Academic literature on the topic 'SCIENZE AMBIENTALI (AMBIENTE FISICO,MARINO E COSTIERO)'

2003/2004
A partire dal gennaio 2002 è iniziato un progetto di ricerca finalizzato all'acquisizione e all'analisi di parametri bio-ottici nel Golfo di Trieste. I campionamenti sono stati realizzati grazie al rapporto di collaborazione tra il Laboratorio di Biologia Marina di Trieste (LBM) e la Riserva Naturale Marina di Miramare (RNMM). Le linee di ricerca riguardano: misure di produzione primaria in situ ed in laboratorio allo scopo di confrontare i diversi metodi impiegati per la stima della produzione pnmana; confronto tra misure di abbondanza planctonica ottenute mediante conteggio al microscopio e Optical Plankton Counter; misure di parametri chimico-fisici della colonna d'acqua. Tali misure vengono effettuate durante le uscite relative agli esperimenti di produzione primaria in situ ed in caso di particolari eventi biologici e/o fisici in ulteriori crociere. La ricerca viene svolta in acque costiere in una stazione ben definita all'interno dell'area protetta. Molti sono i parametri monitorati che potranno essere sfruttati anche per futuri lavori di ricerca. Personalmente mi occupo della parte ottica-radiometrica di competenza della Riserva Naturale Marina di Miramare partecipando attivamente alle campagne oceanografiche di misura ed elaborando successivamente i dati raccolti. I parametri ottici vengono monitorati mediante una strumentazione scientifica di qualità e di concezione moderna (radiometri selettivi) che indaga su sette lunghezze d'onda entro la banda del visibile e che solitamente viene utilizzata in acque oceaniche per la taratura dei radiometri satellitari. Nel Golfo di Trieste tale strumentazione radiometrica è stata adottata in precedenza solo per la mia Tesi di Laurea e tutt'oggi non gode di un largo impiego nell'ambiente costiero. Nel corso dell'attività di Dottorato si è approfondito il lavoro già svolto durante la suddetta Tesi testando con accuratezza i radiometri e prestando particolare attenzione soprattutto al trattamento dei dati in modo da offrire un modello riproducibile in future applicazioni. Dal novembre 2002 collaboro con l'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale ( OGS) per commisurare i dati radiometrici raccolti in situ con quelli di tipo satellitare e per l'applicazione di una nuova tecnologia avanzata per lo studio delle correnti superficiali nell'Adriatico Settentrionale mediante radar ad alta frequenza. Questa Tesi è suddivisa in tre parti ove vengono esposti i lavori svolti nei campi inerenti alla radiometria in situ, alla radiometria satellitare ed infine all'impiego della tecnologia radar. La radiometria in situ costituisce la parte più cospicua di questo lavoro di Tesi di Dottorato. Dopo una breve descrizione fenomenologica della luce e delle sue interazioni con l'atmosfera e con l'acqua, si definiscono i parametri fisici che caratterizzano il campo radiante e le proprietà ottiche intrinseche ed apparenti. Successivamente viene illustrata la strumentazione impiegata in questa ricerca dai due enti coinvolti (LBM e RNMM), viene spiegata la metodologia di campionamento seguita, con particolare attenzione alla parte ottica, ed infine viene inquadrata l'area di studio. Nel quarto capitolo viene presentata la tecnica di compressione delle variabili oceanografiche, denominata Empirica! Orthogonal Functions (EOF), che ho avuto modo di apprendere durante la collaborazione con l' OGS. Utilizzando tale tecnica sul data-set ottico raccolto nel biennio 2000-2001 durante la mia Tesi di Laurea, si è dimostrato che la stazione oggetto di questo studio non è esclusiva, ma è invece caratterizzata da acque tipiche del Golfo di Trieste che si ritrovano anche più al largo. Nei due capitoli successivi viene illustrato il lavoro di elaborazione ed analisi effettuato sui dati radiometrici selettivi, dimostrando l'inefficacia del programma fornito assieme alla strumentazione radiometrica (Prosoft 6. 