Identification of tsunami-induced deposits using numerical modeling and rock magnetism techniques: A study case of the 1755 Lisbon tsunami in Algarve, Portugal

Storm- and tsunami-deposits are generated by similar depositional mechanisms making their discrimination hard to establish using classic sedimentologic methods. Here we propose an original approach to identify tsunami-induced deposits by combining numerical simulation and rock magnetism. To test our method, we investigate the tsunami deposit of the Boca do Rio estuary generated by the 1755 earthquake in Lisbon which is well described in the literature. We first test the 1755 tsunami scenario using a numerical inundation model to provide physical parameters for the tsunami wave. Then we use concentration (MS. SIRM) and grain size (chi(ARM), ARM, B1/2, ARM/SIRM) sensitive magnetic proxies coupled with SEM microscopy to unravel the magnetic mineralogy of the tsunami-induced deposit and its associated depositional mechanisms. In order to study the connection between the tsunami deposit and the different sedimentologic units present in the estuary, magnetic data were processed by multivariate statistical analyses. Our numerical simulation show a large inundation of the estuary with flow depths varying from 0.5 to 6 m and run up of similar to 7 m. Magnetic data show a dominance of paramagnetic minerals (quartz) mixed with lesser amount of ferromagnetic minerals, namely titanomagnetite and titanohematite both of a detrital origin and reworked from the underlying units. Multivariate statistical analyses indicate a better connection between the tsunami-induced deposit and a mixture of Units C and D. All these results point to a scenario where the energy released by the tsunami wave was strong enough to overtop and erode important amount of sand from the littoral dune and mixed it with reworked materials from underlying layers at least 1 m in depth. The method tested here represents an original and promising tool to identify tsunami-induced deposits in similar embayed beach environments.

Identification of tsunami-induced deposits using numerical modeling and rock magnetism techniques: A study case of the 1755 Lisbon tsunami in Algarve, Portugal

Storm- and tsunami-deposits are generated by similar depositional mechanisms making their discrimination hard to establish using classic sedimentologic methods. Here we propose an original approach to identify tsunami-induced deposits by combining numerical simulation and rock magnetism. To test our method, we investigate the tsunami deposit of the Boca do Rio estuary generated by the 1755 earthquake in Lisbon which is well described in the literature. We first test the 1755 tsunami scenario using a numerical inundation model to provide physical parameters for the tsunami wave. Then we use concentration (MS. SIRM) and grain size (chi(ARM), ARM, B1/2, ARM/SIRM) sensitive magnetic proxies coupled with SEM microscopy to unravel the magnetic mineralogy of the tsunami-induced deposit and its associated depositional mechanisms. In order to study the connection between the tsunami deposit and the different sedimentologic units present in the estuary, magnetic data were processed by multivariate statistical analyses. Our numerical simulation show a large inundation of the estuary with flow depths varying from 0.5 to 6 m and run up of similar to 7 m. Magnetic data show a dominance of paramagnetic minerals (quartz) mixed with lesser amount of ferromagnetic minerals, namely titanomagnetite and titanohematite both of a detrital origin and reworked from the underlying units. Multivariate statistical analyses indicate a better connection between the tsunami-induced deposit and a mixture of Units C and D. All these results point to a scenario where the energy released by the tsunami wave was strong enough to overtop and erode important amount of sand from the littoral dune and mixed it with reworked materials from underlying layers at least 1 m in depth. The method tested here represents an original and promising tool to identify tsunami-induced deposits in similar embayed beach environments.

Identification of tsunami-induced deposits using numerical modeling and rock magnetism techniques: Astudy case of the 1755 Lisbon tsunami in Algarve, Portugal (vol 182, pg 187, 2010)

