At the end of the course, the student will be able to understand the
theory of the described methods, to evaluate the applicability as a
function of different specific targets, to design a geophysical survey, to
analyze and process the data, to manage and apply adequate inversion
techniques. The student will further evaluate the reliability of the
obtained results, critically interpreting the proposed data sets and
integrating the information obtained by the different methodologies.

Basic knowledge on the electrostatic, classical electrodynamics,
electromagnetism, and wave propagation

The course aims at giving detailed information about theoretical and
applied issues about the electromagnetic methods used in applied
geophysics. All the methodologies based on electromagnetic fields and
waves are considered, including all the frequency range, both induction
and wave propagation principles. The final objective is always to extract qualitative and quantitative information of the subsurface at various
scales and with a different resolution level. In detail, the course will focus
on: time domain (TDEM) and frequency domain (FDEM) electromagnetic
methods, Ground Penetrating Radar (GPR) and Time Domain
Reflectometry (TDR)

In addition to the material shown by the lecturer, which will be handed out in advance,
the following texts are suggested for further study:
Nabighian M. N., ELECTROMAGNETIC METHODS IN APPLIED GEOPHYSICS:
VOLUME 1, THEORY, 1988, Society of Exploration Geophysicists - SEG,
ISBN 1560800690, 531 pagg.
Nabighian M. N., ELECTROMAGNETIC METHODS IN APPLIED GEOPHYSICS:
VOLUME 2, APPLICATION, Parts A and B, 1991, Society of Exploration
Geophysicists - SEG, ISBN 1560800224, 991 pagg.
Zhdanov M. S., GEOPHYSICAL ELECTROMAGNETIC THEORY AND
METHODS, 2009, Elsevier Science, ISBN 0444529632, 9780444529633,
868 pagg.
Jol H., Ground Penetrating Radar Theory and Applications, 2008, Elsevier
Science, ISBN 9780444533487, 9780080951843, 544 pagg.

Il corso si propone di fornire informazioni dettagliate sulle questioni teoriche e
applicate relativamente ai metodi elettromagnetici utilizzati nella
geofisica applicata. Vengono prese in considerazione tutte le metodologie basate sui campi elettromagnetici negli intervalli di frequenza utilizzati, nonchè i principi di induzione e di propagazione delle onde EM. L'obiettivo finale è quello di estrarre
informazioni qualitative e quantitative del sottosuolo a varie scale e con diversi livelli di risoluzione.
Il corso è organizzato in quattro unità didattiche:
a) Teoria classica dei campi elettromagnetici e loro peculiarità per i materiali geologici. Descrizione della conducibilità elettrica, della permittività dielettrica e del vettore di polarizzazione dielettrica per materiali omogenei e non, con particolare attenzione alle diverse approssimazioni possibili.
Analisi del comportamento dei materiali in funzione delle diverse
frequenze. Differenze tra i metodi di induzione e di propagazione.
Nomi e classificazione delle diverse tecniche geofisiche con
alcuni dettagli sulla loro evoluzione storica e sulla loro applicazione.
Cenni sulle applicazioni peculiari in ambienti specifici (pozzi,
mare, strumenti aviotrasportati).
b) Metodi elettromagnetici. Metodi elettromagnetici nel dominio del tempo (TDEM) e nel dominio della frequenza (FDEM). Skin depth e profondità di diffusione.
Parametri di misura e relazioni empiriche. Conduttività. Risoluzione/profondità massima di indagine. Descrizione degli strumenti
e delle configurazioni di acquisizione. Sistemi multifrequenza. Analisi,
elaborazione e tecniche di inversione dei dati. Interpretazione dei dati e
correlazione con altri metodi. Potenzialità e limiti.
c) Riflettometria nel dominio del tempo (TDR). Descrizione delle modalità di misura e delle diverse applicazioni possibili. Calibrazione del sistema ed
equazione per ricavare la conducibilità elettrica e la permittività dielettrica. Analisi ed elaborazione dei dati. Interpretazione e correlazione dei dati. Esempi di applicazione in idrogeologia e glaciologia. Potenzialità e limiti.
d) Ground-Penetrating Radar (GPR). Descrizione delle diverse
tecniche di misura e dei parametri di acquisizione. Analisi ed
elaborazione dei dati. Tecniche e metodi di inversione per ricavare informazioni qualitative e quantitative, compresi gli attributi GPR. Esempi di
applicazione e integrazione con altre tecniche. Potenzialità e
limitazioni.

Front lectures integrated by the critical discussion of scientific papers
previously assigned and described to the students.

The teacher is available for requests by e-mail, phone or by previously accorded appointment.

Oral examination about one of the papers proposed for the discussion
during the course and extension to the whole course program. The ability
to connect and integrate the physical concepts and between the different
topics will be particularly appreciated.

This course explores topics closely related to one or more goals of the United Nations 2030 Agenda for Sustainable Development (SDGs)