use the AutoPicker to define P- and S-onset and Antelope to associate them and locate the events. With the improvement of seismic networks and the possibility to store huge amounts of data, it is necessary to produce big databases, in order to have a rapid access to the data and to re-elaborate them in real time o quasi real time mode. For big databases, the manual picking is an onerous work, requiring a lot of time. The possibility to have a good-quality automatic tool for phase recognition and picking, which produces similar results to those obtained from the tomographic inversion by using manual phases picking, is certainly convenient and useful. For this reason, we have compared two different travel time tomographic inversions made with the same technique of the previous analysis, differing only in the input phase files: the first one obtained from manual pickings, the second one from the automatic AutoPicker pickings of the Emilia sequence. The obtained results indicate an increase of the average rms both on the locations and on the tomography. Despite that, the tridimensional velocity models (Vp, Vs and Vp/Vs) are comparable, therefore, it seems that the location errors do not influence the tomographic results but the precision of the tomographic system. So for a large database it is possible to use automatic phases as input in a travel-time tomography, obtaining similar results as those obtained using manually picked phases.
XXVI Ciclo
1985

2013/2014
L’analisi critica del monitoraggio di frane con l’utilizzo dell’interferometria radar da terra è stata lo scopo di questa tesi di dottorato di ricerca in geoscienze. Il progetto prende lo spunto dalla possibilità di poter coniugare le esigenze di una struttura preposta al monitoraggio di dissesti franosi, la disponibilità di tecnologie innovative non invasive e la loro fattibilità nel contesto regionale. L’idea di poter utilizzare ed analizzare criticamente i risultati di una serie di monitoraggi è stata quindi presa come linea guida per questo ciclo di dottorato di ricerca in geoscienze. Nell’ambito delle opere di prevenzione da calamità naturali, il Servizio geologico della Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia, di cui l’autore è un componente, ha ritenuto di attivare il monitoraggio di tre frane ubicate nel territorio di competenza con l’utilizzo di misure di superficie eseguite con tecnologie basate sull’uso del sistema radar interferometrico con lo scopo di identificare delle zone caratterizzate da movimenti di versante, così da: • integrare le conoscenze pregresse sulla determinazione della forma ed estensione della massa in movimento nonché della distribuzione di pressioni e sforzi; • determinare gli spostamenti differenziali dell’area di frana; • stimare il campo di velocità e la sua interrelazione con fattori esterni quali piogge o temperatura; I siti individuati per questo piano di monitoraggio sono caratterizzati da diverse tipologie di dissesto e di condizioni al contorno. La loro designazione è stata fatta seguendo questo criterio guida. Considerando l’eterogeneità del territorio regionale sono stati scelti: • Ligosullo (UD): il sito in oggetto è rappresentato dal centro urbano di Ligosullo, caratterizzato da un fenomeno di instabilità generalizzato con tassi di deformazione dell’ordine di alcuni cm/anno; • Cimolais (PN): Il sito in oggetto è rappresentato una parete rocciosa, caratterizzata da fenomeni localizzati di crollo; • Erto e Casso, località La Pineda (PN): il sito in oggetto è rappresentato da una parte dell’accumulo di una paleo frana del monte Salta. Caratterizzato da una zona calanchiva in evoluzione, caratterizzata da frane superficiali diffuse. I motivi che hanno individuato il radar interferometrico terrestre come principale metodo di monitoraggio sono legati alle principali caratteristiche della tecnica, ovvero: • sistema remoto che consente di misurare spostamenti del fronte instabile senza la necessità teorica di installare riflettori artificiali e quindi di accedere direttamente alla zona instabile; • capacità di fornire mappe di spostamento dell’intero versante; • misure in near real time: è possibile elaborare i dati acquisiti in maniera automatica e fornire i risultati in tempo quasi reali (con pochi minuti di ritardo rispetto all’acquisizione); • misure in qualsiasi condizione meteorologica, sia di giorno che di notte grazie all’uso di un sistema radar; • misure ad elevata accuratezza (tra il decimo di millimetro ed il millimetro in funzione della distanza) nate dall’applicazione della ricerca spaziale, che consente di determinare l’entità dello spostamento di un oggetto confrontando le informazioni di fase delle onde elettromagnetiche riflesse dall’oggetto in diversi istanti di tempo.
XXVI Ciclo
1970

