Anàlisi de la modelització hidrològica com a eina per la predicció d'inundacions i la gestió del territori

Les inundacions són actualment les catàstrofes naturals més recurrents i les que generen un major nombre de danys i víctimes arreu del món. L'ocupació de les zones inundables a les lleres del riu és la causa principal d’aquests desastres naturals. En aquest article es descriu la realització de models hidrològics com a mecanisme per la predicció d’inundacions i la gestió del territori. S’han estudiat les conques de la Riera de Santa Coloma (Catalunya) i del riu San Francisco (Guatemala) mitjançant els programes HEC-HMS i HEC-RAS, dels quals s’avalua la seva capacitat com eina per a la gestió del territori. S’ha analitzat l’efecte de la urbanització en el risc d’inundació en el cas de la Riera de Santa Coloma en base a la previsió del Plà d’Ordenament Urbanístic Municipal. S’han determinat les zones inundables resultants de episodis de precipitació extrems al Riu San Francisco per als episodis de les tempestes Stan(2005) i Agatha(2010).

Pla de gestió de la finca Solà i Comes (Bellver de Cerdanya, 2011)

La finca Solà i Comes, situada a la solana del municipi de Bellver de Cerdanya, enfront la serra del Cadí-Moixeró, és un espai natural que combina el paisatge forestal amb un mosaic de prats i pastures, aprofitats per l’activitat ramadera extensiva que es practica a la zona. Les activitat agrícoles i ramaderes són, des de temps enrere, activitats fortament lligades al medi natural: el clima, la geologia i els ecosistemes han determinat els tipus de cultiu i també el tipus de ramaderia. I al seu torn, aquestes activitats han actuat sobre el medi, modelant el paisatge i configurant uns hàbitats amb unes condicions ecològiques molt específiques que mantenen una relació molt intensa amb els hàbitats naturals més propers (com les zones arbustives, marges, bosquets, cursos d’aigua...) i que constitueixen importants extensions del paisatge del nostre país. La diversitat biològica que produeixen aquests espais és essencial per mantenir un equilibri ambiental i obtenir uns recursos dels quals depèn la nostra qualitat de vida i el desenvolupament de bona part de la nostra activitat econòmica. En aquest pla de gestió es vol donar importància no només a la conservació dels hàbitats, sinó també a la principal activitat econòmica que fa possible que aquests hàbitats romanguin igual que fa uns anys: la ramaderia extensiva actualment en fort retrocés a Catalunya i a la resta d’Europa. En el document del pla de gestió es fa una descripció detallada del conjunt de la finca que inclou tots els àmbits, partint del punt de vista administratiu fins al físic, ecològic, biològic i socioeconòmic. Una vegada situats en el context de la zona d’estudi, s’avaluen els objectius que es volen dur a terme i es proposen mesures de gestió per poder-los assolir. A continuació, es fa un breu resum dels aspectes descriptius de la zona d’estudi, destacant els punts més rellevants, i es comenten les mesures de gestió proposades a línies generals per a cadascun. Les mesures de gestió proposades són fruit d’una avaluació dels factors limitants que trobem sobre els objectius ideals plantejats per a l’espai. D’aquesta avaluació se’n deriven els objectius operacionals a partir dels quals es creen les propostes de gestió.

Impacte de la variabilitat climàtica ràpida de l'últim període glacial sobre la vegetació del sud-est de Nord Amèrica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a UMR-CNRS - Géologie et Océanographie, França, entre 2007 i 2009. Els canvis climàtics ràpids de l’últim període glacial (cicles Dansgaard/Oeschger i Heinrich Stadials-HS), han estat documentats en testimonis marins, de gel i dipòsits continentals, generalment de l’hemisferi nord. Mentre que la majoria dels estudis paleoclimàtics i paleoceanogràfics de l’Atlàntic Nord sobre l’últim període glacial s’han centrat en la part nord i est, les latituds mitjanes de la part occidental han estat menys estudiades. Particularment, els canvis de la vegetació de l’est de Nord Amèrica durant l’últim glacial es coneixen molt poc degut a la manca de seqüències pol.líniques llargues en aquesta regió. Només dues seqüències de pol.len del llac Tulane (Florida) mostren canvis de la vegetació significatius i interessants durant l’últim glacial, que suggereixen HS càlids i humits, que contrasta amb el que s’observa a l’altre costat de l’Atlàntic Nord. El treball realitzat al UMR-CNRS 5805 EPOC, Université Bordeaux 1, EPHE, des del 23 d’abril 2007 al 22 d’abril 2009, gràcies a la beca Beatriu de Pinós, implica una reconstrucció a alta resolució dels canvis de la vegetació a partir de l’anàlisi d’un testimoni marí, localitzat a l’oest de l’Atlàntic Nord subtropical (MD99-2203, 34º58’N, 75º12’W), durant l’Estadi Isotòpic Marí 3 (MIS 3). Les dades pal.linològiques del testimoni mostren una alternança entre Picea i Quercus. En general, les associacions pol.líniques indiquen que les variacions de la vegetació segueixen un patró bosc boreal/temperat durant l’últim glacial. El model d’edat preliminar basat en edats radiomètriques suggereix un augment del bosc temperat acompanyat d’una reducció del boreal entre el H4 i el H3. La comparació amb registres pol.línics marins d’alta resolució de la regió est subtropical, a latituds similars, mostren, per primer cop, que els canvis en les formacions forestals associats als canvis climàtics ràpids de l’últim glacial van ser menys intensos al sud-est de Nord Amèrica que a la Península Ibèrica.

