32° Ciclo
VERDE DANIELE: (I trimestre) Messa a punto di un modello idraulico pressure driven di una rete idrica con algoritmo Todini Pilati (Newton Raphson), in matlab. Il modello in questione fornisce una modellazione più realistica in quanto consente l'utilizzo di un numero illimitato di coefficienti di perdita, nella fattispecie di esponenti della legge di perdita, permettendo pertanto una più realistica distribuzione spaziale e temporale delle perdite idriche. Incontri con tutor per un totale di 40 ore. (II trimestre) Perfezionamento di una procedura di calibrazione di un modello di una rete idrica che fornisca oltre alla stima dei parametrici fisici (scabrezze, coefficienti di perdita, ecc.) anche una misura delle incertezze associate a tali parametri stimati. La procedura è stata implementata utilizzando l'algoritmo di ottimizzazione evolutivo con approccio Bayesiano SCEM-UA (accoppiato al modello di simulazione idraulica della rete) che considera i parametri incogniti come variabili casuali il cui risultato è una pdf a posteriori dei parametri incogniti, o meglio, il valore medio e la varianza di ciascuno di questi. Incontri (da remoto) con tutore per un totale di 10 ore. (III trimestre) Pianificazione e implementazione della distrettualizzazione della rete idrica dei comuni di Norma e Gaeta (Lt), gestiti da Acqualatina S.p.A. (presso cui sono impiegato), ovvero realizzazione di una rete fissa di monitoraggio, mediante installazione di misuratori di portata (elettromagnetici) fissi e acquisizione delle misure su SCADA aziendale. Incontri con tutor (da remoto) per un totale di 10 ore. (IV trimestre) Progettazione e pianificazione di una campagna di misure sulla rete idrica del comune di Norma finalizzata alla calibrazione del modello idraulico della rete idrica, che prevede l'installazione per 15gg di misuratori di portata ultrasuoni clamp on (3) e trasduttori di pressione (15) con raccolta dati con intervallo di 1 minuto (misure da integrare con quelle provenienti da SCADA aziendale da misuratori fissi). Incontri con tutor per un totale di 22 ore.
33° Ciclo
BERTINI CLAUDIA: (I trimestre) Ottimizzazione delle reti pluviometriche tramite l'utilizzo della Teoria dell'Informazione e l'uso di dati satellitari nel bacino di Rio das Velhas, in Brasile. Lo scopo dello studio è stato quello di realizzare una rete di monitoraggio di pioggia ottimale dal punto di vista del contenuto di informazioni fornito, utilizzando le osservazioni del CMORPH per determinare le posizioni, all’interno del bacino, che sono più informative. (II trimestre) Ottimizzazione delle reti pluviometriche tramite l'utilizzo della Teoria dell'Informazione e l'uso di dati satellitari nel bacino dell'Alto-Medio Tevere e verifica delle reti ottimali definite attraverso le performance di un modello afflussi-deflussi. Lo scopo dello studio è stato quello di valutare la replicabilità del metodo usato precedentemente in bacini di più piccole dimensioni e con clima diverso da quello di Rio das Velhas. (III trimestre) Confronto fra dati satellitari e pluviometrici per valutare le curve di Intensità-Durata-Frequenza (IDF) in aree non strumentate e le portate di progetto. Lo scopo della ricerca è stato quello di valutare l'errore commesso utilizzando le osservazioni satellitari per calcolare le intensità di pioggia e di portata di progetto. Valutazione dell'uso delle osservazioni satellitari di pioggia per misurare gli eventi estremi per usarli come input dei modelli afflussi-deflussi a evento. (IV trimestre) Stesura della tesi di dottorato.
CONIGLIARO ELENA: (I trimestre) Scrittura di un modello tridimensionale di Canopia Urbana per il bilancio energetico su suolo urbano e sua integrazione all'interno di un Modello Meteorologico alla Mesoscala (il modello CSUMM - Colorado State University Meteorological Model). Tale modello tridimensionale è stato formulato a partire dall'approccio bidimensionale classico, che utilizza un canyon bidimensionale infinitamente lungo ed omogeneo nelle sue proprietà geometriche e termiche per descrivere la città oggetto di studio, riadattando le formulazioni proposte ad un volume tri-dimensionale. Rispetto ai modelli bidimensionali classici, il nuovo modello tridimensionale è in grado di considerare, nel calcolo degli scambi di energia fra superficie e primi strati d'aria, tutti gli edifici (elementi finiti) realmente esistenti nel contesto di studio, ciascuno con le sue peculiare proprietà morfologiche e radiative. (II trimestre) Il nuovo modello è stato utilizzato per simulare il campo termico superficiale per la città di Roma. A monte è stato indispensabile ricostruire la morfologia dell'edificato della città di Roma. Per farlo si è fatto uso degli strumenti GIS e di un database (in formato shape file) contenente tutti gli edifici di Roma registrati al catasto. Tramite una procedura implementata all'interno del software QGis è stato così possibile ricostruire la localizzazione (coordinate geografiche), la geometria (dimensioni, perimetro, area, altezza) e le caratteristiche dei materiali da costruzione (in funzione della classe di uso del suolo) per ogni edificio realmente ricadente all'interno dell'area urbana di Roma. (III trimestre) Analisi dei risultati ottenuti in termini di temperatura del suolo urbano all'interno di diverse zone di Roma. Il modello tridimensionale ha l'enorme vantaggio di riprodurre, rispetto all'approccio bidimensionale classico, l'eterogeneità della temperatura del suolo tipica dei contesti urbani reali, legata al diverso uso del suolo e al diverso assetto morfologico che caratterizzano zone (o quartieri) presenti all'interno della stessa città. Attraverso analisi comparative l'influenza di taluni parametri edilizi (altezza degli edifici, indice di copertura orizzontale, densità, albedo e capacità termica dei materiali da costruzione impiegati...) è stata valuta sul fenomeno dell'Isola Urbana di Calore (UHI - Urban Heat Island). (IV trimestre) I risultati, poiché ritenuti soddisfacenti, sono stati riformulati e sintetizzati all'interno di un articolo che è stato successivamente sottomesso per pubblicazione su Rivista Indicizzata. Al tempo stesso l'ultimo periodo di ricerca è stato dedicato alla scrittura della Tesi.
