ALBERT

Description: We presented self-consistent disk models of T Tauri stars that include a parameterized treatment of dust settling and grain growth, building on techniques developed in a series of papers by D'Alessio et al. The models incorporate depleted distributions of dust in upper disk layers along with larger sized particles near the disk midplane, which are expected theoretically and, as we suggested earlier, are necessary to account for millimeter-wave emission, SEDs, scattered light images, and silicate emission features simultaneously. By comparing the models with recent mid- and near-IR observations, we find that the dust-to-gas mass ratio of small grains at the upper layers should be less than 10% of the standard value. The grains that have disappeared from the upper layers increase the dust-to-gas mass ratio of the disk interior; if those grains grow to maximum sizes of the order of millimeters during the settling process, then both the millimeter-wave fluxes and spectral slopes can be consistently explained. Depletion and growth of grains can also enhance the ionization of upper layers, increasing the possibility of the magnetorotational instability for driving disk accretion.

Description: Observations of T Tauri stars and young brown dwarfs suggest that the accretion rates of their disks scales roughly with the square of the central stellar mass. No dependence of accretion rate on stellar mass is predicted by the simplest version of the Gammie layered disk model, in which nonthermal ionization of upper disk layers allows accretion to occur via the magnetorotational instability. We show that a minor modification of Gaminie's model to include heating by irradiation from the central star yields a modest dependence of accretion on the mass of the central star. A purely viscous disk model could provide a strong dependence of accretion rate on stellar mass if the initial disk radius (before much viscous evolution has occurred) has a strong dependence on stellar mass. However, it is far from clear that at least the most massive pre-main-sequence disks can be totally magnetically activated by X-rays or cosmic rays. We suggest that a combination of effects are responsible for the observed dependence, with the lowest mass stars having the lowest mass disks, which can be thoroughly magnetically active, while the higher mass stars have higher mass disks that have layered accret,ion and relatively inactive or "dead" central zones at some radii. In such dead zones, we suggest that gravitational instabilities may play a role in allowing accretion to proceed. In this connection, we emphasize the uncertainty in disk masses derived from dust emission and argue that T Tauri disk masses have been systematically underestimated by conventional analyses. Furtlier study of accretion rates, especially in the lowest mass stars, would help to clarify the mechanisms of accretion in T Tauri stars.

Description: We presented Spitzer Infrared Spectrograph (IRS) observations of two objects of the Taurus population that show unambiguous signs of clea,ring in their inner disks. In one of the objects, DM Tau, the outer disk is truncated at 3 AU; this object is akin to another recently reported in Taurus, CoKu Tau/4, in that the inner disk region is free of small dust. Unlike CoKu Tau/4, however, this star is still accreting, so optically thin gas should still remain in the inner disk region. The other object, GM Aur, also accreting, has about 0.02 lunar masses of small dust in the inner disk region within about 5 AU, consistent with previous reports. However, the IRS spectrum clearly shows that the optically thick outer disk has an inner truncation at a much larger radius than previously suggested, of order 24 AU. These observations provide strong evidence for the presence of gaps in protoplanetary disks.

Description: We presented the infrared spectrum of the young binary system St 34 obtained with the Infrared Spectrograph (IRS) on the Spitzer Space Telescope. The IRS spectrum clearly shows excess dust emission, consistent with the suggestion of White & Hillenbrand that St 34 is accreting from a circumbinary disk. The disk emission of St 34 is low in comparison with the levels observed in typical T Tauri stars; silicate features at 10 and 20 microns are much weaker than typically seen in T Tauri stars; and excess emission is nearly absent at the shortest wavelengths observed. These features of the infrared spectrum suggest substantial grain growth (to eliminate silicate features) and possible settling of dust to the disk midplane (to reduce the continuum excess emission levels), along with a relatively evacuated inner disk, as expected due to gravitational perturbations by the binary system. Although the position of St 34 in the H-R diagram suggests an age of 8f Myr, assuming that it lies at the distance of the Taurus-Auriga molecular clouds, White & Hillenbrand could not detect any Li I absorption, which would indicate a Li depletion age of roughly 25 Myr or more. We suggest that St 34 is closer than the Taurus clouds by about 30-40 pc and has an age roughly consistent with Li depletion models. Such an advanced age would make St 34 the oldest known low-mass pre-main-sequence object with a dusty accretion disk. The persistence of optically thick dust emission well outside the binary orbit may indicate a failure to make giant planets that could effectively remove dust particles.

