Laurea triennale in Scienze Geologiche presso la facoltà di Scienze della Terra con tesi dal titolo 

“Caratteristiche geochimiche delle rocce vulcaniche dell’isola di Ponza, Isole Pontine”

Trattazione teorico-pratica di tutti i temi legati alle scienze della terra e ampia panoramica sulle più aggiornate tecniche di analisi dei materiali lapidei e non con svariati esami che implicavano prove pratiche di laboratorio ed utilizzo di strumentazioni per studio dei materiali (microscopia ottica, diffrazione raggi X, microscopia elettronica). Esperienze di terreno per prelievo campioni e mappatura geologica. Esame delle criticità e rischi sul terriotrio legati ad attività antropiche (tracciamento inquinanti) e dinamiche naturali (rischio sismico, idrogeologico e vulcanico).

Relatore: Sandro Conticelli (Università di Firenze),

Correlatore: Riccardo Avanzinelli (Università di Firenze)

votazione finale: 110/100 con lode

Laurea magistrale (specialistica) in Scienze e tecnologie geologiche (LM-74); curriculum Vulcanologia Geotermia e Georisorse presso Università degli stdui di Firenze, con tesi dal titolo:

“The vulcanian activity of Sakurajima vulcano (Japan): depositional processes and shape analysis of products”

Ampia panoramica sulla caratterizzazione e quantificazione di processi naturali legati agli ambienti geodinamici e magmatici che caratterizzano la litosfera con particolare attenzione rivolta ai fenomeni magmatico-vulcanologici (corso di fisica del vulcanismo e geochimica dei fluidi).

Il lavoro di tesi ha consistito in uno studio e caratterizzazione quantitiativa dei processi di produzione e trasporto in atmosfera della cenere vulcanica presso il sistema vulcanico attivo del Sakurajima (Giappone). Particolare attenzione è stata rivolta al processo di aggregazione in aria della frazione fine (<100µm) del particolato cineritico, al fine di fare luce su aspetti ancora poco noti di questo fenomeno ed aiutare nell’implementazione di modelli numerici utili nella previsione della dispersione di cenere in atmosfera.

Lo studio realizzato in collaborazione con Università di Firenze, e Università di Ginevra (Svizzera) ha previsto una prima fase (circa tre settimane) di lavoro sul terreno in Giappone presso il vulcano Sakurajima. Qui è stato portato a termine un esperimento di studio sul fenomeno di aggregazione unito ad un campionamento della cenere prodotta dal vulcano. Le tecniche impiegate per l’esperimento comprendono l’utilizzo di telecamere ad alta risoluzione e velocità (High-Speed-Cameras) e telecamera termica FTIR. I campioni e i dati raccolti sono stati in seguito analizzati con microscopio ad elettroni secondari (SEM), analizzatore laser per caratterizzare la granulometria dei depositi e microscopia binoculare al fine di descrivere il particolato fine. I dati raccolti con la High-speed camera e con la telecamera termica sono stati processati in ambiente MatLab e Fiji al fine di sviluppare un algoritmo semiautomatico per il trattamento delle misure e delle incertezze associate.

Relatore:  Prof. Raffaello Cioni  (Università di Firenze)

Correlatore:  Prof. Marco Pistolesi  (Università di Pisa)

110/100 con lode (con menzione di merito)

Tirocinio svolto presso i laboratori dell’Università di Ginevra (Svizzera)

Collaborazione al dimensionamento e allo svolgimento di esperimenti di laboratorio presso i laboratori del Wind Tunnel dell’università di Ginevra. L’obiettivo è stato quello di parametrizzare il comportamento aerodinamico del particolato vulcanico in atmosfera e studiare l’efficienza di aggregazione della cenere vulcanica. L’esperimento è stato condotto attraverso l’impiego di telecamere ad alta velocità (HS-Cameras) montate su supporti ad-hoc realizzati per l’esperimento. I dati raccolti sono stati poi analizzati con software per l’analisi d’immagine (Fiji) e di computing (MatLab). 

conseguimento del Dottorato di ricerca (PhD) presso scuola dottorale Università di Firenze, Università di Siena e Università di Pisa, con tesi dal titolo:

“The genesis, transport and deposition of volcanic ash in the context of Vulcanian activity”

Temi trattati: studio delle dinamiche eruttive in contesti caratterizzati da attività esplosiva ciclica a medio-bassa energia attraverso l’analisi dei processi di genesi, e delle dinamiche di trasporto/deposizione del particolato di natura vulcanica in atmosfera. Caratterizzazione della cenere vulcanica e studio delle relazioni fra morfometria della cenere e dinamiche eruttive.

