Nanoseismic monitoring for detection of rockfalls. Experiments in quarry areas

Le frane per crollo da ammassi rocciosi fratturati sono tra i processi di instabilità gravitativa che più frequentemente interessano opere antropiche quali tagli su versanti naturali o artificiali, pareti di cava, trincee stradali, autostradali o ferroviarie, sia per ciò che attiene le aree di distacco che per quelle di accumulo. Nell’ambito dell’applicazione di sistemi di early warning per la gestione del rischio geologico legato a queste tipologie di frana, una sperimentazione della tecnica del monitoraggio nanosismometrico è stata effettuata presso due siti estrattivi non più in attività: le “Pirrere” della Baia di Cala Rossa sull’isola di Favignana (Trapani), in Sicilia, e la cava dismessa di Acuto (Frosinone), in Italia Centrale. Il monitoraggio nanosismometrico è una tecnica di indagine che consente di individuare e localizzare deboli eventi sismici, fino a magnitudo locale (ML) nell’ordine di -3, attraverso l’impiego di quattro sensori sismometrici disposti secondo una specifica geometria di array detta SNS (Seismic Navigation System). Nel presente lavoro, mediante il software NanoseismicSuite sono stati analizzati 73 eventi di crollo indotti artificialmente attraverso la caduta controllata di blocchi di roccia nei due siti estrattivi abbandonati; sono stati lanciati, simulando fenomeni di rockfalls, rispettivamente 47 blocchi di roccia nella cava di Acuto e 26 eventi in quattro diverse cave a cielo aperto presenti nel settore occidentale di Cala Rossa. Tali eventi, avendo punto epicentrale noto, hanno permesso di determinare il miglior modello di sottosuolo in termini di valori di velocità delle onde P ed S attraverso un’operazione di back analysis. L’analisi è stata, infatti, effettuata variando i valori di velocità e scegliendo quelli relativi all’epicentro teorico ottenuto dall’analisi dell’evento che fosse il più vicino possibile al punto reale di impatto del blocco di roccia. Al fine di valutare la sensibilità della geometria dell’array SNS e l’influenza del sito di installazione sulla capacità di individuare e localizzare gli eventi, le sperimentazioni sono state condotte sia variando il raggio di apertura che la zona di installazione degli array: presso Acuto le acquisizioni di segnale sono state condotte prima con un array SNS con apertura di 20 m e successivamente con un array di apertura 10 m, mentre presso Cala Rossa l’array è stato installato alternativamente all’aperto in un’area di plateau roccioso ed in una galleria facente parte dell’area di cava abbandonata. Analizzando i dati si è ottenuta una precisione dell’ubicazione epicentrale compresa tra il 10 ed il 22% della distanza che intercorre tra la sorgente e l’array nanosismometrico. Il miglior modello di sottosuolo ottenuto per entrambi i casi di studio è risultato avere una velocità delle onde P pari a 900 m/s ed un rapporto VP/VS pari a 1.73, valori in accordo con le condizioni di intenso stato di fratturazione delle rocce carbonatiche affioranti nelle due zone di cava. Per gli eventi di crollo indotti la magnitudo ML è risultata essere compresa tra -2.8 e -1.3; considerando l’energia sviluppata dall’impatto, legata alla massa del blocco ed all’altezza e alla velocità di caduta, non è stato possibile definire una relazione tra magnitudo ed energia, probabilmente a causa delle differenti caratteristiche del punto di impatto dei diversi blocchi. In generale, si è osservato che la precisione di ubicazione degli eventi, in termini di azimuth e distanza dal reale epicentro, è risultata paragonabile sia variando l’apertura dell’array che variando il sito di installazione. Per il sito sperimentale di Acuto, il processo di picking manuale del tempo di primo arrivo delle onde P è risultato essere più affidabile nel caso di array con apertura pari a 10 m. La sperimentazione effettuata a Cala Rossa ha permesso, invece, di osservare una migliore capacità di individuazione degli eventi nelle tracce relative all’array posizionato in galleria a causa della minore rumorosità di base del sito di installazione. Tra le registrazioni sismometriche sono state identificate varie tipologie di segnali, oltre a quelli generati dal lancio dei blocchi, alcune riconducibili ad eventi naturali di crollo altre a deboli terremoti. L’analisi dei segnali riferibili alla prima tipologia di eventi naturali, effettuata tenendo in considerazione i modelli di sottosuolo precedentemente calibrati, ha portato all’identificazione in ambedue i siti di aree aventi maggiore suscettibilità a frane per crollo. In definitiva, si può ritenere che i risultati ottenuti in questo studio siano incoraggianti rispetto all’efficacia della tecnica di monitoraggio nanosismometrico nell’individuazione e nell’ubicazione di fenomeni di crollo in roccia e portano a ritenere questa tecnica potenzialmente applicabile in aree in cui tali eventi possono interferire con infrastrutture antropiche.In the frame of early warning and risk mitigation studies for landslide processes involving rock masses, two quarry areas (Cala Rossa Bay in Sicily and Acuto in Central Italy) were monitored with SNS (Seismic Navigation System) arrays. In this study, 73 rockfalls were simulated by launches of rock blocks. This allowed to perform a back analysis for defining the best seismic velocity model of the subsoil half-space; the records related to each impact caused by the rock block launch were managed by the nanoseismic monitoring approach, varying the velocity model to obtain a theoretical epicentre as close as possible to the actual location of the impact point. In order to evaluate the sensibility of the SNS array, the results obtained by different array apertures and positions were compared in terms of azimuth and distance error with respect to the real epicentres. On the other hand, several natural rockfalls were detected; their analysis allowed to identify areas having higher susceptibility to rockfalls by using the previously calibrated subsoil half-space model. Further studies are required to better define the areas prone to rockfall generation in the considered test sites; nevertheless, the here obtained results show an encouraging perspective about the application of the nanoseismic monitoring with respect to vulnerable infrastructures in rockfall prone areas

