A new modelling framework for statistical cumulus dynamics

We propose a new modelling framework suitable for the description of atmospheric convective systems as a collection of distinct plumes. The literature contains many examples of models for collections of plumes in which strong simplifying assumptions are made, a diagnostic dependence of convection on the large-scale environment and the limit of many plumes often being imposed from the outset. Some recent studies have sought to remove one or the other of those assumptions. The proposed framework removes both, and is explicitly time-dependent and stochastic in its basic character. The statistical dynamics of the plume collection are defined through simple probabilistic rules applied at the level of individual plumes, and van Kampen's system size expansion is then used to construct the macroscopic limit of the microscopic model. Through suitable choices of the microscopic rules, the model is shown to encompass previous studies in the appropriate limits, and to allow their natural extensions beyond those limits.

Ice formation and development in aged, wintertime cumulus over the UK: observations and modelling

In situ high resolution aircraft measurements of cloud microphysical properties were made in coordination with ground based remote sensing observations of a line of small cumulus clouds, using Radar and Lidar, as part of the Aerosol Properties, PRocesses And InfluenceS on the Earth's climate (APPRAISE) project. A narrow but extensive line (~100 km long) of shallow convective clouds over the southern UK was studied. Cloud top temperatures were observed to be higher than −8 °C, but the clouds were seen to consist of supercooled droplets and varying concentrations of ice particles. No ice particles were observed to be falling into the cloud tops from above. Current parameterisations of ice nuclei (IN) numbers predict too few particles will be active as ice nuclei to account for ice particle concentrations at the observed, near cloud top, temperatures (−7.5 °C). The role of mineral dust particles, consistent with concentrations observed near the surface, acting as high temperature IN is considered important in this case. It was found that very high concentrations of ice particles (up to 100 L−1) could be produced by secondary ice particle production providing the observed small amount of primary ice (about 0.01 L−1) was present to initiate it. This emphasises the need to understand primary ice formation in slightly supercooled clouds. It is shown using simple calculations that the Hallett-Mossop process (HM) is the likely source of the secondary ice. Model simulations of the case study were performed with the Aerosol Cloud and Precipitation Interactions Model (ACPIM). These parcel model investigations confirmed the HM process to be a very important mechanism for producing the observed high ice concentrations. A key step in generating the high concentrations was the process of collision and coalescence of rain drops, which once formed fell rapidly through the cloud, collecting ice particles which caused them to freeze and form instant large riming particles. The broadening of the droplet size-distribution by collision-coalescence was, therefore, a vital step in this process as this was required to generate the large number of ice crystals observed in the time available. Simulations were also performed with the WRF (Weather, Research and Forecasting) model. The results showed that while HM does act to increase the mass and number concentration of ice particles in these model simulations it was not found to be critical for the formation of precipitation. However, the WRF simulations produced a cloud top that was too cold and this, combined with the assumption of continual replenishing of ice nuclei removed by ice crystal formation, resulted in too many ice crystals forming by primary nucleation compared to the observations and parcel modelling.

Does convective aggregation need to be represented in cumulus parameterizations?

Tropical deep convection exhibits a variety of levels of aggregation over a wide range of scales. Based on a multisatellite analysis, the present study shows at mesoscale that different levels of aggregation are statistically associated with differing large-scale atmospheric states, despite similar convective intensity and large-scale forcings. The more aggregated the convection, the dryer and less cloudy the atmosphere, the stronger the outgoing longwave radiation, and the lower the planetary albedo. This suggests that mesoscale convective aggregation has the potential to affect couplings between moisture and convection and between convection, radiation, and large-scale ascent. In so doing, aggregation may play a role in phenomena such as “hot spots” or the Madden-Julian Oscillation. These findings support the need for the representation of mesoscale organization in cumulus parameterizations; most parameterizations used in current climate models lack any such representation. The ability of a cloud system-resolving model to reproduce observed relationships suggests that such models may be useful to guide attempts at parameterizations of convective aggregation.

