Dipartimento di Fisica e Geologia
Università degli Studi di Perugia

Planetary geology

This research theme focuses on deciphering the composition of Extraterrestrial Bodies (EB) through the quantitative comparison of their spectral features with spectral data of rocks of known compositions. The aim is to develop new research lines, through fundamental research activities, using a surgical approach integrating the experimental production of rock analogues, their spectral characterization, high-resolution data analysis and modelling of spectral data. Researches will be carried out using the already existing experimental and analytical facilities complemented with the new equipment acquired using the funding deriving from the Progetto di Eccellenza Dipartimentale 2023-2027.

Data Science Applications and Modelling in Petrology and Volcanology

Data Science is becoming more and more pervasive in any field of research, including Earth Sciences. By using advanced exploratory data analysis techniques, new modeling tools, machine learning, and big data, researchers can gain deeper insights into the evolution of magmatic systems, magma storage regions, subsequent magma migration events within the plumbing system, and eruptive dynamics.

We accept proposals that aim at developing new data sciences applications in petrology and volcanology to better probe the evolution of volcanic plumbing systems and pre-eruptive dynamics.

Detection of Greenhouse Gases through Earth Observation

The main objective of this proposal is to utilize multispectral satellite data from Sentinel 2 and Sentinel 3, along with data obtainable upon request of doctoral opening via PRISMA, to detect and monitor methane and other greenhouse gases in the Earth's atmosphere. Additionally, we intend to explore other potential sources of data and conduct analysis to infer the presence of methane collaterally.

This proposal aims to fully harness the capabilities of multispectral satellite data to address one of the most pressing challenges of our time: climate change. Through a combination of advanced technologies and innovative analysis, we can gain a clearer and more detailed view of greenhouse gas emissions, enabling targeted interventions and informed decisions for the protection of our planet.

From industrial wastes to resources: decarbonization and circular economy.

The ecological transition is a necessary path towards sustainable development and one of the goals of the United Nations' 2030 Agenda. The concepts of decarbonization and circular economy are among the key points to ensure this. The present research proposal is dedicated to the development of strategies to improve the sustainability of industrial processes using geomaterials. The fine-tuned technologies will be optimized along the path of (i) decarbonization of production processes, (ii) ex-situ carbon storage and (iii) reuse of waste geomaterials that will reach the status of end-of-waste and become second-generation geomaterials. The characterization and optimization of waste feedstocks and products will be carried out using both in-house instrumentations, national/international facilities and collaborations with public and private laboratories/industries.

Geomorphological mapping on emerged and submerged lacustrine features and on alluvial landforms in a semi-natural environment

The research theme focuses on the study, recognition and mapping of lacustrine features both emerged and submerged and of drainage networks connected to them and subject to strong anthropization. The study case is the Trasimeno Lake (Umbria, central Italy) and the fluvial network with the adductors and emissaries connected to it.

The results will be used to update the legend of the Italian Geomorphological Map at a scale of 1:50.000 and the relative Geomorphological Database.

Geophysical characterization of Quaternary extensional basins in Umbria through microtremors: a contribution to seismic hazard assessment.

The Quaternary basins in Umbria (e.g., Gubbio, Colfiorito and Norcia) have been historically damaged by medium to high-intensity earthquakes. Several studies have attempted to address the stratigraphic and structural complexities that complicate both geological modeling at various scales as well as the determination of site response. Unfortunately, an accurate definition of the geometry of the basins and the hierarchy of the bordering active faults are still open questions within the scientific community.

During the study, that will be carried out in collaboration with national and international institutions, new and extensive passive seismic data will be acquired on selected sites in Umbria. Single-station measurements, as well as 2D seismic arrays will be used, and the data analyzed and interpreted together with already available geophysical, geological, and satellite data. The study goal will be the detailing the 3D basins architecture of the infilling Quaternary sediments. This work will be crucial for contributing to a better definition of seismic hazard and to reveal local ground motion amplifications.

Implement forecasting models for the management of groundwater resources of carbonate aquifers in the context of climatic variations 

The project aims to design a comprehensive workflow to analyze and predict spring discharges and their dependence on climate change. A stochastic–analytical modelling approach combined with lumped model will be applied to springs fed by carbonate aquifers with different degrees of karstification and fracturing and different geologic and structural setting. These springs are exploited for drinking water supply, and the discharges have been continuously monitored since at least 30 years. The spring discharge time series will be predicted based on forecasted rainfall/temperature time series derived from regional climate model projections. Understanding springs’ behavior can guide management bodies to adopt correct practices to prevent the negative effects of droughts and to evaluate better the vulnerability of groundwater and the sustainability of ecosystems dependent on it.

