Negatively buoyant plume dispersion: a comparison of simple mathematical models, hydraulic simulations and field data

Summary The ground-level concentration distribution for negatively buoyant gases of various densities, emitted from stacks with heights, diameters and exit velocities varying in the typical range of geothermal drilling activities, was studied by means of hydraulic simulations performed in neutral conditions at different flow speeds. These measurements, and a few others taken in the field in nearly neutral and unstable atmosphere during tests of CO₂ release from a geothermal well, were compared with the values expected from a Gaussian formula corrected for denser-than-air, tilted plumes. For calculating theoretical concentrations, three couples of horizontal and vertical plume standard deviations as functions of downwind distance from source were employed: those given by Singer-Smith and Briggs and a third one obtained by our group during a previous water channel experiment. Also the maximum ground-level concentration and its distance from the source were measured in each simulation and compared with the prediction of our Gaussian formula, as well as with a best-fit expression given by Meroney. The concentration pattern χ(x, y, 0) given by the corrected Gaussian formula proved to be in good agreement with experimental data, especially in association with Singer-Smith's or our sigmas. When only maximum g.l. concentrations are needed, also the simple formula suggested by Meroney can give a good approximation.

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Riassunto Una serie di simulazioni in vasca senza stratificazione, condotte a varie velocità della vena idraulica, ha permesso di studiare la distribuzione di concentrazione al suolo dovuta a gas con varie densità maggiori di quella dell'aria, emessi da ciminiere con altezze, diametri e velocità di efflusso variabili entro intervalli tipici delle attività di perforazione geotermica. Queste misure, ed alcune altre ottenute in campo in condizioni di atmosfera circa neutra e instabile durante prove di rilascio di CO₂ da un pozzo geotermico, sono state confrontate con i valori attesi in base ad una formula gaussiana corretta per pennacchi inclinati. Nel calcolo delle concentrazioni teoriche si sono impiegate tre diverse coppie di espressioni per le deviazioni standard orizzontale e verticale del pennacchio: quelle date da Singer-Smith e Briggs ed una terza ottenuta dal nostro gruppo durante una precedente esperienza in canale idraulico. In ciascuna prova si è misurata anche la concentrazione massima al suolo e la sua distanza dalla sorgente; queste quantità sono state raffrontate con le previsioni della formula gaussiana e con una espressione empirica proposta da Meroney. Il campo di concentrazione χ(x, y, 0) dato dalla formula gaussiana corretta è risultato in buon accordo con le misure, specialmente se associato alle sigma di Singer-Smith o alle nostre. Quando sia sufficiente una valutazione della concentrazione massima, anche la semplice formula di Meroney può dare una buona approssimazione.

     

Phenomenological models for nitrogen transport in tissues

Summary Transfer mechanisms and critical pressures are essential elements in decompression calculations and staged procedures. By coupling a multitissue transfer model to fitted critical pressures, decompression data can be synthesized for rapid numerical implementation in applications. Parametric fits to the critical nitrogen pressures are generated for the six tissue compartments (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) at seal-evel with both linear and constant-pressure ratio extrapolations to altitude conveniently effected with the barometer equation. The macroscopic model used to transfer nitrogen in tissues is described and functional forms of the fit equations are motivated. Accurate exponential representations for mantle pressures and the well-known Cross altitude factors are also generated. Fitted critical tensions vary inversely as the approximate fourth root of the tissue half-life and increase linearly with depth. Air mantle pressures decrease exponentially with altitude and inverse temperature. Using bounce dive constraints, a set of single-tissue decay coefficients, which increase logarithmically with depth, are extracted from depth-dependent decompression criteria and contrasted with corresponding multitissue decay parameters. Bend statistics and a decompression titration experiment, which predicts decreasing critical ratios at depth, are discussed. Overlapping predictions of the models and correlations with experiment are identified.