DE BONIS TRAPELLA ALESSANDRO: (I trimestre) L’attività svolta nel primo semestre ha riguardato la preparazione al periodo di studio presso la Columbia University (NY, USA), dove il dottorando ha lavorato alla realizzazione di modelli matematici di proiezione e downscaling del livello marino sotto scenari di cambiamento climatico. (II trimestre) L'attività di ricerca è stata focalizzata all'analisi e integrazione dei dati ottenuti dalle proiezioni di innalzamento del livello marino all'interno del modello. (III trimestre – IV trimestre) L'attività ha riguardato la scrittura della tesi di dottorato e di un articolo scientifico sulla base dei risultati ottenuti dal modello matematico, oltre alla partecipazione come oratore al congresso ClimRisk2020.
IACURTO SILVIA: (I – IV Semestre) Attività di campo con cadenza mensile: monitoraggio quali-quantitativo sorgente Capodacqua di Spigno a Formia (caso studio della mia attività di ricerca). Elaborazione dati, ricerca bibliografica e redazione articoli scientifici.
MARZEDDU SIMONE: (I temestre) Le attività sperimentali di ricerca hanno riguardato lo studio della rimozione dell’arsenico dalle acque contaminate. Sono stati investigati i biochar come possibili mezzi adsorbenti, nei test in modalità batch e in colonna. (II trimestre) I dati sono stati elaborati ed è stata sviluppata la parte modellistica, sia sotto il profilo termodinamico che cinetico. (III trimestre) Le attività sperimentali di ricerca hanno riguardato la caratterizzazione chimico fisica dei materiali investigati. (IV trimestre) Elaborazione dei dati per la scrittura della tesi di dottorato.
VALLEROTONDA MARTINA: (I trimestre) Dal giugno 2020 al giugno 2021 ho usufruito di un anno di sospensione, pertanto, non ho svolto attività di ricerca, seguito corsi né partecipato congressi seminari nel I trimestre del 2021 (II trimestre) Dal giugno 2020 al giugno 2021 ho usufruito di un anno di sospensione, pertanto, non ho svolto attività di ricerca, seguito corsi né partecipato congressi o seminari nel II trimestre del 2021. (III trimestre) Nel corso del III semestre 2021, a seguito del termine dell'anno di sospensione, ho ripreso le attività di ricerca. In particolare: • ho selezionato tre dataset, due individuati in letteratura ed il terzo relativo alle serie di dati ottenute nel corso delle prove sperimentali a scala di laboratorio condotte presso il Laboratorio di Ingegneria Sanitaria e Ambientale (ISA) del Dipartimento di Ingegneria Civile Edile e Ambientale; • ho terminato la messa a punto dei network metabolici precedentemente sviluppati a partire dall'analisi di letteratura, introducendo alcune modifiche a tali network per poter descrivere le evidenze sperimentali descritte nei dataset di cui al punto precedente; • ho concluso le fasi di calibrazione e validazione del modello, ottenendo i dati necessari all’elaborazione dei risultati e delle conclusioni; • ho proseguito la scrittura della tesi, la quale era stata precedentemente strutturata, in particolare completando le sezioni relative all’overview teorica e dello stato dell’arte. Nel corso del IV trimestre ho completato l’elaborazione dei dati, ottenendo i risultati necessari all’elaborazione delle conclusioni del lavoro di ricerca. Ho inoltre completato la scrittura della tesi.
34° Ciclo
FRANCESCA ANDREI Il primo trimestre del terzo anno del Dottorato si è concentrato sulla seconda fase sperimentale dell’attività di Dottorato, con lo scopo di valutare la distribuzione e la mobilità delle nanoparticelle in ferro zerovalente (nZVI) in un mezzo poroso saturo. Durante questa fase, è stata avviata un’attività sperimentale che ha previsto la ricostruzione di diversi set di laboratorio idonei all’applicazione di tecniche di analisi di immagine, elaborando una procedura ad hoc, per studiare la distribuzione e la mobilità delle nanoparticelle in un mezzo poroso. In particolare, nei primi mesi del terzo anno, è stata utilizzata per l’attività sperimentale una vaschetta in plexiglass di modeste dimensioni (30cm x 34cm x 3cm), realizzando differenti configurazioni di laboratorio e diverse modalità di iniezioni delle nanoparticelle. I primi risultati di questa attività sperimentale sono stati riportati in un articolo “Nanoparticles in environmental applications: first laboratory assessments of nanoparticles mobility in porous media” realizzato in occasione della Conferenza “International Multidisciplinary Scientific GeoConference – SGEM 2020” (20° edizione) tenuta online.
II trimestre Il secondo trimestre del terzo anno del Dottorato ha previsto il proseguimento dell’attività sperimentale, con la vaschetta utilizzata nel primo trimestre, in modo da sviluppare e calibrare una procedura ad hoc per l’acquisizione di immagini digitali, elaborate successivamente in ambiente Matlab. In particolare, le differenti prove sono state realizzate simulando la tecnica direct push per l’iniezione delle nZVI nel mezzo poroso saturo ricostruito in laboratorio. I risultati di questa fase di ricerca sono stati mostrati in un poster dal titolo “Nanoparticles for remediation of heterogeneous aquifers: laboratory tests and numerical simulation” presentato al Workshop “XI International symposium on environmental engineering” che si è svolto a Torino. Tuttavia, l’elaborazione e la valutazione di un approccio geometrico e statistico per stimare il coefficiente di dispersione (Di) del plume delle nZVI ha permesso di pubblicare i risultati dell’attività sperimentale del II trimestre su una Rivista Indicizzata.