2012/2013
Lo studio delle barene della laguna di Grado e Marano è stato affrontato attraverso due differenti approcci: 1) una raccolta di dati morfologici e sedimentologici in 13 siti campione 2) un’indagine a macroscala attraverso il confronto di foto aeree (1954, 1990, 2006) e l’applicazione di differenti tecniche di analisi in GIS. L’integrazione dei due diversi approcci ha permesso in primo luogo di proporre una classificazione delle barene in base alle loro caratteristiche morfologiche e sedimentologiche: barene di margine lagunare, margine di canale, retro barriera, bacini paralagunari recenti, isolate. Inoltre si è giunti a una definizione e quantificazione dei processi evolutivi in atto e delle loro cause. Il declino significativo nelle superfici a barena corrispondente a 145ha (16% dell’estensione del 1954), una volta esclusa la forzante quantitativamente più rilevante (azione antropica diretta con 175ha), appare molto ridotto e limitato al secondo intervallo di tempo. Le variazioni areali riscontrate sono infatti il risultato di perdite e guadagni a scale differenti, spesso in grado di compensarsi, le quali sono state classificate in diverse tipologie morfoevolutive, associate ad altrettante forzanti. La metodologia proposta è originale e si mostra adatta all’analisi delle aree che presentano una certa scarsità di dati. Dall’analisi topologica sulle singole barene emerge che i fenomeni erosivi che si manifestano con rilevanza maggiore sono in ordine decrescente: l’annegamento (effetto combinato di eustatismo, subsidenza regionale e autocompattazione), erosione da ondazione indotta dal transito dei natanti, azione del moto ondoso da vento, i processi legati alla dinamica costiera. I processi di accrezione sono invece imputabili agli apporti fluviali, agli apporti legati alle correnti di marea, ai processi accrescitivi nei bacini paralagunari recenti e in ex valli da pesca. La mancanza di un comportamento unitario dell’intera laguna e la differenziazione temporale fanno intendere come siano predominanti le forzanti a breve termine rispetto alle forzanti che agiscono sul lungo termine, prima fra tutte l’eustatismo. Il confronto con i dati ipsometrici ottenuti dal confronto batimetrico 1966-2011 conferma però la tendenza trasgressiva in atto nell’intera laguna con approfondimenti diffusi soprattutto a carico dei fondali intertidali, ma anche la differenziazione esistente tra i bacini. I dati di bilancio sedimentario mostrano inoltre una relazione con la variazione areale delle barene per ogni singolo bacino. Parte integrante del lavoro è costituita da un geodatabase contenente tutti i dati e le informazioni relative alle barene; esso può rappresentare un valido strumento di supporto nei processi decisionali di gestione e di pianificazione territoriale. A tal fine sono state individuate una prima serie di filosofie gestionali e strategie d’intervento, associate alle differenti tipologie erosivo / accrescitive individuate.
XXVI Ciclo
1970

2013/2014
La produzione dei semilavorati di acciaio è realizzata attraverso fasi diverse, che comprendono la fusione, la solidificazione e la deformazione a caldo. La fase di solidificazione avviene normalmente nella macchina di colata continua. In questo processo l’acciaio liquido, posto in un grande contenitore chiamato siviera, viene travasato in un polmone, chiamato paniera, che lo distribuisce alle linee di colata. Nella siviera l’acciaio è ricoperto di scoria liquida per proteggerlo dall’ossidazione, per ridurre la dispersione termica e per catturare le impurità flottanti. Quando lo svuotamento sta per completarsi, aumenta il rischio di trascinamento verso la paniera della scoria. Attualmente l’operatore umano attraverso l’uso dei propri sensi decide autonomamente di interrompere il flusso. Sarebbe invece utile disporre di sistemi automatici in grado di sostituirsi all’uomo in modo affidabile. Questa ricerca si pone l’obiettivo di esplorare sperimentalmente la possibilità di applicare tecniche di analisi comunemente applicate in geofisica per identificare l’evento catastrofico rappresentato dal passaggio della scoria. Per comprendere in maggior dettaglio gli spetti fisici coinvolti nel fenomeno è stato intrapreso anche lo studio di tecniche computazionali tipiche della CFD. L’attività di ricerca si è articolata nella realizzazione di un sistema hardware e software in tempo reale che è stato impiegato sia in impianti reali, sia in un modello in scala ad acqua. I risultati ottenuti, applicando la trasformata wavelet e il metodo degli attributi istantanei mediante la trasformata di Hilbert, hanno dimostrato la validità dell’approccio e aprono la strada a futuri approfondimenti.
XXVII Ciclo
1970