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Riassunto I meccanismi di trasferimento e le pressioni critiche sono elementi essenziali nei calcoli della decompressione e nelle procedure a stadi. Accoppiando un modello di trasferimento a molti tessuti e pressioni critiche adattate, i dati di decompressione possono essere sintetizzati per un rapido incremento numerico nelle applicazioni. Approssimazioni parametriche alle pressioni critiche dell'azoto sono generate per sei componenti del tessuto (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) a livello del mare con estrapolazioni sia lineari che a pressione costante del rapporto ad un'altitudine convenientemente ottenuta con l'equazione barometro. Si descrive il modello macroscopico per trasferire azoto nei tessuti e si forniscono le motivazioni delle forme funzionali delle equazioni di approssimazione. Sono anche prodotte accurate rappresentazioni esponenziali per pressioni mantello ed i ben noti fattori di altitudine di Cross. Le tensioni critiche approssimate variano inversamente come la radice quarta approssimata della vita media del tessuto ed aumentano in maniera lineare con la profondità. Le pressioni del mantello d'aria diminuiscono esponenzialmente con l'altitudine e la temperatura inverse. Usando costanti di immersione di rimbalzo, un gruppo di coefficienti di decadimento di singoli tessuti, che aumentano logaritmicamente con la profondità, è estratto dai criteri di decompressione dipendenti dalla profondità ed è in contrasto con il parametro di decadimento a molti tessuti. La statistica dei piegamenti ed un esperimento di titolazione della decompressione, che prevede rapporti critici decrescenti in profondità, sono discussi. Si identificano le previsioni sovrapposte dei modelli e correlazioni con l'esperimento.

     

Plane and cylindrical shock waves in magnetogasdynamics

Summary The Chisnell-Chester-Whitham method has been used to study the propagation of diverging plane and cylindrical shock waves through an ideal gas in the presence of a magnetic field having only constant axial and azimuthal components, simultaneously for both weak and strong cases. By assuming an initial density distribution ϱ₀ = ϱ′r ^−W , where ϱ′ is the density at the plane/axis of symmetry andw is a constant, the analytical expressions for shock velocity and shock strength have been obtained. The expressions for the pressure, the density and the particle velocity immediately behind the shock have been derived for both the cases.

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Riassunto Il metodo di Chisnell-Chester-Whitham è stato usato per studiare la propagazione di onde d’urto divergenti cilindriche e piane attraverso un gas ideale in presenza di un campo magnetico che ha solo componenti costanti assiali e azimutali, contemporaneamente per casi deboli e forti. Assumendo una distribuzione di densità iniziale ϱ₀ = ϱ′r ^−W , dove ϱ′ è la densità al piano/asse di simmetria ew è una costante, si sono ottenute le espressioni analitiche per la velocità d’urto e la forza d’urto. Le espressioni per la pressione, la densità e la velocità delle particelle immediatamente dopo l’urto sono state determinate per entrambi i casi.

     

Charm hadroproduction cross-section up to 100 TeV from measurements of the cosmic-ray muon angular distribution. Results of the Mont Blanc experiment

Summary Accurate calculations of the angular distributions of underground conventional and prompt muons have been performed. The dependence of the angular enhancement functions on the primary spectrum, cross-sections, inclusive distributions, K/π ratio and survival probability have been studied and found to be negligible. The results have been used to interpret the data from the Mont Blanc experiment in the depth range (4200ρ5800) hg/cm². Since the measurements extend over a limited angular range (<60°) the ratio between the flux of prompt to conventional muons of higher energy (>1 TeV) is obtained with large associated statistical errors. In order to obtain the charm production cross-section in the energy region (50ρ100) TeV, accurate measurements over a very large angular range (>70°) at depths higher than 5000 hg/cm² are required.

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Riassunto Sono state calcolate le distribuzioni angolari di muoni convenzionali e pronti sottoterra ed è stata studiata la loro dipendenza, risultata trascurabile, dalla forma dello spettro primario, sezione d'urto, distribuzioni inclusive, rapporto di produzione K/π e probabilità di sopravvivenza. Questi risultati sono stati usati per interpretare i dati ottenuti nell'esperimento del Monte Bianco nell'intervallo di profondità (4200ρ5800) hg/cm². Poiché le misure si estendono solo sino a 60° il rapporto tra muoni pronti e convenzionali di alta energia (>1 TeV) è ottenuto con grande errore statistico. Se ne conclude che per derivare la sezione d'urto di produzione di charm nell'intervallo di energia (50ρ100) TeV sono necessarie misure accurate ad alta profondità (>5000 hg/cm²) ed estese sino ad oltre 70°.

     

Tensorial piezomagnetic coefficients for single-domain titanomagnetite crystals at saturation magnetization

Summary The piezomagnetic and magnetostrictive behaviour of titanomagnetite single-domain crystals is described in a general tensorial formalism with respect to a reference initial configuration in which crystals possess a saturation remanence magnetization and are subjected to a prestress field. The equivalence between the present linearized theory and previous semi-empirical formulae is proved. Numerical values are given for the piezomagnetic coefficients in terms of the magnetostrictive constants Δ₁₀₀ and Δ₁₁₁ which have been experimentally determined for titanomagnetite single crystals.