Storm- and tsunami-deposits are generated by similar depositional mechanisms making their discrimination hard to establish using classic sedimentologic methods. Here we propose an original approach to identify tsunami-induced deposits by combining numerical simulation and rock magnetism. To test our method, we investigate the tsunami deposit of the Boca do Rio estuary generated by the 1755 earthquake in Lisbon which is well described in the literature. We first test the 1755 tsunami scenario using a numerical inundation model to provide physical parameters for the tsunami wave. Then we use concentration (MS. SIRM) and grain size (chi(ARM), ARM, B1/2, ARM/SIRM) sensitive magnetic proxies coupled with SEM microscopy to unravel the magnetic mineralogy of the tsunami-induced deposit and its associated depositional mechanisms. In order to study the connection between the tsunami deposit and the different sedimentologic units present in the estuary, magnetic data were processed by multivariate statistical analyses. Our numerical simulation show a large inundation of the estuary with flow depths varying from 0.5 to 6 m and run up of similar to 7 m. Magnetic data show a dominance of paramagnetic minerals (quartz) mixed with lesser amount of ferromagnetic minerals, namely titanomagnetite and titanohematite both of a detrital origin and reworked from the underlying units. Multivariate statistical analyses indicate a better connection between the tsunami-induced deposit and a mixture of Units C and D. All these results point to a scenario where the energy released by the tsunami wave was strong enough to overtop and erode important amount of sand from the littoral dune and mixed it with reworked materials from underlying layers at least 1 m in depth. The method tested here represents an original and promising tool to identify tsunami-induced deposits in similar embayed beach environments.

Hyperspectral subspace identification

Signal subspace identification is a crucial first step in many hyperspectral processing algorithms such as target detection, change detection, classification, and unmixing. The identification of this subspace enables a correct dimensionality reduction, yielding gains in algorithm performance and complexity and in data storage. This paper introduces a new minimum mean square error-based approach to infer the signal subspace in hyperspectral imagery. The method, which is termed hyperspectral signal identification by minimum error, is eigen decomposition based, unsupervised, and fully automatic (i.e., it does not depend on any tuning parameters). It first estimates the signal and noise correlation matrices and then selects the subset of eigenvalues that best represents the signal subspace in the least squared error sense. State-of-the-art performance of the proposed method is illustrated by using simulated and real hyperspectral images.

PV systems linked to the grid: parameter identification with a heuristic procedure

This paper focuses on a PV system linked to the electric grid by power electronic converters, identification of the five parameters modeling for photovoltaic systems and the assessment of the shading effect. Normally, the technical information for photovoltaic panels is too restricted to identify the five parameters. An undemanding heuristic method is used to find the five parameters for photovoltaic systems, requiring only the open circuit, maximum power, and short circuit data. The I- V and the P- V curves for a monocrystalline, polycrystalline and amorphous photovoltaic systems are computed from the parameters identification and validated by comparison with experimental ones. Also, the I- V and the P- V curves under the effect of partial shading are obtained from those parameters. The modeling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter in order to follow the performance of a testing commercial inverter employed on an experimental system. © 2015 Elsevier Ltd.

Unsupervised hyperspectral signal subspace identification

Hyperspectral imaging sensors provide image data containing both spectral and spatial information from the Earth surface. The huge data volumes produced by these sensors put stringent requirements on communications, storage, and processing. This paper presents a method, termed hyperspectral signal subspace identification by minimum error (HySime), that infer the signal subspace and determines its dimensionality without any prior knowledge. The identification of this subspace enables a correct dimensionality reduction yielding gains in algorithm performance and complexity and in data storage. HySime method is unsupervised and fully-automatic, i.e., it does not depend on any tuning parameters. The effectiveness of the proposed method is illustrated using simulated data based on U.S.G.S. laboratory spectra and real hyperspectral data collected by the AVIRIS sensor over Cuprite, Nevada.

Radiological imaging in digital systems: the effect of exposure parameters in diagnostic quality and patient dose

Esta tese pretende contribuir para o estudo e análise dos factores relacionados com as técnicas de aquisição de imagens radiológicas digitais, a qualidade diagnóstica e a gestão da dose de radiação em sistema de radiologia digital. A metodologia encontra-se organizada em duas componentes. A componente observacional, baseada num desenho do estudo de natureza retrospectiva e transversal. Os dados recolhidos a partir de sistemas CR e DR permitiram a avaliação dos parâmetros técnicos de exposição utilizados em radiologia digital, a avaliação da dose absorvida e o índice de exposição no detector. No contexto desta classificação metodológica (retrospectiva e transversal), também foi possível desenvolver estudos da qualidade diagnóstica em sistemas digitais: estudos de observadores a partir de imagens arquivadas no sistema PACS. A componente experimental da tese baseou-se na realização de experiências em fantomas para avaliar a relação entre dose e qualidade de imagem. As experiências efectuadas permitiram caracterizar as propriedades físicas dos sistemas de radiologia digital, através da manipulação das variáveis relacionadas com os parâmetros de exposição e a avaliação da influência destas na dose e na qualidade da imagem. Utilizando um fantoma contraste de detalhe, fantomas antropomórficos e um fantoma de osso animal, foi possível objectivar medidas de quantificação da qualidade diagnóstica e medidas de detectabilidade de objectos. Da investigação efectuada, foi possível salientar algumas conclusões. As medidas quantitativas referentes à performance dos detectores são a base do processo de optimização, permitindo a medição e a determinação dos parâmetros físicos dos sistemas de radiologia digital. Os parâmetros de exposição utilizados na prática clínica mostram que a prática não está em conformidade com o referencial Europeu. Verifica-se a necessidade de avaliar, melhorar e implementar um padrão de referência para o processo de optimização, através de novos referenciais de boa prática ajustados aos sistemas digitais. Os parâmetros de exposição influenciam a dose no paciente, mas a percepção da qualidade de imagem digital não parece afectada com a variação da exposição. Os estudos que se realizaram envolvendo tanto imagens de fantomas como imagens de pacientes mostram que a sobreexposição é um risco potencial em radiologia digital. A avaliação da qualidade diagnóstica das imagens mostrou que com a variação da exposição não se observou degradação substancial da qualidade das imagens quando a redução de dose é efectuada. Propõe-se o estudo e a implementação de novos níveis de referência de diagnóstico ajustados aos sistemas de radiologia digital. Como contributo da tese, é proposto um modelo (STDI) para a optimização de sistemas de radiologia digital.