2013/2014
Questa tesi di Dottorato rappresenta la prosecuzione e l'approfondimento delle ricerche che ho iniziato nell'ambito della tesi di Laurea Specialistica in Fisica, nella quale ho studiato a livello numerico e sperimentale le modalità di propagazione di onde di Rayleigh ultrasoniche su superfici metalliche e in mezzi stratificati. Nel presente lavoro di tesi ho approfondito le tecniche di deconvoluzione basate su filtri di Wiener con l'obiettivo di estenderne l'applicazione al trattamento degli ecogrammi ultrasonici caratteristici dei controlli non distruttivi. In questo contesto, ho elaborato una versione ottimizzata dell'algoritmo di spiking deconvolution, che si è dimostrata efficace nelle riduzione del riverbero degli ecogrammi sperimentali. Il lavoro di ricerca relativo al trattamento del segnale è stato complementato da uno studio sperimentale che mi ha consentito di approfondire alcuni aspetti fondamentali della fisica e della tecnologia degli ultrasuoni. In particolare, ho dedicato una parte consistente del lavoro di ricerca alla costruzione e all'ottimizzazione di sonde a ultrasuoni per la generazione di onde longitudinali e di Rayleigh; ho potuto selezionare i materiali ottimali nel corso di uno studio dedicato, condotto in collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Cesàro, attivo presso il Dipartimento di Scienze della Vita dell'Università degli Studi di Trieste: lo studio ha permesso di analizzare le proprietà termiche dei diversi materiali costituenti le sonde tramite misure di calorimetria differenziale a flusso di calore (DSC). Dopo la fase di costruzione, caratterizzazione e ottimizzazione, ho utilizzato le sonde ultrasoniche per studiare sperimentalmente le modalità di generazione, propagazione e ricezione degli ultrasuoni in sistemi stratificati multifase, costituiti da domini solidi e liquidi. In particolare, ho approfondito il meccanismo di interazione delle onde di volume e di Rayleigh ultrasoniche con una lega bassofondente allo stato liquido. Lo studio sperimentale mi ha permesso di acquisire la sensibilità operativa e critica necessaria per una corretta interpretazione dei segnali misurati, creando la premessa per la successiva analisi dedicata al trattamento del segnale e all'elaborazione di un algoritmo per la riduzione del riverbero. L'algoritmo è stato implementato in Matlab e validato su segnali sintetici e sperimentali, dimostrandone l'efficacia nella riduzione del riverbero e nell'aumento della risoluzione temporale del segnale. I risultati ottenuti potranno essere sviluppati ulteriormente in uno studio successivo, nel quale potranno essere applicati alla ricostruzione tomografica di interfacce complesse di interesse nell'ambito dei controlli non distruttivi.
XXVII Ciclo
1985