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Riassunto Si propone una descrizione generale tensoriale del piezomagnetismo e della magnetostrizione per cristalli di titanomagnetite a dominio singolo rispetto ad una configurazione iniziale di riferimento in cui i cristalli posseggono una magnetizzazione rimanente di saturazione e sono soggetti ad un campo di sforzo iniziale. Si dimostra l'equivalenza della presente teoria linearizzata e formule semiempiriche proposte precedentemente. Si forniscono valori numerici dei coefficienti piezomagnetici desunti dalle misure sperimentali delle costanti di magnetostrizione Δ₁₀₀ e Δ₁₁₁ effettuate su cristalli singoli di titanomagnetite.

     

The cyclical nature of the magnetic activity

Summary The magnetic activity recorded at Base Belgrano exhibits a well-defined cyclical nature. Active and quiet periods alternatively occur, forming sequences of daily cycles of magnetic activity. Each sequence of several days forms an active period, which overlaps with the epoch of a given polarity on the interplanetary magnetic field. Within the active periods two or more subperiods lasting about 5 days are regularly observed. These are particularly striking features. They indicate that geomagnetic activity, as observed at Belgrano, intrinsically depends on the reversals of the interplanetary magnetic field.

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Riassunto L'attività magnetica registrata a Base Belgrano mostra una natura ciclica ben definita. Periodi attivi e periodi calmi si verificano alternatamente, formando sequenze di cicli giornalieri di attività magnetica. Ogni sequenza di molti giorni forma un periodo attivo, che si sovrappone con l'epoca di polarità data sul campo magnetico interplanetario. Nei periodi attivi si osservano regolarmente due o più sottoperiodi che curano circa 5 giorni e sono regolarmente osservati. Questi sono aspetti particolarmente interessanti. Essi indicano che l'attività geomagnetica, come osservata a Belgrano, dipende intrinsecamente dalle inversioni del campo magnetico interplanetario.

     

Nonadiabatic effects in auger-induced ionic desorption

Summary The Knotek-Feibelman mechanism of desorption is analysed in the context of a microscopic dynamical theory that has been proposed recently for closed-band systems. To understand the physical contents of the general equations, the probabilityP of ionic desorption is derived analytically in several selected model situations as a function of the characteristic desorption timet _o. Although typicallyt _o is quite long compared to the inverse level widthW _B ⁻¹, the results show very significant deviations from the limit of small velocities. This is due to the fact thatP is not primarly determined by the level width, but by the structures, like peaks and singularities, that are contained in the two-hole continuum. Such features, that are completely missed in the traditional approach that represents the continuum by a Lorentzian, are naturally enbodied in the present theory. They may originate from the position of the adatom energy level ɛ relative to the substrate band and/or by hole-hole correlation. When split-off localized states arise,P may become comparable with unity even in the limit of small velocities, giving raise to the Knoteck-Feibelman reneutralization bottleneck; however, this is not the case when the localized states are readsorbed by the continuum in the course of desorption. An explicit example of this behaviour is given. On the other hand, when ions desorb from ionic crystals with a large Madelung energy, the bond-breaking process may approach the sudden limit. A strongly nonadiabatic behaviour is then predicted, including a correlation-induced enhancement ofP by several orders of magnitude, even in bandlike situations. This rapid variation leads to suggestions for a new experiment that should enable us to see the effects of a fine tuning of the electronic parameters.

