Influenza della geometria del condotto vulcanico sulle dinamiche eruttive, e applicazione all'eruzione di Agnano-Monte Spina, Campi Flegrei

Molti sono i gruppi di ricercatori che hanno cercato e cercano di creare codici di calcolo che simulino le dinamiche del magma all'interno del condotto vulcanico. Tra le difficoltà principali che si presentano ci sono la complessità del sistema, essendo il magma una miscela multifase e multicomponente (gas, liquido e cristalli) nella quale si verificano una moltitudine di reazioni chimiche e processi fisiche che ne provocano il continuo cambiamento e l'impossibilità di conoscere la geometria reale dei condotti vulcanici. Come conseguenza di tali difficoltà, i modelli che studiano questi sistemi operano approssimazioni e semplificazioni per quel che riguarda la caratterizzazione del sistema. Il lavoro della mia tesi è stato volto a studiare il ruolo di possibili variazioni geometriche dei condotti vulcanici sulle dinamiche di risalita dei magmi. A questo scopo, sono stati utilizzati i metodi propri della modellistica fisico-matematica e delle simulazioni numeriche. Il punto di partenza è stato un modello sviluppato e continuamente implementato nel corso degli ultimi dieci anni, e correntemente in uso presso l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Pisa. Tale modello è stazionario, monodimensionale, isotermo, multifase di non-equilibrio, per il flusso di magma lungo condotti eruttivi a geometria cilindrica. Il lavoro da me svolto si suddivide in due parti: • modifica del programma di simulazioni al fine di introdurre le variazioni geometriche del condotto vulcanico, all'interno comunque dell'assunzione monodimensionale; • applicazione del programma di simulazioni allo studio di un'eruzione reale, costituita dall'eruzione di Agnano-Monte Spina, Campi Flegrei (circa 4100 B.P.) Le modifiche al programma di calcolo sono consistite 1) nell'introdurre la fessura come geometria alternativa al condotto cilindrico e 2) nell'inserire la possibilità di variazioni verticali di larghezza per entrambi i tipi di condotto. Mentre nel primo caso non è stato necessario apportare profonde modifiche al codice, le modifiche richieste per il secondo passo sono state sostanziali e hanno coinvolto sia la riformulazione delle equazioni di trasporto, sia la definizione di opportune procedure per la descrizione delle variazioni della geometria. Per poter mantenere le assunzioni del modello, è stato necessario limitare l'applicazione del nuovo codice di calcolo alle geometrie non divergenti e caratterizzate da variazioni di larghezza del condotto abbastanza piccole. Una volta pronto, il nuovo codice è stato testato e utilizzato in una serie di studi parametrici finalizzati a: 1) confrontare la distribuzione delle variabili di flusso e delle proprietà del magma ottenute nel caso del condotto cilindrico e della fessura a parità di condizioni eruttive; 2) studiare l'effetto delle variazioni della larghezza del condotto vulcanico sulla dinamica di risalita del magma. Per tali studi parametrici sono state eseguite 312 simulazioni. Nel primo caso abbiamo osservato che variazioni delle dimensioni caratteristiche del condotto eruttivo producono variazioni nelle distribuzioni delle variabili di flusso analoghe per geometrie cilindriche e fissurali. Nel secondo caso è stato verificato che pendenze delle parti del condotto dell'ordine di un decimo di grado, che permettono l'utilizzo di una approssimazione monodimensionale, producono variazioni importanti nella distribuzione delle variabili di flusso lungo il condotto eruttivo e alla sua uscita. In particolare, vengono descritti casi in cui, sebbene il flusso di massa venga mantenuto costante, possibili variazioni geometriche del condotto vulcanico producono cambiamenti fino a un fattore 2 per la pressione all'uscita del condotto. Altri casi rilevanti sono quelli in cui, a parità di dimensioni del condotto eruttivo nella sua zona profonda, variazioni geometriche più superficiali producono cambiamenti del flusso di massa fino a un fattore quattro. L'applicazione del nuovo codice al caso dell'eruzione di Agnano-Monte Spina mostra che le incertezze dovute a possibili piccole inclinazioni delle pareti del condotto eruttivo producono incertezze rilevanti nella distribuzione delle variabili di flusso, di cui è necessario tenere conto nelle simulazioni delle dinamiche eruttive. Le simulazioni eseguite per studiare l'effetto della geometria del condotto su tale eruzione sono state 26. Il lavoro di tesi ha dunque messo in evidenza un ulteriore limite della modellizzazione legato alla scarsa conoscenza della geometria dei condotti vulcanici e all'influenza che questa ha sulle dinamiche di risalita del magma: se le variabili di flusso sono modificate da piccole variazioni geometriche del condotto già nell'assunzione monodimensionale, ci si attende che se il flusso fosse multidimensionale, i cambiamenti di geometria, che potrebbero essere più incisivi, possano stravolgere le dinamiche eruttive