Description: We presented the results of an infrared imaging survey of Tr 37 and NGC 7160 using the IRAC and MIPS instruments on board the Spitzer Space Telescope. Our observations cover the wavelength range from 3.6 to 24 microns, allowing us to detect disk emission over a typical range of radii 0.1 to 20 AU from the central star. In Tr 37, with an age of about 4 Myr, about 48% of the low-mass stars exhibit detectable disk emission in the IRAC bands. Roughly 10% of the stars with disks may be "transition" objects, with essentially photospheric fluxes at wavelengths i 4.5 microns but with excesses at longer wavelengths, indicating an optically thin inner disk. The median optically thick disk emission in Tr 37 is lower than the corresponding median for stars in the younger Taurus region; the decrease in infrared excess is larger at 6-8 microns than at 24 microns, suggesting that grain growth and/or dust settling has proceeded faster at smaller disk radii, as expected on general theoretical grounds. Only about 4% of the low-mass stars in the 10 Myr old cluster NGC 7160 show detectable infrared disk emission. We also find evidence for 24 micron excesses around a few intermediate-mass stars, which may represent so-called "debris disk" systems. Our observations provided new constraints on disk evolution through an important age range.

Description: The INGV started its interest to extend the seismic monitoring network to the sea in 1995 with GEOSTAR (Geophysical and Oceanographic Station for Abyssal Research) project, coming out with the realization of the first multidisclipinary observatory for deep-sea monitoring [Favali et al. 2002]. At the end of 2004, the National Earthquake Center (CNT) of INGV decided to provide a pool of Ocean Bottom Seismometers to be employed as a submarine mobile network and to study submarine faults and volcanoes. This was possible thanks to an agreement between the INGV and the Italian National Civil Protection Department (DPC). On July 2006, the Gibilmanna OBS Lab, tested the first OBS prototype for nine days on the flat top of the Marsili submarine volcano [D’Anna et al. 2007] and in early 2007 other seven OBS’s were ready to be deployed on the seafloor. In May 2007, within the European project NERIES (activity NA6), the Gibilmanna OBS Lab of the INGV has deployed three Broad Band Ocean Bottom Seismometers (BBOBS) in the southern Ionian Sea at 3500-4000 meters of depth. This area has been chosen during the NERIES – “NA6-BBOBS net” meeting in Rome, on the 11th of September 2006 because at first, there are at the moment few seismological data [Scrocca et al., 2003] to construct a reliable model for the Ionian lithosphere and also the rate and features of the seismicity in the area between the Hyblean-Malta fault system and the accretionary prism of the Calabrian Arc are largely unknown [Catalano et al. 2002]. The Ionian Sea is indeed one of the most seismically active area in the Mediterranean region with several destructive earthquakes sometimes followed by tsunamis [Tinti et al. 2004]. The seismicity occurring in the Ionian basin is characterized by large location uncertainties due to the lack of seafloor seismic stations. In 2002, the quality of the seismic sensing and the location of earthquakes have been improved by the deployment of the real-time submarine observatory SN-1, about 25 km offshore Eastern Sicily [Sgroi et al, 2007]. However, the SN-1 location only allows to characterize the seismicity in the area offshore the eastern Sicily. Two of the three OBS’s were successfully recovered on the 2nd of February 2008; the last one was recovered on the 15th of March 2008 and another OBS was deployed on the same location to accomplish the continuous long-term seismic monitoring task (until May 2010) as planned in NERIES project.

