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Sciacca, Umberto
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Sciacca, Umberto
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- PublicationOpen AccessL'uso della polarizzazione dell'eco nei sondaggi ionosferici(2007)
; ; ; ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; While performing an ionospheric sounding the information brought by the polarisation of the received echo is not essential. In fact, the "AIS" ionosonde [Arokiasami 2002], developed at INGV in the recent years, does not allow for this piece of information but it is able to generate good quality ionograms, from which it is possible to discriminate between the ordinary and the extraordinary ray. Anyway, if the polarisation information is available the automatic scaling of the ionograms can be more effective. This work consists of some theoretical and technological considerations, fundamental to the development of an improved ionosonde model, that has been carried on at INGV. The magnetoionic theory of propagation of radio waves into the ionosphere is assumed as known; so only some concepts concerning more tightly the waves polarisation and the creation of the ordinary and the extraordinary rays are developed; eventually the practical ways by which it is possible to discriminate them by means of a sounding instrument are described.34183 237 - PublicationOpen AccessIONOSONDA A COMPRESSIONE DI IMPULSI - NOTA TECNICA PRELIMINARE(2002)
; ; ; ; ; ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Tutone, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; Nel laboratorio di geofisica ambientale dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia è stato progettato e realizzato il prototipo di una ionosonda a bassa potenza a compressione di impulsi secondo i dettami della moderna tecnica radaristica. Si è puntato sulla realizzazione di una macchina a bassa potenza e dal costo contenuto con possibilità di costituire una rete di ionosonde per scopi di sorveglianza ionosferica. Il sistema con una potenza di 200W consente di investigare la ionosfera da 90 a 700km con una risoluzione verticale di 5km in un range di frequenza da 1 a 20MHz.53528 721 - PublicationOpen AccessLa radiopropagazione nei ghiacciai(2003)
; ; ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia; Da alcuni anni l'INGV sta partecipando a progetti di ricerca nel campo della radioglaciologia, cioè lo studio dei ghiacciai tramite sistemi radar conosciuti anche come Radio Echo Sounding. Gli esiti del lavoro svolto in Istituto e i risultati delle campagne hanno portato alla pubblicazione di alcuni lavori, la formulazione dei quali ha richiesto lo svolgimento preventivo di considerazioni teoriche e l'approntamento di procedure di calibrazione. Queste considerazioni sono raccolte nel presente lavoro.387 213 - PublicationRestrictedScientific review on the Complex Eikonal, and research perspectives for the Ionospheric Ray-tracing and Absorption(2013-03-20)
; ; ; ;Settimi, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; The present paper conducts a scientific review on the complex eikonal, extrapolating the research perspectives on the ionospheric ray-tracing and absorption. As regards the scientific review, the eikonal equation is expressed, and some complex-valued solutions are defined corresponding to complex rays and caustics. Moreover, the geometrical optics is compared to the beam tracing method, introducing the limit of the quasi-isotropic and paraxial complex optics approximations. Finally, the quasi-optical beam tracing is defined as the complex eikonal method applied to ray-tracing, discussing the beam propagation in a cold magnetized plasma. As regards the research perspectives, this paper proposes to address the following scientific problem: in absence of electromagnetic (e.m.) sources, consider a material medium which is time invariant, linear, optically isotropic, generally dispersive in frequency and inhomogeneous in space, with the additional condition that the refractive index is assumed varying even strongly in space. The paper continues the topics discussed by Bianchi et al. [2009], proposing a novelty with respect to the other referenced bibliography: indeed, the Joule’s effect is assumed non negligible, so the medium is dissipative, and its electrical conductivity is not identically zero. In mathematical terms, the refractive index belongs to the field of complex numbers. The dissipation plays a significant role, and even the eikonal function belongs to the complex numbers field. Under these conditions, for the first time to the best of our knowledge, suitable generalized complex eikonal and transport equations are derived, never discussed in literature. Moreover, in order to solve the ionospheric ray-tracing and absorption