Numerical periodic normalization for codim 2 bifurcations of limit cycles : computational formulas, numerical implementation, and examples

Explicit computational formulas for the coefficients of the periodic normal forms for codimension 2 (codim 2) bifurcations of limit cycles in generic autonomous ODEs are derived. All cases (except the weak resonances) with no more than three Floquet multipliers on the unit circle are covered. The resulting formulas are independent of the dimension of the phase space and involve solutions of certain boundary-value problems on the interval [0, T], where T is the period of the critical cycle, as well as multilinear functions from the Taylor expansion of the ODE right-hand side near the cycle. The formulas allow one to distinguish between various bifurcation scenarios near codim 2 bifurcations of limit cycles. Our formulation makes it possible to use robust numerical boundary-value algorithms based on orthogonal collocation, rather than shooting techniques, which greatly expands its applicability. The implementation is described in detail with numerical examples, where numerous codim 2 bifurcations of limit cycles are analyzed for the first time

Grotta Romanelli (Southern Italy, Apulia). Legacies and issues in excavating a key site for the Pleistocene of the Mediterranean

Grotta Romanelli, located on the Adriatic coast of southern Apulia (Italy), is considered a key site for the Mediterranean Pleistocene for its archaeological and palaeontological contents. The site, discovered in 1874, was re-evaluated only in 1900, when P. E. Stasi realised that it contained the first evidence of the Palaeolithic in Italy. Starting in 1914, G. A. Blanc led a pioneering excavation campaign, for the first-time using scientific methods applied to systematic palaeontological and stratigraphical studies. Blanc proposed a stratigraphic framework for the cave. Different dating methods (C-14 and U/Th) were used to temporally constrain the deposits. The extensive studies of the cave and its contents were mostly published in journals with limited distribution and access, until the end of the 1970s, when the site became forgotten. In 2015, with the permission of the authorities, a new excavation campaign began, led by a team from Sapienza University of Rome in collaboration with IGAG CNR and other research institutions. The research team had to deal with the consequences of more than 40 years of inactivity in the field and the combined effect of erosion and legal, as well as illegal, excavations. In this paper, we provide a database of all the information published during the first 70 years of excavations and highlight the outstanding problems and contradictions between the chronological and geomorphological evidence, the features of the faunal assemblages and the limestone artefacts

