Scienze e Didattica dei Sistemi Naturali - Sciences and Teaching of Natural Systems

1. Parte generale: Mezzi marittimi: I mezzi navali per la ricerca marina navi oceaniche e artiche, mezzi costieri, sommergibili, R.O.V. e A.U.V. Sistemi di posizionamento range-range, loran, GPS, DGPS. 2. Metodi di campionamento diretto del fondo marino: Carotaggi a gravità e a vibrazione, benne e box corer, perforazioni petrolifere ed ODP, analisi non distruttive (sensor logging), apertura e studio di carote. 3. Metodi geofisici a potenziale: Prospezioni magnetometriche, prospezioni gravimetriche 4. Onde elastiche: Raggi sismici e fronti d’onda. Frequenza, ampiezza, lunghezza d’onda. Trasformata di Fourier e forme d’onda. Onde di volume e di superficie, velocità sismica, moduli elastici, velocità delle onde P nei diversi tipi di roccia, Riflessione e rifrazione, leggi di Snell, angolo di rifrazione critica,sismogrammi e shot-gather, riconoscimento dei diversi tipi di onde (diretta, riflessa, rifratta e ground-roll) nello shot-gather. 5. Principi di sismica a riflessione: Sismica 2D, pseudo 3D e 3D a terra e a mare. Tipi di rappresentazione (wiggle, area e densità variabile). Impedenza acustica, coefficiente di riflessione e di trasmissione, sezioni sismiche, Teorema e procedura della convoluzione. Conversione analogico/digitale (intervallo di campionamento, frequenza di Nyquist, alliasing). 6. Modalità di acquisizione e di elaborazione sismica a riflessione multicanale. Modalità di realizzazione di rilievi sismici a mare, sorgenti sismiche risonanti e impulsive e idrofoni. Elaborazioni pre- e post-stack Demultiplexing, correzioni statiche, muting, Common Mid Point, Common Depth Point. CDP-CMP, shot, common offset gathers. Normal Move Out ed equazione dell’iperbole di NMO, analisi di velocità e pannelli di semblance, velocità quadratica media e velocità intervallare (equazione di Dix). Stack, elaborazioni post-stack (sismica mono e multicanale): Filtraggi in frequenza e amplificazioni per recupero delle ampiezze (TVG, AGC). Deconvoluzione spiking e predittiva; migrazione, ray-tracing. Risoluzione sismica verticale e orizzontale, zona di Fresnel. 7. Effetti acustici e distorsioni sui profili sismici: Esagerazione verticale, onda diretta, ringing, riflessioni multiple, iperboli di diffrazione, pull-up e push-down, effetti di elaborazione. 8. Sismica 3D: Principi, modalità di acquisizione ed interpretazione, sismica 4D. 9. Sonar a scansione laterale: Principio di funzionamento (diffrazione, backscatter, lobi di emissione). Risoluzione dei sonogrammi (along track e across track), calcolo dell’altezza degli oggetti. Elaborazioni geometriche (anamorfosi e correzione di slant-range). Correzioni radiometriche (TVG e correzione di shading). Mosaicatura dei sonogrammi. 10. Multibeam (ecoscandaglio multifascio): Principio di funzionamento e modalità d’acquisizione (posizionamento, sensori di assetto, sonda di velocità). Footprint, risoluzione, accuratezza e precisione. Elaborazione dei dati: calibrazione (applicazione della curva di velocità e della marea, calibrazione per pitch, roll, heave e time-delay), eliminazione rumore (filtri automatici, pulizia manuale).

Conoscenze di base della geologia, della fisica (ottica e acustica) dell’oceanografia fisica e della chimica marina

pdf del corso e articoli scientifici E.J.W. Jones: Marine Geophysics, Wiley & Sons, Ltd Mussett Khan: Esplorazione del Sottosuolo, Zanichelli

4 ore a settimana divise in due giorni

La valutazione del profitto avverrà mediante un esame orale volto a verificare le conoscenze acquisite durante il corso. Durante la prova orale potranno essere interpretati dati geofisici, per verificare la capacità di interpretazione degli stessi.

Lo svolgimento dell’insegnamento prevede 40 ore di lezioni frontali (5 CFU) integrate da 12 ore di esercitazione (1 CFU). Nelle lezioni frontali saranno presentate le principali metodologie di tipo indiretto e diretto per l’investigazione dei fondali marini (28 ore) utilizzando il materiale didattico (presentazioni powerpoint e pdf) scaricabile dal sito moodle Sapienza. Tali lezioni saranno corredate sia da discussioni collegiali di casi studio reali di pianificazione dei rilievi marini ed elaborazione/interpretazione dei dati acquisiti (8 ore). In aggiunta, 4 ore di lezioni frontali saranno dedicate alla presentazione da parte di gruppi di studenti di argomenti specifici trattati nel corso e approfonditi tramite la lettura di articoli scientifici. Le esercitazioni saranno dedicate all’elaborazione in aula di diverse tipologie di dati marini tramite l’utilizzo di software open-source o licenziati che verranno installati nei laptop degli studenti. In particolare, verranno dedicate 4 ore di elaborazione per i dati sismici, 4 ore per i dati sonar (multibeam e sonar a scansione laterale), 2 ore per i campionamenti del fondo e sottofondo marino e 2 ore per la loro integrazione. Si prevede la possibilità durante il corso o successivamente ad esso di poter partecipare a campagne oceanografiche.