Estrategies per la inversió tridimensional de dades magnetotel.lúriques:

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Dublin Institute for Advanced Studies, Irlanda, entre setembre i desembre del 2009.En els últims anys s’ha realitzat un important avanç en la modelització tridimensional en magnetotel•lúrica (MT) gracies a l'augment d’algorismes d’inversió tridimensional disponibles. Aquests codis utilitzen diferents formulacions del problema (diferències finites, elements finits o equacions integrals), diverses orientacions del sistema de coordenades i, o bé en el conveni de signe, més o menys, en la dependència temporal. Tanmateix, les impedàncies resultants per a tots els valors d'aquests codis han de ser les mateixes una vegada que es converteixen a un conveni de signe comú i al mateix sistema de coordenades. Per comparar els resultats dels diferents codis hem dissenyat models diferents de resistivitats amb estructures tridimensional incrustades en un subsòl homogeni. Un requisit fonamental d’aquests models és que generin impedàncies amb valors importants en els elements de la diagonal, que no són menyspreables. A diferència dels casos del modelització de dades magnetotel.lúriques unidimensionals i bidimensionals, pel al cas tridimensional aquests elements de les diagonals del tensor d'impedància porten informació sobre l'estructura de la resistivitat. Un dels models de terreny s'utilitza per comparar els diferents algoritmes que és la base per posterior inversió dels diferents codis. Aquesta comparació va ser seguida de la inversió per recuperar el conjunt de dades d'una estructura coneguda.

Tropical cyclones as a critical phenomenon

It has been proposed that the number of tropical cyclones as a function of the energy they release is a decreasing power-law function, up to a characteristic energy cutoff determined by the spatial size of the ocean basin in which the storm occurs. This means that no characteristic scale exists for the energy of tropical cyclones, except for the finite-size effects induced by the boundaries of the basins. This has important implications for the physics of tropical cyclones. We discuss up to what point tropical cyclones are related to critical phenomena (in the same way as earthquakes, rainfall, etc.), providing a consistent picture of the energy balance in the system. Moreover, this perspective allows one to visualize more clearly the effects of global warming on tropical-cyclone occurrence.

Variability of North Atlantic hurricanes: seasonal versus individual-event features

Tropical cyclones are affected by a large number of climatic factors, which translates into complex patterns of occurrence. The variability of annual metrics of tropical-cyclone activity has been intensively studied, in particular since the sudden activation of the North Atlantic in the mid 1990’s. We provide first a swift overview on previous work by diverse authors about these annual metrics for the North-Atlantic basin, where the natural variability of the phenomenon, the existence of trends, the drawbacks of the records, and the influence of global warming have been the subject of interesting debates. Next, we present an alternative approach that does not focus on seasonal features but on the characteristics of single events [Corral et al., Nature Phys. 6, 693 (2010)]. It is argued that the individual-storm power dissipation index (PDI) constitutes a natural way to describe each event, and further, that the PDI statistics yields a robust law for the occurrence of tropical cyclones in terms of a power law. In this context, methods of fitting these distributions are discussed. As an important extension to this work we introduce a distribution function that models the whole range of the PDI density (excluding incompleteness effects at the smallest values), the gamma distribution, consisting in a powerlaw with an exponential decay at the tail. The characteristic scale of this decay, represented by the cutoff parameter, provides very valuable information on the finiteness size of the basin, via the largest values of the PDIs that the basin can sustain. We use the gamma fit to evaluate the influence of sea surface temperature (SST) on the occurrence of extreme PDI values, for which we find an increase around 50 % in the values of these basin-wide events for a 0.49 C SST average difference. Similar findings are observed for the effects of the positive phase of the Atlantic multidecadal oscillation and the number of hurricanes in a season on the PDI distribution. In the case of the El Niño Southern oscillation (ENSO), positive and negative values of the multivariate ENSO index do not have a significant effect on the PDI distribution; however, when only extreme values of the index are used, it is found that the presence of El Niño decreases the PDI of the most extreme hurricanes.

Statistical tests for scaling in the inter-event times of earthquakes in California

We explore in depth the validity of a recently proposed scaling law for earthquake inter-event time distributions in the case of the Southern California, using the waveform cross-correlation catalog of Shearer et al. Two statistical tests are used: on the one hand, the standard two-sample Kolmogorov-Smirnov test is in agreement with the scaling of the distributions. On the other hand, the one-sample Kolmogorov-Smirnov statistic complemented with Monte Carlo simulation of the inter-event times, as done by Clauset et al., supports the validity of the gamma distribution as a simple model of the scaling function appearing on the scaling law, for rescaled inter-event times above 0.01, except for the largest data set (magnitude greater than 2). A discussion of these results is provided.

Implementación y entrenamiento de un modelo clasificatorio de red neural sobre la base de datos IGBADAT para la clasificación de las rocas basálticas de acuerdo a las clases del sistema de clasificación tradicional de Yoder and Tiller.

Aquest treball vol implementar un projecte de mineria de dades en l'àrea de la petrologia ígnia, especialitat englobada dins la geologia clàssica.

Kriging coordinates: what does that mean?

Kriging is an interpolation technique whose optimality criteria are based on normality assumptions either for observed or for transformed data. This is the case of normal, lognormal and multigaussian kriging.When kriging is applied to transformed scores, optimality of obtained estimators becomes a cumbersome concept: back-transformed optimal interpolations in transformed scores are not optimal in the original sample space, and vice-versa. This lack of compatible criteria of optimality induces a variety of problems in both point and block estimates. For instance, lognormal kriging, widely used to interpolate positivevariables, has no straightforward way to build consistent and optimal confidence intervals for estimates.These problems are ultimately linked to the assumed space structure of the data support: for instance, positive values, when modelled with lognormal distributions, are assumed to be embedded in the whole real space, with the usual real space structure and Lebesgue measure

A Log-linear model of grain size influence on the geochemistry of sediments

Sediment composition is mainly controlled by the nature of the source rock(s), and chemical (weathering) and physical processes (mechanical crushing, abrasion, hydrodynamic sorting) during alteration and transport. Although the factors controlling these processes are conceptually well understood, detailed quantification of compositional changes induced by a single process are rare, as are examples where the effects of several processes can be distinguished. The present study was designed to characterize the role of mechanical crushing and sorting in the absence of chemical weathering. Twenty sediment samples were taken from Alpine glaciers that erode almost pure granitoid lithologies. For each sample, 11 grain-size fractions from granules to clay (ø grades &-1 to &9) were separated, and each fraction was analysed for its chemical composition.The presence of clear steps in the box-plots of all parts (in adequate ilr and clr scales) against ø is assumed to be explained by typical crystal size ranges for the relevant mineral phases. These scatter plots and the biplot suggest a splitting of the full grain size range into three groups: coarser than ø=4 (comparatively rich in SiO2, Na2O, K2O, Al2O3, and dominated by “felsic” minerals like quartz and feldspar), finer than ø=8 (comparatively rich in TiO2, MnO, MgO, Fe2O3, mostly related to “mafic” sheet silicates like biotite and chlorite), and intermediate grains sizes (4≤ø &8; comparatively rich in P2O5 and CaO, related to apatite, some feldspar).To further test the absence of chemical weathering, the observed compositions were regressed against three explanatory variables: a trend on grain size in ø scale, a step function for ø≥4, and another for ø≥8. The original hypothesis was that the trend could be identified with weathering effects, whereas each step function would highlight those minerals with biggest characteristic size at its lower end. Results suggest that this assumption is reasonable for the step function, but that besides weathering some other factors (different mechanical behavior of minerals) have also an important contribution to the trend.Key words: sediment, geochemistry, grain size, regression, step function

Identificación de tensiones iniciales en un macizo rocoso a partir de medidas de presión de agua en excavación de túneles

En las últimas décadas, dentro del mundo de la ingeniería civil, así como en otras disciplinas, se han desarrollado los métodos de identificación de parámetros. Esta técnica de estudio se basa en realizar un análisis inverso, el cual se lleva a cabo mediante técnicas probabilísticas normalmente, aunque existen otras técnicas para abordar el problema inverso. El objetivo final de la identificación de parámetros es a través de una serie de medidas realizar el análisis inverso y finalmente conocer que valor de un parámetro se ajusta mejor a las medidas realizadas.La mayoría de los trabajos asociados a la construcción de túneles han utilizado las medidas correspondientes a los desplazamientos para formular el problema de identificación. Dentro del presente trabajo se quiere profundizar en una vía de investigación poco desarrollada, la cual esta asociada a las medidas de presión de agua en la construcción de túneles. Las medidas de desplazamientos pueden presentar mayores desviaciones que las medidas de presión de agua, ya que las técnicas de auscultación causan una mayor distorsión de las condiciones iniciales en el caso de los