III trimestre Il terzo trimestre del terzo anno del Dottorato ha previsto il proseguimento delle attività sperimentali, con la progettazione e la realizzazione di nuove prove di laboratorio, utilizzando una vasca in plexiglass di dimensioni 52cm x 39cm x 7cm. Lo scopo è stato di acquisire immagini digitali da elaborare in ambiente Matlab per studiare la dispersione delle nZVI. Tuttavia, in questa fase, le prove di laboratorio hanno avuto lo scopo di approfondire anche un’altra tecnica di iniezione delle nZVI nel mezzo poroso saturo ricostruito in laboratorio: la tecnica per permeazione.
IV trimestre Il quarto trimestre del terzo anno del Dottorato ha previsto la conclusione delle attività sperimentali, l’elaborazione dei dati e la scrittura della Tesi di Dottorato. Infatti, tale fase si è conclusa a Gennaio 2022, a seguito della concessione della proroga di 3 mesi del termine finale del corso, prevista dalla Legge 21 maggio 2021, n. 69, che converte con modifiche il decreto-legge 22 marzo 2021, n. 41, recante "Misure urgenti in materia di sostegno alle imprese e agli operatori economici, di lavoro, salute e servizi territoriali, connesse all’emergenza da COVID-19”. Pertanto, i dati acquisiti durante le attività sperimentale sono stati utilizzati per implementare un modello numerico in grado di simulare il trasporto delle nanoparticelle nei mezzi porosi saturi. Il modello numerico proposto, calibrato a partire dalle attività sperimentali, ha previsto la risoluzione delle equazioni considerate attraverso il metodo alle differenze finite (FDM). In particolare, il trasporto delle nanoparticelle è stato studiato mediante un'equazione differenziale parziale di advezione-dispersione modificata, includendo un termine per definire l'interazione tra le nanoparticelle nel liquido (acqua) e la fase solida (mezzo poroso saturo). Pertanto, l'ultimo periodo di ricerca è stato dedicato alla scrittura della Tesi.
DÉCIMA MARIA ALEJANDRA (I trimestre) Durante questo trimestre ho condotto prove al laboratorio per studiare la rimozione dei contaminanti emergenti nel acqua utilizzando carbone attivato e bIochar (II trimestre) Ho analizzato i dati ottenuti nel trimestre precedente. Inoltre mi sono dedicata alla scrittura dell'articolo scientifico "A review on the removal of carbamazepine from aqueous solution by using activated carbon and biochar". (III trimestre) Durante questo trimestre ho modellizatto i dati ottenuti nei trimestri precedenti. Ho scritto l'articolo "A life cycle assessment of an energy-biochar chain involving a gasification plant in Italy"
(IV trimestre) Mi sono dedicata alla stesura della tesi di dottorato
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GUERRIERO ELISA: (I trimestre) Avvio dei contatti con i RUA degli interventi di risanamento de SIN Sacco. Implementazione di un database relazionato riguardante le procedure di caratterizzazione e bonifica che verranno impiegate nel Sito di interesse Nazionale Bacino del Fiume Sacco. Analisi delle attività industriali, presenti o pregresse, che insistono sul territorio, a monte e a valle, utilizzando le banche dati degli enti sul territorio. (II trimestre) E' stato creato un GIS territoriale con l’inquadramento territoriale; l’individuazione di tutti gli strumenti urbanistici insistenti sull’ampio territorio diviso tra le province di Frosinone e Roma, con il relativo inquadramento geologico e idrogeologico. Sopralluogo all’Ex Cartiera Vita Mayer, Ceprano per le attività di rimozione dei rifiuti e successiva caratterizzazione. (III trimestre) Sono stati geo-localizzati gli interventi urgenti sotto il profilo ambientale e sanitario, disciplinati e finanziati nell'ambito dell'AdPQ. Per ogni intervento è stata creata una scheda di analisi che indicava la localizzazione, la quota della falda, l’estensione, la proprietà, la tipologia di contaminazione, i procedimenti amministrativi attivati - laddove vi fossero - la destinazione urbanistica al fine di valutarne in sede di caratterizzazione quali potessero essere gli obiettivi di bonifica. Sopralluogo all’Ex Industrie Olivieri. (IV trimestre) Sono state perimetrate le aree agricole ripariali sull’intero sito di interesse nazionale Bacino del Fiume Sacco. La fusione ha generato un poligono (Fascia fluviale.shp) esteso circa 1730 ha.
MOCCIA BENEDETTA: (I trimestre) Analisi delle precipitazioni estreme in Italia tramite l'utilizzo del prodotto CHIRPS, che fornisce dati pluviometrici giornalieri dal 1981 ad oggi ad una risoluzione spaziale di 0.05° (circa 5 km). L'analisi delle 13247 serie storiche che ricoprono il territorio italiano è stata svolta in collaborazione con la University of Saskatchewan. Questo lavoro è stato pubblicato sulla rivista internazionale Journal of Hydrology: Regional Studies con il titolo: "Spatial variability of precipitation extremes over Italy using a fine-resolution gridded product" nell'agosto 2021. (II trimestre) Analisi preliminare di una metodologia di aggiornamento delle curve intensità-durata-frequenza (IDF) in relazione a diversi scenari di cambiamento climatico. L'analisi è stata condotta per la città di Roma, utilizzando i massimi di precipitazione registrati dalla stazione di Roma Macao e le precipitazioni tri-orarie estratte dal modello climatico regionale RCA4 (all'interno del progetto EUROCORDEX) per due differenti scenari di emissione, RCP4.5 ed RCP8.5.
