An effective method for comparing the turbulence intensity from LDA measurements and CFD predictions within a ship propeller jet

The mean velocity and turbulence intensity are the two main inputs to investigate the ship propeller induced seabed scouring resulting from a vessel is manoeuvring within a port where the underkeel clearances are low. More accurate data including the turbulence intensity is now available by using the laser doppler anemometry (LDA) measurement system and computational fluid dynamics (CFD) approach. Turbulence intensity has a loose definition, which is the velocity fluctuation as the root mean square (RMS) referenced to a mean flow velocity. However, the velocity fluctuation and mean velocity can be the overall value includingx, y and z directions or the value of a single component. LDA and CFD results were obtained from two different acquisition systems (Dantec LDA system and Fluent CFD package) and therefore the outputs cannot be compared directly. An effective method is proposed for comparing the turbulence intensity between the experimental measurements and the computational predictions within a ship propeller jet. The flow patterns of turbulence intensity within a ship propeller jet are presented by using the LDA measurements and CFD results from turbulence models of standard k-e, RNG k-e, realizable k–e, standard k–?, SST k–?and Reynolds stresses.

Predictions of survival up to 10 years after diagnosis for European women with breast cancer in 2000-2002

Few studies have addressed longer-term survival for breast cancer in European women. We have made predictions of 10-year survival for European women diagnosed with breast cancer in 2000-2002. Data for 114,312 adult women (15-99 years) diagnosed with a first primary malignant cancer of the breast during 2000-2002 were collected in the EUROCARE-4 study from 24 population-based cancer registries in 14 European countries. We estimated relative survival at 1, 5, and 10 years after diagnosis for women who were alive at some point during 2000-2002, using the period approach. We also estimated 10-year survival conditional on survival to 1 and 5 years after diagnosis. Ten-year survival exceeded 70% in most regions, but was only 54% in Eastern Europe, with the highest value in Northern Europe (about 75%). Ten-year survival conditional on survival for 1 year was 2-6% higher than 10-year survival in all European regions, and geographic differences were smaller. Ten-year survival for women who survived at least 5 years was 88% overall, with the lowest figure in Eastern Europe (79%) and the highest in the UK (91%). Women aged 50-69 years had higher overall survival than older and younger women (79%). Six cancer registries had adequate information on stage at diagnosis; in these jurisdictions, 10-year survival was 89% for local, 62% for regional and 10% for metastatic disease. Data on stage are not collected routinely or consistently, yet these data are essential for meaningful comparison of population-based survival, which provides vital information for improving breast cancer control. What's new? Policy-makers and health-care planners need accurate data on long-term survival to improve cancer control. This Europe-wide study of 10-year survival identified low survival in Eastern Europe for women with breast cancer in 2000-2002, and wide variation by age at diagnosis. Data on stage at diagnosis are crucial for meaningful comparison of population-based survival, and fundamental for improving breast cancer control, but our analyses confirmed that stage data are not collected routinely or consistently Copyright © 2012 UICC.

Idiosyncratic species effects confound size-based predictions of responses to climate change

Understanding and predicting the consequences of warming for complex ecosystems and indeed individual species remains a major ecological challenge. Here, we investigated the effect of increased seawater temperatures on the metabolic and consumption rates of five distinct marine species. The experimental species reflected different trophic positions within a typical benthic East Atlantic food web, and included a herbivorous gastropod, a scavenging decapod, a predatory echinoderm, a decapod and a benthic-feeding fish. We examined the metabolism-body mass and consumption-body mass scaling for each species, and assessed changes in their consumption efficiencies. Our results indicate that body mass and temperature effects on metabolism were inconsistent across species and that some species were unable to meet metabolic demand at higher temperatures, thus highlighting the vulnerability of individual species to warming. While body size explains a large proportion of the variation in species' physiological responses to warming, it is clear that idiosyncratic species responses, irrespective of body size, complicate predictions of population and ecosystem level response to future scenarios of climate change. © 2012 The Royal Society.

Thermodynamic Properties of Dichloromethane, Bromochloromethane, and Dibromomethane under Elevated Pressure: Experimental Results and SAFT-VR Mie Predictions

The speeds of sound in dibromomethane, bromochloromethane, and dichloromethane have been measured in the temperature range from 293.15 to 313.15 K and at pressures up to 100 MPa. Densities and isobaric heat capacities at atmospheric pressure have been also determined. Experimental results were used to calculate the densities and isobaric heat capacities as the function of temperature and pressure by means of a numerical integration technique. Moreover, experimental data at atmospheric pressure were then used to determine the SAFT-VR Mie molecular parameters for these liquids. The accuracy of the model has been then evaluated using a comparison of derived experimental high-pressure data with those predicted using SAFT. It was found that the model provide the possibility to predict also the isobaric heat capacity of all selected haloalkanes within an error up to 6%.