E’ stato appreso il funzionemento delle seguenti strumentazioni analitiche: telecamere ad alta risoluzione e velocità (Phantom Pro camera HS-HR), Microscopia elettronica a scansione (SEM; Zeiss EVO MA15 dei laboratori MEMA, Unifi), Analizzatore automatico di particelle (Malvern Morphologi GS3), microTomografo a raggi X (Burker SkyScan 1273).

Nell’ambito del progetto di dottorato sono state sviluppate anche collaborazioni interdipartimentali volte alla caratterizzazione morfologica e granulometrica di particolato di varia natura (atmosferico, carico solido in sospensione in acqua naturali, paste dentali).

In particolare, durante il secondo anno di dottorato mi sono occupato personalmente di ottimizzare ed implementare le procedura per la misura della morfologia e granulometria del particolato fine attraverso l’uso dell’analizzatore ottico di particelle (Malvern Morphologi). Tale strumento è stato da me usato, oltre che per fini prettamente vulcanologici, anche nell’ambito di progetti aperti con ARPAT quali il progetto di valutazione dell’impatto ambientale dell’estrazione di marmo nel sistema Corchia (Apuane). Nell’ambito di questo progetto sono state messe a punto procedure utili a caratterizzare e tracciare la dispersione di particolato fine in sospensione nelle acque del sistema carsico apuano del Mt. Corchia derivante dalle operazioni di estrazione e taglio del marmo. Inoltre sono attualmente coinvolto in due progetti volto alla caratterizzazione dimensionale e morfologica del particolato atmosferico campionato su viale Gramsci a Firenze (collaborazione con Prof. F. Di Benedetto e Stefania Venturi dell’Università di Firenze (DST)) e allo studio morpfometrico di paste dentali, con l’obiettivo di quantificare il rischio da inalazione.

Durante l’esperienza dottorale numerose sono state le presentazioni in forma orale / poster a convegni scientifici nazionali ed internazionali (Cities on Volcanoes Naples 2018; Ritmann Catania 2019; European Geoscience Union 2020). 

Relatore: Raffaello Cioni (Università di Firenze)

Correlatore: Matia De’ Michieli Vitturi (INGV-Pisa)

Votazione: Dottorato cum laude

Due anni come Assegnista di Ricerca presso Università degli studi di Firenze, con progetto dal titolo: 

"Sviluppo metodologie innovative per lo studio e la caratterizzazione del particolato di natura vulcanica e antropica attraverso tecniche di analisi d’immagini e microscopia elettronica."

L’attività di ricerca svolta ha l’intento di dare continuità e sviluppare ulteriormente i temi di ricerca trattati nell’ambito del precedente dottorato. Durante il primo anno ho condotto in prima persona una sessione di analisi al microtomografo a raggi X presso il dipartimento di geoscienze dell’università di Losanna (Svizzera). La produzione di grandi quantità di dati derivanti dalle analisi fatte (sia con il microTomografo, che con l’analizzatore statico di particelle) mi ha permesso di approfondire temi legati alla programmazione e all’analisi dati in ambiente MatLab e R. Attualmente conduco uno studio che sfrutta un approccio statistico multivariato (Principal Component Analysis e Cluster analysis) per definire rapporti genetici fra popolazioni di particelle di cenere vulcanica.

Referente interno: Raffaello Cioni (Università di Firenze)

Contratto di 3 anni attualmente in corso di svolgimento come ricercatore a tempo determinato di tipo A (RTD-A).

Il tema di ricerca orbita nell'ambito di progetti finanziati dall'UE in relazione all'iniziativa NextGeneratioUE-PNRR, e grava sul Partenariato esteso PE3, progetto: RETURN CUP rischi ambientali, naturali ed antropici. L'obiettivo della ricerca è quella di valutare e contribuire a mitigare il rischio associato al vulcanismo nel Sud Italia.

