Deep crustal structure of the Parana Basin from receiver functions and Rayleigh-wave dispersion: Evidence for a fragmented cratonic root

The deep crustal structure of the Parana Basin of southern Brazil is investigated by analyzing P- and PP-wave receiver functions at 17 Brazilian Lithosphere Seismic Project stations within the basin. The study area can be described as a typical Paleozoic intracratonic basin that hosts one of the largest Large Igneous Province of the world and makes a unique setting for investigating models of basin subsidence and their interaction with mantle plumes. Our study consists of (1) an analysis of the Moho interaction phases in the receiver functions to obtain the thickness and bulk Vp/Vs ratio of the basin`s underlying crust and (2) a joint inversion with Rayleigh-wave dispersion velocities from an independent tomographic study to delineate the detailed S-wave velocity variation with depth. The results of our analysis reveal that Moho depths and bulk Vp/Vs ratios (including sediments) vary between 41 and 48 km and between 1.70 and 1.76, respectively, with the largest values roughly coinciding with the basin`s axis, and that S-wave velocities in the lower crust are generally below 3.8 km/s. Select sites within the basin, however, show lower crustal S-wave velocities slightly above 3.9 km/s suggestive of underplated mafic material. We show that these observations are consistent with a fragmented cratonic root under the Parana basin that defined a zone of weakness for the initial Paleozoic subsidence of the basin and which allowed localized mafic underplating of the crust along the suture zones by Cenozoic magmatism.

Contributions to the theory of magnetorotational instability and waves in a rotating plasma

The one-fluid magnetohydrodynamic (MHD) theory of magnetorotational instability (MRI) in an ideal plasma is presented. The theory predicts the possibility of MRI for arbitrary 0, where 0 is the ratio of the plasma pressure to the magnetic field pressure. The kinetic theory of MRI in a collisionless plasma is developed. It is demonstrated that as in the ideal MHD, MRI can occur in such a plasma for arbitrary P. The mechanism of MRI is discussed; it is shown that the instability appears because of a perturbed parallel electric field. The electrodynamic description of MRI is formulated under the assumption that the dispersion relation is expressed in terms of the permittivity tensor; general properties of this tensor are analyzed. It is shown to be separated into the nonrotational and rotational parts. With this in mind, the first step for incorporation of MRI into the general theory of plasma instabilities is taken. The rotation effects on Alfven waves are considered.

BREAKING WAVES IN AN IDEAL QUARK GLUON PLASMA

We study the propagation of perturbations in the energy density in a quark gluon plasma. Expanding the Euler and continuity equations of relativistic hydrodynamics around equilibrium configurations we obtain a nonlinear differential equation called the breaking wave equation. We solve it numerically and follow the time-evolution of initially localized pulses. We find that, quite unexpectedly, these pulses live for a very long time (compared to the reaction time-scales) before breaking. In practice, they mimick the Korteweg-de Vries solitons. Their existence may have some observable consequences.

Sound waves and solitons in hot and dense nuclear matter

Assuming that nuclear matter can be treated as a perfect fluid, we study the propagation of perturbations in the baryon density. The equation of state is derived from a relativistic mean field model, which is a variant of the non-linear Walecka model. The expansion of the Euler and continuity equations of relativistic hydrodynamics around equilibrium configurations leads to differential equations for the density perturbation. We solve them numerically for linear and spherical perturbations and follow the propagation of the initial pulses. For linear perturbations we find single soliton solutions and solutions with one or more solitons followed by ""radiation"". Depending on the equation of state a strong damping may occur. We consider also the evolution of perturbations in a medium without dispersive effects. In this case we observe the formation and breaking of shock waves. We study all these equations also for matter at finite temperature. Our results may be relevant for the analysis of RHIC data. They suggest that the shock waves formed in the quark gluon plasma phase may survive and propagate in the hadronic phase. (C) 2009 Elseiver. B.V. All rights reserved.