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Riassunto Il meccanismo di Knotek e Feibelman di desorbimento è studiato nel contesto di una teoria quantistica dinamica che è stata recentemente proposta ed è applicabile al caso di sistemi con bande chiuse. Al fine di mettere in luce il contenuto fisico delle equazioni generali, si sono scelte alcune situazioni modello per le quali si è ottenuta analiticamente la dipendenza della probabilitàP di desorbimento ionico dal tempo caratteristico di desorbimentot _o. Benchè tipicamentet _o risulti molto piú lungo della larghezza inversaW _B ⁻¹ del livello, i risultati dimostrano cheP può deviare in modo molto significativo dal limite di velocità basse. Infatti,P è determinato principalmente non dalla larghezza del livello, ma dalle strutture (picchi e singolarità) che sono contenute nel continuo. Questi aspetti sono ignorati completamente nell'approccio consueto, che rappresenta il continuo con una lorentziana, ma sono inclusi in questa teoria in modo naturale. Una possibile origine di strutture nel continuo è rappresentata da una posizione del livello eccentrica rispetto alla banda del substrato; un'altra, dalla correlazione buca-buca. Se ne risultano stati disereti isolati dal continuo,P può essere dell'ordine dell'unità anche nel limite di velocità basse, e questo è appunto il ≪collo di bottiglia≫ che impedisce la rineutralizzazione secondo Knotek e Feibelman; questo non avviene, però, se lo stato discreto è riassorbito dal continuo nel corso del desorbimento. Di tale fenomeno è fornito un esempio esplicito. D'altra parte, quando gli ioni desorbono da cristalli ionici con un'elevata energia di Madelung, il processo di rottura del legame può avvicinarsi al limite repentino. La teoria allora predice un comportamento fortemente non adiabatico, in cuiP è accresciuta di ordini di grandezza dagli effetti di correlazione, anche in situazioni in cui lo spettro è di tipo banda. Questa rapida variabilità diP porta a suggerimenti utili per verificare, con un nuovo esperimento, gli effetti di piccoli aggiustamenti dei parametri elettronici.

     

Surface wave propagation in a channel connecting two basins

Summary Surface waves propagating through a channel connecting two basins are both reflected and diffracted. A numerical method is presented to solve the problem for short waves in a rectangular channel of constant depth, based upon the solution of contour integral equations. The numerical effort required is dependent on the total length of the ends of the channel, but not on the channel length, as is the case, on the contrary, for other methods (finite differences and finite elements) that become prohibitive in the short-wave limit. The case of a rectangular channel with length and width in ratio 2∶1 and the internal end partially closed by a jetty is examined in some detail.

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Riassunto Le onde superficiali che si propagano attraverso un canale di connessione fra due bacini sono tanto riflesse che diffratte. Gli autori presentano un metodo numerico fondato su una formulazione integrale del problema, particolarmente adatto allo studio del comportamento di onde corte che si propagano lungo un canale rettangolare a profondità costante. Si rileva che lo sforzo numerico dipende dalla lunghezza complessiva delle imboccature del canale, ma non dalla lunghezza del canale stesso, a differenza di quanto avverrebbe invece qualora si adottassero altri metodi numerici (delle differenze finite o degli elementi finiti), che diverrebbero proibitivi sulle onde corte. Si è studiato in particolare il caso di un canale rettangolare con lunghezza doppia della larghezza e parzialmente chiuso da un molo all’estremità di connessione col bacino interno.

     

Response functions for cosmic-ray muons at various depths underground

Summary Response functions for underground muons are obtained by solving numerically the equations of hadronic cascades in the atmosphere, by assuming Feynman scaling for hadronic interactions over the whole energy region. For practical use of the response functions in cosmic-ray modulation study, calculations are made for various combinations of parameters such as zenith angle, atmospheric depth and muon threshold energy. The present response functions are consistent with cosmic-ray measurements and can be well utilized for the study on the cosmic-ray modulation.

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Riassunto Si ottengono funzioni di risposta per muoni sotterranei risolvendo numericamente le equazioni per le cascate adroniche nell'atmosfera, assumendo lo scaling di Feynman per interazioni adroniche nell'intera regione di energia. Per l'uso pratico di funzioni di risposta nello studio di modulazione dei raggi cosmici, si fanno calcoli per varie combicazioni di parametri come l'angolo di zenit, la profondità atmosferica e l'energia muonica di soglia. Le attuali funzioni di risposta sono coerenti con le misurazioni dei raggi cosmici e possono essere bene utilizzate per lo studio della modulazione dei raggi cosmici.

     

Hydraulic simulation of negatively buoyant plumes

Summary The results of a hydraulic simulation of denser-than-air plumes in a neutral atmosphere are presented and discussed. The behaviour of these amission is of particular practical interest in connection with problems of geothermal drilling. The experimental data, concerning the height and the horizontal distance from the source of the maximum plume rise, as well as the distance where the plume touches ground, were compared with simple analytical formulae available in the literature. It was found that plume rise is described with sufficient accuracy by Meroney's model; for touchdown distance an empirical formula, obtained fitting the data from the present experiment, is proposed. It was seen, moreover, that in the examined range of variability of the emission parameters the best value to be adopted for the entrainment coefficient is β=0.4.