Evaluation of exposure parameters in plain radiography: a comparative study with european guidelines

Typical distribution of exposure parameters in plain radiography is unknown in Portugal. This study aims to identify exposure parameters that are being used in plain radiography in the Lisbon area and to compare the collected data with European references [Commission of European Communities (CEC) guidelines]. The results show that in four examinations (skull, chest, lumbar spine and pelvis), there is a strong tendency of using exposure times above the European recommendation. The X-ray tube potential values (in kV) are below the recommended values from CEC guidelines. This study shows that at a local level (Lisbon region), radiographic practice does not comply with CEC guidelines concerning exposure techniques. Further national/local studies are recommended with the objective to improve exposure optimisation and technical procedures in plain radiography. This study also suggests the need to establish national/local diagnostic reference levels and to proceed to effective measurements for exposure optimisation.

Eliminação do Cr(VI) na fase de neutralização de um efluente industrial proveniente de processos de galvanoplastia

A presente tese teve por base a identificação e resolução de um problema existente no tratamento de efluentes provenientes dos processos de tratamento de superfícies por galvanoplastia, na OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A.. Observou-se a ocorrência, esporádica, de crómio hexavalente, (Cr (VI)), em valor superior ao valor limite de emissão (VLE). Os resultados foram monitorizados e os dados recolhidos no decorrer da actividade de tratamento de efluentes, durante o período de, aproximadamente, 5 anos (2006 a 2011). A recolha de resultados decorreu no âmbito da actividade profissional da mestranda, que, para além da responsabilidade técnica dos processos de galvanoplastia na empresa, é também responsável pelo suporte técnico ao processo de tratamento de efluentes resultantes da actividade de tratamento de superficies por processos de galvanoplastia. A empresa OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A., é uma empresa de actividade aeronáutica dedicada à Fabricação e Manutenção de aeronaves, nomeadamente a prestação de serviços de Manutenção, Revisão e Modernização de, Aeronaves, Motores e Componentes, bem como Fabricação e Montagem de Aeroestruturas. Integrada na OGMA, S.A. encontra-se a área de tratamentos electroquímicos, onde são realizados processos de tratamento de materiais metálicos por electrodeposição, deposição química e conversão química. Desta actividade resulta uma quantidade considerável de efluentes líquidos que necessitam de tratamento adequado previamente à sua descarga em cursos de água. Devido ao tipo de contaminantes que estes efluentes possuem, o tratamento dos mesmos é realizado em várias etapas, passando pela oxidação de cianetos, a redução de cromatos e a neutralização. Posteriormente segue-se uma sedimentação e a remoção de lamas. De modo a garantir um controlo dos parâmetros de descarga dos efluentes tratados, de acordo com a legislação ambiental em vigor, o efluente obtido é analisado periodicamente em laboratório acreditado. Na perspectiva de solucionar o problema em questão, procedeu-se à realização de ensaios experimentais utilizando os efluentes provenientes dos tanques de reacção da redução de cromatos e da oxidação de cianetos da linha com cádmio, com especial incidência na variação dos intervalos de pH recomendados para cada uma das fases do tratamento de efluentes, e observação do comportamento das misturas em termos de presença de Cr (VI), quando sujeitos a variações de pH. Após análise dos dados disponíveis e realização de todos os ensaios, conclui-se que, o processo de oxidação de cianeto da linha com cádmio e o processo de redução de cromatos na mesma linha estão a funcionar adequadamente. Concluiu-se que o reaparecimento de Cr (VI) ocorre devido à existência de hipoclorito de sódio, em excesso, no tanque de oxidação de cianeto que, quando passa para o tanque de neutralização e entra em contacto com o efluente proveniente do tanque de redução de cromatos, oxida parte do crómio trivalente, (Cr (III)), existente, a Cr (VI). Para impedir a ocorrência deste fenómeno separou-se todo o efluente contendo crómio que passou a ser tratado na linha de tratamento de efluentes isenta de cádmio, não entrando assim em contacto com o efluente que contém hipoclorito não reagido, evitando a oxidação do Cr (III) a Cr (VI).

