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Novel mathematical methods for mining spatiotemporal ecological data in river ecosystems
keywords DATA MINING, NONLINEAR ANALYSIS, COMPLEX NETWORK
Reference persons LUCA RIDOLFI, RICCARDO VESIPA
External reference persons Prof. Stefano Fenoglio - Università Piemonte Orientale
Description Una delle frontiere della ricerca in campo ambientale è la comprensione di come le caratteristiche fisiche degli ambienti (dei territori) (topografia, idrografia, chimismo, uso del suolo e presenza antropica, frammentazione, ecc.) determinino e condizionino la struttura ecologica delle comunità che lì vivono. Ovvero, si tratta di comprendere quanto e come la dinamica spazio-temporale degli ecosistemi sia dettata dai vincoli fisici imposti dagli ambienti che accolgono gli ecosistemi stessi.
L’argomento è di assoluta importanza: riuscire a comprendere tali legami significherebbe capire e prevedere come i continui e diffusi cambiamenti imposti dall’uomo sull’ambiente fisico alterano e influenzano la vita degli ecosistemi.
L’ambiente fluviale è un caso particolarmente rilevante in cui si manifesta tutta la complessità delle interconnessioni tra caratteristiche abiotiche e comportamenti biotici. Tale ambiente è ricchissimo di biodiversità ed estremamente importante per molte attività umane ma al contempo intrinsecamente fragile e molto vulnerabile ai cambiamenti climatici. Nonostante l’importanza di comprendere appieno le dinamiche biologiche fluviali, la complessità fisica del reticolo (topografia multifrattale, spiccata variabilità idrologica, presenza di barriere fisiche, parziale unidirezionalità) fa sì che la comprensione di come i reticoli modellino i processi bio-ecologici fluviali sia agli albori. Pertanto, la salvaguardia, il ripristino e la gestione sostenibile degli ecosistemi fluviali è subordinato allo studio e alla comprensione dei meccanismi bio-ecologici che li regolano e governano. Da questa pressante esigenza scientifica e ingegneristica nasce la necessità di coinvolgere gli studenti dei corsi di ingegneria nello svolgimento di tesi riguardo questi argomenti. Da un lato, vi è il grande interesse scientifico nel trattare un problema complesso e multidisciplinare, dall’altro l’esigenza di formare laureati che possano portare le esperienze maturante durante il periodo di tesi nelle pratiche ingegneristiche legate alla gestione dell’ambiente fluviale.
Data la forte multidisciplinarietà dell’argomento e la necessità di conoscenze specialistiche in ambito biologico ed ecologico, le tesi sono svolte in collaborazione con i gruppi di Ecologia Fluviale dell’Università del Piemonte Orientale e dell’Università di Torino. Tali gruppi di ricerca hanno raccolto negli anni una grande quantità di informazioni idro-biologiche sui reticoli fluviali delle Alpi Occidentali. Si ha quindi a disposizione un patrimonio di dati pressoché unico per estensione e dettaglio, che cela una grande quantità di informazioni. Si tratta di estrarre tale informazioni, attraverso analisi comparate e usando metodi di analisi (lineari, non lineari, statistici e di data mining) di dati spazio-temporali.
L’argomento si presta a diversi tipologie di tesi: da tesi volte a studiare il legame tra ambiente fisico e quello ecologico adottando metodi già noti di analisi di dati a tesi più di carattere metodologico e che sperimentano nuovi metodi matematici per l’analisi di dati spazio-temporali (p.es. metodi di analisi non lineare di serie temporali, metodi statistici innovativi, metodi geostatistici, ecc.), da tesi che studiano i cambiamenti temporali occorsi negli ultimi anni a tesi che indagano l’effetto di frammentazione causato dalle opere dell’uomo. Quindi si prega di contattare i docenti per avere maggiori informazioni.
Deadline 30/09/2020
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