Genome analysis of a simultaneously predatory and prey-independent, novel Bdellovibrio bacteriovorus from the River Tiber, supports in silico predictions of both ancient and recent lateral gene transfer from diverse bacteria

BACKGROUND: Evolution equipped Bdellovibrio bacteriovorus predatory bacteria to invade other bacteria, digesting and replicating, sealed within them thus preventing nutrient-sharing with organisms in the surrounding environment. Bdellovibrio were previously described as "obligate predators" because only by mutations, often in gene bd0108, are 1 in ~1x10(7) of predatory lab strains of Bdellovibrio converted to prey-independent growth. A previous genomic analysis of B. bacteriovorus strain HD100 suggested that predatory consumption of prey DNA by lytic enzymes made Bdellovibrio less likely than other bacteria to acquire DNA by lateral gene transfer (LGT). However the Doolittle and Pan groups predicted, in silico, both ancient and recent lateral gene transfer into the B. bacteriovorus HD100 genome.

RESULTS: To test these predictions, we isolated a predatory bacterium from the River Tiber- a good potential source of LGT as it is rich in diverse bacteria and organic pollutants- by enrichment culturing with E. coli prey cells. The isolate was identified as B. bacteriovorus and named as strain Tiberius. Unusually, this Tiberius strain showed simultaneous prey-independent growth on organic nutrients and predatory growth on live prey. Despite the prey-independent growth, the homolog of bd0108 did not have typical prey-independent-type mutations. The dual growth mode may reflect the high carbon content of the river, and gives B. bacteriovorus Tiberius extended non-predatory contact with the other bacteria present. The HD100 and Tiberius genomes were extensively syntenic despite their different cultured-terrestrial/freshly-isolated aquatic histories; but there were significant differences in gene content indicative of genomic flux and LGT. Gene content comparisons support previously published in silico predictions for LGT in strain HD100 with substantial conservation of genes predicted to have ancient LGT origins but little conservation of AT-rich genes predicted to be recently acquired.

CONCLUSIONS: The natural niche and dual predatory, and prey-independent growth of the B. bacteriovorus Tiberius strain afforded it extensive non-predatory contact with other marine and freshwater bacteria from which LGT is evident in its genome. Thus despite their arsenal of DNA-lytic enzymes; Bdellovibrio are not always predatory in natural niches and their genomes are shaped by acquiring whole genes from other bacteria.

Gamma-ray diagnostics of Type Ia supernovae. Predictions of observables from three-dimensional modeling

Context. Although the question of progenitor systems and detailed explosion mechanisms still remains a matter of discussion, it is commonly believed that Type Ia supernovae (SNe Ia) are production sites of large amounts of radioactive nuclei. Even though the gamma-ray emission due to radioactive decays is responsible for powering the light curves of SNe Ia, gamma rays themselves are of particular interest as a diagnostic tool because they directly lead to deeper insight into the nucleosynthesis and the kinematics of these explosion events. Aims: We study the evolution of gamma-ray line and continuum emission of SNe Ia with the objective of analyzing the relevance of observations in this energy range. We seek to investigate the chances for the success of future MeV missions regarding their capabilities for constraining the intrinsic properties and the physical processes of SNe Ia. Methods: Focusing on two of the most broadly discussed SN Ia progenitor scenarios - a delayed detonation in a Chandrasekhar-mass white dwarf (WD) and a violent merger of two WDs - we used three-dimensional explosion models and performed radiative transfer simulations to obtain synthetic gamma-ray spectra. Both chosen models produce the same mass of 56Ni and have similar optical properties that are in reasonable agreement with the recently observed supernova SN 2011fe. We examine the gamma-ray spectra with respect to their distinct features and draw connections to certain characteristics of the explosion models. Applying diagnostics, such as line and hardness ratios, the detection prospects for future gamma-ray missions with higher sensitivities in the MeV energy range are discussed. Results: In contrast to the optical regime, the gamma-ray emission of our two chosen models proves to be quite different. The almost direct connection of the emission of gamma rays to fundamental physical processes occurring in SNe Ia permits additional constraints concerning several explosion model properties that are not easily accessible within other wavelength ranges. Proposed future MeV missions such as GRIPS will resolve all spectral details only for nearby SNe Ia, but hardness ratio and light curve measurements still allow for a distinction of the two different models at 10 Mpc and 16 Mpc for an exposure time of 106 s. The possibility of detecting the strongest line features up to the Virgo distance will offer the opportunity to build up a first sample of SN Ia detections in the gamma-ray energy range and underlines the importance of future space observatories for MeV gamma rays.