A reappraisal of the Italian record of the Cretaceous pachycormid fish Protosphyraena Leidy, 1857

The genus Protosphyraena is known mainly from partial remains, consisting of isolated blade-like teeth, conical rostra and scythe-like pectoral fins. This paper provides a new insight into partial specimens of the genus Protosphyraena from the Cretaceous of NE Italy, housed in historical collections from local paleontological museums and previously poorly known to the international scientific community. The specimens are referred to the species Protosphyraena ferox, based on the morphology of the pectoral fin. This attribution is consistent with the paleobiogeographic distribution and stratigraphic range of this taxon. The Italian material provides new information about the distribution in time and space of Protosphyraena, which is relatively poorly known despite being an iconic taxon. The Italian remains, although fragmentary, contribute to fill a gap in the central Tethys record of the genus, whose range probably extended worldwide, considering also the genus Australopachycormus and its profound (possibly congeneric) similarities

Conflicts among N armed groups: Scenarios from a new descriptive model

In this paper we propose and analyze a new descriptive model of armed conflicts among N groups. The model is composed of N2 ordinary differential equations, with 3(N2+N) constant parameters that describe military characteristics and recruitment policies, ranging from pure defensivism to pure fanaticism. The results are only preliminary, but point out interesting (though not very surprising) properties: periodic coexistence is possible, and multiple attractors can exist; governmental groups cannot go extinct if they are highly defensivist, and rebels cannot be eradicated if they are highly fanatic. Shocks due to interventions of short duration of an external army can stabilize/destabilize the system and/or eradicate some group, and the same holds true for small structural changes. Other more subtle questions concerning, for example, the existence of chaotic regimes and the systematic evaluation of the role of strategic factors like power, intelligence, and fanaticism, remain open and require further research

Padiglione Genova a Poggioreale. Il segno di un cambiamento

Un momento di incontro tra coloro che studiano lo spazio della detenzione e l'architettura del carcere, in occasione dell'inaugurazione della Casetta rossa realizzata nel giardino destinato ai colloqui del Carcere di Bollate da studenti del Politecnico di Milano e persone detenute, si ragiona del progetto e della sua capacità di incidere sulla realtà detentiva

A treasure lost : the Portocarrero collection of scientific instruments and interest in the sciences in hospitaller Malta

One of the little-known treasures acquired by the Order of St John during the eighteenth century and brought over to Malta consisted of a collection of scientific and mathematical instruments. This impressive collection, which was added to during the succeeding years, eventually vanished without a trace. Further evidence of scientific pursuits in areas such as aerostatics, astronomy, climatic observations and natural history confirm a growing local interest in the various sciences, itself reflecting contemporary developments in Europe.peer-reviewe

Geology and Jurassic paleogeography of the Mt. Primo-Mt. Castel Santa Maria ridge and neighbouring areas (Northern Apennines, Italy)

This paper presents the results of a geological mapping project across the Mt. Primo ridge and neighbouring areas (Umbria-Marche Domain – Northern Apennines), where a thick Meso-Cenozoic carbonate succession is exposed. A geological map on the 1:15,000 scale, illustrates the main stratigraphic, paleogeographic and structural features of the area. The geometries of Jurassic stratigraphic units, were mainly controlled by the complex submarine topography resulting from an Early Jurassic extensional phase. The three-dimensional distribution of Jurassic rocks in turn conditioned the structural evolution of this part of the Apennines during the chain building phase