Elenco pubblicazioni scientifiche e atti congressuali

  PhD Thesis:

• Gabellini P. (2021). The genesis, transport and deposition of volcanic ash in the context of volcanic activity. PhD thesis. Catalogo FLORE, University of Florence.

     Scientific pubblications:

• Gabellini P, Rossi E, Bonadonna C, Pistolesi M, Bagheri G and Cioni R (2020) Physical and Aerodynamic Characterization of Particle Clusters at Sakurajima Volcano (Japan). Front. Earth Sci. 8:575874.

doi: 10.3389/feart.2020.575874

• Gabellini P, Cioni R., Geshi N., pistolesi M., Miwa T., Lacanna G. & Ripepe M. (2022) Eruptive dynamics and fragmentation mechanisms during cyclic Vulcanian activity at Sakurajima Volcano (Japan): insights from ash texture analysis. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2022, 107582.

                  https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2022.107582

• D’Oriano C, Del Carlo P, Andronico D, Cioni R, Gabellini P, Cristaldi A and Pompilio M (2022) Syn-Eruptive Processes During the January–February 2019 Ash-Rich Emissions Cycle at Mt. Etna (Italy): Implications for Petrological Monitoring of Volcanic Ash. Front. Earth Sci. 10:824872. doi: 10.3389/feart.2022.824872

• Hantusch, M., Ripepe, M., Lacanna, G., Montenegro, V., Valderrama, O., Farias, C., ... & Cioni, R. (2021). Low-energy fragmentation dynamics and ash recycling during explosive activity at Copahue volcano (Argentina) as revealed by infrasonic array and ash characteristics. Frontiers in Earth Science, 9, 92. https://doi.org/10.3389/feart.2021.578437

• Vecino, M.C.D., Rossi, E., Freret-Lorgeril, V. et al. Aerodynamic characteristics and genesis of aggregates at Sakurajima Volcano, Japan. Sci Rep 12, 2044 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-05854-z

• Nannoni A, Piccini L, Costagliola P, Batistoni N, Gabellini P, Cioni R, Pratesi G and Bucci S (2021) Innovative Approaches for the Sedimentological Characterization of Fine Natural and Anthropogenic Sediments in Karst Systems: The Case of the Apuan Alps (Central Italy). Front. Earth Sci. 9:672962.

                https://doi.org/10.3389/feart.2021.672962.

      Submitted papers:

• Products and dynamics of lava-snow explosions: the 16 March 2017 explosion at Mt Etna (Italy); Cioni R., Andronico D., Cappelli L., Aravena A., Gabellini P., Cristaldi A., Corsaro R.A., Cantarero M., Ciancitto F., de Beni E. Geoscience Frontiers.

• Harmful effects of dental alginates: looking for their etiology through a mineralogical and spectroscopic approach; Ardit M., Baroni T., Capacci F., Arcangeli G., Romanelli M., Zoleo A., Capella S., Belluso E., Gabellini P., Cioni R., Di Benedetto F., Frontiers International Journal of Hygiene and Environmental Health.

• Gabellini P., Bonadonna C., Cioni R., Pistolesi M., Geshi N., Rossi E. & Bagheri G. Morphologic and dynamic analysis of ash and ash aggregates at Sakurajima volcano (Japan); Oral talk, congresso congiunto SIMP-AIV-SGI-SoGeI, Pisa 3-6 settembre 2017.

• P. Gabellini, E. Rossi, C. Bonadonna, R. Cioni, M. Pistolesi, N. Geshi, G. Bagheri. Dynamic analysis of ash aggregates revealed through HS-HR imaging at Sakurajima volcano (Japan); Poster presentation, in session S01.26 - Volcanic ash: from monitoring to impacts - at the international conference “Cities on Volcanoes 10”, Naples 2018. In Millenia of Stratification between Human Life and Volcanoes: strategies for coexistence (Vol. 43, pp. 579-579). INGV: ISSN 2039-6651 anno 2018 num. 43.

