Sleep, metabolism and aging

Aging is a multidimensional process of physical, psychological, and social changes. Understanding how we sleep and how this dynamic process evolves across life span will help to identify normal developmental aspects of sleep over time and to create strategies to increase awareness of sleep disturbances and their early management. In normal sleepers from HypnoLaus cohort, we evaluated the effects of age and gender on both subjective and objective sleep measurements. Our results indicate that normal aging is not accompanied by sleep complaints, and when they exist suggest the presence of underlying comorbidities. Polysomnographic data revealed that slow wave sleep was more affected with age in men, and age affected differently NREM and REM spectral power densities. Both sleep structure and spectral analysis profiles may constitute standards to delineate pathological changes in sleep, both for aging women and men. Another important aspect in the management of sleep and its disorders is a detailed characterization of sleep-inducing medications. Gamma-hydroxybutyrate (GHB) is an inhibitory neurotransmitter derivative of GABA, but its mode of action and the range of effects are not well understood. Several properties, as growth hormone stimulation in humans and the development of weight loss in treated patients suggest an unexplored metabolic effect. In different experiments we assessed the effects of acute, short term and chronic GHB administration on central (cerebral cortex) and peripheral (liver) biochemical processes involved in the metabolism of the drug, as well as the effects of the drug on metabolism in C57BL/6J, GABAB knock-out and obese (ob/ob) mice. We showed that GHB treatment affects weight gain in C57BL/6J and GABAB knock-out mice. Metabolomic analysis indicated large central and peripheral metabolic changes induced by GHB with important relevance to its therapeutic use. -- Le vieillissement est un processus multidimensionnel accompagné par de multiples changements dans les domaines physique, psychologique et social. Comprendre comment nous dormons et comment ce processus dynamique évolue sur la durée de vie nous aidera à identifier les aspects normaux du développement du sommeil au fil du temps, et à créer des stratégies pour accroître la connaissance et compréhension des troubles du sommeil et leur prise en charge précoce. Chez les sujets normaux de la cohorte HypnoLaus nous avons évalué les effets de l'âge et du sexe sur les mesures subjectives et objectives du sommeil. Nos résultats indiquent que le vieillissement normal ne s'accompagne pas de troubles du sommeil, et quand ils existent ceux-ci suggèrent la présence de comorbidités sous-jacentes. Les données polysomnographiques ont révélé que le sommeil profond était plus affecté avec l'âge chez les hommes. De plus, nous avons montré comment l'âge modifie la composition spectrale du sommeil lent et paradoxal. La structure du sommeil et les profils d'analyse spectrale peuvent donc constituer des standards permettant de définir les changements pathologiques du sommeil chez les personnes âgées. Parmi les aspects importants de la gestion du sommeil et de ses troubles, la caractérisation détaillée des médicaments hypnotiques utilisés est essentielle. L'acide gamma-hydroxybutyrique (GHB) est un acide gras à courte chaîne dérivé du GABA, principal neurotransmetteur inhibiteur du cerveau, mais son mode d'action et tous ses effets sont toujours largement méconnus. Plusieurs propriétés, comme la stimulation de la sécrétion de l'hormone de croissance chez l'homme et le développement d'une perte de poids chez les patients traités suggèrent un effet métabolique inexploré. Dans différentes expériences, nous avons évalué les effets d'une exposition aiguë, à court terme et chronique de GHB sur les processus biochimiques centraux (cortex cérébral) et périphériques (foie) impliqués dans le métabolisme du médicament. Nous avons aussi évalué les effets du médicament sur le métabolisme des souris C57BL/6J, GABAB KO et obèses (ob/ob). Nos résultats ont montré que le GHB diminue le gain de poids chez les souris C57BL/6J et GABAB KO. L'analyse métabolomique a indiqué des changements importants induits par GHB au niveau central et périphérique, et ces effets sont importants pour son utilisation thérapeutique.