Description: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Centro Nazionale Terremoti

Description: Published

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

Description: open

Description: Per meglio comprendere e monitorare i processi sismo-tettonici in atto nell’area Euro- Mediterranea, negli ultimi decenni si è assistito allo sviluppo in quest’area di oltre un centinaio di reti di monitoraggio sismico a terra. Tuttavia il monitoraggio sismico della regione Euro- Mediterranea tramite sole stazioni a terra è di difficile attuazione; numerosi sono infatti gli eventi sismici con epicentro in mare. L’effetto dell’insufficiente copertura in molte aree prevalentemente offshore delle reti sismiche produce un immagine della sismicità Mediterranea incompleta e distorta. Uno degli obbiettivi del progetto NERIES, attività NA6, è l’estensione offshore delle reti sismiche tramite l’impiego di OBS (Ocean Bottom Seismometer). Nel 2007, all’interno del suddetto progetto, l’OBS Lab (CNT, INGV) ha deposto tre OBS in prossimità di uno dei tre siti chiave proposti da ESONET (European Sea Floor Observatory Network) nello Ionio Meridionale (D’Anna et al., 2008a, 2008b, 2008c, 2008d). Lo Ionio Meridionale e le aree limotrofe, sismicamente molto attive sono attualmente soggette ad una rapida deformazione; i diversi modelli geodinamici del Mediterraneo propongono per la crosta ionica una probabile origine oceanica (Catalano et al., 2001; Finetti e Del Ben, 2005). L’attività sismica, perlopiù superficiale, è in gran parte localizzata lungo gli archi Ellenico, Egeo e Calabro, la Sicilia orientale e la scarpata Ibleo-Maltese. La distribuzione della sismicità e l’evoluzione geodinamica dell’area ionica sono in gran parte determinati dalla convergenza della placca Africana e Euroasiatica (Finetti e Del Ben, 2005). La prima campagna OBS ha permesso di raccogliere dati sismologici per oltre 9 mesi da tre diversi OBS; la seconda conclusasi nel febbraio 2009 ha aggiunto al database sismologico della stazione OBS A3 ulteriori 10 mesi di registrazione in continuo. Durante le 2 campagne l’array di OBS ha registrato oltre 1000 eventi, di cui circa 200 telesismi, 800 eventi regionali e oltre 200 eventi non localizzati da stazioni a terra. In Fig. 1 sono riportati i segnali di velocità e di pressione registrati dalla stazione OBS A3, di un evento telesismico di magnitudo pari a 7.2 con epicentro nella regione dello Xinjiang-Xizang. In una fase preliminare si è voluto valutare l’effetto di queste stazioni sulle performance di localizzazione della Rete Sismica Nazionale applicando il metodo SNES (Seismic Network Evaluation through Simulation, D’Alessandro et al., 2009). Per il calcolo delle mappe SNES è stato stimato il valore medio del rumore sismico sulla componente verticale delle tre stazioni OBS. Le mappe dell’errore sulla stima dell’ipocentro di Fig. 2 sono state calcolate come il raggio della sfera equivalente dell’ellisoide di confidenza al 95% (Radious of Equivalent Spere, RES), per magnitudo pari a 2.5 e 3, fissando la profondità ipocentrale a 15 km. La mappa di Fig. 2 mostra come un’estesa area dello Ionio meridionale risulti meglio coperta in seguito all’installazione delle tre stazioni OBS; in particolare è evidente un notevole miglioramento del RES che in alcune aree prima non coperte scende sotto il valore di 2 km. Gli eventi ben localizzati dalle reti dell’INGV, dell’EMSC, dell’USGS e dalla rete sismica nazionale greca sono stati utilizzati per determinare gli azimuth delle componenti orizzontali degli OBS attraverso un’analisi di correlazione dei back-azimuth ottenuti tramite l’analisi di polarizzazione dei segnali 3C degli OBS e i corrispondenti back-azimuth dedotti dalle loro localizzazioni (D’Alessandro et al., 2008). Successivamente l’analisi di polarizzazione e lo studio dei tempi di arrivo delle onde P ed S ha permesso di effettuare una localizzare approssimativa di molti degli eventi non localizzati dalla rete sismica nazionale. Per un’accurata stima della distanza epicentrale è stato necessario ricavare un modello ottimale di velocità delle onde P ed S per l’area in esame. Per definire un modello 1D di velocità delle onde P per l’area ionica, sono stati invertiti i tempi di arrivo di oltre 300 fasi P degli eventi regionali registrati. Dell’intero dataset sono stati scelti solamente gli eventi con RMS inferiore a 0.3s e errore standard di localizzazione minore di 3.0 km. Sulla base delle informazioni attualmente disponibili per l’area del bacino ionico e delle aree circostanti, sono stati inoltre scartati gli eventi con ipocentro superficiale in aree intensamente deformate; per queste aree sono state selezionati solo gli evensorgente alla stazione è stato risolto in maniera analitica per i raggi rifratti e tramite la tecnica dello “shooting” per le onde dirette. Nella soluzione del problema diretto è stata considerata anche la profondità delle stazioni. Il modello di velocità delle onde S è stato ottenuto invertendo le curve di dispersione del modo fondamentale delle onde di Rayleigh. L’inversione congiunta dei tempi di viaggio e delle curve di dispersione ha permesso di definire un unico modello 1D di velocità. Il modello ottenuto e i risultati della localizzazione saranno esposti durante il convegno.