• P. Gabellini, R. Cioni, M. Pistolesi, C. Bonadonna, N. Geshi. Fragmentation mechanisms revealed trough the ash morphology and texture at Sakurajima volcano (Japan); Poster presentation, in session S01.14 - Volcano geology and field observations aimed at validation of numerical models - at the international conference “Cities on Volcanoes 10”, Naples 2018. In Millenia of Stratification between Human Life and Volcanoes: strategies for coexistence (Vol. 43, pp. 579-579). INGV: ISSN 2039-6651 anno 2018 num. 43.

• Gabellini, P., Cioni, R., Pistolesi, M, Geshi, N. & Bondonna, C. Eruptive dynamics and fragmentation mechanisms of vulcanian activity at Sakurajima volcano (Japan): insights from the quantitative investigation on ash shape and texture. Oral talk, 4° conferenza A. Rittmann, Catania, february 2020. ISSN 2039-6651 ANNO 2020 NUMERO 52.

• Gabellini P., Cioni R., Zuchegna M., Rubino L., Pistolesi M. Non-explosive magma fragmentation during the 1888-90 eruption of Vulcano (Aeolian Islands): insights from breccia-bearing blocks. Oral talk, 4° conferenza A. Rittmann, Catania, february 2020. ISSN 2039-6651 ANNO 2020 NUMERO 52.

• P. Del Carlo, C. D'Oriano, D. Andronico, A. Cristaldi, P. Gabellini, M. Pompilio, R. Cioni. Quantitative analyses of volcanic ash from Etna volcano (Italy) and inferences on different eruption style. Poster presentation, 4° conferenza A. Rittmann, Catania, february 2020. ISSN 2039-6651 ANNO 2020 NUMERO 52.

• Gabellini, P., Bonadonna, C., Cioni, R., Pistolesi, M., Geshi, N., Rossi, E., & Bagheri, G. (2020, May). Morpho-textural and dynamic analysis of ash particles and ash aggregates at Sakurajima volcano (Japan). In EGU General Assembly Conference Abstracts (p. 10166). 10.5194/egusphere-egu2020-10166.
• Gabellini P., Cioni R., Hantusch M., Lacanna G., Ripepe M., Montenegro V., Valderrama O., Farias C., Caselli A. Mechanisms of ash production and recycling during low-energy, mid-intensity eruptions at Copahue volcano (Argentina). Oral talk, 4° conferenza A. Rittmann per Giovani Ricercatori, Aprile 2021. ISSN 1590-2595 ANNO 2021 NUMERO 59.

• Gabellini P., Cioni R., Hantusch M., Lacanna G., Ripepe M., Montenegro V., Valderrama O., Farias C., Caselli A. Mechanisms of ash production and recycling during low-energy, mid-intensity eruptions at Copahue volcano (Argentina). Oral talk, 90° congresso della Società Geologica Italiana (SGI Trieste 2021). In abstract book editorsGeology without borders - 90° Congresso della Società Geologica Italiana. https://doi.org/10.3301/ABSGI.2021.03
• D’Oriano C., Del Carlo P., Andronico D., Cioni R., Gabellini P., Cristaldi A., Pompilio M. Syn-eruptive processes during the January-February 2019 ash-rich emissions at Mt. Enta (Italy): implications for petrological monitoring of volcanic ash. Poster presentation at the international conference “Cities on Volcanoes 11”, Heraklion (Crete, Greece) 2022.

• Gabellini, P., Cioni, R., Rossi, Bonadonna, C., Pistolesi, M., Baumgartner L. & Putlitz B. New insights on the intimate structure of natural volcanic aggregates through X-ray micro-tomography. Oral talk at the 5° conferenza A. Rittmann, Catania, Settembre 2022. ISSN 2039-6651 ANNO 2022 NUMERO 70.

• Gabellini P., Cioni R.Fast morphometrical data acquisition on volcanic ash particles for the eruptive style detection: a multivariate statistics approach.Poster presentation at the 5° conferenza A. Rittmann, Catania, Settembre 2022. ISSN 2039-6651 ANNO 2022 NUMERO 70.

• Menzione di merito per la tesi di Laurea Magistrale.

• Primo premio per la miglior presentazione orale alla conferenza nazionale Rittmann, edizione 2021.