(III trimestre) Completamento delle simulazioni necessarie alla redazione della tesi finale di dottorato. In particolare, sono stati scaricati e processati i dati di pioggia giornaliera dal portale SCIA (gestito dall'ISPRA) per studiare le code delle distribuzioni di probabilità degli eventi estremi di precipitazione registrati in tutta Italia e la siccità tramite l'utilizzo dell'indice SPI. (IV trimestre) Scrittura della tesi di dottorato.
PALLESCHI FEDERICA: (I trimestre) Il primo trimestre dell’attività di ricerca ha riguardato la realizzazione di una nuova tecnica di ricostruzione di alto ordine per il calcolo dei valori delle variabili conservate al centro delle facce delle celle. (II trimestre) Il secondo trimestre ha riguardato lo sviluppo di un adeguato Problema di Riemann e relativa nuova procedura di soluzione. (III trimestre) Il terzo trimestre ha riguardato lo sviluppo di una nuova procedura numerica funzione delle variabili conservate. Inoltre, sono stati effettuati tanti differenti test di taratura (IV trimestre) Il quarto ed ultimo trimestre ha riguardato la taratura del nuovo modello, in configurazioni di onde differenti e con differenti tipi di frangimento; simulazione tridimensionale del porto di Cetraro; simulazioni numeriche tridimensionali per lo studio dell’interazione fluido struttura atte a verificare l’insorgenza di strutture vorticose in prossimità dell’opera. Inoltre, l’ultimo aggiornamento
SCIPIONE FRANCESCA: (I trimestre) Sviluppo di un modello numerico a una linea per l'evoluzione morfodinamica a lungo termine dei litorali sabbiosi in presenza di ripascimenti e opere di difesa perpendicolari alla costa (pennelli). Implementazione del modello di propagazione delle onde di Dally et al. (1985), valido per batimetria parallela e rettilinea, all'interno del modello di evoluzione dei litorali. (II trimestre) Implementazione del modello SWAN di trasformazione delle onde all'interno del modello di evoluzione. Implementazione all'interno del modello di codici per la risoluzione numerica dell'equazione di governo del modello a una linea (equazione di conservazione della massa dei sedimenti) attraverso il metodo di Eulero e il metodo di Runge-Kutta al quarto ordine. (III trimestre) validazione del modello numerico sviluppato attraverso il confronto dei risultati con il modello analitico di Larson et al. (1987). In particolare, sono stati validati i due algoritmi morfologici del modello, che consento di simulare l'evoluzione della linea di riva uno in assenza di opere di difesa costiera e l'altro in presenza di opere di difesa costiera perpendicolari alla costa (pennelli). Sono stati simulati i seguenti casi: (i) spiaggia rettilinea con ripascimento di forma triangolare; (ii) spiaggia rettilinea con ripascimento di forma trapezoidale, (iii) spiaggia rettilinea con ripascimento di forma trapezoidale con al centro un pennello, (iv) spiaggia rettilinea con ripascimento di forma pentagonale, (v) spiaggia rettilinea con pennello. Nei primi quattro casi è stata simulata un'onda normale alla linea di riva, nell'ultimo caso è stata simulata un'onda obliqua alla linea di riva. (IV trimestre) Analisi di sensibilità dei principali parametri numerici del modello: passo spaziale dx della griglia di calcolo e passo temporale dt. Analisi di stabilità numerica attraverso la variazione del numero di Courant-Friedrichs-Lewy al variare di dt e dx. sviluppo di un codice per la creazione di una serie ondametrica ridotta a largo a partire dalla serie storica originale. Calibrazione del modello attraverso l'applicazione al caso studio, rappresentato dal litorale del Parco Nazionale del Circeo (Lazio).
ZONFA TATIANA: (I trimestre) Nel primo trimestre è stata avviata una campagna sperimentale tramite i reattori a scala di laboratorio progettati e realizzati nell’anno precedente. L’obiettivo della ricerca prevedeva lo studio di una possibile ottimizzazione del sistema di produzione fermentativa di idrogeno da scarti organici tramite l'integrazione con metodi elettrochimici orientati al miglioramento delle rese di idrogeno e alla produzione contestuale di energia elettrica (sistema integrato bio-elettrochimico). (II trimestre) Nel secondo trimestre è proseguita la raccolta dei dati sperimentali relativi all’innovativo sistema integrato bio-elettrochimico che ha previsto inoltre lo svolgimento di analisi di caratterizzazione chimico-fisica del substrato organico impiegato e del digestato ottenuto. La raccolta dei dati sperimentali è stata ampliata tramite l’impiego di diversi setup sperimentali. (III trimestre) È stata portata a termine la ricerca preliminare relativa al sistema integrato bio-elettrochimico e al sistema a flusso continuo di produzione fermentativa di idrogeno (oggetto della ricerca degli anni di corso precedenti). I risultati raccolti sono stati elaborati, interpretati e avviati al processo di pubblicazione scientifica. (IV trimestre) L’attività di ricerca dell’ultimo trimestre è stata orientata allo studio di un ulteriore stadio di trattamento per gli effluenti da processi fermentativi di produzione di idrogeno, con l’obiettivo di ottenere una massimizzazione del ricavo energetico dal substrato iniziale. In particolare, sono stati testati due diversi sistemi bio-elettrochimici (cella a elettrolisi microbica e cella a combustibile microbica). La sperimentazione è stata condotta in una università estera grazie al progetto di mobilità all’estero per gli studenti di dottorato del ciclo XXXIV.
