Tsunamigenic earthquakes in the Gulf of Cadiz: fault model and recurrence

The Gulf of Cadiz, as part of the Azores-Gibraltar plate boundary, is recognized as a potential source of big earthquakes and tsunamis that may affect the bordering countries, as occurred on 1 November 1755. Preparing for the future, Portugal is establishing a national tsunami warning system in which the threat caused by any large-magnitude earthquake in the area is estimated from a comprehensive database of scenarios. In this paper we summarize the knowledge about the active tectonics in the Gulf of Cadiz and integrate the available seismological information in order to propose the generation model of destructive tsunamis to be applied in tsunami warnings. The fault model derived is then used to estimate the recurrence of large earthquakes using the fault slip rates obtained by Cunha et al. (2012) from thin-sheet neotectonic modelling. Finally we evaluate the consistency of seismicity rates derived from historical and instrumental catalogues with the convergence rates between Eurasia and Nubia given by plate kinematic models.

Detection and diagnosis solutions for fault-tolerant VSI

This paper presents solutions for fault detection and diagnosis of two-level, three phase voltage-source inverter (VSI) topologies with IGBT devices. The proposed solutions combine redundant standby VSI structures and contactors (or relays) to improve the fault-tolerant capabilities of power electronics in applications with safety requirements. The suitable combination of these elements gives the inverter the ability to maintain energy processing in the occurrence of several failure modes, including short-circuit in IGBT devices, thus extending its reliability and availability. A survey of previously developed fault-tolerant VSI structures and several aspects of failure modes, detection and isolation mechanisms within VSI is first discussed. Hardware solutions for the protection of power semiconductors with fault detection and diagnosis mechanisms are then proposed to provide conditions to isolate and replace damaged power devices (or branches) in real time. Experimental results from a prototype are included to validate the proposed solutions.

The 1998 Faial earthquake, Azores: Evidence for a transform fault associated with the Nubia-Eurasia plate boundary?

With very few exceptions, M > 4 tectonic earthquakes in the Azores show normal fault solution and occur away from the islands. Exceptionally, the 1998 shock was pure strike-slip and occurred within the northern edge of the Pico-Faial Ridge. Fault plane solutions show two possible planes of rupture striking ENE-WSW (dextral) and NNW-SSE (sinistral). The former has not been recognised in the Azores, but is parallel to the transform direction related to the relative motion between the Eurasia and Nubia plates. Therefore, the main question we address in the present study is: do transform faults related to the Eurasia/Nubia plate boundary exist in the Azores? Knowing that the main source of strain is related to plate kinematics, we conclude that the sinistral strike-slip NNW-SSE fault plane solution is not consistent with either the fault dip (ca. 65, which is typical of a normal fault) or the ca. ENE-WSW direction of maximum extension; both are consistent with a normal fault, as observed in most major earthquakes on faults striking around NNW-SSE in the Azores. In contrast, the dextral strike-slip ENE-WSW fault plane solution is consistent with the transform direction related to the anticlockwise rotation of Nubia relative to Eurasia. Altogether, tectonic data, measured ground motion, observed destruction, and modelling are consistent with a dextral strike-slip source fault striking ENE-WSW. Furthermore, the bulk clockwise rotation measured by GPS is typical of bookshelf block rotations observed at the termination of such master strike-slip faults. Therefore, we suggest that the 1998 earthquake can be related to the WSW termination of a transform (ENE-WSW fault plane solution) associated with the Nubia-Eurasia diffuse plate boundary. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Impact of a 1755-like tsunami in Huelva, Spain

Coastal areas are highly exposed to natural hazards associated with the sea. In all cases where there is historical evidence for devastating tsunamis, as is the case of the southern coasts of the Iberian Peninsula, there is a need for quantitative hazard tsunami assessment to support spatial planning. Also, local authorities must be able to act towards the population protection in a preemptive way, to inform 'what to do' and 'where to go' and in an alarm, to make people aware of the incoming danger. With this in mind, we investigated the inundation extent, run-up and water depths, of a 1755-like event on the region of Huelva, located on the Spanish southwestern coast, one of the regions that was affected in the past by several high energy events, as proved by historical documents and sedimentological data. Modelling was made with a slightly modified version of the COMCOT (Cornell Multi-grid Coupled Tsunami Model) code. Sensitivity tests were performed for a single source in order to understand the relevance and influence of the source parameters in the inundation extent and the fundamental impact parameters. We show that a 1755-like event will have a dramatic impact in a large area close to Huelva inundating an area between 82 and 92 km(2) and reaching maximum run-up around 5 m. In this sense our results show that small variations on the characteristics of the tsunami source are not too significant for the impact assessment. We show that the maximum flow depth and the maximum run-up increase with the average slip on the source, while the strike of the fault is not a critical factor as Huelva is significantly far away from the potential sources identified up to now. We also show that the maximum flow depth within the inundated area is very dependent on the tidal level, while maximum run-up is less affected, as a consequence of the complex morphology of the area.

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Manutenção proactiva de sistemas AVAC com recurso aos sistemas inteligentes multiagente

Nos tempos actuais os equipamentos para Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) ocupam um lugar de grande importância na concepção, desenvolvimento e manutenção de qualquer edifício por mais pequeno que este seja. Assim, surge a necessidade premente de racionalizar os consumos energéticos optimizando-os. A alta fiabilidade desejada nestes sistemas obriga-nos cada vez mais a descobrir formas de tornar a sua manutenção mais eficiente, pelo que é necessário prevenir de uma forma proactiva todas as falhas que possam prejudicar o bom desempenho destas instalações. Como tal, torna-se necessário detectar estas falhas/anomalias, sendo imprescíndivel que nos antecipemos a estes eventos prevendo o seu acontecimento num horizonte temporal pré-definido, permitindo actuar o mais cedo possível. É neste domínio que a presente dissertação tenta encontrar soluções para que a manutenção destes equipamentos aconteça de uma forma proactiva e o mais eficazmente possível. A ideia estruturante é a de tentar intervir ainda numa fase incipiente do problema, alterando o comportamento dos equipamentos monitorizados, de uma forma automática, com recursos a agentes inteligentes de diagnóstico de falhas. No caso em estudo tenta-se adaptar de forma automática o funcionamento de uma Unidade de Tratamento de Ar (UTA) aos desvios/anomalias detectadas, promovendo a paragem integral do sistema apenas como último recurso. A arquitectura aplicada baseia-se na utilização de técnicas de inteligência artificial, nomeadamente dos sistemas multiagente. O algoritmo utilizado e testado foi construído em Labview®, utilizando um kit de ferramentas de controlo inteligente para Labview®. O sistema proposto é validado através de um simulador com o qual se conseguem reproduzir as condições reais de funcionamento de uma UTA.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.

Comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde: estabilidade de tensão

Neste trabalho é efectuado, não só o diagnóstico em regime permanente, mas também o estudo, simulação e análise do comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde. Os estudos de estabilidade transitória desempenham um importante papel, tanto no planeamento como na operação dos sistemas de potência. Tais estudos são realizados, em grande parte, através de simulação digital no domínio do tempo, utilizando integração numérica para resolver as equações não-lineares que modelam a dinâmica do sistema e dependem da existência de registos reais de perturbação (ex: osciloperturbografia). O objectivo do trabalho será também verificar a aplicabilidade dos requisitos técnicos que as unidades geradoras devem ter, no que concerne ao controlo de tensão, estabelecidos na futura regulamentação europeia desenvolvida pela ENTSO-E (European Network Transmission System Operator for Electricity). De entre os requisitos analisou-se a capacidade das máquinas existentes suportarem cavas de tensão decorrentes de curto-circuitos trifásicos simétricos, Fault Ride Through, no ponto de ligação à rede. Identificaram-se para o efeito os factores que influenciam a estabilidade desta rede, em regime perturbado nomeadamente: (i) duração do defeito, (ii) caracterização da carga, com e sem a presença do sistema de controlo de tensão (AVR) em unidades de geração síncronas. Na ausência de registos reais sobre o comportamento do sistema, conclui-se que este é sensível à elasticidade das cargas em particular do tipo potência constante, existindo risco de perda de estabilidade, neste caso, para defeitos superiores a 5ms sem AVR. A existência de AVR nesta rede afigura-se como indispensável para garantir estabilidade de tensão sendo contudo necessário proceder a uma correcta parametrização.

Sistemas de informação: message integration bus

O trabalho apresentado por este documento aborda os problemas que advêm da necessidade de integração de aplicações, desenvolvidas em diferentes instantes no tempo, por diferentes equipas de trabalho, que para enriquecer os processos de negócio necessitam de comunicar entre si. A integração das aplicações tem de ser feita de forma opaca para estas, sendo disponibilizada por uma peça de software genérica, robusta e sem custos para as equipas desenvolvimento, na altura da integração. Esta integração tem de permitir que as aplicações comuniquem utilizando os protocolos que desejarem. Este trabalho propõe um middleware orientado a mensagens como solução para o problema identificado. A solução apresentada por este trabalho disponibiliza a comunicação entre aplicações que utilizam diferentes protocolos, permite ainda o desacoplamento temporal, espacial e de sincronismo na comunicação das aplicações. A implementação da solução tem base num sistema publish/subscribe orientado ao conteúdo e tem de lidar com as maiores exigências computacionais que este tipo de sistema acarta, sendo que a utilização deste se justifica com o enriquecimento da semântica de subscrição de eventos. Esta implementação utiliza uma arquitectura semi-distribuída, com o objectivo de aumentar a escalabilidade do sistema. A utilização da arquitectura semi-distribuída implica que a implementação da solução tem de lidar com o encaminhamento de eventos e divulgação das subscrições, pelos vários servidores de eventos. A implementação da solução disponibiliza garantias de persistência, processamento transaccional e tolerância a falhas, assim como transformação de eventos entre os diversos protocolos. A extensibilidade da solução é conseguida à custa de um sistema de pluggins que permite a adição de suporte a novos protocolos de comunicação. Os protocolos suportados pela implementação final do trabalho são RestMS e TCP.

Response of a multi-domain continental margin to compression: Study from seismic reflection-refraction and numerical modelling in the Tagus Abyssal Plain

The effects of the Miocene through Present compression in the Tagus Abyssal Plain are mapped using the most up to date available to scientific community multi-channel seismic reflection and refraction data. Correlation of the rift basin fault pattern with the deep crustal structure is presented along seismic line IAM-5. Four structural domains were recognized. In the oceanic realm mild deformation concentrates in Domain I adjacent to the Tore-Madeira Rise. Domain 2 is characterized by the absence of shortening structures, except near the ocean-continent transition (OCT), implying that Miocene deformation did not propagate into the Abyssal Plain, In Domain 3 we distinguish three sub-domains: Sub-domain 3A which coincides with the OCT, Sub-domain 3B which is a highly deformed adjacent continental segment, and Sub-domain 3C. The Miocene tectonic inversion is mainly accommodated in Domain 3 by oceanwards directed thrusting at the ocean-continent transition and continentwards on the continental slope. Domain 4 corresponds to the non-rifted continental margin where only minor extensional and shortening deformation structures are observed. Finite element numerical models address the response of the various domains to the Miocene compression, emphasizing the long-wavelength differential vertical movements and the role of possible rheologic contrasts. The concentration of the Miocene deformation in the transitional zone (TC), which is the addition of Sub-domain 3A and part of 3B, is a result of two main factors: (1) focusing of compression in an already stressed region due to plate curvature and sediment loading; and (2) theological weakening. We estimate that the frictional strength in the TC is reduced in 30% relative to the surrounding regions. A model of compressive deformation propagation by means of horizontal impingement of the middle continental crust rift wedge and horizontal shearing on serpentinized mantle in the oceanic realm is presented. This model is consistent with both the geological interpretation of seismic data and the results of numerical modelling.

Study of the Saldanha Massif (MAR, 36 degrees 34 ' N): Constrains from rock magnetic and geophysical data

We present a study of the magnetic properties of a group of basalt samples from the Saldanha Massif (Mid-Atlantic Ridge - MAR - 36degrees 33' 54" N, 33degrees 26' W), and we set out to interpret these properties in the tectono-magmatic framework of this sector of the MAR. Most samples have low magnetic anisotropy and magnetic minerals of single domain grain size, typical of rapid cooling. The thermomagnetic study mostly shows two different susceptibility peaks. The high temperature peak is related to mineralogical alteration due to heating. The low temperature peak shows a distinction between three different stages of low temperature oxidation: the presence of titanomagnetite, titanomagnetite and titanomaghemite, and exclusively of titanomaghemite. Based on established empirical relationships between Curie temperature and degree of oxidation, the latter is tentatively deduced for all samples. Finally, swath bathymetry and sidescan sonar data combined with dive observations show that the Saldanha Massif is located over an exposed section of upper mantle rocks interpreted to be the result of detachment tectonics. Basalt samples inside the detachment zone often have higher than expected oxidation rates; this effect can be explained by the higher permeability caused by the detachment fault activity.

The source of the 1722 Algarve earthquake: evidence from MCS and tsunami data

The 27 December 1722 Algarve earthquake destroyed a large area in southern Portugal generating a local tsunami that inundated the shallow areas of Tavira. It is unclear whether its source was located onshore or offshore and, in any case, what was the tectonic source responsible for the event. We analyze available historical information concerning macroseismicity and the tsunami to discuss the most probable location of the source. We also review available seismotectonic knowledge of the offshore region close to the probable epicenter, selecting a set of four candidate sources. We simulate tsunamis produced by these candidate sources assuming that the sea bottom displacement is caused by a compressive dislocation over a rectangular fault, as given by the half-space homogeneous elastic approach, and we use numerical modeling to study wave propagation and run-up. We conclude that the 27 December 1722 Tavira earthquake and tsunami was probably generated offshore, close to 37 degrees 01'N, 7 degrees 49'W.

A checkpointing-enabled and resource-aware Java Virtual Machine for efficient and robust e-Science applications in grid environments

Object-oriented programming languages presently are the dominant paradigm of application development (e. g., Java,. NET). Lately, increasingly more Java applications have long (or very long) execution times and manipulate large amounts of data/information, gaining relevance in fields related with e-Science (with Grid and Cloud computing). Significant examples include Chemistry, Computational Biology and Bio-informatics, with many available Java-based APIs (e. g., Neobio). Often, when the execution of such an application is terminated abruptly because of a failure (regardless of the cause being a hardware of software fault, lack of available resources, etc.), all of its work already performed is simply lost, and when the application is later re-initiated, it has to restart all its work from scratch, wasting resources and time, while also being prone to another failure and may delay its completion with no deadline guarantees. Our proposed solution to address these issues is through incorporating mechanisms for checkpointing and migration in a JVM. These make applications more robust and flexible by being able to move to other nodes, without any intervention from the programmer. This article provides a solution to Java applications with long execution times, by extending a JVM (Jikes research virtual machine) with such mechanisms. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Interpretation of gravity data to delineate structural features connected to low-temperature geothermal resources at Northeastern Portugal

A great number of low-temperature geothermal fields occur in Northern-Portugal related to fractured rocks. The most important superficial manifestations of these hydrothermal systems appear in pull-apart tectonic basins and are strongly conditioned by the orientation of the main fault systems in the region. This work presents the interpretation of gravity gradient maps and 3D inversion model produced from a regional gravity survey. The horizontal gradients reveal a complex fault system. The obtained 3D model of density contrast puts into evidence the main fault zone in the region and the depth distribution of the granitic bodies. Their relationship with the hydrothermal systems supports the conceptual models elaborated from hydrochemical and isotopic water analyses. This work emphasizes the importance of the role of the gravity method and analysis to better understand the connection between hydrothermal systems and the fractured rock pattern and surrounding geology. (c) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.