Dipole polarizability and Rayleigh light scattering by the hydrated electron

Assuming the existence of a confined state of the electron in bulk water the polarizability of the hydrated electron is analyzed. Statistically uncorrelated supermolecular structures composed of seven water molecules (first solvation shell) with an extra electron were extracted from classical Monte Carlo simulation and used in quantum mechanical second-order Moller-Plesset calculations. It is found that the bound excess electron contributes with 274 a.u. to the total dipole polarizability of 345 a.u. for (H(2)O)(7)(-). From the calculated polarizabilities the Rayleigh elastic light scattering properties are inferred and found to considerably enhance activity and light depolarization. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Stability of periodic travelling shallow-water waves determined by Newton`s equation

We study the existence and stability of periodic travelling-wave solutions for generalized Benjamin-Bona-Mahony and Camassa-Holm equations. To prove orbital stability, we use the abstract results of Grillakis-Shatah-Strauss and the Floquet theory for periodic eigenvalue problems.

Propagacão das ondas de rossby nos invernos de máxima freqüência de ocorrência de geadas na pampa úmida

Neste trabalho estudou-se a influência dos padrões de onda extratropicais, que favorecem o desenvolvimento de eventos extremos frios no sudeste Sul-Americano, e em particular na região conhecida como Pampa Úmida. O aquecimento anômalo observado na região do oceano Pacífico tropical ocidental a nordeste da Austrália, durante os invernos de máxima freqüência de ocorrência de Geadas Generalizadas (GG) no centro-leste da Argentina, (região conhecida como Pampa Úmida - PU), atua como disparador de ondas de Rossby, as quais se propagam até o continente, favorecendo assim a ocorrência daqueles eventos. O padrão de propagação obtido nas simulações numéricas com um modelo baroclínico global, mostra o predomínio de um número de onda 3. Adicionalmente, foram analisadas as correlações do vento meridional em altos e baixos níveis observados para os eventos de GG, selecionados dentro dos invernos de máxima freqüência de ocorrência desses eventos. O vento meridional global em 250hPa apresenta regiões com correlação estatisticamente significativa com o vento meridional médio na PU. A configuração obtida no caso do vento meridional global em 250hPa, correlacionado com o vento meridional na PU, pode estar associada ao padrão de propagação das ondas simuladas numericamente a partir da forçante tropical. Igualmente importantes e significativos são os valores de correlação do vento sul nos baixos níveis, em particular para toda região da PU. O padrão de ondas simulado está bem representado pelas significativas correlações entre o vento meridional hemisférico em altos níveis e a temperatura no dia de evento de GG.

Estimativas do teor de umidade empregando o método GPR: uma avaliação comparativa em experimentos de laboratório e campo

Este trabalho faz uma análise das estimativas de teores de umidade obtidas com o método Ground Penetrating Radar (GPR) comparativamente às determinadas com os métodos Time Domain Reflectometry (TDR) e gravimétrico. Os dados foram obtidos em dois experimentos diferentes: um experimento controlado em laboratório buscando reproduzir um meio homogêneo onde foram obtidas as medidas de umidade com GPR (antenas de 1 GHz) e TDR, e outro experimento de campo onde foram obtidos dados com GPR (antenas de 200 MHz) e de amostras de solos do local. Para a obtenção das estimativas a partir do método GPR foram analisados os eventos relativos à onda de transmissão direta entre as antenas, onda refratada criticamente e onda refletida em interfaces com diferentes propriedades elétricas.O GPR mostrou-se sensível às variações de umidades presentes nos dois experimentos e apresentou boa correlação com os dados obtidos com TDR (REQM de0,007 m³m-3) e das amostras (REQM de 0,039 m³m-3).