35° Ciclo
BARCHIESI MARGHERITA: Durante il primo semestre si è approfondita la conoscenza del funzionamento dello strumento DXR3 µ-Raman Thermo Fischer, specificatamente in relazione al funzionamento dell'algoritmo di analisi dell'immagine ed alla relazione dello stesso con le caratteristiche del filtro. Si è altresì proseguita l'acquisizione della pratica di laboratorio e sua ottimizzazione per la fase di filtrazione del campione. (II trimestre) Si è proseguita l'attività di laboratorio sebbene con limitazioni dovute al proseguimento dell'emergenza covid e di lavori di rinnovamento effettuati all'interno dello stesso. SI sono effettuate le prime prove preliminari su campioni reali, sono stati concepiti diversi metodi di pretrattamento dei campioni e possibili modalità di confronto per gli stessi (III trimestre) Si sono effettuate alcune prove di confronto per i pretrattamenti del campione, valutandoli ad un ingrandimento 10x. Si è poi proseguita l'attività di studio al 20x, definendone potenzialità e limitazioni. Si è proseguita l'attività di studio dei pretrattamenti al 20x. (IV trimestre) Si è effettuato un lavoro di sintesi e valutazione critica del progresso ottenuto durante l'anno per quanto riguarda la pratica di laboratorio e l'analisi strumentale delle microplastiche nelle acque potabili, ne sono state evidenziate criticità e sono state proposte possibili soluzioni. Si sono affrontati aspetti legati all'analisi dei risultati, anche alla luce dei più recenti sviluppi in ambito internazionale.
BINOTTI GIORGIO: (I trimestre) Definizione esatta dell'idea progettuale e ricerca bibliografica. (II trimestre) Approfondimento teorico della totalità della tematica, con lo scopo di attenzionare lo stato generale dell'arte e quindi individuare tratti essenziali e propedeutici per successivi ulteriori approfondimenti sempre a livello teorico e di chiaro interesse ed utilità per la ricerca. (III trimestre) Concretizzazione finale del quadro teorico di riferimento completo ed esaustivo, avendo individuato le direzioni di approfondimento della parte sperimentale e computazionale. (IV trimestre) Approfondimento della tipologia di modellistica a disposizione, cercando di individuare le casistiche di software a disposizione per le indagini da effettuare sulla base della tematica scelta.
FALZARANO MARICA: Nel corso del primo trimestre ho svolto un costante monitoraggio delle prove avviate nel dicembre 2020. Le prove in questione erano test di degradazione anaerobica in condizioni mesofile di prodotti commerciali in PLA (acido polilattico), finalizzate alla comprensione dei meccanismi di degradazione di tali bioplastiche. Parallelamente è stato perfezionato il disegno sperimentale, con il costante supporto della letteratura disponibile, e sono state definite le batterie di prove da avviare successivamente. Sono state svolte analisi chimiche per la caratterizzazione dei prodotti in bioplastica, al fine di individuare la loro composizione chimica. Inoltre, è stata valutata la possibilità di eseguire pretrattamenti sul materiale da testare, in particolare la macinazione con ghiaccio secco. (II trimestre) Le prove di degradazione in condizioni mesofile sono giunte al termine dopo circa 150 giorni e sono state quindi avviate le analisi di caratterizzazione, per determinare natura e quantità dei prodotti finali. A maggio è stata avviata una nuova batteria di prove di degradazione anaerobica su PLA in condizioni termofile, per valutare l’effetto della temperatura sul processo. Inoltre, per alcune prove il PLA è stato macinato al fine di indagare l’eventuale correlazione tra resa del processo e dimensioni del materiale testato. Tali prove sono state smontate dopo circa 40 giorni. (III trimestre) A luglio è stata avviata una nuova batteria di prove in condizioni termofile su prodotti a base di Mater-Bi. Le prove sono durate circa 45 giorni e sono state successivamente caratterizzate congiuntamente a quelle smontate nel mese di giugno. Inoltre, tali prove sono state analizzate anche per l’individuazione di microplastiche residue. (IV trimestre) Nel mese di ottobre è stata avviata una nuova batteria di prove in condizioni termofile e anaerobiche su PLA e Mater-Bi in co-digestione con FORSU sintetica. L’obiettivo era di valutare le interazioni tra due substrati di natura diversa, eventuali sinergie e inibizioni durante il processo, simulando quello che accade in un impianto a scala reale. Le prove sono state successivamente caratterizzate per l’analisi dei prodotti finali. Successivamente sono state avviate prove di degradazione con durata fissata a 10, 20 e 30 giorni, per indagare i percorsi metabolici del processo analizzando i prodotti di reazione a tempi diversi.
GRANDONI LIVIA: (I trimestre) Il primo trimestre del 2021 è stato dedicato all'apprendimento per via teorica e con test di laboratorio della tecnica Interferometric Laser Imaging Droplet Sizing (ILIDS). E' stato, inoltre iniziato lo sviluppo dei relativi programmi di trattamento dei dati (immagini). I programmi sono sati scritti in Python, quindi è stato dedicato del tempo anche allo studio di tale linguaggio di programmazione. E' stato, infine, scritto un articolo relativo ad una parte del lavoro svolto nel primo anno di dottorato. (II trimestre) E' stata svolta una campagna di misura volta alla caratterizzazione delle particelle emesse dagli esseri umani durante diverse attività respiratorie. La campagna di misura ha coinvolto 23 volontari ed è stata utilizzata la tecnica di misura (ILIDS). I programmi di trattamento delle immagini sono stati quindi migliorati sulla base dei dati acquisiti. Parte del tempo è stato anche dedicato all'elaborazione di dati riguardanti l'inquinamento da particolato in ambienti indoor, già disponibili dal primo anno di dottorato; tale elaborazione era volta alla scrittura di un articolo. (III trimestre) Il terzo trimestre è stato dedicato al trattamento dei dati acquisiti durante la campagna di misura svolta nel semestre precedente. L'elaborazione dei dati riguardanti l'inquinamento da particolato in ambienti indoor è proseguito ed è iniziata la scrittura dell'articolo relativo. (IV trimestre) Nel IV trimestre è proseguito il trattamento e l'analisi dei dati acquisiti durante la campagna di misura svolta nel II trimestre. I risultati sono stati presentati alla conferenza "Dispersed Two Phase Flows". E' stata inoltre svolta una nova campagna di misura che ha coinvolto 3 volontari.