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Riassunto Si presentano e discutono i risultati di uno studio in vasca idraulica del comportamento in atmosfera neutra di getti piú densi dell'aria, di particolare interesse in relazione a problemi di perforazione di pozzi geotermici. I dati sperimentali, riguardanti il massimo sovrainnalzamento dei pennacchi, la distanza orizzontale dalla ciminiera a cui tale massimo viene raggiunto, nonché la distanza alla quale il pennacchio ricade al suolo, sono stati confrontati con semplici formule analitiche reperibili in letteratura. Si è trovato che il ?plume rise? è descritto con sufficiente accuratezza dal modello di Meroney, mentre per la distanza di ricaduta si propone una formula empirica ottenuta per interpolazione dei dati di questo esperimento. Si è visto inoltre che nell'intervallo qui esaminato di variabilità dei parametri di emissione il valore piú opportuno da assegnare al coefficiente di ?entrainment? à β=0.4.

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High-energy gravitational antennas: A theoretical approach

Summary Devices exploiting nuclear resonances are believed to be very promising in detecting weak gravitational-wave perturbations. The main difficulty with these systems is that the high-energy photons which induce the nuclear transitions need to travel over distances comparable with the gravity wave wave-lengths (∼100 km) in order to lead to the absorption the largest frequency shift, due to gravitational radiation. Here we show that, if these high-energy photons are not produced by nuclear de-excitation, but by inverse Compton scattering of laser light with ultrarelativistic electrons, a deviation from the resonant frequencies of the order of the gravity wave amplitude is still attained without the photon travel time being comparable with the gravitational-wave periods.

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Riassunto L'uso di apparati che sfruttano i processi di risonanza nucleare sembra essere promettente nella rivelazione delle onde gravitazionali. La difficoltà maggiore in questi apparati è che i fotoni di alta energia che inducono le risonanze devono viaggiare per distanze confrontabili con la lunghezza d'onda delle onde gravitazionali (∼100 km) per poter risentire della variazione di frequenza massima dovuta all'interazione con le onde gravitazionali. Qui si mostra che se questi fotoni di alta energia sono prodotti non dalla diseccitazione nucleare ma da urti Compton inverso di laser con particelle relativistiche, una deviazione dalla frequenza di risonanza dell'ordine dell'ampiezza delle onde gravitazionali è ottenuta senza che il tempo di volo dei fotoni sia confrontabile con il periodo delle onde gravitazionali stesse.

     

Binding of Mn(II) ions to lecithin bilayers as determined by ESR and NMR investigations

Summary The Mn(II)-lecithin system was investigated by means of paramagnetic relaxation studies. Unsonicated and sonicated aqueous dispersions were considered at various temperatures andpH values. Information was derived from both the frequency dependence of the ESR line shape and the paramagnetic contributions to the water proton relaxation rates. A dynamic equilibrium was suggested, by taking into account the role of the through-water cation binding in the metal-lipid interaction.

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Riassunto Il sistema Mn(II)-lecitina è stato studiato per mezzo di misure di rilassamento paramagnetico. Sono state considerate dispersioni acquose sonicate e non a vari valori di temperature epH. Da misure EPR in funzione della frequenza e dallo studio di contributi paramagnetici alle velocità di rilassamento dei protoni dell’acqua sono state ottenute informazioni sul sistema Mn(II)-lecitina. Prendendo in considerazione il ruolo del legame acqua-catione, nell’interazione metallo lipide, è stato suggerito un equilibrio dinamico.

     

Neutron excitation of landau and collective modes in a magnetized plasma

Summary The response function for magnetic neutron scattering off electrons forming a one-component plasma, or jellium model, subject to a steady magnetic field, is calculated in the semi-classical limit in which Boltzmann statistics apply to the electron states. A complete expression for the response of an ideal plasma is given in a compact, closed form, amenable to numerical investigation, and including the dependence on electron parameters such as effective mass and gyromagnetic ratio. Effects due to the Coulomb interaction are discussed within the limitations of the random phase approximation. The theoretical results are used to predict the conditions that must obtain for the observation of neutron excitation of Landau and collective modes.

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Riassunto La funzione di risposta per lo scattering magnetico dei neutroni dagli elettroni che forma un plasma ad un componente, o modello di jellio, soggetto ad un campo magnetico fisso, è calcolata nel limite semiclassico nel quale la statistica di Boltzmann si applichi agli stati elettronici. Si dà un’espressione completa per la risposta di un plasma ideale in una forma compatta e chiusa adatta alla ricerca numerica e che include la dipendenza dai parametri elettronici come la massa efficace ed il rapporto giromagnetico. Si discutono gli effetti dovuti all’interazione di Coulomb entro i limiti dell’approssimazione di fase random. I risultati teorici sono usati per prevedere le condizioni che devono essere ottenute dall’osservazione dell’eccitazione dei neutroni di Landau e dei modi collettivi.