Quantitative comparison of simulations of seismic wave propagation in heterogeneous poro-elastic media involving fluid-solid interfaces and in equivalent visco-elastic solids

There is increasing evidence to suggest that the presence of mesoscopic heterogeneities constitutes the predominant attenuation mechanism at seismic frequencies. As a consequence, centimeter-scale perturbations of the subsurface physical properties should be taken into account for seismic modeling whenever detailed and accurate responses of the target structures are desired. This is, however, computationally prohibitive since extremely small grid spacings would be necessary. A convenient way to circumvent this problem is to use an upscaling procedure to replace the heterogeneous porous media by equivalent visco-elastic solids. In this work, we solve Biot's equations of motion to perform numerical simulations of seismic wave propagation through porous media containing mesoscopic heterogeneities. We then use an upscaling procedure to replace the heterogeneous poro-elastic regions by homogeneous equivalent visco-elastic solids and repeat the simulations using visco-elastic equations of motion. We find that, despite the equivalent attenuation behavior of the heterogeneous poro-elastic medium and the equivalent visco-elastic solid, the seismograms may differ due to diverging boundary conditions at fluid-solid interfaces, where there exist additional options for the poro-elastic case. In particular, we observe that the seismograms agree for closed-pore boundary conditions, but differ significantly for open-pore boundary conditions. This is an interesting result, which has potentially important implications for wave-equation-based algorithms in exploration geophysics involving fluid-solid interfaces, such as, for example, wave field decomposition.

Limitations of stimulated echo acquisition mode (STEAM) techniques in cardiac applications.

Stimulated echoes are widely used for imaging functional tissue parameters such as diffusion coefficient, perfusion, and flow rates. They are potentially interesting for the assessment of various cardiac functions. However, severe limitations of the stimulated echo acquisition mode occur, which are related to the special dynamic properties of the beating heart and flowing blood. To the well-known signal decay due to longitudinal relaxation and through-plane motion between the preparation and the read-out period of the stimulated echoes, additional signal loss is often observed. As the prepared magnetization is fixed with respect to the tissue, this signal loss is caused by the tissue deformation during the cardiac cycle, which leads to a modification of the modulation frequency of the magnetization. These effects are theoretically derived and corroborated by phantom and in vivo experiments.

Energy investment in gynes of the Argentine ant Iridomyrmex humilis (Mayr) in relation to the mode of colony founding in ants (Hymenoptera, Formicidae)

The increase in weight, fat and energy content of queens was studied in Iridomyrmex humilis (Mayr) in relation to the mode of colony founding in ants. The increase in energy content of gynes during the time between emergence and mating reaches only 80% in this species in which queens found colonies with the help of workers (dependent mode), whereas it can reach 470% in species in which queens found colonies without the help of workers (independent mode). These results are discussed with regard to the investment in energy required by each mode of colony founding.

IDENTITÉ, PROJET, CHANGEMENT : DES REPRÉSENTATIONS SOCIALES AUX LEVIERS DE L'ACTION PUBLIQUE. POUR UN MODE DE GOUVERNANCE AXÉ SUR LE DÉVELOPPEMENT TERRITORIAL. ETUDE DE CAS : CANTON DU JURA (SUISSE)

Thirty years after the Canton of Jura entered sovereignty, it has to be admited that the creation of the newly canton did't fullfill the hopes of economic and demografic growth that many could have expected from political independance. Through a plurality of complementary approaches, the research suggest a closer look at, on one hand, the position of the Canton in its territorial context as well as its structure and dynamics and on the other hand, the representations of the territory and its evolution by the social actors. This in order to formulate a set of social demands (of debate, of openness and of overcoming cleavages) which augurs for a new territoriality regime and testify of a requirement of reflexivity toward the state institutions and actions. The analysis allowed to set in evidence the central role of the couple identity-project in the dynamics of change, and to identifiy three main periods in the recent past of the Canton: a period of territorialization, during which grew a strong collective identity, coupled with a major project of society (the creation of the canton of Jura); then followed a period of deterritorialization, with the fragmentation of the collective identity and the lack of a project of society. Then, the third period, with a paradoxical event, the failure in public vote of the the project Jura open Land (Jura Pays ouvert), which was meant to give a second wind to the Canton. We consider this turning point as the start of a new period (of reterritorialization), with an issue linked with the outlines of a renewed "jurassian" identity and the elaboration of a shared territory project.Trente ans après l'entrée en souveraineté, force est de constater que la création du canton du Jura n'a pas permis de répondre aux espérances de développement économique et démographique que l'indépendance politique devait entraîner dans son sillage. Cette recherche se propose, à travers une pluralité d'approches complémentaires, d'examiner d'une part la position du Canton dans son contexte territorial ainsi que sa structure et sa dynamique; d'autre part, les représentations que se font les acteurs du territoire et de son évolution, pour déboucher sur une série de demandes sociales (de débat, d'ouverture et de dépassement des clivages) qui augurent de la transition vers un nouveau régime de territorialité et témoignent d'une exigence de réflexivité envers les institutions et les actions de l'Etat. L'analyse a permis de mettre en évidence le rôle central du couple identité-projet dans la dynamique de changement et d'identifier trois temps forts dans l'évolution récente du Canton, une phase de territorialisation au cours de laquelle s'est constituée une identité forte doublée d'un projet de société majeur, suivie d'une phase de déterritorialisation avec une fragmentation de l'identité collective et l'absence de projet mobilisateur. Enfin, un moment paradoxal, l'échec du projet Jura Pays ouvert, censé redonner un second souffle au Canton, qui amorce une nouvelle étape (de reterritorialisation) avec un questionnement lié aux contours d'une identité jurassienne renouvelée et à l'élaboration d'un projet de territoire partagé.Les ressorts de la production du territoire et de son développement sont analysés à travers le rôle des représentations sociales dans la constitution identitaire et le projet territorial, à l'exemple du canton du Jura. La mise en évidence du rôle central du couple identité-projet dans la dynamique de changement a permis d'identifier trois temps forts dans l'évolution récente du Canton. Une première phase (la création du canton du Jura), au cours de laquelle s'est constituée une identité forte doublée d'un projet de société majeur, suivie d'une phase au cours de laquelle l'identité collective s'est fragmentée en l'absence de projet mobilisateur (la phase de « gestion » de l'Etat). Puis un moment de rupture (l'échec du projet Jura Pays ouvert) et l'amorce d'une transition vers une nouvelle étape, avec un questionnement lié aux contours d'une identité jurassienne renouvelée, à l'élaboration d'un projet de territoire partagé, et à l'action des pouvoirs publics dans un contexte de repositionnement du Canton.