IELE BENEDETTA: (I trimestre) Nel primo trimestre, al fine di simulare correttamente il fenomeno del frangimento in mare ho utilizzato un modello di turbolenza semplice alla Smagorinsky. Attraverso lo studio fatto sullo strato limite turbolento sono state dedotte condizioni al contorno al fondo per poter cogliere correttamente i fenomeni turbolenti che si sviluppano al fondo. (II trimestre) Il modello di Smagorinsky non è in grado di fornire misure di energia cinetica turbolenta, pertanto, nel secondo trimestre sono passata all'implementazione di un modello più complesso, ad una equazione di trasporto. Il modello k-l (k: energia cinetica turbolenta, l: lunghezza di mescolamento) è stato modificato utilizzando le condizioni al contorno dedotte dal modello Smagorinsky. (III trimestre) Tramite l'utilizzo del modello di turbolenza k-l nel terzo trimestre ho evidenziato tre zone lungo la direzione parallela al moto nelle quali la turbolenza si sviluppa in maniera diversa. Ho studiato quindi il comportamento della turbolenza nelle diverse zone. (IV trimestre) Al fine di poter utilizzare un modello k-l, la lunghezza di mescolamento l'ho relazionata alla profondità indisturbata tramite un coefficiente dinamico che si modifica in funzione della variazione dell’elevazione della superficie libera. Così facendo si è in grado di modificare il modo con il quale interviene il modello k-l nelle diverse zone.
ONORI MATTEO: (I trimestre) Nel primo trimestre è stato scelto il tutor (Professor Valerio Baiocchi) e con lui è stato delineato l'argomento di ricerca e sono stati successivamente definiti i punti cardine dell'attività di ricerca da svolgere nel primo anno di Dottorato. (II trimestre) Attività di ricerca bibliografica a supporto dell'attività di ricerca da svolgere, riguardante la modellazione tridimensionale di ambienti ipogei per mezzo di tecniche comprendenti l'utilizzo di strumentazione low-cost di ultima generazione. (III trimestre) Attività di ricerca bibliografica. (IV trimestre) E’ stata portata avanti l'attività di ricerca inerente alla modellazione tridimensionale di ambienti ipogei.
RANJBARZADEH RAMIN: My research activity in the first quarter concerned modeling flow through porous media using the pore-structure model. A porous channel with different in-line, staggered, and random obstacles arrangements (pore-structure) was numerically studied by the second-order lattice Boltzmann method (LBM). Validation of numerical method showed an acceptable agreement with remarkable results then the effect of the different parameters was investigated. the aim was to compare the obtained results between the two methods. In the second quarter, I focused on modeling porous media with the REV (Representative elementary volume) method by LBM. In this period I used the results of the first methodology (Porosity and permeability parameters), the channel with a porous part was simulated by the REV method. In this approach, the effect of the porous medium was considered by introducing the porosity factor into the equilibrium distribution function. Viscous and inertia flow resistance effects of porous medium were incorporated in the form of forcing term in Boltzmann's equation. Permeability factor calculated by two empirical equations. For studying porous media by means of LBM different effective parameters were concerned. The variables include the models of simulation porous media, arrangement of obstacles inside the channel and different porosity degrees in the presence of water flow. Also, the effect of using the permeability model was studied. Pressure drop as an essential output parameter was checked. It is concluded that the arrangement of obstacles with the same porosity factor can change the pressure drop. Also, we found using the REV method cannot perform the exact results compared to simulating porous medium structures (pore-scale). Pore-scale is recommended to understand better the flow field details around the obstacles. In the last quarter, I started to study the relationship between porosity and tortuosity is one of the most critical parameters of porous media, it was discussed thoroughly. The lattice Boltzmann method was used to model fluid flow through Pore-structure porous media. The velocity-based method has been used for the calculation of tortuosity. To evaluate the application and accuracy of the code, Poiseuille flow in a simple 2D channel has been modeled and results were compared by the theoretical result; finally, a good agreement was reported. One of the novelties in this study was the calculation of tortuosity at four configurations of obstacles, a wide range of Reynolds numbers and different porosities
ZAZZINI SIMONE: (I trimestre) Studio dello strato mescolato marino dal punto di vista fisico. Confronto tra le parametrizzazioni della diffusività turbolenta verticale presenti in letteratura e sviluppo di una nuova parametrizzazione. (II trimestre) Studio dello strato mescolato marino dal punto di vista fisico. Sviluppo di una nuova parametrizzazione della diffusività turbolenta verticale: descrizione del profilo della varianza della velocità verticale con una legge di similitudine. Studio della dispersione 3D di microplastiche nel mar Jonio, con un modello lagrangiano opportunamente sviluppato. (III trimestre) Sviluppo di una nuova parametrizzazione della diffusività turbolenta verticale: studio del legame tra la scala integrale euleriana e lagrangiana. Studio della dispersione 3D di microplastiche nel mar Tirreno. (IV trimestre) Studio della dispersione 3D di microplastiche nel mar Tirreno: valutazione del ruolo del campo medio di velocità, della turbolenza e della velocità di sedimentazione delle particelle. Aggiornamento del modello lagrangiano con una nuova metodologia di trattamento dei campi 3D di velocità del mare, forniti dal database CMEMS.