Development of electrospun synthetic bioabsorbable fibers for a novel bionanocomposite hernia repair material

The entire thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file; a non-technical public abstract appears in the public.pdf file.Title from PDF of title page (University of Missouri--Columbia, viewed on October 6, 2009).Thesis advisor: Dr. Sheila Grant.M.S. University of Missouri--Columbia 2008.In order to create a more durable and biocompatible hernia repair mesh, a novel bionanocomposite material based on the crosslinking of bioabsorbable polymer fibers to decellularized porcine diaphragm tissue is proposed. The first step in creating this bionanocomposite material is to develop a method to produce and functionalize bioabsorbable polymer fibers. Electrospinning was chosen for its effectiveness and cost efficiency in producing polymer fibers in the sub-micron range. For this project, an electrospinning solution consisting of the degradable polymer polycaprolactone is treated with the aminolyzing agent ethylenediamine in order to add amine groups to the resulting electrospun fibers. Amine-group functionalization is measured using FT-IR scans of electrospun test samples. The degree of sample functionalization is measured as a numeric area of the respective amine peaks from the resulting FT-IR absorbance graphs. Current research findings indicate that it is possible to produce functionalized polycaprolactone fibers in the sub-micron range based on this experimental method.Includes bibliographical reference

Complementary pathways in mammalian female sex determination

In mammals, the sex of the embryo is determined by the fate of the gonad. Recent papers, including one in BMC Developmental Biology, shed light on the molecular regulation of ovarian development and suggest that the R-spondin1/Wnt4/β-catenin pathway and the Foxl2 transcription factor act in a complementary manner to promote ovarian fate and to repress testicular development

Comment on "Antibodies to influenza nucleoprotein cross-react with human hypocretin receptor 2".

Did hypocretin receptor 2 autoantibodies cause narcolepsy with hypocretin deficiency in Pandemrix-vaccinated children, as suggested by Ahmed et al.? Using newly developed mouse models to report and inactivate hypocretin receptor expression, Vassalli et al. now show that hypocretin neurons (whose loss causes narcolepsy) do not express hypocretin autoreceptors, raising questions to the interpretation of Ahmed et al.'s findings

Reconstructing the free energy landscape of a polyprotein by single-molecule experiments

The mechanical unfolding of an engineered protein composed of eight domains of Ig27 is investigated by using atomic force microscopy. Exploiting a fluctuation relation, the equilibrium free energy as a function of the molecule elongation is estimated from pulling experiments. Such a free energy exhibits a regular shape that sets a typical unfolding length at zero force of the order of 20 nm. This length scale turns out to be much larger than the kinetic unfolding length that is also estimated by analyzing the typical rupture force of the molecule under dynamic loading

Role of Mitogen-Activated Protein Kinases in Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury during Heart Transplantation

In solid organ transplantation, ischemia/reperfusion (IR) injury during organ procurement, storage and reperfusion is an unavoidable detrimental event for the graft, as it amplifies graft inflammation and rejection. Intracellular mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways regulate inflammation and cell survival during IR injury. The four best-characterized MAPK subfamilies are the c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), extracellular signal- regulated kinase-1/2 (ERK1/2), p38 MAPK, and big MAPK-1 (BMK1/ERK5). Here, we review the role of MAPK activation during myocardial IR injury as it occurs during heart transplantation. Most of our current knowledge regarding MAPK activation and cardioprotection comes from studies of preconditioning and postconditioning in nontransplanted hearts. JNK and p38 MAPK activation contributes to myocardial IR injury after prolonged hypothermic storage. p38 MAPK inhibition improves cardiac function after cold storage, rewarming and reperfusion. Small-molecule p38 MAPK inhibitors have been tested clinically in patients with chronic inflammatory diseases, but not in transplanted patients, so far. Organ transplantation offers the opportunity of starting a preconditioning treatment before organ procurement or during cold storage, thus modulating early events in IR injury. Future studies will need to evaluate combined strategies including p38 MAPK and/or JNK inhibition, ERK1/2 activation, pre- or postconditioning protocols, new storage solutions, and gentle reperfusion