EEG alpha activity reflects motor preparation rather than the mode of action selection

Alpha-band activity (8-13 Hz) is not only suppressed by sensory stimulation and movements, but also modulated by attention, working memory and mental tasks, and could be sensitive to higher motor control functions. The aim of the present study was to examine alpha oscillatory activity during the preparation of simple left or right finger movements, contrasting the external and internal mode of action selection. Three preparation conditions were examined using a precueing paradigm with S1 as the preparatory and S2 as the imperative cue: Full, laterality instructed by S1; Free, laterality freely selected and None, laterality instructed by S2. Time-frequency (TF) analysis was performed in the alpha frequency range during the S1-S2 interval, and alpha motor-related amplitude asymmetries (MRAA) were also calculated. The significant MRAA during the Full and Free conditions indicated effective external and internal motor response preparation. In the absence of specific motor preparation (None), a posterior alpha event-related desynchronization (ERD) dominated, reflecting the main engagement of attentional resources. In Full and Free motor preparation, posterior alpha ERD was accompanied by a midparietal alpha event-related synchronization (ERS), suggesting a concomitant inhibition of task-irrelevant visual activity. In both Full and Free motor preparation, analysis of alpha power according to MRAA amplitude revealed two types of functional activation patterns: (1) a motor alpha pattern, with predominantly midparietal alpha ERS and large MRAA corresponding to lateralized motor activation/visual inhibition and (2) an attentional alpha pattern, with dominating right posterior alpha ERD and small MRAA reflecting visuospatial attention. The present results suggest that alpha oscillatory patterns do not resolve the selection mode of action, but rather distinguish separate functional strategies of motor preparation.

Chest pulse-wave velocity: a novel approach to assess arterial stiffness.

Pulse-wave velocity (PWV) is considered as the gold-standard method to assess arterial stiffness, an independent predictor of cardiovascular morbidity and mortality. Current available devices that measure PWV need to be operated by skilled medical staff, thus, reducing the potential use of PWV in the ambulatory setting. In this paper, we present a new technique allowing continuous, unsupervised measurements of pulse transit times (PTT) in central arteries by means of a chest sensor. This technique relies on measuring the propagation time of pressure pulses from their genesis in the left ventricle to their later arrival at the cutaneous vasculature on the sternum. Combined thoracic impedance cardiography and phonocardiography are used to detect the opening of the aortic valve, from which a pre-ejection period (PEP) value is estimated. Multichannel reflective photoplethysmography at the sternum is used to detect the distal pulse-arrival time (PAT). A PTT value is then calculated as PTT = PAT - PEP. After optimizing the parameters of the chest PTT calculation algorithm on a nine-subject cohort, a prospective validation study involving 31 normo- and hypertensive subjects was performed. 1/chest PTT correlated very well with the COMPLIOR carotid to femoral PWV (r = 0.88, p < 10 (-9)). Finally, an empirical method to map chest PTT values onto chest PWV values is explored.