Description: Published

Description: Trieste

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

Description: open

Description: Nel luglio 2006, nell’ambito della campagna di ricerche PRO.ME.TH.E.US (PROgram of Mediterranean Exploration for THermal Energy Use), l’OBS Lab dell’Osservatorio Geofisico di Gibilmanna dell’INGVCNT, ha deposto un prototipo di OBS/H sulla sommità del vulcano sottomarino Marsili (39° 16,383’ lat. Nord, 14° 23,588’ long. Est.) alla profondità di 790 m (D’Anna et alii, 2007); lo strumento ha registrato l’attività sismica del vulcano dal 12 al 21 luglio 2006. L’OBS/H era equipaggiato con un sismometro Trillium 40s della Nanometrics e un idrofono OAS E-2PD. La digitalizzazione è stata effettuata da un convertitore A/D a 21 bit a quattro canali (SEND Geolon MLS) e i segnali sono stati campionati ad una frequenza di 200 c/s (D’Anna et alii, 2007).In una prima fase di studio D’Alessandro et alii (2006) hanno individuato, nel segnale acquisito, la presenza di una elevata attività sismica (oltre 1000 eventi registrati in 9 giorni) legata probabilmente all’attività del vulcano Marsili oltre a eventi tettonici e forme d’onda transitorie di origine non sismica. In base ad analisi spettrali non parametriche, l’attività registrata era stata suddivisa in: eventi noti in letteratura come VT-B (Volcanic-Tectonic event, type B) che si manifestano in sciami, eventi ad alta frequenza legati a probabile attività idrotermale ed eventi classificabili come “Tornillo” o LPE (Long- Period Event) probabilmente generati da fenomeni di risonanza legati ad attività magmatica (Chouet, 1996). Al fine di caratterizzare con idonei parametri quantitativi i segnali appartenenti ai gruppi individuati e fare delle ipotesi sui diversi meccanismi sorgente, sono state successivamente eseguite analisi spettrali parametriche e di polarizzazione, che sono oggetto di questo lavoro. Rispetto all’analisi di Fourier, l’analisi spettrale parametrica permette di ottenere una migliore risoluzione, quando il segnale da analizzare presenta breve durata. Noi abbiamo applicato tale tipo di analisi agli eventi classificabili come Tornillo. Tali eventi sono generalmente quasi-monocromatici e presentano un inizio di tipo impulsivo, seguito da un lento e graduale decadimento in ampiezza. La descrizione delle frequenze di oscillazione di un Tornillo è di fondamentale importanza per stimare le caratteristiche della sorgente. Un metodo ad alta risoluzione spettrale basato sulle proprietà di un sistema dinamico è stato sviluppato da Kumazawa et alii (1990). Questo metodo chiamato Sompi è stato successivamente esteso da Yokoyama et alii (1997) alle equazioni AR non omogenee. Noi abbiamo utilizzato quest’ultimo metodo, implementando la procedura di Nakano et alii (1998), per analizzare i Tornillo ed attribuirgli una frequenza complessa.L’analisi di polarizzazione, risolvendo il problema agli autovalori associato alla matrice di covarianza dei segnali relativi alle tre componenti del moto, permette di definire l’orientazione e la lunghezza degli assi dell’ellissoide di polarizzazione associato alla finestra temporale del segnale sismico presa in esame. Al fine di migliorare la stima degli attributi di polarizzazione, la matrice di covarianza è stata corretta per la presenza di rumore sismico, sotto l’ipotesi di stocasticità e stazionarietà del rumore stesso. L’analisi di polarizzazione è stata applicata a oltre 200, tra gli eventi VT-B con maggiore energia, per individuare attraverso la direzione di polarizzazione delle fasi P (linearmente polarizzate) eventuali direzioni prevalenti di provenienza e quindi l’esistenza e ubicazione di volumi sismogenetici.