Numerical investigation of the three-dimensional secondary instabilities in the time-developing compressible mixing layer

Mixing layers are present in very different types of physical situations such as atmospheric flows, aerodynamics and combustion. It is, therefore, a well researched subject, but there are aspects that require further studies. Here the instability of two-and three-dimensional perturbations in the compressible mixing layer was investigated by numerical simulations. In the numerical code, the derivatives were discretized using high-order compact finite-difference schemes. A stretching in the normal direction was implemented with both the objective of reducing the sound waves generated by the shear region and improving the resolution near the center. The compact schemes were modified to work with non-uniform grids. Numerical tests started with an analysis of the growth rate in the linear regime to verify the code implementation. Tests were also performed in the non-linear regime and it was possible to reproduce the vortex roll-up and pairing, both in two-and three-dimensional situations. Amplification rate analysis was also performed for the secondary instability of this flow. It was found that, for essentially incompressible flow, maximum growth rates occurred for a spanwise wavelength of approximately 2/3 of the streamwise spacing of the vortices. The result demonstrated the applicability of the theory developed by Pierrehumbet and Widnall. Compressibility effects were then considered and the maximum growth rates obtained for relatively high Mach numbers (typically under 0.8) were also presented.

O azul do céu e o vermelho do pôr-do-sol

Este trabalho expõe uma dedução da intensidade da luz espalhada por pequenas partículas na atmosfera, o que explica o porquê do azul do céu e o vermelho do pôr-do-sol. Mostramos, também, uma experiência bem simples, sobre os temas abordados, que foi elaborada com o intuito de aplicar a alunos do Ensino Médio

Electrocatalytic oxidation of methanol by the [Ru3O(OAc)6(py)2(CH3OH)]3+cluster: improving the metal-ligand electron transfer by accessing the higher oxidation states of a multicentered system

The [Ru3O(Ac)6(py)2(CH3OH)]+ cluster provides an effective electrocatalytic species for the oxidation of methanol under mild conditions. This complex exhibits characteristic electrochemical waves at -1.02, 0.15 and 1.18 V, associated with the Ru3III,II,II/Ru3III,III,II/Ru 3III,III,III /Ru3IV,III,III successive redox couples, respectively. Above 1.7 V, formation of two RuIV centers enhances the 2-electron oxidation of the methanol ligand yielding formaldehyde, in agreement with the theoretical evolution of the HOMO levels as a function of the oxidation states. This work illustrates an important strategy to improve the efficiency of the oxidation catalysis, by using a multicentered redox catalyst and accessing its multiple higher oxidation states.

Migração lateral da desembocadura do Rio Itapocú, SC, Brasil: evolução morfológica e condicionantes físicas

Desembocaduras são ambientes bastante dinâmicos e sujeitos à complexa interação entre fatores estabilizadores e desestabilizadores. Dependendo dessa interação, desembocaduras podem apresentar a tendência de migração ao longo de barreiras arenosas. Um dos mecanismos mais eficientes de transporte de sedimento paralelo à costa, e consequentemente migração de canais, são as correntes longitudinais geradas pelas ondas se aproximando obliquamente à costa. A motivação do presente trabalho é entender o comportamento morfodinâmico do sistema de desembocadura do rio Itapocú, localizado no centro-norte de Santa Catarina (SC), frente aos processos forçantes que atuam na sua migração ao longo da linha de costa. A morfologia dos pontais arenosos foi obtida a partir de levantamentos morfológicos com o uso de DGPS. Para analisar a refração de ondas foi utilizado o modelo numérico MIKE 21 SW, sendo considerados como condições de contorno os dados de ondas referentes ao ano de 2002 e os dados de ondas previstos referentes ao período de coleta. Os dados de saída do modelo foram utilizados para estimar a deriva litorânea potencial na região. Os resultados morfológicos obtidos demonstraram uma migração da desembocadura para o norte durante o período analisado, sendo mais intenso durante o inverno e o verão. Ondas incidentes do quadrante sul sofreram mais o fenômeno da refração e as ondas de leste apresentaram menor variação angular ao se aproximarem à costa. A deriva litorânea potencial anual para os dados de ondas de 2002 apresentou sentido norte-sul, com inversão de sentido durante o outono. Utilizando os dados de ondas previstas para o período dos levantamentos, a deriva litorânea potencial estimada apresentou sentido sul-norte, concordando com a migração observada. Na região próxima a desembocadura, nos pontais arenosos, a deriva potencial apresentou direção para o norte durante todas as estações. Os dados de descarga fluvial não apresentaram influência na migração do canal, porém apresentaram uma relação com a largura do mesmo sazonalmente.Os dados de morfologia juntamente com os dados de deriva litorânea referentes às ondas de 2004/2005 mostraram claramente a migração do canal para o norte sendo a deriva a principal contribuinte para a migração da desembocadura.