A pseudo-spectral method for simulating of poro-elastic seismic wave propagation in complex borehole environments

We present a novel numerical approach for the comprehensive, flexible, and accurate simulation of poro-elastic wave propagation in cylindrical coordinates. An important application of this method is the modeling of complex seismic wave phenomena in fluid-filled boreholes, which represents a major, and as of yet largely unresolved, computational problem in exploration geophysics. In view of this, we consider a numerical mesh consisting of three concentric domains representing the borehole fluid in the center, the borehole casing and the surrounding porous formation. The spatial discretization is based on a Chebyshev expansion in the radial direction, Fourier expansions in the other directions, and a Runge-Kutta integration scheme for the time evolution. A domain decomposition method based on the method of characteristics is used to match the boundary conditions at the fluid/porous-solid and porous-solid/porous-solid interfaces. The viability and accuracy of the proposed method has been tested and verified in 2D polar coordinates through comparisons with analytical solutions as well as with the results obtained with a corresponding, previously published, and independently benchmarked solution for 2D Cartesian coordinates. The proposed numerical solution also satisfies the reciprocity theorem, which indicates that the inherent singularity associated with the origin of the polar coordinate system is handled adequately.

Time-lapse and probabilistic inversion strategies for plane-wave electromagnetic data.

L'utilisation efficace des systèmes géothermaux, la séquestration du CO2 pour limiter le changement climatique et la prévention de l'intrusion d'eau salée dans les aquifères costaux ne sont que quelques exemples qui démontrent notre besoin en technologies nouvelles pour suivre l'évolution des processus souterrains à partir de la surface. Un défi majeur est d'assurer la caractérisation et l'optimisation des performances de ces technologies à différentes échelles spatiales et temporelles. Les méthodes électromagnétiques (EM) d'ondes planes sont sensibles à la conductivité électrique du sous-sol et, par conséquent, à la conductivité électrique des fluides saturant la roche, à la présence de fractures connectées, à la température et aux matériaux géologiques. Ces méthodes sont régies par des équations valides sur de larges gammes de fréquences, permettant détudier de manières analogues des processus allant de quelques mètres sous la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur. Néanmoins, ces méthodes sont soumises à une perte de résolution avec la profondeur à cause des propriétés diffusives du champ électromagnétique. Pour cette raison, l'estimation des modèles du sous-sol par ces méthodes doit prendre en compte des informations a priori afin de contraindre les modèles autant que possible et de permettre la quantification des incertitudes de ces modèles de façon appropriée. Dans la présente thèse, je développe des approches permettant la caractérisation statique et dynamique du sous-sol à l'aide d'ondes EM planes. Dans une première partie, je présente une approche déterministe permettant de réaliser des inversions répétées dans le temps (time-lapse) de données d'ondes EM planes en deux dimensions. Cette stratégie est basée sur l'incorporation dans l'algorithme d'informations a priori en fonction des changements du modèle de conductivité électrique attendus. Ceci est réalisé en intégrant une régularisation stochastique et des contraintes flexibles par rapport à la gamme des changements attendus en utilisant les multiplicateurs de Lagrange. J'utilise des normes différentes de la norme l2 pour contraindre la structure du modèle et obtenir des transitions abruptes entre les régions du model qui subissent des changements dans le temps et celles qui n'en subissent pas. Aussi, j'incorpore une stratégie afin d'éliminer les erreurs systématiques de données time-lapse. Ce travail a mis en évidence l'amélioration de la caractérisation des changements temporels par rapport aux approches classiques qui réalisent des inversions indépendantes à chaque pas de temps et comparent les modèles. Dans la seconde partie de cette thèse, j'adopte un formalisme bayésien et je teste la possibilité de quantifier les incertitudes sur les paramètres du modèle dans l'inversion d'ondes EM planes. Pour ce faire, je présente une stratégie d'inversion probabiliste basée sur des pixels à deux dimensions pour des inversions de données d'ondes EM planes et de tomographies de résistivité électrique (ERT) séparées et jointes. Je compare les incertitudes des paramètres du modèle en considérant différents types d'information a priori sur la structure du modèle et différentes fonctions de vraisemblance pour décrire les erreurs sur les données. Les résultats indiquent que la régularisation du modèle est nécessaire lorsqu'on a à faire à un large nombre de paramètres car cela permet d'accélérer la convergence des chaînes et d'obtenir des modèles plus réalistes. Cependent, ces contraintes mènent à des incertitudes d'estimations plus faibles, ce qui implique des distributions a posteriori qui ne contiennent pas le vrai modèledans les régions ou` la méthode présente une sensibilité limitée. Cette situation peut être améliorée en combinant des méthodes d'ondes EM planes avec d'autres méthodes complémentaires telles que l'ERT. De plus, je montre que le poids de régularisation des paramètres et l'écart-type des erreurs sur les données peuvent être retrouvés par une inversion probabiliste. Finalement, j'évalue la possibilité de caractériser une distribution tridimensionnelle d'un panache de traceur salin injecté dans le sous-sol en réalisant une inversion probabiliste time-lapse tridimensionnelle d'ondes EM planes. Etant donné que les inversions probabilistes sont très coûteuses en temps de calcul lorsque l'espace des paramètres présente une grande dimension, je propose une stratégie de réduction du modèle ou` les coefficients de décomposition des moments de Legendre du panache de traceur injecté ainsi que sa position sont estimés. Pour ce faire, un modèle de résistivité de base est nécessaire. Il peut être obtenu avant l'expérience time-lapse. Un test synthétique montre que la méthodologie marche bien quand le modèle de résistivité de base est caractérisé correctement. Cette méthodologie est aussi appliquée à un test de trac¸age par injection d'une solution saline et d'acides réalisé dans un système géothermal en Australie, puis comparée à une inversion