Efeitos quimicos do recuo do cromo em alguns complexos hexacoordenados no estado solido

Os efeitos químicos do recuo do 51Cr formado pela reação (n,y) foram investigados nos compostos: [Cr(NH3) 5ONO] (NO3)2, [Cr(NH3) 5NO3] (NO3)2 e [Cr(NH3)5 NCS] (NO3)2, irradiados no estado sólido. Após dissolução dos cristais, os fragmentos resultantes da irradiação foram analisados por cromatografia com resina trocadora de íons e eletroforese em papel. A distribuição inicial das espécies é discutida em termos da formação de complexos polinucleares e da não ocorrência de conversão interna em compostos de cromo (III). Os efeitos de reversão térmica indicam uma considerável influência do oxigênio atmosférico e de defeitos cristalinos no comportamento químico das espécies.

Complexos derivados de 1,1-bis(difenilfosfina)ferroceno : sintese, caracterizacao e propriedades cataliticas

Uma parte importante da química de orgametálicos atual centra-se no estudo de compostos heterobimetálicos com o propósito de avaliar de que modo as possíveis interações entre os metais podem alterar a reatividade dos centros metálicos presentes na molécula. Os ligantes ferrocenilas tem sido bastante utilizados para obter-se compostos desta natureza. Dentro desta classe de ligantes destaca-se o 1,1'-bis(difenilfosfina)ferroceno(dppf). Muitos trabalhos surgiram na literatura nos últimos dez anos descrevendo a síntese, caracterização estrutural, no estado sólido ou em solução, de novos complexos metálicos derivados deste metaloligante, bem como o estudo de suas propriedades catalíticas. O objetivo deste trabalho foi sintetizar novos compostos derivados do 1,1'-bis(difenilfosfina) ferroceno (dppf) e estudá-los no estado sólido ou em solução. Desta forma, foram pela primeira vez sintetizados os compostos dppfFe(NO)2(1), [dppfCo(NO)2][SBf6](2) e dppfNicod(3) e [dppfNi(MeCN)4]2 (4) os quais foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de ¹H e ³¹P{¹H}, análise elementar de C,H e N, condutividade molar no caso do composto catiônico(2) e difração de Raios-X de monocristal, no caso do composto(1). A espectroscopia Mössbauer de 57Fe constitui-se uma técnica adequada para a análise deste metaligante, que contém um átomo de Fe na sua molécula, pois pode fornecer informações estruturais e evidenciar eventuais efeitos interativos que ocorram entre os centros metálicos quando o ligante encontra-se complexado a outros metais. Foram, então, estudados por espectroscopia Mössbauer, à baixa temperatura, os compostos (1),(2),(3),(4) e dppfFe(CO)3 (5) e os resultados obtidos comparados com os apresentados na literatura para compostos análogos contendo o ligante dppf. Os complexos derivados do dppf exibem um processo de oxidação centrado no ferroceno além dos processos de oxiredução presentes nos outros centros metálicos da molécula. O estudo das alterações que podem ocorrer neste processo devido à presença de um segundo metal de transição ou dos ligantes é importante pois pode fornecer informações sobre como modular o potencial redox centrado no ligante ferrocenila, permitindo assim um controle de sua reatividade. Sendo assim, neste trabalho foi realizado um estudo eletroquímico, por voltametria cíclica, dos compostos (1),(2) e (5). Compostos de Ni(0) ou Ni(II) são conhecidos catalisadores em reações de oligomerização e polimerização de olefinas e dienos. Compostos ferrodinitrosilas e cobaltodinitrosilas, na presença de redutores, apresentam alta seletividade em reações de ciclomerização de dienos. Nestes sistemas catalíticos a atividade e seletividade doscompostos está intimamente relacionada com a natureza dos ligantes unidos ao metal de transição do percussor catalítico. Devido às características dos compostos sintetizados e estudados neste trabalho, decidiu-se verificar a possível influência do ligante ddpf, na atividade e seletividade das reações com dienos, escolhendo-se o butadieno como substrato modelo. Estudou-se, então, a atividade catalítica dos compostos (1),(2),(3),(4),(5) e dppfNiCl2 (6) frente ao butadieno, na ausência e presença do cocatalisador, AlEt2Cl.

Reações de oxidação de álcoois e olefinas promovidas por complexos de metais de transição imobilizados em líquidos iônicos fluorados

Neste trabalho foi estudada a viabilidade da transposição direta de reações de oxidação efetuadas em meio homogêneo ou meio bifásico aquoso para meio bifásico onde líquidos iônicos são empregados como agentes imobilizadores dos catalisadores utilizados. A oxidação de álcoois secundários (ciclopentanol) e de álcoois primários ativados (álcool benzílico) mostrou-se mais efetiva quando 1 mol% de RuCl3 imobilizados no líquido iônico tetrafluoroborato de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI.BF4), 100 °C de temperatura, 7 atm de oxigênio e 24 horas de reação foram empregados, levando a 61% de conversão, 100% de seletividade em ciclopentanona e freqüência de rotação 2,54 h-1 (com peneira molecular no solvente) e 86% de conversão, 95% de seletividade em benzaldeído e freqüência de rotação 3,58 h-1. Estes resultados são superiores aos obtidos em condições homogêneas. Quando o líquido iônico BMI.BF4 foi substituído por líquidos iônicos fluorados, tais como BMI.OOCCF3 e o novo líquido iônico BMI.OOC(CF2)6CF3 a conversão dobrou e a seletividade se manteve em 100%, nas condições estudadas. A oxidação de olefinas (1-deceno) catalisada por PdCl2/CuCl2/O2 apresentou melhores resultados quando 2 mol% de PdCl2 e 4 mol% de CuCl2 foram imobilizados no líquido iônico BMI.BF4 a 80 °C de temperatura, 6 atm de oxigênio e 16 horas de reação foram empregados, levando a 99% de conversão, 53% de seletividade em 2-decanona e freqüência de rotação 3,09 h-1. Quando o sistema catalítico foi reutilizado a conversão foi de 88% e a seletividade 60%.

Efeito in vitro dos ácidos etilmalônico e metilsucínico sobre as atividades enzimáticas dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial e da creatina quinase em córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens

A deficiência de desidrogenase das acil-CoA de cadeia curta (SCAD) é um erro inato do metabolismo devido a um defeito no último ciclo de β-oxidação, sendo específica para ácidos graxos de cadeia curta (4 a 6 carbonos), resultando no acúmulo de ácidos orgânicos de cadeia curta, principalmente dos ácidos etilmalônico e metilsucínico, formados pela metabolização por rotas secundárias do butiril-CoA acumulado. A deficiência de SCAD manifesta-se principalmente no período neonatal ou durante a infância e até mesmo na idade adulta. Os achados clínico-laboratoriais são heterogêneos, incluindo acidose metabólica, acidose lática, vômitos, atraso no desenvolvimento, convulsões, fraqueza muscular e miopatia crônica. No entanto, o sintoma mais comum apresentado pelos pacientes portadores dessa deficiência é a disfunção neurológica, a qual pode estar relacionada ao acúmulo de ácidos orgânicos de cadeia curta e sua toxicidade ao sistema nervoso central. No presente trabalho nosso objetivo foi investigar o efeito in vitro dos ácidos etilmalônico e metilsucínico sobre algumas atividades enzimáticas fundamentais para o metabolismo energético. Visando contribuir para uma melhor compreensão da fisiopatogenia dessa doença testamos o efeito desses metabólitos sobre a atividade dos complexos da cadeia respiratória e da creatina quinase em córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens. Verificamos que os ácidos etilmalônico e metilsucínico, na concentração de 1 mM, inibiram significativamente a atividade do complexo I+III da cadeia respiratória em córtex cerebral de ratos, porém não alteraram a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória (II, SDH, II+III, III e IV) nesses tecido bem como não alteraram a atividade de todos os complexos da cadeia repiratória em músculo esquelético e músculo cardíaco dos ratos nas concentrações de 1 e 5 mM. Observamos também que o ácido etilmalônico (1 e 2,5 mM) reduziu de forma significativa a atividade total de creatina quinase em córtex cerebral de ratos, mas não alterou essa atividade nos músculos esquelético e cardíaco. Por outro lado o ácido metilsucínico não modificou a atividade total da creatina quinase em nenhum dos três tecidos estudados, córtex cerebral, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos. Testamos então o efeito do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase nas frações mitocondrial e citosólica de córtex cerebral, músculo cardíaco e músculo esquelético de ratos. O ácido (1 e 2,5 mM) inibiu significativamente a atividade da creatina quinase apenas na fração mitocondrial de córtex cerebral. Demostramos também que o antioxidante glutationa (1 mM) preveniu o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade total da creatina quinase em córtex cerebral. A glutationa (0,5 mM) e o ácido ascórbico (0,5 mM) também preveniram o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase na fração mitocondrial de córtex cerebral. Por outro lado a adição de L-NAME ou trolox não alterou o efeito inibitório do ácido etilmalônico sobre a atividade da creatina quinase. Esses resultados indicam que o ácido etilmalônico possui um efeito inibitório específico sobre a isoforma mitocondrial da creatina quinase do cérebro, ou seja, sobre a CKmi a, não afetando a isoenzima citosólica cerebral ou as isoenzimas citosólicas e mitocondrial presentes no músculo esquelético e no músculo cardíaco. Além disso, o efeito da glutationa, que atua como um agente redutor de grupos tióis, indica que a ação inibitória do ácido etilmalônico sobre a creatina quinase pode estar relaciona à oxidação de grupos sulfidrila essenciais à atividade da enzima. Já a prevenção do efeito inibitório do ácido etilmalônico causada pelo ácido ascórbico sugere que o ácido pode estar envolvido com a formação dos radicais superóxido e hidroxila, uma vez que este agente antioxidante atua sobre esses radicais livres. Essas observações em seu conjunto indicam que os ácidos etilmalônico e metilsucínico comprometem o metabolismo energético cerebral através da inibição de atividades enzimáticas essenciais para a produção e transporte de energia pela célula. É, portanto, possível que esse possa ser um dos mecanismos envolvidos com o dano cerebral que ocorre nos pacientes afetados por deficiência de SCAD.

Efeito da fenilalanina e da alanina sobre as atividades dos complexos da cadeia respiratória de córtex cerebral de ratos

A fenilcetonúria (PKU) é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo de fenilalanina (Phe) e seus metabólitos nos tecidos dos pacientes afetados. O dano neurológico é a marca da PKU e a Phe é considerada o principal agente neurotóxico nesta doença, cujos mecanismos de neurotoxicidade são pouco conhecidos. A alanina (Ala) é nutricionalmente um aminoácido não essencial. Ela é o principal aminoácido gliconeogênico porque pode originar piruvato e glicose, tendo sido, por este motivo, usada como um suplemento dietético em combinação com o hormônio de crescimento no tratamento de crianças subnutridas afetadas por algumas doenças metabólicas herdadas, para induzir o anabolismo. O principal objetivo do presente trabalho foi medir as atividades dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (CCR) e succinato desidrogenase (SDH) no córtex cerebral de ratos Wistar sujeitos à hiperfenilalaninemia (HPA) quimicamente induzida e à administração crônica de Ala, desde o 6± até o 21± dia de vida pós-natal. Também investigamos o efeito in vitro da Phe e Ala nas atividades da SDH e CCR em córtex cerebral de ratos de 22 dias de idade. Os resultados mostraram uma redução nas atividades da SDH e complexos I + III no córtex cerebral de ratos sujeitos à HPA e também no córtex cerebral de ratos sujeitos à administração de Ala. Também verificamos que ambos: Phe e Ala inibiram in vitro a atividade dos complexos I + III por competição com NADH. Considerando a importância da SDH e CCR para a sustentação do suprimento energético para o cérebro, nossos resultados sugerem que o déficit energético possa contribuir para a neurotoxicidade da Phe em PKU. Em relação à Ala, ficou evidenciado que mais investigações serão necessárias antes de considerar a suplementação com Ala como uma terapia adjuvante válida para crianças com estas doenças.

O planejamento estratégico como instrumento de gestão em cenários complexos: um estudo sobre os planos estratégicos do Rio de Janeiro e de Barcelona

O presente trabalho se configura como um estudo exploratório sobre os condicionantes que permitiram a adoção e a perpetuação do processo de planificação das cidades do Rio de Janeiro e de Barcelona. Foram verificados os condicionantes políticos, históricos e sociais, e a gestão de políticas pública. Dentro desta análise, procurou-se desvendar a visão dos agentes envolvidos na concepção dos planos estratégicos instituídos nas duas cidades, observando o que sustentou ao longo do tempo os seus planejamentos e de que forma estes se configuraram. Para tal, utilizaram-se pesquisa documental, bibliográfica, conjuntamente com entrevistas em profundidade semi-estrutradas com agentes envolvidos diretamente na concepção dos planos estratégicos das duas cidades. A partir daí, geraram-se as categorias para a análise do material, que foi analisado por meio da técnica de análise de conteúdo. Concluiu-se ao final que o condicionante que mais influenciou na adoção e na perpetuação do método de planificação em Barcelona foi o condicionante institucional, e no Rio de Janeiro foi o condicionante político.

Como tomadores de decisão experts percebem cenários complexos?

In this thesis, the basic research of Chase and Simon (1973) is questioned, and we seek new results by analyzing the errors of experts and beginners chess players in experiments to reproduce chess positions. Chess players with different levels of expertise participated in the study. The results were analyzed by a Brazilian grandmaster, and quantitative analysis was performed with the use of statistical methods data mining. The results challenge significantly, the current theories of expertise, memory and decision making in this area, because the present theory predicts piece on square encoding, in which players can recognize the strategic situation reproducing it faithfully, but commit several errors that the theory can¿t explain. The current theory can¿t fully explain the encoding used by players to register a board. The errors of intermediary players preserved fragments of the strategic situation, although they have committed a series of errors in the reconstruction of the positions. The encoding of chunks therefore includes more information than that predicted by current theories. Currently, research on perception, trial and decision is heavily concentrated on the idea of pattern recognition". Based on the results of this research, we explore a change of perspective. The idea of "pattern recognition" presupposes that the processing of relevant information is on "patterns" (or data) that exist independently of any interpretation. We propose that the theory suggests the vision of decision-making via the recognition of experience.

Mudanças em grupos sociais complexos : o experimento no município de Teutônia, RS

Nestes tempos de constantes evoluções, a mudança tem se tornado uma questão vital para a sobrevivência. No entanto, a grande maioria das iniciativas para a geração de mudanças tem sido frustadas. Grande monta de recursos são investidos sem que haja o retorno esperado. Neste contexto, este trabalho apresenta um compêndio das teorias que alicerçam as ações para geração de mudanças duradouras em ambientes complexos e descreve pormenorizadamente o método de mudanças denominado "Conferências de Busca do Futuro", com sua aplicação e resultados no município de teutônia, RS.

Aprendizado de máquina em sistemas complexos multiagentes : estudo de caso em um ambiente sob racionalidade limitada

O presente trabalho investiga a relação entre aprendizado e dinâmica em sistemas complexos multiagentes. Fazemos isso através de estudos experimentais em um cenário de racionalidade limitada que situa-se na interesecção entre Inteligência Artificial, Economia e Física Estatística, conhecido como “Minority Game”. Apresentamos resultados experimentais sobre o jogo focando o estudo do cenário sob uma perspectiva de Aprendizado de Máquina. Introduzimos um novo algoritmo de aprendizado para os agentes no jogo, que chamamos de aprendizado criativo, e mostramos que este algoritmo induz uma distribuição mais eficiente de recursos entre os agentes. Este aumento de eficiência mostra-se resultante de uma busca irrestrita no espaço de estratégias que permitem uma maximização mais eficiente das distâncias entre estratégias. Analisamos então os efeitos dos parâmetros deste algoritmo no desempenho de um agente, comparando os resultados com o algoritmo tradicional de aprendizado e mostramos que o algoritmo proposto é mais eficiente que o tradicional na maioria das situações. Finalmente, investigamos como o tamanho de memória afeta o desempenho de agentes utilizando ambos algoritmos e concluímos que agentes individuais com tamanhos de memória maiores apenas obtém um aumento no desempenho se o sistema se encontrar em uma região ineficiente, enquanto que nas demais fases tais aumentos são irrelevantes - e mesmo danosos - à performance desses agentes.

Obtenção de alfa-olefinas em reações de oligomerização do eteno utilizando complexos de níquel em meio homogêneo e bifásico

Neste trabalho são descritos estudos comparativos de reações de oligomerização do etileno utilizando complexos do tipo: Ni-[P^O] e Ni-[Diimina] (na presença de MAO como cocatalisador). A pesquisa foi realizada com o objetivo de verificar e comparar o comportamento dos dois complexos em estudo, quando estes passam do meio homogêneo para o meio bifásico (na presença de um líquido iônico). O líquido iônico utilizado é o tetrafluorborato de 1-butil-3-metilimidazol. Foram avaliados parâmetros reacionais como pressão, temperatura, tempo de reação, velocidade de agitação e volume de líquido iônico para o catalisador Ni-[P^O] nos meios homogêneo e bifásico. Para o precursor Ni-[Diimina], os parâmetros avaliados foram pressão e temperatura nos dois meios. Os produtos obtidos são olefinas lineares e ramificadas, principalmente α-olefinas; com faixa de distribuição de C4 a C20 (Distribuição Shulz-Flowry). As atividades obtidas nos ciclos de reações variam entre 21 h-1 a 32.772 h-1, e os resultados são interpretados envolvendo os mecanismos de reação. Devido as diferenças existentes entre nos complexos em estudo, verifica-se diferentes atividades e diferentes faixas de produtos oligoméricos. O comportamento obtido para cada complexo depende diretamente dos parâmetros reacionais utilizados, além do meio ao qual foram submetidos durante as reações.

Influência dos sentimentos na resolução de problemas complexos e intuitivos. Implicações para a tomada de decisão

Contrariando a crença popular, a presença de sentimentos durante a tomada de decisão não produz necessariamente efeitos negativos. Estudos mostram que indivíduos que apresentam sentimentos mais intensos podem ter melhor desempenho na tomada de decisão. Ainda, os indivíduos que conseguem identificar melhor suas emoções, e distinguir os sentimentos envolvidos, conseguem um aumento de desempenho na tomada de decisão em função da habilidade de controlar os vieses induzidos por estes sentimentos. Estas conclusões geram implicações práticas importantes, visto que contrariam a teoria gerencial dominante de que sentimentos sempre são fatores prejudiciais a tomada de decisão eficaz, e devem ser suprimidas a todo custo. O objetivo deste trabalho é testar várias teorias sobre influência dos sentimentos na tomada de decisão, de forma a avaliar a possibilidade de aplicação destes conceitos nas organizações. Para isso, foi realizado um experimento com 81 indivíduos, que responderam por dez dias a uma série de problemas complexos e intuitivos, juntamente com uma avaliação de seus sentimentos. Os dados foram analisados através de modelos hierárquicos logísticos e modelos de equações estruturais de forma a validar as várias hipóteses apresentadas. Os resultados encontrados apontam que as emoções e sentimentos podem ser um fator facilitador ou complicador da tomada de decisão, e ao invés de suprimi-las, devemos municiar os tomadores de decisão de ferramentas que possibilitem a correta identificação dos sentimentos, e a sua utilização como fator de aumento da eficácia da tomada de decisão.