Description: Published

Description: Rome

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

Description: open

Description: Nell’ambito delle attività di monitoraggio sismico che l’INGV effettua in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile Nazionale (DPC) e del progetto europeo NERIES (sottoprogetto NA6), l’INGV ha installato nello Ionio Meridionale, sulla piana batiale che si apre ai piedi della scarpata ibleo-maltese, tre stazioni sismiche da fondo mare (OBS). Esse sono equipaggiate con un sismometro a banda larga (Nanometrics Trillium 120p) e con un sensore differenziale di pressione (Cox-Webb DPG), in grado di rilevare variazioni di 0,1 mm su una colonna d’acqua di 6000m, in un intervallo di frequenze tra 300s e 2 Hz. Le stazioni utilizzate sono i primi tre OBS italiani ad effettuare una campagna di lungo periodo (maggio - ottobre 2007) nei nostri mari. Essi sono stati realizzati dal Centro Nazionale Terremoti presso l’OBS Lab di Gibilmanna nell’ambito della convenzione triennale 2004-2007 tra DPC e INGV e fanno parte del primo pool di otto strumenti attualmente operativo. L’area prescelta (Fig. 1) è di grande interesse scientifico per diversi motivi, tra i quali: i) non esistono dati sismologici sulla struttura della litosfera ionica; ii) non si conoscono il livello e le caratteristiche della sismicità dell’area, che comprende la scarpata ibleo-maltese e il prisma di accrezione dell’arco calabro; iii) infine, si vuole sperimentare il sistema di rilevamento delle onde di pressione in profondità, propedeutico al sistema di allerta tsunami che l’INGV sta progettando per il Mediterraneo in seno all’iniziativa dell’IOC dell’UNESCO, denominata “NEAMTWS” (North-East Atlantic, Mediterranean and connected seas Tsunami Warning System). L’area prescelta, distante circa 250 km dalle coste italiane (OBS A2 in Fig. 1), è idonea per la verifica di un allarme tsunami che verrà lanciato dal sistema di monitoraggio sismico mediterraneo nell’eventualità di un forte evento nelle isole ioniche della Grecia (ad es. Creta). In precedenza, dall’analisi dei segnali registrati durante la prima campagna dell’osservatorio sottomarino SN1, operativo dall’ottobre 2002 al maggio 2003 a 12 miglia della costa catanese, si era potuto osservare come la zona fosse interessata da una notevole sismicità locale. Più recentemente, grazie al forte miglioramento della Rete Sismica Nazionale, l’attività sismica della regione ionica è stata meglio caratterizzata, sia pure con elevati errori di localizzazione dovuti alla scarsa copertura delle aree marine (Fig. 2). Due degli OBS saranno probabilmente recuperati entro il mese di Ottobre 2007, mentre il terzo (OBS/A2 in Fig. 1) resterà operativo fino al 2009, per fornire una registrazione di più lungo termine della sismicità della regione e un data set più completo per lo studio della struttura litosferica. In particolare, si cercherà di valutare se la zona più esterna del prisma di accrezione dell’arco calabro e il settore meridionale della scarpata ibleo-maltese siano sismicamente attive e, se possibile, con quali modalità. Inoltre, verranno utilizzate tecniche di “receiver function” telesismiche per determinare lo spessore della crosta ionica e per delinearne la struttura interna. Infine, l’utilizzo di sensori differenziali di pressione per il rilevamento di onde di pressione a bassa frequenza consentirà di fare un ulteriore passo avanti verso la realizzazione di nuove stazioni per l’allerta tsunami che nei prossimi anni potrebbero essere installate nell’area Mediterranea. In questa presentazione verranno mostrati i primi dati acquisiti, se sarà possibile recuperare gli strumenti entro la fine del mese di Ottobre 2007.