Effect of elevated CO2 concentrations and irradiance on the photosynthetic performance of the seagrass Cymodocea nodosa

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Redundancy gain : manifestations, causes and predictions

Les temps de réponse dans une tache de reconnaissance d’objets visuels diminuent de façon significative lorsque les cibles peuvent être distinguées à partir de deux attributs redondants. Le gain de redondance pour deux attributs est un résultat commun dans la littérature, mais un gain causé par trois attributs redondants n’a été observé que lorsque ces trois attributs venaient de trois modalités différentes (tactile, auditive et visuelle). La présente étude démontre que le gain de redondance pour trois attributs de la même modalité est effectivement possible. Elle inclut aussi une investigation plus détaillée des caractéristiques du gain de redondance. Celles-ci incluent, outre la diminution des temps de réponse, une diminution des temps de réponses minimaux particulièrement et une augmentation de la symétrie de la distribution des temps de réponse. Cette étude présente des indices que ni les modèles de course, ni les modèles de coactivation ne sont en mesure d’expliquer l’ensemble des caractéristiques du gain de redondance. Dans ce contexte, nous introduisons une nouvelle méthode pour évaluer le triple gain de redondance basée sur la performance des cibles doublement redondantes. Le modèle de cascade est présenté afin d’expliquer les résultats de cette étude. Ce modèle comporte plusieurs voies de traitement qui sont déclenchées par une cascade d’activations avant de satisfaire un seul critère de décision. Il offre une approche homogène aux recherches antérieures sur le gain de redondance. L’analyse des caractéristiques des distributions de temps de réponse, soit leur moyenne, leur symétrie, leur décalage ou leur étendue, est un outil essentiel pour cette étude. Il était important de trouver un test statistique capable de refléter les différences au niveau de toutes ces caractéristiques. Nous abordons la problématique d’analyser les temps de réponse sans perte d’information, ainsi que l’insuffisance des méthodes d’analyse communes dans ce contexte, comme grouper les temps de réponses de plusieurs participants (e. g. Vincentizing). Les tests de distributions, le plus connu étant le test de Kolmogorov- Smirnoff, constituent une meilleure alternative pour comparer des distributions, celles des temps de réponse en particulier. Un test encore inconnu en psychologie est introduit : le test d’Anderson-Darling à deux échantillons. Les deux tests sont comparés, et puis nous présentons des indices concluants démontrant la puissance du test d’Anderson-Darling : en comparant des distributions qui varient seulement au niveau de (1) leur décalage, (2) leur étendue, (3) leur symétrie, ou (4) leurs extrémités, nous pouvons affirmer que le test d’Anderson-Darling reconnait mieux les différences. De plus, le test d’Anderson-Darling a un taux d’erreur de type I qui correspond exactement à l’alpha tandis que le test de Kolmogorov-Smirnoff est trop conservateur. En conséquence, le test d’Anderson-Darling nécessite moins de données pour atteindre une puissance statistique suffisante.

Modélisation de l'irradiance solaire spectrale dans le proche et moyen ultraviolet

Nous présentons un modèle pour l’irradiance solaire spectrale entre 200 et 400 nm. Celui-ci est une extension d’un modèle d’irradiance solaire totale basé sur la simulation de la fragmentation et l’érosion des taches qui utilise, en entrée, les positions et aires des taches observées pour chaque pas de temps d’une journée. L’émergence des taches sur la face du Soleil opposée à la Terre est simulée par une injection stochastique. Le modèle simule ensuite leur désintégration, qui produit des taches plus petites et des facules. Par la suite, l’irradiance est calculée en sommant la contribution des taches, des facules et du Soleil inactif. Les paramètres libres du modèle sont ajustés en comparant les séquences temporelles produites avec les données provenant de divers satellites s’étalant sur trois cycles d’activité. Le modèle d’irradiance spectrale, quant à lui, a été obtenu en modifiant le calcul de la contribution des taches et des facules, ainsi que celle du Soleil inactif, afin de tenir compte de leur dépendance spectrale. Le flux de la photosphère inactive est interpolé sur un spectre synthétique non magnétisé, alors que le contraste des taches est obtenu en calculant le rapport du flux provenant d’un spectre synthétique représentatif des taches et de celui provenant du spectre représentatif du Soleil inactif. Le contraste des facules est quand à lui calculé avec une procédure simple d’inversion de corps noir. Cette dernière nécessite l’utilisation d’un profil de température des facules obtenu à l’aide de modèles d’atmosphère. Les données produites avec le modèle d’irradiance spectrale sont comparées aux observations de SOLSTICE sur UARS. L’accord étant peu satisfaisant, particulièrement concernant le niveau d’irradiance minimal ainsi que l’amplitude des variations, des corrections sont appliquées sur le flux du Soleil inactif, sur le profil de température des facules, ainsi qu’à la dépendance centre-bord du contraste des facules. Enfin, un profil de température des facules est reconstruit empiriquement en maximisant l’accord avec les observations grâce à un algorithme génétique. Il est utilisé afin de reconstruire les séquences temporelles d’irradiance jusqu’en 1874 à des longueurs d’ondes d’intérêt pour la chimie et la dynamique stratosphérique.