time-lapse tridimensionnelle réalisée selon une approche déterministe. L'inversion probabiliste permet de mieux contraindre le panache du traceur salin gr^ace à la grande quantité d'informations a priori incluse dans l'algorithme. Néanmoins, les changements de conductivités nécessaires pour expliquer les changements observés dans les données sont plus grands que ce qu'expliquent notre connaissance actuelle des phénomenès physiques. Ce problème peut être lié à la qualité limitée du modèle de résistivité de base utilisé, indiquant ainsi que des efforts plus grands devront être fournis dans le futur pour obtenir des modèles de base de bonne qualité avant de réaliser des expériences dynamiques. Les études décrites dans cette thèse montrent que les méthodes d'ondes EM planes sont très utiles pour caractériser et suivre les variations temporelles du sous-sol sur de larges échelles. Les présentes approches améliorent l'évaluation des modèles obtenus, autant en termes d'incorporation d'informations a priori, qu'en termes de quantification d'incertitudes a posteriori. De plus, les stratégies développées peuvent être appliquées à d'autres méthodes géophysiques, et offrent une grande flexibilité pour l'incorporation d'informations additionnelles lorsqu'elles sont disponibles. -- The efficient use of geothermal systems, the sequestration of CO2 to mitigate climate change, and the prevention of seawater intrusion in coastal aquifers are only some examples that demonstrate the need for novel technologies to monitor subsurface processes from the surface. A main challenge is to assure optimal performance of such technologies at different temporal and spatial scales. Plane-wave electromagnetic (EM) methods are sensitive to subsurface electrical conductivity and consequently to fluid conductivity, fracture connectivity, temperature, and rock mineralogy. These methods have governing equations that are the same over a large range of frequencies, thus allowing to study in an analogous manner processes on scales ranging from few meters close to the surface down to several hundreds of kilometers depth. Unfortunately, they suffer from a significant resolution loss with depth due to the diffusive nature of the electromagnetic fields. Therefore, estimations of subsurface models that use these methods should incorporate a priori information to better constrain the models, and provide appropriate measures of model uncertainty. During my thesis, I have developed approaches to improve the static and dynamic characterization of the subsurface with plane-wave EM methods. In the first part of this thesis, I present a two-dimensional deterministic approach to perform time-lapse inversion of plane-wave EM data. The strategy is based on the incorporation of prior information into the inversion algorithm regarding the expected temporal changes in electrical conductivity. This is done by incorporating a flexible stochastic regularization and constraints regarding the expected ranges of the changes by using Lagrange multipliers. I use non-l2 norms to penalize the model update in order to obtain sharp transitions between regions that experience temporal changes and regions that do not. I also incorporate a time-lapse differencing strategy to remove systematic errors in the time-lapse inversion. This work presents improvements in the characterization of temporal changes with respect to the classical approach of performing separate inversions and computing differences between the models. In the second part of this thesis, I adopt a Bayesian framework and use Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulations to quantify model parameter uncertainty in plane-wave EM inversion. For this purpose, I present a two-dimensional pixel-based probabilistic inversion strategy for separate and joint inversions of plane-wave EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. I compare the uncertainties of the model parameters when considering different types of prior information on the model structure and different likelihood functions to describe the data errors. The results indicate that model regularization is necessary when dealing with a large number of model parameters because it helps to accelerate the convergence of the chains and leads to more realistic models. These constraints also lead to smaller uncertainty estimates, which imply posterior distributions that do not include the true underlying model in regions where the method has limited sensitivity. This situation can be improved by combining planewave EM methods with complimentary geophysical methods such as ERT. In addition, I show that an appropriate regularization weight and the standard deviation of the data errors can be retrieved by the MCMC inversion. Finally, I evaluate the possibility of characterizing the three-dimensional distribution of an injected water plume by performing three-dimensional time-lapse MCMC inversion of planewave EM data. Since MCMC inversion involves a significant computational burden in high parameter dimensions, I propose a model reduction strategy where the coefficients of a Legendre moment decomposition of the injected water plume and its location are estimated. For this purpose, a base resistivity model is needed which is obtained prior to the time-lapse experiment. A synthetic test shows that the methodology works well when the base resistivity model is correctly characterized. The methodology is also applied to an injection experiment performed in a geothermal system in Australia, and compared to a three-dimensional time-lapse inversion performed within a deterministic framework. The MCMC inversion better constrains the water plumes due to the larger amount of prior information that is included in the algorithm. The conductivity changes needed to explain the time-lapse data are much larger than what is physically possible based on present day understandings. This issue may be related to the base resistivity model used, therefore indicating that more efforts should be given to obtain high-quality base models prior to dynamic experiments. The studies described herein give clear evidence that plane-wave EM methods are useful to characterize and monitor the subsurface at a wide range of scales. The presented approaches contribute to an improved appraisal of the obtained models, both in terms of the incorporation of prior information in the algorithms and the posterior uncertainty quantification. In addition, the developed strategies can be applied to other geophysical methods, and offer great flexibility to incorporate additional information when available.