     

Prediction of the ground motion in Italy: a preliminary attempt

Summary The strong-motion accelerograms written by moderate and strong earthquakes occurring in Central Italy in recent years have been used to estimate physical quantities characterizing the spectrum of motion in the band of engineering interest (0.1 Hz≲f≲20 Hz). The source, propagation and site response parameters obtained in these analyses have therefore been employed to check if theoretical models may be used to correctly predict the trend of the peak values of seismic excitationvs. earthquake size in the areas investigated. For the selected data set, representative of a seismotectonic environment generating earthquakes with prevalent normal faulting (up to a magnitudeM _l ∼7, at depths varying roughly from 5 to 15 km), the assumed spectral model allows successful statistical predictions showing that specific site response is the main factor responsible for the large fluctuations often observed in the data behaviour, at similar magnitudes and distances from focus.

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Riassunto Gli accelerogrammi registrati in occasione di terremoti da moderati a forti nell'Italia Centrale negli ultimi anni sono stati utilizzati per la stima delle grandezze fisiche che caratterizzano lo spettro del moto nella banda di interesse ingegneristico (0.1 Hz≲f≲20 Hz). La parametrizzazione ottenuta per descrivere, mediamente, i meccanismi della sorgente, della propagazione e degli effetti di sito è stata quindi usata per verificare se i modelli teorici possono essere utilmente usati per prevedere gli andamenti dei valori di picco del moto in funzione dell'entità del terremoto. Per i dati selezionati, rappresentativi di un ambiente sismotettonico in grado di generare terremoti con meccanismi prevalentemente distensivi (fino ad una magnitudoM _l ∼7, con profondità variabile all'incirca tra 5 e 15 km), il modello spettrale prescelto consente delle previsioni soddisfacenti da un punto di vista statistico, mostrando che la specifica risponsta dei siti è probabilmente il fattore che provoca le sensibili fluttuazioni spesso osservate per i valori di picco del moto, anche a parità di magnitudo e distanza dal fuoco.

     

Atmospheric tides and periodic variations in the precipitation field

Summary The analysis of daily precipitation data at many weather stations in Alpes and Po Valley gives evidence of a “tidal” influence from luni-solar gravitational fields. Periodicities in the 13–15 and 27–30 day time interval have been frequently extracted from data series (ENEL data: 1970–1981 years; SMR data: 1961–1980 years), by using distinct methods. The tidal influence does not appear to be strictly constant with time, as the possible result of a modulation effect of luni-solar cycles having similar periods. Time variations of daily precipitation data as a function of some particular cycles show that gravitational tides affect heavy rainfalls more than mean precipitation values. The different contribution of “semi-monthly” oscillations with season underlines a more distinguishable regime of vertical motions in Winter with respect to Summer. In investigating joint effects of different luni-solar components, the inverse Fourier transform method points out superimposed influences in correspondence to some years (1966 and 1976), climatologically very interesting, and this might assist in the previsional studies of extreme precipitation.

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Riassunto I risultati delle analisi dei dati giornalieri di precipitazione, raccolti presso molte stazioni dell'arco alpino e della pianura padana (dati ENEL: anni 1970–1981 e dati SMR: anni 1961–1980) mettono in mostra un'influenza ?mareale? dei campi gravitazionali luni-solari. Anche utilizzando metodi distinti, è solitamente evidenziata la presenza di componenti periodiche nelle finestre temporali di 13–15 e 27–30 giorni. L'effetto mareale non appare rigidamente costante nel tempo, potendo risultare dalla modulazione di cicli luni-solari aventi periodi simili. Le variazioni nel tempo dei dati giornalieri di precipitazione in funzione di alcuni cicli particolari mostrano che l'influenza mareale ha un effetto maggiore sulle precipitazioni piú forti che non sui valori medi di precipitazione. Il diverso contributo di componenti ?semi-mensili? con la stagione sta ad indicare che l'azione di marea è meglio identificabile in inverno che non in estate. Nelle indagini sugli effetti congiunti di differenti componenti luni-solari, il metodo dell'antitrasformata di Fourier rivela influenze sovrapposte nel campo delle precipitazioni soprattutto in corrispondenza di alcuni anni particolarmente interessanti sotto il profilo climatologico (anni 1966 e 1976), e in tal senso questo metodo può essere utile in studi previsionali delle precipitazioni piú forti.