Description: Published

Description: Rome

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

Description: open

Description: L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha testato con successo, nel luglio 2006, il primo Ocean Bottom Seismometer with Hydrophone (OBS/H) italiano (Fig. 1). Lo strumento, interamente progettato e realizzato all’Osservatorio di Gibilmanna del Centro Nazionale Terremoti, dopo aver superato i test in laboratorio, in camera iperbarica a 600 bar ed in mare a 3412 m di profondità, è stato deposto per 9 giorni (12-21/07/’06) sulla spianata sommitale del vulcano sottomarino Marsili a 790 m di profondità (Fig. 2) ed ha registrato 835 eventi tra cui un telesisma, 8 eventi regionali e circa 800 eventi vulcanici.La realizzazione dell’OBS/H si colloca nell’ambito dei progetti finanziati dalla convenzione tra l’INGV e il Dipartimento Nazionale della Protezione Civile (DPC), che ha avuto come obiettivo la costituzione di un primo pool strumentale, costituito da 7 OBS/H, da impiegare come rete mobile sottomarina in occasione di forti eventi sismici che dovessero interessare le coste e i mari italiani. Tale progetto si inquadra in uno scenario di ben più ampio respiro che vedrà nei prossimi anni l’estensione a mare della rete sismica nazionale, obiettivo strategico inserito nel piano triennale dell’INGV che porterà entro il 2008 alla realizzazione della prima stazione italiana real-time collegata a terra via radio, che verrà posizionata a circa 30 miglia a sud-est di Ustica, luogo in cui è stato localizzato il terremoto di Palermo del 6 settembre 2002. Il prototipo di OBS/H utilizzato nel test sul Marsili è stato equipaggiato con un sensore sismico Trillium 40s della Nanometrics ed un idrofono OAS E-2PD con banda di risposta piatta tra 0 e 5 kHz. I segnali emessi da questi strumenti sono stati registrati da un digitalizzatore a 21 bit a basso consumo (Geolon MLS della SEND) che ha acquisito i dati ad una frequenza di campionamento di 200 campioni al secondo, per sfruttare il più possibile l’ampia banda di risposta dell’idrofono, al fine di mettere in evidenza l’attività idrotermale del vulcano. Il sensore sismico è posto all’interno di una bentosfera di 17 pollici (sfera di vetro certificata per operazioni sino a 6000 m di profondità), installato su una base autolivellante controllata elettronicamente. Il digitalizzatore e le batterie sono poste all’interno di un contenitore in ERGAL 7075. Per il recupero dello strumento a fine esperimento, è stato utilizzato uno sganciatore acustico IXSEA AR816S-MR opportunamente modificato dal personale dell’osservatorio di Gibilmanna per attivare, una volta ricevuto il segnale di “release”, un sistema di sgancio elettrolitico (burn-wire). Per deposizioni di lungo periodo, sino ad uno o due anni in relazione al tipo di sismometro a bordo, l’OBS/H sarà dotato della strumentazione indicata nella Tab. 1 Attualmente è in fase di progettazione un’evoluzione dello strumento che mira a dotarlo di un digitalizzatore a 24 bit, di un sistema di comunicazione basato su modem acustico e di un PC industriale con processore ARM grazie al quale, nell’eventualità di interventi della rete mobile sottomarina, sarà possibile estrarre tracce degli eventi verificatisi per una più accurata localizzazione dell’epicentro senza che si renda necessario il recupero dello strumento. Inoltre, mediante l’implementazione di algoritmi di trigger, sarà possibile l’utilizzo dell’OBS/H all’interno di un sistema di allerta tsunami in comunicazione con una boa di superficie collegata al centro di controllo via satellite.

Description: Published

Description: Rome

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

Description: open