A comparative study of alternative approaches for common factors identification

Preliminary version

Avaliação da influência dos parâmetros de ensaio no índice de fluidez de termoplásticos

O presente trabalho teve como objectivos avaliar a influência de diversas grandezas e parâmetros de ensaio no índice de fluidez de termoplásticos e calcular a incerteza associada às determinações. Numa primeira fase, procedeu-se à identificação dos principais parâmetros que influenciam a determinação do índice de fluidez, tendo sido seleccionados a temperatura do plastómetro, o peso de carga, o diâmetro da fieira, o comprimento da medição, o tipo de corte e o número de provetes. Para avaliar a influência destes parâmetros na medição do índice de fluidez, optou-se pela realização de um planeamento de experiências, o qual foi dividido em três etapas. Para o tratamento dos resultados obtidos utilizou-se como ferramenta a análise de variância. Após a completa análise dos desenhos factoriais, verificou-se que os efeitos dos factores temperatura do plastómetro, peso de carga e diâmetro da fieira apresentam um importante significado estatístico na medição do índice de fluidez. Na segunda fase, procedeu-se ao cálculo da incerteza associada às medições. Para tal seleccionou-se um dos métodos mais usuais, referido no Guia para a Expressão da Incerteza da Medição, conhecido como método GUM, e pela utilização da abordagem “passo a passo”. Inicialmente, foi necessária a construção de um modelo matemático para a medição do índice de fluidez que relacionasse os diferentes parâmetros utilizados. Foi estudado o comportamento de cada um dos parâmetros através da utilização de duas funções, recorrendo-se novamente à análise de variância. Através da lei de propagação das incertezas foi possível determinar a incerteza padrão combinada,e após estimativa do número de graus de liberdade, foi possível determinar o valor do coeficiente de expansão. Finalmente determinou-se a incerteza expandida da medição, relativa à determinação do índice de fluidez em volume.

CVD of CrO2 thin films: Influence of the deposition parameters on their structural and magnetic properties

This work reports on the synthesis of CrO2 thin films by atmospheric pressure CVD using chromium trioxide (CrO3) and oxygen. Highly oriented (100) CrO2 films containing highly oriented (0001) Cr2O3 were grown onto Al2O3(0001) substrates. Films display a sharp magnetic transition at 375 K and a saturation magnetization of 1.92 mu(B)/f.u., close to the bulk value of 2 mu(B)/f.u. for the CrO2.