     

Electrohydrodynamic stability of a fluid layer. Effect of a tangential periodic field

Summary The electrohydrodynamic stability of a fluid layer influenced by a periodic tangential electric field is studied. The model allows for general forms of deformations of the interface. Two simultaneous ordinary differential equations of Mathieu type are obtained. The coupled equations are solved by the method of multiple-scale perturbations for small electric-field amplitude and stability conditions are discussed. It is found that the tangential field has a stabilizing effect except at resonance points. Graphs are drawn to illustrate the resonance regions in a parameter space. The tangential periodic field cannot stabilize a system which is unstable under a constant electric field.

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Riassunto Si studia la stabilità elettrodinamica di una strato fluido influenzato da un campo elettrico tangente periodico. II modello tien conto delle forme generali di deformazioni dell’interfaccia. Si ottengono due equazioni simultanee differenziali ordinarie del tipo di Mathieu. Le equazioni accoppiate sono risolte col metodo delle perturbazioni su scala multipla per piccola ampiezza di campo, elettrico e si dicutono le condizioni di stabilità. Si è trovato che il campo tangente, ha un effetto stabilizzante eccetto nei punti di risonanza. I grafici sono fatti per illustrare le regioni di risonanza in uno spazio di parametri. Il campo periodico tangente non può stabilizzare un, sistema che è instabile in un campo elettrico costante.

     

Transient stefan flow and thermophoresis around an evaporating droplet

Summary The particle scavening efficiency of vapour-grown ice crystals falling from mixed clouds proves to be very high. Stefan flow, an aerodynamic flow originating in the fluid surrounding evaporating or condensing bodies, pushes airborne particles away from the surface of the supercooled droplets evaporating in the vicinity of an ice crystal. The particle Brownian flux towards the surface of the ice crystal (terminal velocity of about 1 m s⁻¹) it, therefore, enhanced. However, the efficiency of this process of airborne-particle removal is strongly reduced as a consequence of the cooling of the evaporating droplet which produces a ?thermal force?, thermophoresis, which counteracts the particle Stefan flow. At the surface of an evaporating droplet in a quasi-equilibrium state, the two airborne-particle velocity fields practically balance each other. This counteracting effect on particle motion needs to be evaluated in the transient case. An approach is presented which consists of reformulating the transient heat and mass transfer problem in such a way as to convert it into a purely heat transfer problem having a known analytical solution. The approach is discussed and found to be correct. The results of the computations show that the counteracting role of thermophoresis on Stefan-flow particle motion during the residence time of supercooled droplets in the vicinity of an ice crystal (from 10⁻⁵ to 10⁻⁴s), which is also the time in which evaporation takes place, is considerably weak. It turns out to be practically negligible for large droplets (radius ≥8·10⁻⁴ cm).

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Riassunto Cristalli di ghiaccio naturali cresciuti per sublimazione in presenza di goccioline di acqua sopraffusa catturano efficacemente particelle browniane. Il flusso di Stefan che si crea in un fluido circostante un corpo in fase di evaporazione o, condensazione trascina via particelle dalla superficie delle goccioline sopraffuse che evaporano nelle vicinanze dei cristalli di ghiaccio. Il flusso della diffusione browniana di particelle atmosferiche verso la superficie del cristallo viene aumentato. Tuttavia l’efficienza di questo meccanismo è fortemente ridotta dalla termoforesi che si crea in prossimità della superficie della gocciolina in quanto questa, nell’evaporare, si raffredda. Nello stato di quasi equilibrio della gocciolina i due campi di velocità delle particelle, il flusso di Stefan e la termoforesi, si annullano praticamente l’un l’altro. L’effetto di questo controbilanciamento va valutato nel transiente. Un accostamento a questo caso consiste nel riformulare il problema del trasferimento contemporaneo di massa e di calore alla superficie della gocciolina in modo tale da ricondurlo a un problema di solo trasferimento di calore del quale già esiste la soluzione analitica. Si discute questo approccio e si mostra che esso è corretto. I risultati dei calcoli mostrano che l’effetto della termoforesi sulle particelle trasportate dal flusso di Stefan durante la permanenza delle goccioline in prossimità del cristallo di ghiaccio (da, 10⁻⁵ a 10⁻⁴ s) è di scarsa rilevanza. Diventa praticamente trascurabile nel caso di grandi goccioline (raggio ≥8·10⁻⁴ cm).