2013/2014
In the North-East of Italy, along the left side of the Tagliamento River, a large area, named Passo della Morte, is involved in several landslides. The western part is characterized by sub-vertical limestone layers and a dense system of discontinuities and fractures, which create ideal conditions for rapid rockfalls. The eastern part of this area is interested by several slides which differ in movement direction and velocity. Their origin is linked to the reactivation of an ancient landslide. The most active blocks move up to 5 cm/year. The main risks are represented by the possible consequence of landslides interaction with the National Road that crosses this area and the Tagliamento River. A microseismicity and acoustic emission monitoring system was installed in the western part of Passo della Morte, inside a tunnel, to monitor the signals generated by rock slope deformation and to recognize precursory phenomena. The system consists of five sensors, two for seismic signal identification and three for acoustic emissions detection. A surface seismometer and a borehole accelerometer arrange the seismic station. Three waveguide with the relative piezoelectric arrange the acoustic emission stations. The orientation of the borehole accelerometer was evaluated indirectly. A program that applied the maximum cross-correlation method and used the surface seismometer as a reference for relative orientation estimation was developed in Fortran90. The analysis of some earthquake allowed the reconstruction of the accelerometer orientation. The microseisms and the acoustic emissions detected by the monitoring system were analyzed and correlated to rainfalls in order evaluate their effects on the rock mass. A direct relation between different rainfall events and sharp increases in microseisms and acoustic emissions was found. Site effects were investigated analyzing seismic noise and earthquake recordings with the Horizontal to Vertical Spectral Ratio method. The seismic noise recorded at different site along the reactivated landslide was analyzed in order to detect the landslide slip surface and reconstruct its geometry. Data processing not give the expected results. The analysis of earthquakes recorded by the surface seismometer showed the absence of amplification able to bring in resonance the unstable rock mass. The cooperation of our research group with Civil Protection Department of Rome allowed to apply at San Giuliano di Puglia seismic stations the same methods used at Passo della Morte in order to estimate relative orientation of the accelerometers and evaluate site effects. The correct orientation of the borehole accelerometers was verified using the program developed. The surface accelerometer was used as reference. Nakamura method was applied at each station to determine the relative resonant frequencies. The resonant frequency found for one site was linked to the bedrock depth. H/V spectral ratio and reference station methods were applied at each station in order to investigate the frequencies strongly amplified. For one site, the amplifications found were very high.
Nell’Italia nord occidentale, lungo il versante sinistro del fiume Tagliamento, una vasta area, denominata Passo della Morte, è convolta in diversi fenomeni franosi. La parte più occidentale è caratterizzata dalla presenza di un ammasso roccioso particolarmente suscettibile a crolli a causa delle peculiari caratteristiche dell’ammasso quali stratificazione sub-verticale e denso sistema di discontinuità. La parte più orientale, in seguito alla riattivazione di un’antica frana post glaciale, è interessata dalla presenza di alcuni fenomeni franosi differenti per direzione di movimento e velocità. I movimenti in atto sono dell’ordine di circa 5 cm/anno per i blocchi più attivi. I rischi principali di quest’area sono rappresentati dalle possibili conseguenze dell’interazione delle frane con la strada statale che attraversa quest’area e con il fiume Tagliamento che scorre ai piedi di questo versante. Nella parte più occidentale del Passo della Morte, all’interno di una galleria, è stato installato un sistema di monitoraggio bastato sulla microsismicità e sulle emissioni acustiche al fine di monitorare i segnali prodotti dalla deformazione dell’ammasso roccioso e di riconoscere la presenza di eventuali segnali precursori. Il sistema di monitoraggio si compone di 5 sensori, due per la registrazione di segnali sismici e tre per le emissioni acustiche. Un sismometro in superficie e un accelerometro in pozzo compongono la stazione sismica. Le stazioni delle emissioni acustiche sono composte invece da guide d’onda e dai relativi trasduttori piezoelettrici. L’orientazione dell’accelerometro da pozzo è stata determinata indirettamente sviluppando in Fortran90 un programma che applica il metodo della massima cross-correlazione ed utilizza il sismometro di superficie per determinare l’orientazione relativa. L’analisi di alcuni terremoti attraverso questo programma ha permesso di ricostruire l’orientazione dell’accelerometro all’interno del pozzo. I microsismi e le emissioni acustiche registrate dal sistema di monitoraggio sono state analizzate e correlate con le precipitazioni dell’area al fine di valutare il loro effetto sull’ammasso roccioso potenzialmente instabile. È stata riconosciuta una relazione diretta tra i diversi eventi piovosi e i bruschi incrementi dei microsismi e delle emissioni acustiche. Gli effetti di sito sono stati investigati al Passo della Morte analizzando il rumore sismico e le registrazioni di terremoti con il metodo dei rapporti spetrali H/V. Il rumore sismico registrato in diversi siti posti sull’antica frana riattivata è stato analizzato per individuare la superficie di scivolamento della frana e ricostruire la sua geometria. L’elaborazione dei dati non ha prodotto i risultati sperati. L’analisi dei terremoti registrati dal sismometro in superficie ha mostrato l’assenza di amplificazioni tali da poter mandare in risonanza l’ammasso roccioso. La collaborazione del nostro gruppo di ricerca con il Dipartimento della Protezione Civile di Roma ha permesso di avere accesso ai dati delle tre stazioni accelerometriche di San Giuliano di Puglia e di applicare i metodi usati al Passo della Morte per determinare l’orientazione relativa degli accelerometri e per valutare gli effetti di sito. La corretta orientazione degli accelerometri da pozzo è stata verificata attraverso l’utilizzo del programma sviluppato. L’accelerometro in superficie è stato usato come riferimento. Il metodo di Nakamura è stato utilizzato in ciascuna stazione per determinare le relative frequenze di risonanza. La frequenza di risonanza ottenuta per un sito è stata associata alla profondità del bedrock. I metodi dei rapporti spettrali H/V e della stazione di riferimento sono stati applicati a ciascuna stazione per investigare le frequenze maggiormente amplificate. Per un sito le amplificazioni trovate sono risultate molto elevate.
XXVII Ciclo
1986