Perceção visual na avaliação diagnóstica em mamografia: uma revisão sistemática

Introdução – Na avaliação diagnóstica em mamografia, o desempenho do radiologista pode estar sujeito a erros de diagnóstico. Objetivo – Descrever a importância da perceção visual na análise da mamografia, identificando os principais fatores que contribuem para a perceção visual do radiologista e que condicionam a acuidade diagnóstica. Metodologia – Estudo descritivo baseado numa revisão sistemática de literatura através da PubMed e da Science Direct. Foram incluídos 42 artigos que respeitavam, pelo menos, um dos critérios de inclusão no estudo. Para a seleção das referências foi utilizada a metodologia PRISMA, constituída por 4 fases: identificação, seleção preliminar, elegibilidade e estudos incluídos. Resultados – Na avaliação diagnóstica em mamografia, a perceção visual está intimamente relacionada com: 1) diferentes parâmetros visuais e da motilidade ocular (acuidade visual, sensibilidade ao contraste e à luminância e movimentos oculares); 2) com condições de visualização de uma imagem (iluminância da sala e luminância do monitor); e 3) fadiga ocular provocada pela observação diária consecutiva de imagens. Conclusões – A perceção visual pode ser influenciada por 3 categorias de erros observados: erros de pesquisa (lesões não são fixadas pela fóvea), erros de reconhecimento (lesões fixadas, mas não durante o tempo suficiente) e erros de decisão (lesões fixadas, mas não identificadas como suspeitas). Os estudos analisados sobre perceção visual, atenção visual e estratégia visual, bem como os estudos sobre condições de visualização não caracterizam a função visual dos observadores. Para uma avaliação correta da perceção visual em mamografia deverão ser efetuados estudos que correlacionem a função visual com a qualidade diagnóstica. ABSTRACT - Introduction – Diagnostic evaluation in mammography could be influenced by the radiologist performance that could be under diagnostic errors. Aims – To describe the importance of radiologist visual perception in mammographic diagnostic evaluation and to identify the main factors that contribute to diagnostic accuracy. Methods – In this systematic review 42 references were included based on inclusion criteria (PubMed and Science Direct). PRISMA method was used to select the references following 4 steps: identification, screening, eligibility and included references. Results – Visual perception in mammography diagnostic evaluation is related with: 1) visual parameters and ocular motility (visual acuity, contrast sensitivity and luminance and ocular movements); 2) image visualization environment (room iluminance and monitor luminance); and 3) eyestrain caused by image daily consecutive observation. Conclusions – Visual perception can be influenced by three errors categories: search errors (lesions are never looked at with high-resolution foveal vision), recognition errors (lesions are looked at, but not long enough to detect or recognize) and decision errors (lesions are looked at for long periods of time but are still missed). The reviewed studies concerning visual perception, visual attention, visual strategies and image visualization environment do not describe observer’s visual function. An accurate evaluation of visual perception in mammography must include visual function analysis.

Influence of reconstruction parameters during filtered backprojection and ordered-subset expectation maximization in the measurement of the left-ventricular volumes and function during gated SPECT

A crucial method for investigating patients with coronary artery disease (CAD) is the calculation of the left ventricular ejection fraction (LVEF). It is, consequently, imperative to precisely estimate the value of LVEF--a process that can be done with myocardial perfusion scintigraphy. Therefore, the present study aimed to establish and compare the estimation performance of the quantitative parameters of the reconstruction methods filtered backprojection (FBP) and ordered-subset expectation maximization (OSEM). Methods: A beating-heart phantom with known values of end-diastolic volume, end-systolic volume, and LVEF was used. Quantitative gated SPECT/quantitative perfusion SPECT software was used to obtain these quantitative parameters in a semiautomatic mode. The Butterworth filter was used in FBP, with the cutoff frequencies between 0.2 and 0.8 cycles per pixel combined with the orders of 5, 10, 15, and 20. Sixty-three reconstructions were performed using 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 16 OSEM subsets, combined with several iterations: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 32, and 64. Results: With FBP, the values of end-diastolic, end-systolic, and the stroke volumes rise as the cutoff frequency increases, whereas the value of LVEF diminishes. This same pattern is verified with the OSEM reconstruction. However, with OSEM there is a more precise estimation of the quantitative parameters, especially with the combinations 2 iterations × 10 subsets and 2 iterations × 12 subsets. Conclusion: The OSEM reconstruction presents better estimations of the quantitative parameters than does FBP. This study recommends the use of 2 iterations with 10 or 12 subsets for OSEM and a cutoff frequency of 0.5 cycles per pixel with the orders 5, 10, or 15 for FBP as the best estimations for the left ventricular volumes and ejection fraction quantification in myocardial perfusion scintigraphy.

Study of the influence of count’s number in myocardium in the determination of reproducible functional parameters in Gated-SPECT studies simulated with GATE

Myocardial Perfusion Gated Single Photon Emission Tomography (Gated-SPET) imaging is used for the combined evaluation of myocardial perfusion and left ventricular (LV) function. But standard protocols of the Gated-SPECT studies require long acquisition times for each study. It is therefore important to reduce as much as possible the total duration of image acquisition. However, it is known that this reduction leads to decrease on counts statistics per projection and raises doubts about the validity of the functional parameters determined by Gated-SPECT. Considering that, it’s difficult to carry out this analysis in real patients. For ethical, logistical and economical matters, simulated studies could be required for this analysis. Objective: Evaluate the influence of the total number of counts acquired from myocardium, in the calculation of myocardial functional parameters (LVEF – left ventricular ejection fraction, EDV – end-diastolic volume, ESV – end-sistolic volume) using routine software procedures.