     

Atmospheric effects on cosmic-ray muon intensities at deep underground depths

Summary On the basis of the theoretical calculation of the atmospheric effect on the cosmic-ray muon intensity, it is demonstrated that the following two anomalous facts recently reported from muon observations at deep underground stations can be attributed to the atmospheric-temperature effect. One is the remarkable dependence of the muon intensity on the atmospheric pressure observed at Poatina (365 m w.e. in depth) and Matsushiro (250 m w.e. in depth), which is contradictory to theoretical expectations, and the other is the semi-annual variation in the muon intensity at Matsushiro, which exhibits a striking contrast to annual variations usually observed at underground stations shallower than Matsushiro. In the present paper, the barometer coefficient and the partial temperature coefficient are also provided for various combinations of parameters such as the muon threshold energy and the zenith angle to meet any requirement of observations.

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Riassunto Sulla base del calcolo teorico dell'effetto atmosferico sull'intensità dei muoni dei raggi cosmici, si dimostra che due fatti anomali riportati recentemente riguardanti osservazioni muoniche in stazioni a grande profondità si possono attribuire all'effetto della temperatura atmosferica. Uno è la notevole dipendenza dell'intensità muonica dalla pressione atmosferica osservata a Poatina (365 m w.e. di profondità) e Matsushiro (250 m w.e. di profondità), che è in contraddizione con previsioni teoriche, e l'altro è la variazione semiannuale nell'intensità muonica a Matsushiro, che mostra un contrasto stridente con le variazioni annuali osservate solitamente in stazioni sotterranee meno in profondità di Matsushiro. In questo lavoro si forniscono il coefficiente barometrico e il coefficiente parziale di temperatura per varie combinazioni di parametri come l'energia di soglia muonica e l'angolo zenitale per soddisfare ogni esigenza di osservazione.

     

The Chernobyl accident: the radioactive contamination in the area of Lake Como and in other Northern Italy sites

Summary The radioactive cloud released during the Chernobyl accident reached the Po Plain and Lombardy in the night of April 30, 1986; the cloud remained in the northern Italian skies for a few days and then disappeared either dispersed by winds or washed by rains. The evidence in the atmosphere of radionuclides as tellurium, iodine, cesium was promply observed by the Istituto di Fisica. The intense rain, in the first week of May, washed the radioactivity and the fallout contaminated the land, soil, grass and vegetables. The present work concerns the overall contamination of the Northern Italy territory and in particular the radioactive fallout in the Alpine region. Samples of soil have been measured at the gamma-spectroscope; a linear correlation is found between the radionuclide concentration in soil samples and the rain intensity, when appropriate deposition models are considered. A number of measurements has been done on Lake Como ecosystem: sediments, plankton, fishes and the overall fallout in the lake area have been investigated.

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Riassunto La nube radioattiva sprigionatasi nel corso dell'incidente al reattore nucleare di Chernobyl si è dispersa nei cieli lombardi fra la notte del 30 aprile 1986 e i primi giorni di maggio. La presenza di radioelementi nell'aria—tellurio, iodio, cesio—è stata osservata dalle numerose stazioni operanti nella pianura padana. Le piogge dei primi giorni di maggio, cadute soprattutto nelle zone prealpine, hanno trascinato al suolo consistenti quantità di radioelementi. Al fine di rilevare la correlazione fra pioggia e ricadute sono stati prelevati oltre un centinaio di campioni di terreno; i contenuti di radioelementi, e in particolare il cesio, sono misurati a mezzo di spettrometro gamma e risultano in buon accordo con i modelli di deposizione. Si rilevano particolarmente elevati i livelli di ricaduta nella zona del lago di Como e delle adiacenti vallate; un esame dei contenuti di radioelementi nell'ecosistema lacustre completa l'analisi.

     

Model of mesoscale wind field obtained from SAR marine images

Summary Wind parameters are directly extracted from marine SAR images by deducing wind stress intensity from a model of pixel statistics, and wind vector at 10 m height from spectral analysis of the mesoscale turbulence present in the stress signature.

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Riassunto I parametri del vento frizionale sono estratti direttamente da immagini SAR deducendo la velocità frizionale da un modello che si basa sulla statistica dei pixel. La direzione e la stabilità atmosferica da una analisi della turbolenza a mesoscala ricavata da appropriate sub-immagini.