36° ciclo
BUONORA LUCA Approfondimento delle conoscenze di base per l’acquisizione di una corretta metodologia della ricerca scientifica mediante ricerca bibliografica e frequenza di corsi, seminari e conferenze sui temi del dottorato.
II trimestre Processo di acquisizione dei dati pluviometrici, necessari per la creazione di un dataset di base per la valutazione delle performance dei dati satellitari rispetto a quelli pluviometrici. In particolare, i dati di riferimento sono quelli pubblicati dal ISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale denominati SCIA (sistema nazionale per la raccolta, elaborazione e diffusione di dati climatici), realizzato dall'ISPRA (già ANPA e poi APAT) e alimentato in collaborazione e con i dati di altri organi di ricerca nazionale
III trimestre Processo di acquisizione dei dati satellitari che serviranno per la creazione di un dataset unico di confronto per i processi idrologici. I dataset di interesse sono: CMORPH (NOOA), E-OBS, ERA-5, CHIRPS, IMERG, PERSIANN, PERSIAN CCS, SM2RAIN e GSMAP.
IV trimestre Analisi delle performance, primi test statistici e di confronto tra i vari dataset satellitari e i dati pluviometrici. In particolare, l'attività si è incentrata su tutti quelli che sono i paramentri/indici di valutazione per l'identificazione di quelli che sono gli errori e le discordanze tra i dataset e i dati pluviometrici presi come benchmark. Le analisi svolte sono relative all'Italia.
DE FILIPPI FRANCESCO MARIA E' stata approfondita la bibliografia attualmente disponibile relativa alle procedure di low-flow, che della teoria di Dupuit/Thiem, soprattutto per ciò che concerne le ipotesi di base e la loro effettiva accertabilità in campo. Particolare attenzione è stata dedicata al concetto di raggio d’azione, su cui si basano sia le formule analitiche (Dupuit/Thiem) che quelle empiriche (Sichardt, Kussakin), che si intende utilizzare.
II trimestre Sono stati approfonditi studi recenti che simulano il low-flow utilizzando modelli sia numerici che analitici nelle più svariate circostanze, idrogeologiche e operative (Harte, 2017; Mcmillan et al., 2015; Shengqi et al., 2017).
III trimestre Nel corso di questi mesi il lavoro di ricerca bibliografica e approfondimento sul tema è stato oggetto di una pubblicazione scientifica. Il paper è una review sul tema del campionamento a basso flusso, sia in termini qualitativi che quantitativi, ed è stato pubblicato sulla rivista scientifica “Acque Sotterranee”, che è la principale rivista scientifica italiana nel campo dell’idrogeologia.
IV trimestre Sono stati individuati i due test-sites per la raccolta dati. Sono in corso le operazioni sul campo alle quali seguiranno le elaborazioni dei dati raccolti. Sono inoltre in corso contatti con colleghi dell’Università del Connecticut che seguono una linea di ricerca simile sul tema.
GIANNINI MARIO (I trimestre) Miglioramento dei risultati ottenibili da modelli di Downscaling Statistico (NHMM) con l’ausilio di AI( Inteligenza Artificiale) nello specifico Stacking Model All’interno di questa attività di ricerca si è cercato di migliorare i risultati ottenuti e pubblicati in un precedente percorso di dottorato , nello specifico, sulla base dei dati provenienti dal dataset del NCEP/NCAR dei campi atmosferici di IVT e GPH e dai dati di pioggia derivati da 36 stazioni pluviometriche della Pianura Pontina è stato implementato all’interno del flowchart del sistema di Dowscaling (NHMM) un ensemble di inteligenze artificiali (Stacking Model), questo upgrade all’interno del modello NHMM ha permesso di migliorare sensibilmente i risultati ottenuti senza l’ausilio dello Stacking Model (II trimestre) Sviluppo di un modello surrogato (AI) addestrato mediante un modello bidimensionale basato sulle shallow-water equations (SWE) All’interno della convenzione tra il centro di ricerca Ce.r.s.i.te.s e la società E-Geos , è stato sviluppato un modello surrogato (AI) per l’individuazione e classificazione delle possibili aree a rischio allagamento a seguito di precipitazioni intense , nello specifico il modello surrogato ha il compito di replicare in modo più fedele possibile i risultati ottenibili con un modello idraulico con il vantaggio di dare risposta in tempi decisamento più veloci rispetto a quelli ottenibili da una simulazione idraulica , il modello è stato testato e validato per un specifica area dei caraibi. (III trimestre) Sviluppo di un modello surrogato (AI) addestrato mediante un modello bidimensionale basato sulle shallow-water equations (SWE) All’interno della convenzione tra il centro di ricerca Ce.r.s.i.te.s e la società E-Geos , è stato sviluppato un modello surrogato (AI) per l’individuazione e classificazione delle possibili aree a rischio allagamento a seguito di precipitazioni intense , nello specifico il modello surrogato ha il compito di replicare in modo più fedele possibile i risultati ottenibili con un modello idraulico con il vantaggio di dare risposta in tempi decisamento più veloci rispetto a quelli ottenibili da una simulazione idraulica , il modello è stato testato e validato per un specifica area dei caraibi. (IV trimestre) Sviluppo e validazione di un sitema di validazione automatico dei risultati derivanti da simulazione idrauliche da confrontare con le immagini di allagamento ottenute da strumentazione satellitare All’interno della convenzione tra il centro di ricerca Ce.r.s.i.te.s e la società E-Geos, è stato sviluppato un sistema di validazione automatico dei risultati derivanti da simulazione idrauliche, nello specifico sono stati sviluppati ed implementati tutta una serie di sistemi sulla base di modelli idraulici e modelli idrologici e di codici in python per la determinazione in modo veloce ed accurato delle aree soggette ad allamento. Il sistema cosi sviluppato ha permesso di ottenere simulazioni idrauliche i cui risulatati sono risultati nettamente più performanti sia in termini di definizione delle aree allagate sia per la velocità con cui il sistema riesce ad ottenere i risultati.