Integrated platform/basin biostratigraphy (foraminifers and palynomorphs) across the Early Cretaceous of Turkey

This PhD project examines the changes in plant diversity and abundance during the Cretaceous (Aptian to Turonian), focusing on microfloristic and foraminifera analyses of key sections in the Umbria-Marche Basin and Turkey. The Cretaceous period was generally characterized by a warm, super-greenhouse climate with weak latitudinal temperature gradients and no ice sheets, although intermittent cooling periods were identified. The study aims to link vegetational changes to global environmental shifts, such as oceanic anoxic events triggered by massive volcanic activities. These events caused major disturbances in the carbon cycle and climate. Collaboration with national and international institutes will help improve temporal correlation and apply interdisciplinary approaches.

Sedimentary record of Quaternary basins in Central Italy: a key for understanding active tectonic structures and environmental changes

The Quaternary sedimentary successions are fundamental chronological tools to identify the spatial-temporal evolution of active tectonics, to unravel the recent faults activity rates. In addition, they represent a unique paleo-environmental record of climatic changes through time. The project will be developed by integrating surface data, subsurface data (direct and indirect) and both absolute and relative dating taking as case study the sedimentary record of some basins in central Italy with the aim of characterizing the basin-bounding faults activity rates and the climatic and paleo-environmental conditions.

The paleontological record of Olduvai Gorge (Tanzania): a treasure trove of paleoenvironmental information on the eastern African Quaternary

Olduvai Gorge is one of the most important paleontological sites in Africa. The sedimentary sequence cropping out in the Gorge spans the last 2 million years, thus being a treasure trove of data on the Quaternary biological and landscape evolution, including some crucial phases of human evolution. Although known since the early 1900s, the Olduvai paleontological record is far from being understood in its entirety. Some of the biases that afflict this outstanding cultural heritage are (1) the lack of detailed systematic analysis of most remains; (2) the scattering of the historical collections across several museums (National Museum of Tanzania, Natural History Museum London, Museum für Naturkunde Berlin, etc.); (3) the lack of integration between historical and recent collections. The present project aims to fill some of these knowledge gaps with a review of the Olduvai record, associated with its integration with new discoveries made in recent years by the THOR (Tanzania Human Origins Research) program. The review will also benefit from the THOR's research on the re-evaluation of the Olduvai stratigraphic sequence, with the aim of providing updated and more reliable paleoenvironmental reconstructions.

Il dottorato in “Sistema Terra e Cambiamenti Globali”, istituito in occasione del 36° Ciclo, è focalizzato sulle tematiche riguardanti i cambiamenti climatici, la planetologia, le strategie di mitigazione dei rischi naturali e/o antropogenici, la domanda di risorse naturali, la valorizzazione del patrimonio geologico, paleontologico e paesaggistico e la sostenibilità ambientale. Questa missione si persegue anche offrendo alle giovani generazioni opportunità di formazione alla ricerca di alto livello, sia in ambito nazionale che internazionale. L’attività del corso e la sua offerta formativa poggiano innanzitutto sull’esperienza e la qualificazione dei membri del Collegio dei docenti, le cui ricerche hanno garantito costantemente l’attrazione di fondi assegnati su base competitiva, sia di carattere nazionale (es. PRIN, PNRA, PROGETTO DI ECCELLENZA DIPARTIMENTALE 2023-2027) che internazionale (es. ITN, ERC). I dottorandi possono inoltre giovare delle numerose collaborazioni attivate sia con qualificate istituzioni accademiche e di ricerca a livello internazionale, sia con Enti Pubblici di Ricerca di rilevanza nazionale (es. CNR, INGV, OGS, ASI) e con altri soggetti pubblici (es. ENEA, ISPRA, ARPA-Umbria, SABAP-Umbria, ecc.) e privati (es. ENI, ENEL, COLACEM, TIM, ecc.).