problems, we hint a perspective viewpoint. The complex eikonal equations are derived assuming the medium as optically isotropic. However, in agreement with the quasi isotropic approximation of geometrical optics, these equations can be referred to the Appleton-Hartree’s refractive index for an ionospheric magneto-plasma, which becomes only weakly anisotropic in the presence of Earth’s magnetic induction field. Finally, a simple formula is deduced for a simplified problem. Consider a flat layering ionospheric medium, so without any horizontal gradient. The paper proposes a new formula, useful to calculate the amplitude absorption due to the ionospheric D-layer, which can be approximately modelled by a linearized complex refractive index, because covering a short range of heights, between h1= 50 km and h2= 80 km about.1687 363 - PublicationOpen AccessGlacio RADAR system and results(2008-05-26)
; ; ; ; ; ; ;Zirizzotti, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Tabacco, I. E.; Università di Milano/ Dipartimento scienza della terra, Via Cicognara 7 20129 Milano Italy ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; ; ;IEEE Aerospace and Electronics Systems Society, (AESS); IEEE Aerospace and Electronics Systems SocietySince 1997 the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in Italy has been involved in the development of the airborne RES system named Glacio RADAR, which is continuously upgraded. Radio Echo Sounding (RES) techniques are widely used in glaciological measurements. They are based on the use of radar systems, to obtain information concerning ice thickness of ice sheets and ice shelves, internal layering of glaciers, detection of inhomogeneities, exploration of subglacial lakes and identification of physical nature of subglacial interface. The Glacio RADAR is mounted on an aircraft and flies at an altitude around 300m above the ice surface during the survey. The first prototype operates in bistatic mode with separate transmit and receive one wire folded dipole installed beneath the aircraft wings. It works at 60 MHz with an envelope pulse width variable between 0.3 s and 1 s. The receiving window is 64 s which implies a maximum penetration depth (range) in the ice of about 5.3 km. The horizontal sampling rate is 10 traces/s at a mean aircraft speed of about 70 m/s. This would produce roughly 143 traces per kilometre (horizontal resolution of 1 trace every 7 m). The Navigation and geographical information is based on a on board GPS receiver giving longitude, latitude, altitude and time for the acquired radar trace. This radar was used in several Italian Antarctic Expeditions (1997, 1999, 2001 and 2003) and highlights of data results from these expeditions are presented here.14468 474 - PublicationOpen AccessCOMPORTAMENTO AD ALTA PRESSIONE DI TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI PER APPLICAZIONI DI GEOFISICA SPERIMENTALE(2011)
; ; ; ; ; ;Iarocci, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Romeo, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Mari, M.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Misiti, V.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia; ; ; ; L’investigazione del comportamento acustico di campioni di roccia implica l’uso di trasduttori piezoelettrici [Spinelli et al., 2009], sia in uso attivo (eccitazione e rilevazione) che passivo (rilevazione delle onde elastiche generate da fenomeni di fratturazione). In alcuni casi vengono imposte elevate pressioni per simulare le condizioni di sconfinamento del campione di roccia in profondità, utilizzando un liquido o un gas. La natura dei trasduttori piezoelettrici suggerisce che essi non debbano soffrire molto in ambienti in cui la variazioni di pressione o la pressione di esercizio sia un elemento non trascurabile e possono essere utilizzati in tali condizioni senza particolari precauzioni con evidenti vantaggi nella semplificazione del set-up sperimentale. Questa nota è la descrizione delle misure condotte per caratterizzare dei trasduttori piezoelettrici, nell’intervallo di pressione di interesse (0 - 1000 atm), da utilizzare per scopi sperimentali nell’ambito del progetto europeo ERC Starting Grant Project GLASS InteGrated Laboratories to investigate the mechanics of ASeismic vs. Seismic faulting. Per fare ciò due trasduttori sono stati incollati direttamente tra loro in modo da realizzare un quadripolo, con una porta d’ingresso e una di uscita, e ne è stata rilevata la caratteristica ingresso – uscita al variare della frequenza. Per il rilevamento delle caratteristiche elettriche sono stati usati differenti strumenti di misura: un generatore di segnali, un oscilloscopio e un analizzatore di reti vettoriale. Per imporre sui campioni una pressione controllata è stato allestito un apparato meccanico dedicato, formato da un insieme pistone-cilindro all’interno del quale viene alloggiata la coppia di trasduttori incollati. Nel cilindro viene inserito olio (adeguatamente incomprimibile ed elettricamente isolante) come vettore di pressione; la spinta sul pistone viene esercitata attraverso una pressa idraulica. Una particolare cura è stata posta nella costruzione del passacavo a tenuta per alte pressioni. Nei paragrafi che seguono verranno dapprima descritti i trasduttori usati per gli esperimenti e l’apparato meccanico, quindi si passerà alla presentazione delle misure effettuate in varie condizioni e con i vari strumenti.661 187 - PublicationOpen AccessThe new AIS-INGV digital ionosonde(2003)
; ; ; ; ; ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Tutone, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Baskaradas, J. A.; TRIL fellow, The Abdus Salam International Center for Theoretical Physics, Trieste, Italy; ; ; ; A new digital ionosonde called AIS-INGV (Advanced Ionospheric Sounder) was designed both for research and for routine service of HF radio wave propagation forecast. Nearly the entire system was developed in the Laboratorio di Geofisica Ambientale at the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Rome. It exploits advanced techniques for signal analysis, recent technological devices and PC resources. This paper describes design concepts and performance of the new ionosonde.54349 1070 - PublicationOpen AccessReflecting Sub-Ice Surfaces Observed by Radio Echo Sounding System(2003)
; ; ; ; ; ; ;Bianchi, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;De Michelis, P.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia ;Tabacco, I. E.; Università di Milano - Sezione Geofisica, Milano - Italy ;Zirizzotti, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; ; ; ; ;Frezzotti, M.; ENEA Progetto Clima, PO Box 2400, 000100 Roma AD - Italy ;Maggi, V.; Department of Environmental Sciences, University of Milano–Bicocca, Piazza della Scienza 1, I-20126 Milan, Italy; The reflection coefficient (R) at the interface of two media provides information on their electromagnetic nature. If the first medium is known, e.g. air (or ice, that in a broad interval of physical conditions maintains certain propagative characteristics nearly constant), the electromagnetic properties of the second medium can be determined. Hence, the ice/seawater, ice/water and ice/rock interfaces exhibit different reflection coefficients which can be detected by means of a RES system (Tabacco et al., 1999; Tabacco et al., 2000). The length of the radio wave does not allow the employment of sophisticated antennas, and so folded dipoles are arranged beneath the wings of the aircraft. As a consequence, the transmitted radio wave beam illuminates a relatively large area, and the power of the echo signal greatly depends on the shape of the reflecting surfaces. An electromagnetic analysis shows that, in certain conditions, the variations in amplitude detected by the system are mainly due to focusing or defocusing effects determined by the shape of the reflectors (Bianchi et al., 2001; Tabacco et al., 1999).14194 222 - PublicationRestrictedRadars for Probing the Terrestrial Ionosphere: an Overview of Old and New TechniquesThe first instrument that exploited the radar principle was used to investigate the properties of the ionospheric reflecting layers. Over the decades since then, the techniques have improved and many other types of probing have been developed. The presentation summarizes various methodologies, with particular focus on the vertical sounding, and describes the recent improvements, taking into account that in the last years the classic vertical soundings have been joined by new measures of the attenuation undergone by the signal, that are useful to improve the knowledge of the characteristics of the medium.
81 2 - PublicationOpen AccessIonospheric radars development(2010-10)
; ; ;Zuccheretti, E.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Sciacca, U.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1, Roma, Italia; ; ; ; ;Fernandez, P. M.; Universidad Nacional de Tucumán, Argentina ;Cabrera, M. A.; Universidad Nacional de Tucumán, Argentina; The presentation deals with one of the most popular technique to investigate the terrestrial ionosphere: the vertical radio sounding. The basic elements of the radar theory are explained starting from the envelope radar up to more sophisticated techniques of the coded radars. Antennas design elements and problems are highlighted along with the most common solutions. Then the principles of the ionospheric measurements are reported from the ionogram to the ionospheric parameters and to the density profile. A detailed analysis of the ionosonde system installed at Tucumán Ionospheric Observatory, Argentina, is performed.268 862