2012/2013
Viene studiata l'applicabilità della sistematica isotopica dello Sr alla qualificazione e alla tracciabilità di origine geografica di prodotti vitivinicoli, in questo caso il Prosecco veneto DOC. Vengono caratterizzati campioni di uva provenienti da dieci diversi vigneti e delle vendemmie 2010, 2011 e 2012, oltre ai campioni di suolo corrispondenti. Vengono usati anche i dati di chimismo di suoli ed uve al fine di comprendere meglio i complessi equilibri nel sistema pianta-acqua-suolo. Si osserva che i campioni possono essere differenziati sia in funzione della localizzazione geografica che secondo l'anno di vendemmia. Le variazioni geografiche vengono attribuite alla diversa geologia dei siti, le variazioni annuali agli apporti atmosferici e/o antropici di Sr. Si osserva una correlazione positiva tra composizione isotopica dell'uva e quella della frazione labile del suolo corrispondente, permettendo una modellazione di massima, consistente nella previsione del valore dell'uva a partire da quello del suolo. Le diverse componenti dell'uva (bucce, succo, semi e raspo) risultano avere composizioni isotopiche sovrapponibili, confermando l'assenza di frazionamento isotopico. La sistematica isotopica dello Sr si conferma come buona tecnica da applicare a problemi di caratterizzazione e tracciabilità, possibilmente in un contesto multivariabile. Ciò nonostante, le dinamiche presenti tra suolo e biosfera sono molto complesse e variabili, e questo si traduce spesso in elevati margini di errore di cui bisogna tenere conto durante le modellazioni e le conclusioni.
XXVI Ciclo
1985

The Geoscience Quantitative Preparation Survey (GQPS) was developed to address a deficiency in the available literature regarding the competency and preparation of early-career geologists in geoscience job-related quantitative skills – namely, geologic numeracy. The final version of the GQPS included self-confidence, usage, satisfaction, and demographic sections. The GQPS was expected to produce data that would allow for an evaluation of the geologic numeracy of early-career geologists and the success of approximately 20 years of increased focus on quantitatively literate geoscience graduates. The self-confidence section of the GQPS included quantitative methods and quantitative skills. The usage section asked whether participants used methods or skills from the confidence section in both work and non-work settings. Satisfaction items asked how satisfied participants were with the quantitative preparation they received as undergraduates, relative to career needs, and included items on quantitative problem solving, quantitative communication, and computers. Limited demographic information was collected including time since bachelor’s graduation, years of related experience, undergraduate alma mater, current job status and field, and highest level of education. Satisfaction values for quantitative problem solving and quantitative communication indicate that respondents were largely satisfied with their undergraduate preparation, with values slightly higher for the geoscience department than for the university as a whole. Satisfaction items related to the use of computers were nearly uniform across all response levels and were not indicative of satisfaction (or any other particular response). Demographic responses indicate it is reasonable to make some generalizations to the overall population of early-career geologists. Early-career geologists in the sample population showed indications of geologic numeracy. This result indicates the educational trend of the last 20 years of focus on quantitatively literate geoscience graduates has had some success, although this focus cannot be compared to prior years due to lack of data. The GQPS was successful for answering its research questions, but requires validation as a complete scale before it is likely to be used by outside parties.