1. Parte generale: Mezzi marittimi: I mezzi navali per la ricerca marina navi oceaniche e artiche, mezzi costieri, sommergibili, R.O.V. e A.U.V. Sistemi di posizionamento range-range, loran, GPS, DGPS. 2. Metodi di campionamento diretto del fondo marino: Carotaggi a gravità e a vibrazione, benne e box corer, perforazioni petrolifere ed ODP, analisi non distruttive (sensor logging), apertura e studio di carote. 3. Metodi geofisici a potenziale: Prospezioni magnetometriche, prospezioni gravimetriche 4. Onde elastiche: Raggi sismici e fronti d’onda. Frequenza, ampiezza, lunghezza d’onda. Trasformata di Fourier e forme d’onda. Onde di volume e di superficie, velocità sismica, moduli elastici, velocità delle onde P nei diversi tipi di roccia, Riflessione e rifrazione, leggi di Snell, angolo di rifrazione critica,sismogrammi e shot-gather, riconoscimento dei diversi tipi di onde (diretta, riflessa, rifratta e ground-roll) nello shot-gather. 5. Principi di sismica a riflessione: Sismica 2D, pseudo 3D e 3D a terra e a mare. Tipi di rappresentazione (wiggle, area e densità variabile). Impedenza acustica, coefficiente di riflessione e di trasmissione, sezioni sismiche, Teorema e procedura della convoluzione. Conversione analogico/digitale (intervallo di campionamento, frequenza di Nyquist, alliasing). 6. Modalità di acquisizione e di elaborazione sismica a riflessione multicanale. Modalità di realizzazione di rilievi sismici a mare, sorgenti sismiche risonanti e impulsive e idrofoni. Elaborazioni pre- e post-stack Demultiplexing, correzioni statiche, muting, Common Mid Point, Common Depth Point. CDP-CMP, shot, common offset gathers. Normal Move Out ed equazione dell’iperbole di NMO, analisi di velocità e pannelli di semblance, velocità quadratica media e velocità intervallare (equazione di Dix). Stack, elaborazioni post-stack (sismica mono e multicanale): Filtraggi in frequenza e amplificazioni per recupero delle ampiezze (TVG, AGC). Deconvoluzione spiking e predittiva; migrazione, ray-tracing. Risoluzione sismica verticale e orizzontale, zona di Fresnel. 7. Effetti acustici e distorsioni sui profili sismici: Esagerazione verticale, onda diretta, ringing, riflessioni multiple, iperboli di diffrazione, pull-up e push-down, effetti di elaborazione. 8. Sismica 3D: Principi, modalità di acquisizione ed interpretazione, sismica 4D. 9. Sonar a scansione laterale: Principio di funzionamento (diffrazione, backscatter, lobi di emissione). Risoluzione dei sonogrammi (along track e across track), calcolo dell’altezza degli oggetti. Elaborazioni geometriche (anamorfosi e correzione di slant-range). Correzioni radiometriche (TVG e correzione di shading). Mosaicatura dei sonogrammi. 10. Multibeam (ecoscandaglio multifascio): Principio di funzionamento e modalità d’acquisizione (posizionamento, sensori di assetto, sonda di velocità). Footprint, risoluzione, accuratezza e precisione. Elaborazione dei dati: calibrazione (applicazione della curva di velocità e della marea, calibrazione per pitch, roll, heave e time-delay), eliminazione rumore (filtri automatici, pulizia manuale).

Conoscenze di base della geologia, della fisica (ottica e acustica) dell’oceanografia fisica e della chimica marina

pdf del corso e articoli scientifici E.J.W. Jones: Marine Geophysics, Wiley & Sons, Ltd Mussett Khan: Esplorazione del Sottosuolo, Zanichelli

4 ore a settimana divise in due giorni

La valutazione del profitto avverrà mediante un esame orale volto a verificare le conoscenze acquisite durante il corso. Durante la prova orale potranno essere interpretati dati geofisici, per verificare la capacità di interpretazione degli stessi.

Lo svolgimento dell’insegnamento prevede 40 ore di lezioni frontali (5 CFU) integrate da 12 ore di esercitazione (1 CFU). Nelle lezioni frontali saranno presentate le principali metodologie di tipo indiretto e diretto per l’investigazione dei fondali marini (28 ore) utilizzando il materiale didattico (presentazioni powerpoint e pdf) scaricabile dal sito moodle Sapienza. Tali lezioni saranno corredate sia da discussioni collegiali di casi studio reali di pianificazione dei rilievi marini ed elaborazione/interpretazione dei dati acquisiti (8 ore). In aggiunta, 4 ore di lezioni frontali saranno dedicate alla presentazione da parte di gruppi di studenti di argomenti specifici trattati nel corso e approfonditi tramite la lettura di articoli scientifici. Le esercitazioni saranno dedicate all’elaborazione in aula di diverse tipologie di dati marini tramite l’utilizzo di software open-source o licenziati che verranno installati nei laptop degli studenti. In particolare, verranno dedicate 4 ore di elaborazione per i dati sismici, 4 ore per i dati sonar (multibeam e sonar a scansione laterale), 2 ore per i campionamenti del fondo e sottofondo marino e 2 ore per la loro integrazione. Si prevede la possibilità durante il corso o successivamente ad esso di poter partecipare a campagne oceanografiche.