Il dottorato in “Sistema Terra e Cambiamenti Globali” forma esperti di elevato profilo tecnico-scientifico, in grado di inserirsi in diversi ambiti occupazionali, sia nel settore pubblico che in quello privato. Le competenze aggiornate ed innovative, caratteristiche di questo corso di dottorato, basato su un approccio spiccatamente interdisciplinare, accresceranno ulteriormente le opportunità di inserimento dei neo-dottori in diversi ambiti, quali: le istituzioni accademiche e gli enti di ricerca, nazionali e internazionali, che si occupano di Scienze della Terra; le agenzie governative che richiedono ricercatori in grado di supportare le decisioni di gestione e le politiche per affrontare alcuni dei maggiori problemi ambientali che la società moderna si trova oggi a fronteggiare, anche in un'ottica di sempre maggiore interazione tra operatori e comunità locali (licenze sociali); gli enti pubblici e le aziende che si occupano di (1) gestione del territorio e mitigazione dei rischi geologici, (2) reperimento, modellazione e gestione delle georisorse, (3) produzione sostenibile di risorse minerarie ed energetiche e (4) studio, tutela e valorizzazione del patrimonio paesaggistico e culturale.

L’attività didattica del dottorato ha il suo fulcro nel progetto di ricerca svolto dai singoli dottorandi, che saranno fortemente incoraggiati a personalizzare il proprio percorso formativo, al fine di conseguire la migliore formazione possibile nel loro settore di ricerca elettivo.
Per supportare al meglio la costruzione di tale percorso formativo, il dottorato mette a disposizione le migliori risorse didattiche disponibili all’interno del Collegio dei docenti e negli Atenei e centri di ricerca internazionali con i quali il collegio mantiene collaborazioni di ricerca, programmando ed attivando una serie di attività didattiche, che comprende insegnamenti specifici del dottorato, scuole e cicli seminariali.

Ogni anno, il Collegio dei docenti approva un percorso didattico composto da corsi, scuole e seminari.

I corsi sono specificamente progettati per il dottorato in “Sistema Terra e Cambiamenti Globali” e sono preferenzialmente rivolti ai dottorandi; sono tenuti da membri del Collegio dei docenti e/o ricercatori nazionali e internazionali con cui i membri del Collegio hanno relazioni scientifiche. Su richiesta, in base ai posti disponibili, i corsi possono essere frequentati da dottorandi di altre sedi, sia italiane che straniere. I corsi generalmente prevedono attività pratiche accanto a quelle teoriche. I corsi prevedono una verifica finale. Le scuole sono aperte sia ai dottorandi che ad altri partecipanti (es. studenti universitari o altro). La partecipazione a corsi e scuole è facoltativa (a eccezione del corso riportato sotto), in relazione, ad esempio, all’attinenza tra l’argomento del corso/scuola e quello del progetto del singolo dottorando.

I seminari sono organizzati in numero di 6-8 per Ciclo e sono tenuti da qualificati ricercatori italiani e stranieri, su tematiche attinenti a quelle del dottorato. I seminari si svolgono di regola nei mesi di gennaio–aprile. I dottorandi sono tenuti a seguire almeno il 75% dei seminari erogati per l’acquisizione di 3 CFU.

Nell’ambito dei 30 CFU obbligatori che ogni dottorando deve acquisire, 9 CFU sono dedicati a un corso multidisciplinare sulle tematiche del dottorato (Sistema Terra e Cambiamenti Globali). La partecipazione a questo corso è obbligatoria per tutti i dottorandi (al primo o secondo anno).

Una permanenza in una o più strutture estere (università, centri di ricerca o altre istituzioni di elevata qualificazione) di almeno 6 mesi (anche non continuativi) è fortemente raccomandata per tutti i dottorandi (obbligatoria per alcuni tipi di dottorato; es. PNRR, PON).

Il corso di dottorato promuove la partecipazione a corsi su tematiche trasversali organizzati da altri dottorati dell’Università degli Studi di Perugia o da altre università italiane e straniere, specie se di carattere multidisciplinare, transdisciplinare e interdisciplinare.

I dottorandi hanno possibilità di partecipare a corsi di lingua straniera presso il Centro Linguistico d’Ateneo (CLA) con durata semestrale o annuale. I corsi di lingua possono essere svolti, a scelta dello studente, nel corso dei tre anni, ma i CFU conseguiti non contribuiscono al raggiungimento dei 30 CFU che i dottorandi devono obbligatoriamente ottenere con le attività didattiche. I periodi di formazione all’estero, fortemente raccomandati per tutti i dottorandi, contribuiscono al potenziamento delle abilità linguistiche.

DPO

DPI

 Verbali del Dottorato