The aim of the project was to introduce the subject of geosciences to a group of teachers without previous knowledge of the subject. Since the students of module presented here work full time, the master was designed in a blended format. While all students had completed their university education, none had done any geoscience studies/courses before making the starting level basic for the whole course. Contents and activities were carefully selected to provide a good introduction to geosciences giving the students the basic concepts and letting them apply them in a problem based strategy. Students reported that besides the blended nature of the course collaborative learning was necessary and key to their learning process. They also reported the contents of the course to be clear, organized sufficient and interesting. We view the module as a success since all students reported enjoying the module and building novel knowledge in the field of geosciences. Additionally since the students are in turn teachers we were very happy to learn some of them will implement geosciences in their activities in the future.

Abstract Deep learning has recently been providing step-change capabilities, particularly using transformer models, for natural language processing applications such as question answering, query-based summarization, and language translation for general-purpose context. We have developed a geoscience-specific language processing solution using such models to enable geoscientists to perform rapid, fully-quantitative and automated analysis of large corpuses of data and gain insights. One of the key transformer-based model is BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers). It is trained with a large amount of general-purpose text (e.g., Common Crawl). Use of such a model for geoscience applications can face a number of challenges. One is due to the insignificant presence of geoscience-specific vocabulary in general-purpose context (e.g. daily language) and the other one is due to the geoscience jargon (domain-specific meaning of words). For example, salt is more likely to be associated with table salt within a daily language but it is used as a subsurface entity within geosciences. To elevate such challenges, we retrained a pre-trained BERT model with our 20M internal geoscientific records. We will refer the retrained model as GeoBERT. We fine-tuned the GeoBERT model for a number of tasks including geoscience question answering and query-based summarization. BERT models are very large in size. For example, BERT-Large has 340M trained parameters. Geoscience language processing with these models, including GeoBERT, could result in a substantial latency when all database is processed at every call of the model. To address this challenge, we developed a retriever-reader engine consisting of an embedding-based similarity search as a context retrieval step, which helps the solution to narrow the context for a given query before processing the context with GeoBERT. We built a solution integrating context-retrieval and GeoBERT models. Benchmarks show that it is effective to help geologists to identify answers and context for given questions. The prototype will also produce a summary to different granularity for a given set of documents. We have also demonstrated that domain-specific GeoBERT outperforms general-purpose BERT for geoscience applications.

Drawing on the importance of place has been shown to be a powerful tool in education. This paper explores place-based teaching (PBT) in geoscience courses at the University of Hawai‘i at Mānoa’s School of Ocean and Earth Science and Technology, where faculty and student demographics sharply differ. Despite these differences, survey results from geoscience faculty (n=59) and students (n=83) revealed a strong consensus: 78% of students and 83% of faculty reported that PBT is an important and effective practice to reach all students. Most faculty (91%) indicated that they currently incorporate at least some PBT practices in their geoscience classes and would like to incorporate additional ones in the future. However, many faculty expressed concern about lack of knowledge or resources, particularly regarding PBT strategies that require a high level of cultural competency. We therefore propose a three-layered PBT framework, where faculty can start with more accessible PBT strategies (the base layer) and progress upwards as their cultural competency deepens. Through providing geoscience resources and professional development opportunities, we can empower faculty to include more diverse and culturally meaningful practices as their experience and knowledge deepens.

Accessibility and uptake of geoscience knowledge by First Nations and Inuit community members has traditionally been limited. This is, at least in part, due to the technical nature of geological maps and the expensive licensing requirements of the geographic information system software that is used to view and analyse geoscience data. During the Foundational Year of GEM GeoNorth, we investigated the potential of available apps and platforms, including NRCan Observer, Rockd and SIKU to broaden access and knowledge sharing of geoscience with non-specialists. Most prospective was SIKU - a mobile app developed by northerners for northerners that currently supports knowledge-gathering related to the natural world (currently mammals, birds, fish and sea-ice conditions). This report provides an overview of our investigation and presents detailed aspects of the feasibility and related costs of incorporating a geoscience component(s) into SIKU that could allow northerners the opportunity to calibrate geoscience through georeferenced photographs and structural trends for consideration and use on their terms.