3d) se applicato ad acque basse. Si suggerisce una soluzione alternativa definendo il software da me programmato in ambiente Matlab e se ne mostrano i risultati. Si presentano ancora gli andamenti annuali dei parametri indagati e le possibili correlazioni con altre variabili a disposizione quali irradianze PAR, temperatura, salinità, clorofilla a, produzione primaria e profondità di scomparsa del disco Secchi. Le comparazioni hanno dimostrato un buon accordo tra i parametri, ma molti sono ancora gli aspetti da indagare. La ricerca e la collaborazione tra i locali enti continua proprio in questa direzione. La Tesi si conclude analizzando la possibile applicazione nell'area dell'Adriatico Settentrionale di altre due tecnologie avanzate: la radiometria satellitare ed il telerilevamento mediante radar. Nel settimo capitolo si evidenziano i primi risultati ottenuti, grazie alla collaborazione con l' OGS, dai confronti tra i dati radiometrici da satellite e quelli monitorati in situ. La taratura satellitare si è rivelata di difficile realizzazione a causa della morfologia altamente variabile della costa dell'Adriatico Settentrionale e della difficile predizione della stratificazione atmosferica in vicinanza della costa stessa. Nell'ultimo capitolo viene esposto lo studio di fattibilità della tecnologia radar ad alta frequenza presso le coste del Veneto e del Friuli Venezia Giulia. Ad aprile 2003 ho partecipato all'installazione di un sito radar tipo Codar presso Ancona in collaborazione con la Naval Postgraduate School di Monterey (California). Ho potuto studiare il funzionamento teorico di questi strumenti, la loro realizzazione ingegneristica, le metodologie operative ed il relativo software per la gestione e l'analisi dei dati. Sono stati messi in evidenza i pregi ed i limiti della strumentazione e si è studiata la possibilità di sfruttare questa tecnologia, con le dovute cautele, per il costante monitoraggio delle correnti marine superficiali e lo stato del mare, non solo dal punto di vista scientifico, ma anche come valido aiuto per la navigazione e per la protezione civile. Infine, alla tesi si allega un pratico Cd-Rom di facile consultazione, dove si possono ritrovare tutti i dati ottici-radiometrici grezzi ed elaborati, i programmi creati ed una serie di fotografie che ritraggono l'attività di ricerca in situ.
XVII Ciclo
1976
Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea.

2002/2003
Le interazioni che avvengono nella regione antartica tra atmosfera, ghiaccio, oceano e comunità biologiche influenzano il sistema globale attraverso meccanismi a feedback che coinvolgono i cicli biogeochimici, la circolazione oceanica profonda, il trasporto atmosferico dell'energia e degli agenti inquinanti e le variazioni nel bilancio di massa glaciale (SCAR, 1992). Lo studio del ghiaccio e del sedimento consentono pertanto di ricostruire sia le sequenze climatiche sia, dall'analisi delle loro caratteristiche, ottenere informazioni paleoambientali, importanti in particolare per valutare le modificazioni del ciclo del carbonio. Vista l'assenza di input antropici e continentali, la matrice organica sedimentata risulta tipicamente marina ed è riconducibile ai processi biologici che avvengono lungo la colonna d'acqua. E' possibile ipotizzare, pertanto, che le caratteristiche composizionale della sostanza organica sedimentata, stante i processi di degradazione e rimineralizzazione, riflettano le condizioni ambientali nelle quali c'è stata la produzione. Va comunque rimarcato che, per quanto riguarda l'ambiente antartico, sono note le quantità complessive di sostanza organica nelle successioni plioquaternarie, ma quasi esclusivamente in termini di Carbonio organico e Silice biogenica, mentre sono scarsissimi le informazioni sulla composizione