Modélisation de l'irradiance solaire totale et spectrale et applications à la chimie stratosphérique terrestre

Cette thèse présente des reconstructions de l'irradiance totale et spectrale durant les 400 dernières années à l'aide des modèles pour l'irradiance totale et l'irradiance spectrale dans l'ultraviolet développés à l'Université de Montréal. Tous deux sont basés sur la simulation de l'émergence, de la fragmentation et de l'érosion des taches solaires, qui permet d'obtenir une distribution de l'aire des taches sombres et des facules brillantes en fonction du temps. Ces deux composantes sont principalement responsables de la variation de l'irradiance sur l'échelle de temps de la décennie, qui peut être calculée en sommant leur émissivité à celle de la photosphère inactive. La version améliorée du modèle d'irradiance solaire spectrale MOCASSIM inclut une extension de son domaine spectral entre 150 et 400 nm ainsi que de son domaine temporel, débutant originalement en 1874 et couvrant maintenant la période débutant en 1610 jusqu'au présent. Cela permet de reconstruire le spectre ultraviolet durant le minimum de Maunder et de le comparer à celui du minimum de 2009. Les conclusions tirées de cette étude spécifient que l'émissivité dans l'ultraviolet était plus élevée en 2009 que durant le minimum de Maunder, que le niveau de base de la photosphère non magnétisée contribuait pour environ les deux tiers de cette différence et que les structures magnétiques restantes étaient responsables pour le tiers restant. Le modèle d'irradiance totale a vu son domaine temporel étendu sur la même période et une composante représentant le réseau magnétique de façon réaliste y a été ajoutée. Il a été démontré que les observations des 30 dernières années ne sont bien reproduites qu'en incluant la composante du Soleil non magnétisé variable à long terme. Le processus d'optimisation des paramètres libres du modèle a été effectué en minimisant le carré de la somme de l'écart journalier entre les résultats des calculs et les données observées. Les trois composites disponibles, soit celui du PMOD (Physikalisch Meteorologisches Observatorium Davos), d'ACRIM (ACtive Radiometer Irradiance Monitor) et du IRMB (Institut Royal Météorologique de Belgique), ne sont pas en accord entre eux, en particulier au niveau des minima du cycle d'activité, et le modèle permet seulement de reproduire celui du PMOD avec exactitude lorsque la composante variable à long terme est proportionnelle au flux radio à 10.7 cm. Toutefois, en utilisant des polynômes de Lagrange pour représenter la variation du Soleil inactif, l'accord est amélioré pour les trois composites durant les minima, bien que les relations entre le niveau minimal de l'irradiance et la longueur du cycle précédent varient d'un cas à l'autre. Les résultats obtenus avec le modèle d'irradiance spectrale ont été utilisés dans une étude d'intercomparaison de la réponse de la photochimie stratosphérique à différentes représentations du spectre solaire. Les simulations en mode transitoire d'une durée de 10 jours ont été effectuées avec un spectre solaire constant correspondant soit à une période d'activité minimale ou à une période d'activité maximale. Ceci a permis d'évaluer la réponse de la concentration d'ozone à la variabilité solaire au cours d'un cycle et la différence entre deux minima. En plus de ceux de MOCASSIM, les spectres produits par deux modèles ont été utilisés (NRLSSI et MGNM) ainsi que les données de SIM et SOLSTICE/SORCE. La variabilité spectrale de chacun a été extraite et multipliée à un spectre de base représentant le minimum d'activité afin de simuler le spectre au maximum d'activité. Cela a été effectué dans le but d'isoler l'effet de la variabilité seule et d'exclure celui de la valeur absolue du spectre. La variabilité spectrale d'amplitude relativement élevée des observations de SORCE n'a pas provoqué l'inversion de la réponse de l'ozone à hautes altitudes obtenues par d'autres études, ce qui peut être expliqué par la nature même du modèle utilisé ainsi que par sa limite supérieure en altitude. Finalement, la réponse de l'ozone semble être à peu près proportionnelle à la variabilité de l'intégrale du flux pour lambda<241 nm. La comparaison des concentrations d'ozone obtenues avec les spectres originaux au minimum d'activité démontre que leur différence est du même ordre de grandeur que la variabilité entre le minimum et le maximum d'un cycle typique. Le problème du choix de la reconstruction de l'irradiance à utiliser pour les simulations climatiques dans le passé demeure non résolu.