Brazilian offshore wave climate based on NWW3 reanalysis

This paper provides a description of the wave climate off the Brazilian coast based on an eleven-year time series (Jan/1997-Dec/2007) obtained from the NWW3 operational model hindcast reanalysis. Information about wave climate in Brazilian waters is very scarce and mainly based on occasional short-term observations, the present analysis being the first covering such temporal and spatial scales. To define the wave climate, six sectors were defined and analyzed along the Brazilian shelf-break: South (W1), Southeast (W2), Central (W3), East (W4), Northeast (W5) and North (W6). W1, W2 and W3 wave regimes are determined by the South Atlantic High (SAH) and the passage of synoptic cold fronts; W4, W5 and W6 are controlled by the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and its meridional oscillation. The most energetic waves are from the S, generated by the strong winds associated to the passage of cold fronts, which mainly affect the southern region. Wave power presents a decrease in energy levels from south to north, with its annual variation showing that the winter months are the most energetic in W1 to W4, while in W5 and W6 the most energetic conditions occur during the austral summer. The information presented here provides boundary conditions for studies related to coastal processes, fundamental for a better understanding of the Brazilian coastal zone.

Utilização de métodos acústicos em estudos de dinâmica costeira: exemplo na desembocadura lagunar de cananéia

Em função de suas condições de interface entre águas doces e salinas, desembocaduras estuarinas e lagunares constituem sistemas geomorfológicos altamente complexos e dinâmicos. Como conseqüência da variabilidade espacial e temporal dos fluxos de maré, o leito responde com uma grande variabilidade nas características morfológicas e sedimentares. Neste sentido, é possível relacionar diretamente a circulação de fundo e o transporte sedimentar com as feições submersas geradas. Perfis de ecossondagem, sonar de varredura lateral e sísmica de alta resolução, executados na desembocadura lagunar de Cananéia, revelaram a existência de uma dinâmica de fundo extremamente complexa, caracterizada por marcas onduladas e ondas de areia de alturas métricas. As maiores ondas de areia, localizadas em uma depressão na desembocadura lagunar, apresentam inversão de polaridade em sua assimetria, com a presença de ondas simétricas de grande tamanho no ponto de inversão. Este padrão morfológico não apresenta variação temporal em escala anual, sugerindo a persistência de um padrão de fluxos sobre o leito. Esta dinâmica revela, também, a constância de fluxos convergentes que aparentemente independem das condições de maré enchente ou vazante. Os resultados permitiram o estabelecimento de um primeiro modelo qualitativo de circulação de fundo na área, com aplicações potenciais na navegação e estudos de proteção da costa.

Imagem por ressonância magnética: princípios básicos

A ressonância magnética é a propriedade física exibida por núcleos de determinados elementos que, quando submetidos a um campo magnético forte e excitados por ondas de rádio em determinada freqüência (Freqüência de Larmor), emitem rádio sinal, o qual pode ser captado por uma antena e transformado em imagem. A imagem por ressonância magnética (IRM) é o método de diagnóstico por imagem não-invasivo mais sensível para avaliar partes moles, particularmente o encéfalo, porém trata-se de uma técnica onerosa. Ela apresenta grande potencial diagnóstico, poucos efeitos deletérios e muitos benefícios a serem obtidos com o seu uso. Além disso, a IRM fornece informações anatômicas acuradas, imagens em qualquer plano do corpo, bom contraste e resolução espacial e por si só pode sugerir um diagnóstico. Porém, não permite um diagnóstico histológico específico e deve ser interpretada em contexto com outros achados clínicos e patológicos. Esta revisão teve como objetivos mostrar as bases físicas da ressonância magnética e propiciar mais conhecimento aos veterinários.