qualitativa. Alla luce di queste osservazioni il lavoro della presente tesi è stato rivolto allo studio della composizione biopolimerica della sostanza organica dei sedimenti profondi antartici al fine di: 1. ottenere informazioni sulla distribuzione, lungo il sedimento della frazione labile (proteine, lipidi, carboidrati) maggiormente legata ai processi biologici della colonna d'acqua 2. definire se le quantità in gioco sono associate a processi di produzione o a processi di preservazione/degradazione 3. verificare la possibilità di utilizzare le informazioni derivanti dalla composizione biochimica della sostanza organica in chiave paleoambientale Il protocollo sperimentale ha previsto il campionamento di due carote di sedimento nel bacino Joides, caratterizzato da elevati tassi di sedimentazione di materiale biogenico, a loro volta legati ad un intenso sviluppo delle comunità planctoniche. Vista l'ipotesi di partenza che prevedeva di utilizzare parametri di tipo biologico, generalmente non considerati nel corso degli studi sedimentologici, si è scelto di operare in un'area in cui esistesse una conoscenza pregressa dei processi sedimentari e dell'evoluzione paleoambientale. Le carote studiate sono state raccolte nel corso di due diverse campagne oceanografiche effettuate nell'ambito del Progetto Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA). Durante la XVI campagna (2000-2001) è stata campionata la carota ANTAOl-07 mentre la carota ANTA03-01 è stata prelevata nel corso della XVIII spedizione (2002-2003). Il campionamento è stato realizzato utilizzando un carotiere a gravità da 2.3 ton, con diametro interno di 90 mm. Dopo la misura della suscettività magnetica, le carote sono state sezionate, descritte, fotografate e successivamente campionate. I campioni sono stati sottoposti alle classiche analisi sedimentologiche (contenuto d'acqua, granulometria, carbonio organico, azoto totale) e alla determinazione dei biopolimeri (lipidi, proteine, carboidrati). Sulla carota ANTA03-01 è stata eseguita, immediatamente dopo il campionamento, anche la valutazione dell'attività enzimatica degradativa. Dai risultati ottenuti emerge che la sostanza organica di origine biogenica, sedimentata nel bacino Joides, è costituita, per circa il 10%, da biopolimeri (lipidi, proteine, carboidrati), concentrazioni analoghe a quanto rilevato in sedimenti profondi di zone temperate fortemente produttive. Questa frazione labile della sostanza organica subisce degli intensi processi di degradazione ai livelli superficiali che si protraggono fino a profondità che raggiungono il metro. La presenza di ossigeno nelle acque di fondo facilita, infatti, la degradazione aerobia diminuendo la preservabilità delle molecole più labili. La sostanza organica sedimentata risulta fortemente arricchita in materiale proteico che viene velocemente degradato poiché rappresenta un'importante serbatoio di azoto. Il rapporto C/N, infatti, aumenta con la profondità del sedimento a dimostrazione del progressivo arricchimento in carbonio. / I maggiori input di materiale organico corrispondono ai periodi di optimum climatico e si riflettono in una più elevata concentrazione della frazione biopolimerica. I carboidrati, in particolare, sembrano fornire buone indicazioni paleoambientali facendo ipotizzare una loro possibile utilizzazione come marker. Questa frazione organica risulta diversamente concentrata nelle due carote studiate sottolineando le differenze esistenti tra il bacino Joides settentrionale e quello meridionale. · I risultati ottenuti rappresentano un primo approccio ad una problematica estremamente complessa che riguarda, nell'aspetto più ampio, il ciclo del carbonio ed il ruolo del sedimento come serbatoio sia di molecole organiche che, e forse soprattutto, di informazioni pregresse.
XV Ciclo
1959
Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea.