Modelli Matematici di Storie D'Amore

In questo articolo sono descritti i principali risultati finora ottenuti nel contesto della modellistica delle relazioni d’amore. I modelli sono di tipo descrittivo e stu- diano l’evoluzione dei sentimenti di due individui a partire da uno stato iniziale di indifferenza fino al raggiungimento di un regime sentimentale stazionario, periodi- co, o addirittura aperiodico. I modelli pi`u semplici sono costituiti da due equazioni differenziali (una per lei e una per lui) contenenti le informazioni essenziali sul mo- do con cui ogni individuo reagisce all’amore e al fascino dell’altro. Analizzando i modelli si possono ricavare, senza bisogno di alcun dato, le propriet`a fondamentali delle storie d’amore tra individui di varie categorie: sicuri o insicuri, non polarizzati o polarizzati (tra cui, platonici o sinergici), ... Cos`ı facendo si capisce, ad esempio, perch´e in coppie di individui sicuri ci sia una marcata tendenza ad aumentare il proprio fascino nella fase del corteggiamento, o perch´e piccole scoperte riguardanti il partner possano avere conseguenze (positive o negative) sorprendentemente grandi (catastrofi). Coppie di individui insicuri hanno invece una decisa propensione ad interrompere la relazione dopo un certo tempo. Infine, si scopre che regimi sentimentali altalenanti sono possibili a causa della copresenza di insicurezza e sinergismo e che le crisi ricorrenti possono lentamente sparire o attenuandosi o rarefacendosi nel tempo. In conclusione, per mezzo di questi modelli, propriet`a come quelle appena descritte, note agli psicanalisti che le hanno scoperte esercitando la loro professione, sono finalmente capite e spiegate: un risultato di indubbio valore. Tutti i fenomeni sopra citati riguardano coppie estremamente semplici, in cui l’evoluzione della storia d’amore `e dominata dalle interazioni tra i partner. Ma nella realt`a le relazioni interpersonali sono molto pi`u complesse perch´e risentono anche dell’ambiente sociale in cui la coppia vive. Successi e insuccessi nella pro- fessione, problemi di salute, lunghi e ripetuti periodi di assenza forzata, esistenza di importanti passioni, come quelle tipiche degli artisti, sono tutti fattori che in- terferiscono, anche notevolmente, con l’evoluzione dei sentimenti. Per modellizzare coppie cos`ı complesse, `e necessario far uso di modelli con tre o pi`u equazioni diffe- renziali, che possono essere analizzati solo per via numerica. Tali modelli possono spiegare anche regimi sentimentali caotici e, quindi, imprevedibili. Finora ci`o `e stato fatto solo per un numero limitato di casi, in particolare per relazioni tenden- zialmente instabili come quelle triangolari. Tuttavia, i risultati ottenuti sono cos`ı incoraggianti da far pensare che l’intero settore scientifico debba, in tempi brevi, espandersi significativamente. Il lettore che desideri approfondire quanto esposto in questo articolo potr`a fare riferimento al libro ”Modeling Love Dynamics”, pubblicato nel 2016 daWorld Scien- tific (autori: Sergio Rinaldi, Fabio Della Rossa, Fabio Dercole, Alessandra Gragnani e Pietro Landi). A chi sia invece interessato a una sintesi dell’argomento e a un breve commento sul senso e sul valore di questi studi si consigliano le seguenti rasse- gne critiche: “The equations of love”, di Marten Scheffer (http://blogs.nature. com/aviewfromthebridge/2016/05/20/the-equations-of-love), “A review of the book Modeling Love Dynamics”, di Gustav Feichtinger (http://www.oegor. at/files/news/news24.pdf) e “Perch`e Rossella O’Hara ha fallito? Se l’amore `e matematico”, di Anna Meldolesi (https://goo.gl/OjpKtD)

An Empirical Test of Harrod’s Model

After having illustrated in Chap. 13 the Harrod’s model and a chaotic specification of it, in this Chapter we are going to prove that (1) real data could be obtained by a suitable calibration of model’s parameters, (2) the calibrated model confirms theoretical predictions (Orlando and Della Rossa, Mathematics 7(6):524, 2019)