MONTI FELICIA
(I trimestre) Durante i primi mesi è stata portata avanti l'attività di ricerca sviluppata in occasione della Tesi Magistrale riguardante "Strategie per il trattamento geometrico di immagini iperspettrali del nuovo satellite PRISMA". In accordo con ASI e Planetek, infatti, abbiamo indagato la causa delle incongruenze riscontrate con l'applicazione dei parametri Geocoding Model forniti da ASI. (II trimestre) In seguito alla partecipazione al corso online sul trattamento di immagini radar con il software Sarproz e grazie alla collaborazione con l’università di Padova, che ha fornito la licenza del software, abbiamo effettuato i primi test applicati al monitoraggio dell’isola di Ischia. Per questo scopo è stato presentato un progetto ad ASI, per la richiesta di immagini radar COSMO-SkyMed per lo studio dei movimenti dell’isola di Ischia, in particolare nella zona di Casamicciola, colpita dal sisma del 21 agosto 2017. Sono stati condotti dei primi test di analisi interferometrica che hanno evidenziato importanti criticità della zona indagata, ad esempio, la presenza di abbondante vegetazione che disturba l’acquisizione del segnale in banda X, producendo rumore di fondo, oltre alla presenza del contributo atmosferico. Le fonti di errore evidenziate potrebbero essere stimate ed eliminate ricorrendo all'analisi interferometrica partire da dataset multitemporali. (III trimestre) Ho avuto modo di studiare ed utilizzare le tecniche basate sugli approcci Structure from Motion (SfM), uno dei più recenti sviluppi in fotogrammetria digitale, che consentono di ricostruire l’orientamento e la calibrazione della camera, sulla base di punti di legame rilevati autonomamente su un set di immagini. In collaborazione con l’Università di Perugia abbiamo testato l’applicazione della fotogrammetria aerea da drone in ambito industriale (Colacem, Gubbio PG). Inoltre, abbiamo avuto l'opportunità di applicare gli algoritmi SfM per la ricostruzione del modello tridimensionale di un ramo dell’acquedotto Anio Novus (in Via dei Sette Metri) a partire da due set di immagini, acquisite dalla camera professionale Pentax K-x e dallo smartphone Xiaomi Mi Note 10 (108 MP). Sia l'ambito industriale che quello archeologico hanno evidenziato criticità legate alle condizioni di esposizione e di contrasto durante l'acquisizione delle immagini, che hanno reso complesso il riconoscimento dei punti di legame. L’algoritmo Gradual Selection (Agisoft Metashape Pro) ha consentito l’ottimizzazione dei parametri di orientamento e calibrazione della camera, raggiungendo accuratezze dell’ordine dei centimetri. Tutti i modelli sono stati inquadrati con l’acquisizione di punti a terra mediante rilievo GNSS differenziale. (IV trimestre) L'attività di ricerca svolta sulle immagini iperspettrali e ottiche PRISMA ha evidenziato problemi nel loro orientamento, che attualmente restano un limite per le varie applicazioni potenzialmente realizzabili grazie alla Missione PRISMA. Tuttavia, i test condotti in questi mesi hanno consentito di approfondire le criticità emerse con l'applicazione del metodo RPC con i parametri forniti da ASI e di mettere a punto una strategia per l’ortorettificazione delle immagini PRISMA, basata sull'uso del metodo RPF. I risultati ottenuti hanno raggiunto accuratezza massima di posizionamento nell'ordine di 1 pixel (5 m) e sono stati presentati in occasione della 10ª edizione della Conferenza Internazionale AIT - Associazione Italiana di Telerilevamento.
MORETTI MANUELA (I trimestre) Dopo una prima fase di consolidamento delle competenze tecnico-scientifiche mediante un'approfondita ricerca bibliografica, si è definita la struttura concettuale del lavoro di ricerca, predisponendo un cronoprogramma per le diverse fasi. (II trimestre) Sono stati studiati teoricamente e poi implementati modelli in Matlab per la risoluzione delle reti idriche per problemi di tipo sia Pressure Driven che Demand Driven, la calibrazione della rete e la ricerca delle perdite in rete a partire da scenari di consumo generati sinteticamente in funzione della caratterizzazione delle utenze e della loro aggregazione spaziale. Tale modello è fondamentale per la definizione delle successive analisi. (III trimestre) Si è modellata la rete secondo la teoria dei grafi e se ne sono definiti gli indici descrittivi, verificati e validati su una rete di letteratura. Per procedere ad una successiva validazione su dati reali del modello proposto, si è predisposto un accordo tra il dipartimento DICEA e la società SMAT, la quale si è impegnata a fornire dati di consumo idrico di un particolare distretto idrico (denominato Vanchiglietta) della città di Torino. (IV trimestre) Nell'attesa dell'acquisizione dei dati reali, si è dimostrata e validata su dati sintetici di consumo idrico a scansione oraria la presenza di autosimiglianza del comportamento piezometrico di una rete idrica che ha comportato la proposta di una nuova metodologia di stima della soluzione iniziale di un problema idraulico, la quale consente una forte riduzione dell'onere computazionale.