2000/2001
Questo studio sperimentale si inserisce nel Progetto Nazionale Ricerche in Antartide (Area tematica Global Change) con lo studio di carote di bacino e/o di piattaforma continentale finalizzato all'ottenimento di informazioni paleoclimatiche mediante analisi multidisciplinari (sedimentologiche, mineralogiche, micropaleontologìche, geochimiche, ecc.). L'indagine è rivolta, in particolare, agli aspetti micropaleontologici corrispondenti ai taxa silicei e la loro risposta conservativa e sedimentaria relativa ai cambiamenti climatici e quindi ambientali (come per esempio l'espansione ed il ritiro della West Antarctic Ice Sheet cioè la Calotta Orientale Antartica) occorsi nel Mare di Ross durante il tardo Quatemario, in particolare relativi alle finestre temporali degli ultimi 250-300000 e 30-40000 anni. Sono state a tal fine scelte tre carote prelevate durante spedizioni antartiche svoltesi in anni differenti e relative alle sporacitate finestre temporali e ad ambienti bacinali esterni (ANTA91 8 ed ANTA99 23) ed interni alla piattaforma continentale (ANTA96 5bis). L'opportunità di studiare i taxa silicei deriva dal fatto che questi risultano essere gli organismi che maggiormente contribuiscono alla genesi dei sedimenti antartici e periantartici. La sedimentazione biogenica silicea in Antartide è infatti rappresentata in gran parte da sedimenti diatomacei con un contributo secondario di radiolari e spicole di spugne. E' strettamente correlata alla produttività primaria delle masse d• acqua; quest'ultima è legata a situazioni ambientali particolari quali l'estensione della copertura glaciale ed i sistemi frontali oceanici e periantartici, dovuti a scontro di masse d'acqua con caratteristiche chimico-fisiche differenti, tutti fattori influenzati dalle variazioni climatiche antartiche. Lo studio proposto Si è rivolto principalmente all'analisi del potenziale paleoclimatico e biostratigrafico delle diatomee e delle loro associazioni applicato ad alcune carote raccolte in ambienti bacinali esterni ed interni alla piattaforma continentale nel Mare di Ross ed ha approfondito alcuni strumenti di indagine quali indici biotici relativi a determinate specie. Le diatomee e le relative associazioni, esaminate nelle carote, si sono dimostrate particolarmente sensibili alle variazioni ambientali e climatiche, nonostante siano forme generalmente planctonche e soggette a possibili fenomeni di disturbo, quali trasporto laterale con selezione, dissoluzione selettiva ecc. Sono legate infatti a masse d'acqua con caratteristiche chimico-fisiche ben determinate; è stato infatti notato che, in certe condizioni ambientali, possono dare origine ad intense fasi vegetative (blooms vegetativi) che marcano zone caratterizzate da particolari condizioni ambientali o idrodinamiche. Ciò le rende indispensabili nella comprensione dell'evoluzione temporale ambientale (segnale di paleoproduttività della colonna d'acqua), delle facies sedimentarie e degli equilibri idrodinamici antartici. Questo studio ha messo in evidenza la risposta data dalle dalle microflore silicee ai cambiamenti climatici, che si rivelata particolare in quanto legata a variabili biotiche ed in alcuni casi in anticipo rispetto a quella data da altri strumenti di indagine ambientale (ad esempio i parametri sedimentologici, ecc ... ). Le diatomee hanno dimostrato inoltre di essere raffinati strumenti biostratigrafici, indispensabili per caratterizzare le diverse facies sedimentarie, anche se soggette a rimaneggiamento, suggerendo un loro utilizzo per la comprensione delle dinamiche di trasporto ed erosione glaciale. l principali obiettivi conseguiti mediante il presente lavoro sono di seguito riassunti: -Inizialmente si è resa necessaria una approfondita ricerca bibliografica sull'Antartide in generale e sul Mare di Ross in particolare, sulla tassonomia ed ecologia delle diatomee; questo ha consentito di evidenziare lo stato attuale degli studi relativi all'utilizzo delle diatomee quali indicatori biostratigrafici ed ambientali; sono stati quindi identificati i taxa presenti e le specie di diatomee antartiche più significative ai fini di una interpretazione paleoambientale e paleoclimatica. -Sono state definite le metodologie di preparazione dei sedimenti, di studio dei campioni e di analisi dei dati anche con l'ausilio di tecniche dr analisi matematica e statistica quali la correlazioni tra specie, la Cluster Analysis e lo sviluppo di procedure automatiche su programmi applicativi Excel ed R. -Sono state approfondite problematiche tassonomiche ed ambientali relative ad alcune forme. Tali approfondimenti, assieme all'utilizzo del SEM, hanno reso possibile ottenere un valido supporto iconografico