Numerical analysis of wave-induced fluid flow effects on seismic data: Application to monitoring of CO2 storage at the Sleipner Field

In this work we analyze how patchy distributions of CO2 and brine within sand reservoirs may lead to significant attenuation and velocity dispersion effects, which in turn may have a profound impact on surface seismic data. The ultimate goal of this paper is to contribute to the understanding of these processes within the framework of the seismic monitoring of CO2 sequestration, a key strategy to mitigate global warming. We first carry out a Monte Carlo analysis to study the statistical behavior of attenuation and velocity dispersion of compressional waves traveling through rocks with properties similar to those at the Utsira Sand, Sleipner field, containing quasi-fractal patchy distributions of CO2 and brine. These results show that the mean patch size and CO2 saturation play key roles in the observed wave-induced fluid flow effects. The latter can be remarkably important when CO2 concentrations are low and mean patch sizes are relatively large. To analyze these effects on the corresponding surface seismic data, we perform numerical simulations of wave propagation considering reservoir models and CO2 accumulation patterns similar to the CO2 injection site in the Sleipner field. These numerical experiments suggest that wave-induced fluid flow effects may produce changes in the reservoir's seismic response, modifying significantly the main seismic attributes usually employed in the characterization of these environments. Consequently, the determination of the nature of the fluid distributions as well as the proper modeling of the seismic data constitute important aspects that should not be ignored in the seismic monitoring of CO2 sequestration problems.

Accurate calculations of intermolecular interaction energies using explicitly correlated coupled cluster wave functions and a dispersion-weighted MP2 method.

Explicitly correlated coupled-cluster calculations of intermolecular interaction energies for the S22 benchmark set of Jurecka, Sponer, Cerny, and Hobza (Chem. Phys. Phys. Chem. 2006, 8, 1985) are presented. Results obtained with the recently proposed CCSD(T)-F12a method and augmented double-zeta basis sets are found to be in very close agreement with basis set extrapolated conventional CCSD(T) results. Furthermore, we propose a dispersion-weighted MP2 (DW-MP2) approximation that combines the good accuracy of MP2 for complexes with predominately electrostatic bonding and SCS-MP2 for dispersion-dominated ones. The MP2-F12 and SCS-MP2-F12 correlation energies are weighted by a switching function that depends on the relative HF and correlation contributions to the interaction energy. For the S22 set, this yields a mean absolute deviation of 0.2 kcal/mol from the CCSD(T)-F12a results. The method, which allows obtaining accurate results at low cost, is also tested for a number of dimers that are not in the training set.