Littérature scientifique sur le sujet « Acque interne »

I MULINI AD ACQUA TARDOANTICHI SUL PALATINONel corso degli scavi diretti da Henry Hurst nel settembre 2002 sul pendio settentrionale del Palatino a Roma, è stato riportato alla luce un pavimento tardoantico realizzato con pietre sia intere che frammentarie di mulini. Le pietre sono di un tipo generalmente associato ai mulini ad acqua per la macinazione del grano e, insieme a quelle di una pavimentazione simile rinvenuta diversi anni fa nelle vicinanze da Clemens Krause, forniscono un'evidenza considerevole per la presenza di un complesso comprendente almeno cinque mulini ad acqua, situato sul pendio settentrionale o su quello occidentale del Palatino in eta tardoantica. Questo complesso di mulini ad acqua potrebbe essere stato connesso all'annona, anche se il grano avrebbe potuto essere comunque macinato lì per ragioni commerciali. La pavimentazione scoperta di recente è datata al 350–500 circa dalla ceramica; li pietre da mulino potrebbero datare all'incirca allo stesso periodo, anche se i mulini dalle quali provengono potrebbero essere stati costruiti precedentemente. Un paio di frammenti di mulini in pietra di età moderna, rinvenuti presso la Fontana della Pioggia nei Giardini Farnese, sul pendio settentrionale del Palatino, indicano come gli stessi fattori della presenza di un pendio ripido e della disponibilità d'acqua raccolta artificialmente in cima al Palatino incoraggiassero lo sfruttamento del sito in maniera simile anche in età più moderna.

Com o desenvolvimento da Web2.0, as ferramentas disponíveis na internet tornaram a aprendizagem colaborativa, e com isso, os sujeitos tornaram-se agentes influentes que participam ativamente no processo de aprendizagem de outros sujeitos, tornando assim a aprendizagem uma grande rede virtual. O projeto intitulado Acqua, realizado na UFRGS, possui duas versões: a primeira, produzida em 2004, usa ferramentas estritamente conhecidas e disponíveis na Web1.0, que estavam, entretanto, em transição para a Web2.0. Mais recentemente, em 2008, foi produzido um novo modelo para o Acqua, no qual a influência da Web2.0 é forte durante o desenvolvimento das atividades propostas. Neste trabalho, discutiremos os aspectos teóricos que possibilitaram a reformulação desse ambiente virtual de aprendizagem que potencializaram seu uso. Serão tratados também os aspectos relevantes sobre objetos de aprendizagem inseridos totalmente na Web2.0 e sua importância na aprendizagem colaborativa.

Com o desenvolvimento da Web2.0, as ferramentas disponíveis na internet tornaram a aprendizagem colaborativa, e com isso, os sujeitos tornaram-se agentes influentes que participam ativamente no processo de aprendizagem de outros sujeitos, tornando assim a aprendizagem uma grande rede virtual. O projeto intitulado Acqua, realizado na UFRGS, possui duas versões: a primeira, produzida em 2004, usa ferramentas estritamente conhecidas e disponíveis na Web1.0, que estavam, entretanto, em transição para a Web2.0. Mais recentemente, em 2008, foi produzido um novo modelo para o Acqua, no qual a influência da Web2.0 é forte durante o desenvolvimento das atividades propostas. Neste trabalho, discutiremos os aspectos teóricos que possibilitaram a reformulação desse ambiente virtual de aprendizagem que potencializaram seu uso. Serão tratados também os aspectos relevantes sobre objetos de aprendizagem inseridos totalmente na Web2.0 e sua importância na aprendizagem colaborativa.

Com o desenvolvimento da Web2.0, as ferramentas disponíveis na internet tornaram a aprendizagem colaborativa, e com isso, os sujeitos tornaram-se agentes influentes que participam ativamente no processo de aprendizagem de outros sujeitos, tornando assim a aprendizagem uma grande rede virtual. O projeto intitulado Acqua, realizado na UFRGS, possui duas versões: a primeira, produzida em 2004, usa ferramentas estritamente conhecidas e disponíveis na Web1.0, que estavam, entretanto, em transição para a Web2.0. Mais recentemente, em 2008, foi produzido um novo modelo para o Acqua, no qual a influência da Web2.0 é forte durante o desenvolvimento das atividades propostas. Neste trabalho, discutiremos os aspectos teóricos que possibilitaram a reformulação desse ambiente virtual de aprendizagem que potencializaram seu uso. Serão tratados também os aspectos relevantes sobre objetos de aprendizagem inseridos totalmente na Web2.0 e sua importância na aprendizagem colaborativa.

AbstractThe paper presents the analysis of use of IT technologies by farmers. Data from a research survey carried out in 100 randomly selected farms in 2015 constituted research material. The research area covered farms located in Podlaskie Voivodeship on the area of two counties i.e. Wysokie Mazowieckie (50 questionnaires) and Zambrów County (50 questionnaires). The questionnaire is a research instrument. The research was to determine the level of use of specialist computer programs by farmers and their needs concerning acqui sition of information on innovations in agriculture. Due to the obtained results one may find out that a low number of farmers uses specialist computer programs in their farms. In Wysokie Mazowieckie County it is only 8% of respondents and in Zambrów County 14%. The main source of infonnation on innovations in agriculture is the Internet, professional agricultural press and television.

This paper describes a system, named “pan-and-tilt hyperspectral radiometer system” (PANTHYR) that is designed for autonomous measurement of hyperspectral water reflectance. The system is suitable for deployment in diverse locations (including offshore platforms) for the validation of water reflectance derived from any satellite mission with visible and/or near-infrared spectral bands (400–900 nm). Key user requirements include reliable autonomous operation at remote sites without grid power or cabled internet and only limited maintenance (1–2 times per year), flexible zenith and azimuth pointing, modularity to adapt to future evolution of components and different sites (power, data transmission, and mounting possibilities), and moderate hardware acquisition cost. PANTHYR consists of two commercial off-the-shelf (COTS) hyperspectral radiometers, mounted on a COTS pan-and-tilt pointing system, controlled by a single-board-computer and associated custom-designed electronics which provide power, pointing instructions, and data archiving and transmission. The variable zenith pointing improves protection of sensors which are parked downward when not measuring, and it allows for use of a single radiance sensor for both sky and water viewing. The latter gives cost reduction for radiometer purchase, as well as reduction of uncertainties associated with radiometer spectral and radiometric differences for comparable two-radiance-sensor systems. The system is designed so that hardware and software upgrades or changes are easy to implement. In this paper, the system design requirements and choices are described, including details of the electronics, hardware, and software. A prototype test on the Acqua Alta Oceanographic Tower (near Venice, Italy) is described, including comparison of the PANTHYR system data with two other established systems: the multispectral autonomous AERONET-OC data and a manually deployed three-sensor hyperspectral system. The test established that high-quality hyperspectral data for water reflectance can be acquired autonomously with this system. Lessons learned from the prototype testing are described, and the future perspectives for the hardware and software development are outlined.

Introduction. In recent years, teachers of most technical and natural sciences faculties find the level of freshmen starting a course of higher mathematics insuf-ficient to comprehend the basics of logical constructions. It is difficult for students to clearly realize that, for example, they should learn to prove a statement as a theorem or give a counter-example; in mathematics there are such terms as necessary and sufficient conditions, cause and effect; the system of equations and their totality are dif-ferent things; the properties of mathematical objects are subject of study; solving inequalities or equations requires understanding but not mechanical memorization. All these semantic subtleties make up the concept of mathematical culture based on clear logic reasoning and conclusion. Logical thinking is required in most activities, from business to programming. The relevance of the research is caused by the neces-sity to create a new educational environment free from such negative facts that some students have a low level of mathematical knowledge, skills and abilities; they are enable to independently acquire new mathematical knowledge and skills; their experience in mathematical, communicative and cognitive activity, necessary for a successful future career, is insufficient. International and Ukrainian scientists in the field of pedagogy and psychology diversely studied the problems of intellectual development and mathematical culture of students. (Jean Piaget , Jerome Seymour BrunerLev Vygotsky, Yuriy Hilbukh, Leonid Zankov, Vasilii Davydov, Daniil Elkonin, G.S. Kostiuk, Z.I. Kalmykova, N.O. Menchynska, S. L.Rubinstein, V.F. Palamarchuk, N.F.Talysina etc).The purpose of the articleis to generalize the pedagog-ical essence of mathematical culture, determine the place and role of mathematical education in the formation of students' mathematical culture, study pedagogical pre-requisites and specific technologies of its formation while teaching mathematics and determine conditions for crea-tion of the culture of mathematical language. The methods of analysis, comparison, explication, ab-straction are used in the study. Results. The development of mathematical culture of students involves a number of stages: formation of the student as a subject of educational mathematical activity; awareness of the mathematical education value; creating a holistic view of mathematical activity of the student; understanding mathematical learning materials; reflection of the general structure of mathematical activity in the educational activity; mathematical language acquisition, ability to correctly express and explain operations, ability to use mathematical signs and symbols; gaining under-standing of mathematical modeling as a mathematical method of reality cognition; mastering the system of mathematical concepts, general methods of operations; intellectual and spiritual development of students, includ-ing the development of mathematical thinking, meeting the requirements of modern information society, the develop-ment of children's motivation, creativity, research skills. The culture of mathematical language can only devel-op if the student has a sufficiently strong scientific base that allows him not to concentrate on thinking about the scientific accuracy of a story but to focus on how to speak. Originality. The Internet provides lots of opportunities to develop mathematical culture and present information of different nature: 1) mathematical information for com-pulsory learning i.e. comprehensible knowledge, filled with personal meaning should become a student's acqui-sition; 2) mathematical information for expanding ideas about the subject i.e. elements of logic, combinatorics, probability theory; 3) background information plays an important role in acquiring information, realizing its value, and creating the interest and need to study mathematics.Conclusions. The level of mathematical culture of stu-dents significantly increases under condition of taking nto account the leading ideas of modern international and Ukrainian psychological and pedagogical science about intellectual development of the personality; theoreti-cal substantiation of the content of students' mathemati-cal culture; working out a science-based approach to the technology of development of mathematical qualities of the personality when studying mathematics. In order to improve the culture of mathematical lan-guage, it is necessary to increase the classroom time for the development of oral language skills; allocate 10-15 minutes for oral questioning at every lesson; organize home test papers with an oral performance report in the form of an interview; conduct credit tests orally. Such forms of work contribute to the development of students' mathematical language

The general aim of this work was to study lakes’s benthic communities, particularly Chironomids (Diptera Chironomidae), to select the environmental factors correlated to their diversity and distribution and to provide information about their ecology. A self-organizing map analysis (SOM) was carried out to ordinate sites (samples from 50 Italian lakes) according to macroinvertebrate community composition. Environmental variables were also included in the two dimension maps to highlight which factors are associated with site-taxa distribution (dissolved oxygen and nutrient content were selected). Within species with an indicator role of hypoxia, high nutrient amount, inorganic and organic pollution, the Chironomid Chironomus riparius Meigen 1804 was selected. A first series of experiments were carried out in lab on IV-instar larvae to investigate the role of the respiratory pigment hemoglobin and of the enzyme alcohol dehydrogenase in survive hypoxia and anoxia. A second series of experiments were carried out always on IV-instar larvae to investigate the role of five candidate genes (hsp10, hsp40, hsp70, hsc70 and cyp450) in toxic resistance (Cu and azadirachtin) (Real Time PCR analysis). Overall more information on autoecology of Chironomids was given by this study, and new data on potential biomarkers useful in biomonitoring of lakes.

Nel presente lavoro di tesi verrà analizzato il contesto del monitoraggio faunistico, nello specifico della fauna ittica, introducendo concetti moderni quali IoT e Big Data. In seguito sarà descritta la progettazione e l’implementazione di un applicativo web specifico per il monitoraggio della fauna ittica delle acque interne superficiali, sviluppato in collaborazione con i ricercatori del BIGEA di Bologna. Analizzando in partenza il database esistente è stato possibile coglierne le ridondanze e le incongruenze presenti, per poi strutturare un nuovo database adatto a rappresentare i dati quotidianamente manipolati dai ricercatori. E` stata successivamente definita la struttura client-server di un moderno applicativo web a cui è seguita l’implementazione delle funzionalità legate alla gestione delle stazioni di campionamento. Il lavoro così ottenuto si rivela infine pronto per successive implementazioni future, che porteranno ad un completo aggiornamento delle metodologie ora utilizzate per la gestione dei dati faunistici ittici da parte dei ricercatori del BIGEA di Bologna. Il nuovo modello ER proposto infatti pone le basi per implementare la registrazione e il monitoraggio dei dati relativi ai campionamenti effettuati, dallo studio della vegetazione fino al singolo pesce analizzato.

La promozione di un turismo di qualità è ancora poco sentita in Italia, Paese che vanta un magnifico potenziale. Questo elaborato analizza la secolare rete fluviale nel territorio compreso tra Padova e Monselice, analizzandone tutte le connessioni turistico-culturali che quest'area può offrire. L'obiettivo è quello di rivalutare il ruolo della navigazione in acque interne esponendo delle proposte culturali concretizzabili e delle strategie in grado di: riqualificare l'ambito territoriale in esame, rivalutare le grandi potenzialità culturali e rilanciare il turismo della zona. L'approccio utilizzato sarà appunto indirizzato al possibile sviluppo di un piano turistico che esprima al meglio, e soprattutto valorizzi il singolare contesto culturale in perfetta sinergia con l'ambiente in questione.

La seguente ricerca di dottorato ha come obiettivo lo sviluppo di nuove strategie in grado di migliorare la stima e l’interpretazione del segnale di fluorescenza indotto dalla luce solare (SIF) emesso dalla clorofilla. In particolare la SIF emessa a livello del suolo è stata utilizzata per migliorare la comprensione del funzionamento della vegetazione terrestre ed acque interne. Nuove metriche di fluorescenza sono state definite a partire dello spettro completo di SIF ottenuto tramite l’algoritmo SpecFit applicato a misure spettrali di campo Top-Of-Canopy. Tali metriche sono state concepite per caratterizzare lo spettro totale di SIF, in termini di valori massimi di emissione (SIFred, SIFfar-red), posizione dei picchi ed integrale di fluorescenza (SIFINT). Il loro comportamento su scale stagionale e giornaliera è stato dunque confrontato con la SIF valutata nelle bande di assorbimento dell’ossigeno atmosferico (SIF760, SIF687) ed indici di riflettanza (NDVIred-edge, CIred-edge, NIRv, PRI), questi ultimi usati come proxy di parametri biofisici di vegetazione. Il SIF valutato ai picchi mostra sempre una forte correlazione con i corrispondenti valori delle bande O2, mentre il SIFINT rappresenta un parametro più completo e mostra dinamiche peculiari. A scala diurna, l'uso combinato di indici di riflettanza e metriche SIF permette una migliore caratterizzazione delle dinamiche delle diverse colture investigate. Stagionalmente, gli indici di SIF e di riflettanza sono caratterizzati dalla medesima evoluzione temporale in quanto entrambi guidati da cambiamenti della luce incidente e nella biomassa della canopy, del suo contenuto di clorofilla. Tuttavia, a tale scala, il riassorbimento della fluorescenza che avviene a livello fogliare e di chioma affligge la forma spettrale e intensità della SIF. In accordo con l’analisi condotta su misure spettrali simulate, il riassorbimento impedisce la corretta stima del rendimento di fluorescenza (SIFyield): pertanto, correggere lo spettro SIF per questo processo è cruciale. Con questo obiettivo, sono stati sviluppati due possibili approcci. Il metodo parametrico consente di correggere la SIF per il riassorbimento sfruttando relazioni parametriche con variabili spettrali misurate a livello TOC. Tuttavia, l’accuratezza di questo metodo dipende dallo stadio di sviluppo della pianta: migliori risultati sono ottenuti per chiome di media densità. Tale comportamento preclude l’utilizzo del metodo a scale stagionale. Il secondo approccio accoppia l’analisi della trasformata di Fourier con tecniche di Machine Learning. In questo caso, sia lo spettro SIF corretto che parametri biofisici quali LAI, Cab, SIFyield e aPAR, sono calcolati con maggiore accuratezza, indipendentemente dalla vegetazione considerata. In generale, il metodo parametrico può essere utilizzato in modo più semplice, ma manca di accuratezza quando applicato a vegetazioni rade, mentre l'algoritmo Fourier-ML è più complesso, ma offre risultati migliori. Per quanto concerne le acque interne, l’algoritmo Fluorescence Line Height è stato modificato per poter essere applicato a tali ambienti sfruttando misure iperspettrali di campo. L’evoluzione temporale del proxy di SIF così ottenuto concorda con l’andamento osservato per indici spettrali convenzionali (EPAR, R550, [Chl-a]), specialmente nei giorni caratterizzati da cielo sereno. Nuovi modelli di produzione primaria del fitoplancton sono stati inoltre definiti adattando per le acque interne il modello LUE (Light Use Efficiency) sviluppato per la vegetazione. Risultati promettenti sono stati ottenuti quando la SIFFLH e un nuovo proxy di efficienza di fotosintesi sono contemplati nel modello.
The PhD research aimed to develop novel strategies able to better retrieve and interpret the chlorophyll Solar-Induced Fluorescence (SIF) signal emitted by terrestrial vegetation and inland waters at ground level, to advance the understanding of ecosystems structure and functioning. SIF metrics were defined taking advantage of the full SIF spectrum available from the recently developed “spectrum-fitting” algorithm (SpecFit). The metrics were designed to characterize the SIF spectrum, in terms of red and far-red peaks maximum values (SIFred, SIFfar-red), corresponding wavelengths and the spectrally integrated value (SIFINT). SIF typically evaluated in the O2-A (SIF760) and O2-B (SIF687) bands and reflectance indices (used as proxies for canopy biophysical parameters) have been compared to the SIF spectrum. The reflectance indices selected are the NDVIred-edge, CIred-edge, NIRv and PRI. The analysis has been carried out at seasonal/diurnal scales, exploiting top-of canopy (TOC) spectral measurements acquired over three crops. The SIF evaluated at the peaks always show a strong correlation with the corresponding O2 bands values, while the SIFINT represents a more complete parameter and shows peculiar dynamics. At diurnal scale, the combined use of reflectance indices and TOC SIF metrics allows to gain a better knowledge of the crops dynamics. Seasonally, the SIF and reflectance indices show more similar temporal evolution along the growth-phases because they are mainly driven by changes in the overall canopy biomass, chlorophyll content and incident light. The reabsorption of the SIF within the canopy-leaf system affects the overall SIF spectral shape and magnitude at this temporal scale. As demonstrated on the synthetic dataset, the reabsorption effect prevents an accurate evaluation of the fluorescence quantum yield (SIFyield). Correcting the TOC SIF spectrum for the reabsorption is pivotal. In this regard, two different approaches have been developed and tested. The parametric method enables to correct SIF for the reabsorption (SIFRC) establishing parametric relationships with spectral variables routinely measured at TOC. The method accuracy depends on the plant growth phase, showing better results for medium-dense canopies. This behavior compromises the application of the method on the full seasonal analysis. The second approach based on Fourier-Machine Learning algorithm retrieves the SIFRC, and biophysical parameters (LAI, Cab, SIFyield, aPAR) with a better accuracy for all the conditions. The two approaches have been compared by considering synthetic simulations and real field measurements. Two methods were developed and tested starting from different assumptions: the parametric method can be used in a simpler way but it lacks accuracy for sparse conditions; while the Fourier-Machine Learning algorithm is more complex but offer better results. Regarding clear lake waters, a novel version of the Fluorescence Line Height approach has been implemented. The SIF proxy obtained agree with the temporal evolution of other conventional spectral indices (EPAR, R550 and [Chl-a]). Novel phytoplankton primary production models have been defined and tested adapting the vegetation Light Use Efficiency model for inland waters. Promising results have been obtained when the SIFFLH and a novel photosynthesis efficiency proxy here introduced are considered. In conclusion, the results obtained highlight the relevance to retrieve the SIF spectrum and the importance to employ SIF reabsorption correction methods to obtain relevant parameters better related with terrestrial vegetation functioning and less affected from canopy structure. This study has demonstrated that the hyperspectral and frequency measurements allow to follow the phytoplankton dynamics, particularly in clear sky days. Furthermore, the use of parameters linked to the SIF represents a promising approach for monitoring the phytoplankton primary production in lakes.

Le acque interne sono una risorsa fondamentale ed estremamente sensibile ai cambiamenti climatici e per questo sono state inserite nella lista delle Essential Climate Variables. La necessità di un loro monitoraggio è sottolineata da diversi progetti e da direttive come l’europea Water Frame Directive (WFD). Le tecniche di telerilevamento per il monitoraggio delle acque si sono diffuse negli ultimi decenni come uno strumento di supporto alle misure limnologiche. La grandezza fisica usata per derivare le mappe di parametri di qualità delle acque (WQP), come la concentrazione di clorofilla-a (chl-a), è la riflettanza dell’acqua. Questa non può essere misurata direttamente dai sensori ma deve essere ricavata attraverso una catena di processamento, per la rimozione dei componenti del segnale non utili alla stima dei WQP, fra cui il contributo dell’atmosfera. La correzione atmosferica (AC) è un passaggio chiave per la stima accurata della riflettanza dell’acqua e per la produzione di mappe accurate di WQP. Per le acque interne e costiere, questo passaggio è complicato dalla presenza di acque otticamente complesse, che impediscono l’uso dei tradizionali metodi di AC; dal forte impatto sul segnale dell’effetto di adiacenza; dalla variabilità della composizione dell’aerosol atmosferico, che impatta sulle interazioni fra segnale elettromagnetico ed atmosfera. Il primo obiettivo di questa tesi è la valutazione di catene di processamento delle immagini satellitari prodotte dai sensori ottici di ultima generazione (Landsat-8-OLI, Sentinel-2A/B-MSI e Sentinel-3A-OLCI) per il monitoraggio della qualità delle acque, in acque interne otticamente complesse. In particolare, tre casi studio sono stati selezionati, caratterizzati da tre diversi livelli di trofia: i laghi subalpini, oligo-mesotrofici, ed i laghi eutrofici di Mantova; il lago meso-eutrofico Trasimeno; l’iper-eutrofica Laguna dei Curoni, affacciata sul Mar Baltico. Diverse tecniche di correzione atmosferica sono state applicate, confrontate e validate attraverso misure radiometriche effettuate in situ. I prodotti di riflettanza ottenuti, sono stati poi utilizzati per ricavare mappe di chl-a attraverso modelli bio-ottici, anch’essi validati utilizzando misure in situ. Buone performance sono state ottenute da diversi algoritmi, soprattutto per le acque più produttive, ma soddisfacenti sono stati i risultati ottenuti anche nelle acque oligotrofe. Come secondo obiettivo, è stata effettuata un’analisi delle serie storiche, utilizzando le mappe di chl-a, per valutare eventuali trend temporali nei livelli di trofia, nella fenologia stagionale del fitoplancton, ed il contributo apportato dalle tecniche di telerilevamento nelle attività di monitoraggio legate alla WFD, e per l’individuazione di intense fioriture algali. L’inter-comparazione dei prodotti derivati da sensori diversi ha prodotto risultati molto soddisfacenti, incoraggiando l’uso sinergico delle loro serie temporali per le analisi sia di breve che di lungo periodo. Queste serie, unite alla serie storica dei prodotti ENVISAT-MERIS, hanno permesso di individuare i pattern stagionali della concentrazione di chl-a e una tendenza verso livelli di trofia maggiore nei laghi subalpini e nell’area pelagica del lago Trasimeno. Per il monitoraggio di fioriture algali, i prodotti derivati dai sensori di ultima generazione hanno mostrato una buona efficienza nell’individuare fenomeni rapidi e limitatati sia nel tempo che spazialmente. Infine, per le attività dalla WFD, è evidente come, permettendo una maggiore frequenza, i prodotti satellitari diano la possibilità di meglio caratterizzare in maniera completa lo stato delle acque, sia in termini di tempo che di spazio, rispetto alle misure tradizionali, puntuali e meno frequenti, le quali rimangono fondamentali, non solo per la validazione dei prodotti satellitari, ma anche per la descrizione della variabilità lungo la colonna d’acqua.
Inland waters are usually a fundamental resource; they are also essential for ecological preservation and hydrologic regulation. In addition, they are extremely sensitive to a range of stressors operating at global, regional and local scales and thus to environmental changes. For this reason they have been included in the Essential Climate Variables (ECVs) list. In the latest decade, the need for a continuous monitoring of waters quality state was stressed by several project outcome, as well as requested all over the world by directives such as the European Water Frame directive (2010). Earth Observation (EO) techniques for water quality monitoring, have been spreading in the latest decades as a supporting tool to traditional measurements. The physical quantity mainly used for the retrieval of water quality parameters (WQPs), such as chlorophyll-a concentration (chl-a), is the water reflectance. It cannot be directly measured by remote sensors but should be retrieved instead from their imagery through a processing chain, for the removal of useless signal components, including the contribution due to the atmosphere, and other disturbances. Accurate atmospheric correction is a key step to obtain accurate water reflectance signature, and thus accurate WQPs maps. For inland and coastal waters, in addition, this step is made more challenging by: - the presence of optically complex waters, which hinder the use of traditional atmospheric correction methods - the strong impact over the signal of adjacency effect - the variability of aerosol composition, which strongly affects atmospheric and electromagnetic signal interactions. The first objective of this PhD thesis is the evaluation of suitable processing chains for EO optical data, provided by the latest generation satellite sensors (Landsat-8-OLI, L8, and Sentinel-2A/B-MSI, S2A/B, and Sentinel-3A-OLCI, S3A) for water quality monitoring over optically complex waters, focusing on inland waters. In particular, three case study area were selected, characterised by different trophic conditions: oligo-mesotrophic subalpine lakes and eutrophic Mantua lakes in North Italy; meso-eutrophic Lake Trasimeno in central Italy; hypereutrophic Curonian Lagoon, on the Baltic Sea. Several atmospheric correction techniques were applied to be compared and validated through in situ radiometric measurements. Best performing water reflectance products were used to retrieve chl-a concentration maps through bio-optical model, again validated against in situ measurements. As a second objective, phytoplankton trend analysis over selected study area were performed: eutrophication time trend, phytoplankton phenology, intensive algal bloom detection and potential contribution of EO data to WFD monitoring activities were evaluated, exploiting validated, best performing EO products time series. Good performances were obtained by several algorithms especially for more turbid waters, but satisfying performances were obtained also in more oligotrophic lakes. Sensors products inter-comparison produced very good results encouraging merging their data series for both short and long term trend analysis. Merged time series allowed, together with previously validated ENVISAT-MERIS derived maps, to assess seasonal patterns in lakes but also a slight trend towards eutrophication in subalpine lakes, as well as for pelagic area of Lake Trasimeno. For intensive algal bloom detection, latest sensors products showed to be very efficient and useful, in particular being able to catch rapid and spatially delimited phenomena. Finally, in WFD monitoring application it was clear as higher frequency monitoring provided by EO techniques allows to have a more complete characterization of waters state, both in term of space and time, respect to punctual and less frequent in situ measurements, still fundamental for validation and vertical variability characterization.

L'elaborato prende in considerazione la problematica delle emissioni nocive dei veicoli stradali descrivendo diverse soluzioni tecniche atte a contenere emissioni e consumi. E' descritto il sistema di raffreddamento di un veicolo, in particolare, l'uso della pompa per il ricircolo dell'acqua. Il progetto di ricerca consiste nel raccogliere ed elaborare dati peculiari del circuito idraulico allo scopo di creare un database utile a verificare vantaggi e svantaggi della sostituzione della pompa acqua del circuito di raffreddamento, attualmente azionata da una cinghia, con una pompa acqua a motore elettrico. Si è cercato di creare un modello numerico che potesse descrivere correttamente il funzionamento di un impianto di raffreddamento di uso motociclistico, mediante il pacchetto software Simulink operante in ambiente Matlab. Il modello simulink è stato creato con i dati forniti da Ducati riferiti al motore V4 panigale. Sono state eseguite diverse simulazioni di diverso tipo, sia in condizioni ampiamente sfavorevoli, che nella realtà occupano la minor parte del tempo di marcia e si verificano per brevissimi istanti, sia in condizioni piuttosto tranquille o comunque più frequenti in uso stradale. A conclusione del lavoro finora svolto si può affermare che i dati ottenuti appaiono applicabili a sperimentazioni costruttive che si vorranno realizzare in futuro.

Il progetto di ricerca contenuto nell'elaborato consiste nella creazione di un modello numerico in grado di descrivere il funzionamento di un impianto di raffreddamento acqua e olio di tipo motociclistico, mediante il pacchetto software Simulink operante in ambiente MATLAB. Il modello oggetto della tesi è stato costruito con l'obiettivo di replicare un impianto di raffreddamento preesistente, quello della Ducati Panigale V4. L'idea che sta alla base della costruzione di un accurato modello dell'impianto di raffreddamento è quella di generare uno strumento utile alla comprensione dei meccanismi di scambio termico che concorrono alla determinazione della temperatura del fluido refrigerante e dell'olio lubrificante, così come la possibilità di evidenziare eventuali criticità di alcuni componenti, senza aver bisogno di effettuare prove sperimentali sul veicolo. Un modello di questo tipo consente, inoltre, di effettuare previsioni sul funzionamento dell'impianto e del "thermal management" del veicolo, a seguito della sostituzione di uno o più suoi componenti, quali la pompa dell'acqua, il radiatore, le elettro-ventole, la valvola termostatica oppure il propulsore stesso. Il progetto correlato consiste nello sfruttare il modello numerico creato per valutare vantaggi e svantaggi derivanti dalla sostituzione della pompa dell'acqua, attualmente azionata meccanicamente dall'albero motore, con una pompa azionata da un motore elettrico, svincolata dal regime di rotazione dell'albero motore; a tale scopo, sono state eseguite simulazioni di diverso tipo, sia considerando la moto ferma in fase di riscaldamento, sia considerando la moto in movimento, in diverse condizioni di carico e giri motore.

Studio di un modello numerico in grado di simulare il funzionamento di un impianto di raffreddamento acqua e olio di tipo motociclistico, mediante il pacchetto software SIMULINK operante in ambiente MATLAB. Il modello oggetto della tesi è stato costruito con l'obiettivo di replicare un impianto di raffreddamento preesistente, di una motocicletta prodotta da Ducati. Un modello di questo tipo consente, inoltre, di effettuare previsioni sul funzionamento dell'impianto e del "thermal management" del veicolo, a seguito della sostituzione di uno o più suoi componenti, quali la pompa dell'acqua, il radiatore, le elettro-ventole, la valvola termostatica oppure il propulsore stesso. Il passo successivo è stato sostituire il propulsore termico con uno elettrico e creare un nuovo modello, opportunamente modificato e tarato, che fosse in grado di simulare in maniera verosimile il sistema di raffreddamento ad acqua di una motocicletta elettrica con prestazioni simili a quelle del modello originale, considerando l’effetto delle variazioni di temperatura sull’efficienza di batteria, motore ed inverter.

In questo elaborato viene analizzata la tecnologia della water injection applicata su un motore turbo GDI. Lo studio di tale tecnologia si è reso necessario per far fronte alle nuove normative sulle emissioni che entreranno in vigore nei prossimi anni. Inizialmente vengono presentati gli effetti che questo sistema ha sulla combustione, i diversi layout ammessi e i relativi problemi che si sono posti nel corso degli anni. Successivamente vi è una descrizione delle attrezzature utilizzate per svolgere le attività e un approfondimento sui vari componenti (con un focus particolare sugli iniettori per l'acqua). Nella parte centrale di questa tesi sono elencate le attività pratiche svolte al banco motore. Sono quindi riportati i grafici che mostrano gli studi sui parametri indagati quali End of Injection, pressione di iniezione e rapporto acqua/combustibile. Una volta analizzate le influenze sui componenti testati viene riportata la scelta degli iniettori più prestazionali per il sistema in questione. Nella parte finale, dopo aver calibrato al banco tutto il sistema inserendo nuove mappe in centralina, ci si concentra sul mostrare le prestazioni che esso fornisce, sia in termini di potenza, che di emissioni di monossido di carbonio. Concludendo, vengono presentati dei modelli in Simulink che, tramite mappe, simulano i consumi e i risparmi per l’esecuzione di una curva di potenza, su punti fissi e durante un ciclo di guida reale (RDE).

Negli ultimi venti anni l’uso di metodi basati sull’intelligenza artificiale per la costruzione di modelli in ecologia si è diffuso e sviluppato grazie alla capacità di questi metodi di dar luogo, in base ad opportuni algoritmi di apprendimento e alle informazioni contenute nei dati (quindi empiricamente), a rappresentazioni dei sistemi ecologici che spesso sono più efficaci rispetto a quelle fornite dai metodi tradizionali (basati su indici o sulla statistica multivariata). Lo scopo principale di questo lavoro è stato un esame sperimentale di cinque ipotesi circa altrettante potenziali strategie di ottimizzazione di modelli costituiti da reti neurali artificiali supervisionate (percettroni) che ricostruiscono le relazioni tra componenti abiotiche (descrittori ambientali) e biotiche (presenza di specie all’interno di popolamenti ittici) in ecosistemi fluviali. I temi toccati hanno riguardato la previsione di variabili binarie (presenza/assenza delle specie), le variazioni di performance in funzione della soglia di discretizzazione dell’output, la previsione di specie rare, la previsione di specie singole o di gruppi di specie, la pre-elaborazione dei dati con particolare riferimento al partizionamento richiesto dalla tecnica dell’early stopping. I risultati dimostrano l’interesse pratico e teorico di lavorare con modelli predittivi di questo tipo, sia per l’efficacia dei modelli costruiti, che per la possibilità di suggerire nuove idee alla ricerca ecologica. Al di là dell’analisi delle ipotesi studiate, il lavoro ha prodotto un metodo e uno strumento informatico che possono essere riutilizzati per testare altre strategie di ottimizzazione e per operare con diversi data set.
The use of artificial intelligence methods for ecosystems modeling has had a considerable development in the last 20 years, due to their specific ability, in several conditions and once supported by suitable “learning” algorithms, to build from the data more effective representations of ecological systems than traditional methods (based on indexes or multivariate statistics). The main purpose of this work was an experimental examination of five hypotheses about as many potential strategies for the optimization of supervised artificial neural networks (perceptrons) which reconstruct the relations between the abiotic (environmental variables) and biological components (presence values of the species within fish assemblages) in river ecosystems. The themes we dealt with included the prevision of binary variables (species presence/absence), the variation of the performance as a function of the output discretization threshold, the prevision of rare species, the prevision of single species or group of species, data pre-processing and specifically the partitioning required by the early stopping technique. The results prove the practical and theoretical interest in working with predictive models, for both the effectiveness of the models and the possibility of giving hints to ecological research. Beyond the hypotheses studied here, the work produced a method and a computer tool that can test other optimization strategies and operate with different data set.

Il progetto “Rewetland” (programma LIFE+ 2008 – environment and governance. www.rewetland.eu) prevede la predisposizione di un Programma di Riqualificazione Ambientale (PRA) della Pianura Pontina attraverso la sperimentazione di tecniche di fitodepurazione diffusa. Il PRA si basa sull’analisi approfondita del paesaggio a partire da quello delle bonifiche dei Papi (XV–XVII sec.), fino ad arrivare ai giorni nostri. La finalità dell’analisi del paesaggio è stata quella di ricomporre gli elementi costituenti i diversi ambiti paesaggistici del territorio in quadri unitari, quanto più possibile coerenti al loro interno e confrontabili tra loro per valutarne le qualità paesaggistiche, le trasformazioni avvenute nel tempo o in atto, le necessità di processi di riqualificazione, le potenzialità di assorbire nuovi interventi progettuali. L’utilizzo di strumenti gis è stato indispensabile, sia per individuare le permanenze del paesaggio storico e rurale, sia per definire e valutare i possibili scenari di intervento. Le azioni, i progetti e gli interventi del PRA riguardano la rinaturalizzazione dei corsi d’acqua e la realizzazione di aree umide ed ecosistemi filtro e favoriscono l’attivazione di buone pratiche non solo per la gestione dei canali della bonifica ma anche per quella delle aziende agricole. La metodologia utilizzata ha permesso di interpretare le trasformazioni del paesaggio dell’Agro Pontino e nel contempo progettare interventi e azioni di riqualificazione ambientale che rispondano a molteplici esigenze/obiettivi: il miglioramento della qualità delle acque, il potenziamento della rete ecologica e della biodiversità, la rigenerazione dei paesaggi tipici delle zone umide (re-wetland) che rappresentano la memoria del territorio. "Rewetland" project (LIFE+ 2008 - environment and governance. www.rewetland.eu) requires the preparation of an Programma di Riqualificazione Ambientale (PRA) of the Pontine Plain through experimentation with techniques of widespread phytoremediation. The PRA is based on a thorough analysis of the landscape from those of the reclamation of the Popes (XV -XVII cent.), up to the present day. The aim of the landscape analysis has been to reconstruct the elements making up the different areas of the local landscape into unified framework, as much as possible internally coherent and comparable to each other in order to assess the quality of the landscape, the changes through time or now being implemented, the necessity of regeneration processes, the potentialities to absorb new project interventions. GIS software tools have been essential, both to identify the permanence of the historic and rural landscape, and to define and evaluate the possible intervention scenarios. PRA actions, projects and interventions regard the renaturalization of waterways and the creation of wetlands and ecosystem filters and promote the activation of good practices not only for the management of the drainage channels but also for the farms. The methodology used allowed us to read the changes in the landscape of the Pontine Plain and at the same time to design interventions and actions that respond to multiple environmental restoration needs and objectives: improvement of water quality, enhancement of biodiversity and the ecological network, regeneration of the typical landscapes of wetlands (re-wetland) that represent the memory of territory.