e produrre un manuale tassonomico corredato di informazioni ecologiche attuali, biostratigrafiche e fotografie al microscopio ottico e al SEM (Appendice tassonomica). - Sono stati identificati alcuni taxa miocenìci e plio-pleistocenici rimaneggiati, probabilmente legati a trasporto da zone di piattaforma continentale più interne dovuto alle lingue glaciali (Ice streams) in fasi di avanzamento. Sono inoltre state selezionate alcune specie caratterizzate da particolari va lenze ambientali per la definizione degli indici biotici, ad esempio relativi al rapporto tra taxa del Genere Fragilariopsis ed Eucampia (Eucampia lndex). -Dallo studio qualitativo e quantitativo si è potuto ricavare una stima delle modalità ed intensità di risposta sia delle associazioni che degli indici biotici. l dati ottenuti, pur avendo attualmente valore sperimentale e preliminare, hanno comunque evidenziato gli indici biotici proposti quali strumenti biostratigrafici validi e sensibili anche in biostratigrafia. E' stato possibile infatti analizzare il toro andamento anche rispetto ad altri parametri con i quali sono risultati in accordo, confermando cosl la loro utilità ai fini di una ricostruzione evolutiva della situazione di copertura glaciale, soprattutto olocenica. Significativo si è rivelato anche il rapporto Chaetoceros sporelcellule vegetative, soprattutto se confrontato ai segnali di alta produttività ricavati da altri parametri. l dati ottenuti hanno indotto a considerare la presenza di forme dal basso tasso di silicizzazione (quali le cellule vegetative di Chaetoceros ma anche F. cylindrus), sintomatica di un miglioramento dello stato di conservazione della frazione silicea lungo la colonna d'acqua e nel sedimento. - Dai dati ed osservazioni ottenute ed in base all'integrazione con altri studi multidisciplinari inerenti le stesse carote, è stata quindi proposta una interpretazione paleoambientale e paleoclimatica relativa alle fluttuazioni climatiche del tardo Quaternario. In particolare sono state evidenziate chiare variazioni nelle associazioni relative agli ultimi 7 (8) cicli climatici (finestra temporale dei 250-300000 anni B.P.) ed ai 30-40000 anni B.P. in ambienti bacinali di piattaforma interna ed esterna alla scarpata continentale. - Infine sono stati individuati, in base al segnale di paleoproduttività relativa e delle associazioni, eventi pa1eoambientali e biostratigrafici di ampia portata: un intervallo corrispondente allo stage isotopico Se (Eemiano) relativo ad un 'optimum climatico', già noto in bibliografia come molto simile alla situazione climatica attuale una fase di chiaro passaggio a condizioni interglaciali oloceniche. Questi due eventi hanno permesso di definire eventi precisi e validi per fromulare una proposta di correlazione biostratigrafica tra le carote. Questo studio può quindi fornire un contributo alla interpretazione paleoambientale e paleoclimatica in particolare delle aree bacinali interne ed esterne del Mare di Ross e più in generale delle aree periantartiche dell'Oceano Meridionale. Le ricerche svolte hanno inoltre evidenziato particolari tematiche e problematiche tuttora aperte e non del tutto chiare o sufficientemente rilevate in bibliografia. Data l'importanza che esse assumono, potrebbero essere suggeriti alcuni spunti per future indagini, in particolare: un approfondimento sulle problematiche tassonomiche ed interpretative relative ad alcuni taxa (ad esempio E. antarctica, Chaetoceros spp. e Paralia sulcata) dei quali non è stato ancora definito il valore ambientale attuale e biostratigrafico da applicare in ambiente antartico; - un approfondimento integrato con dati multidisciplinari delle eventuali dinamiche neritiche ed oceaniche di circolazione e di sedimentazione del biogeno siliceo nei vari siti di interesse, durante le sopracitate finestre temporali . In particolare sarebbe utile approfondire il rapporto tra la presenza e la differente diffusione spaziotemporale di determinate specie di mare aperto e/o oceaniche (ad esempio F. kerguelensis) e gli influssi di Circumpolar Deep Water con apporti di acque temperate (North Atlantic Deep Water- NADW) durante i periodi di optimum climatico interglaciale (Bonn et al., 1994); dei chiarimenti sull'influenza della circolazione e correnti sul trasporto verticale e laterale del particellato biogenico (vedi rapporto Chaetoceros!Eucampia) e sulla sua conservazione lungo al colonna d'acqua e nel sedimento (vedi problematiche relative al rapporto tra Chaetoceros sporelcellule vegetative, alla conservazione o asporto selettivo di F. cylindrus ed all'apporto selettivo dei fecal pellets nel sedimento).
XIII Ciclo
1965
Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea.