A model of the three-dimensional evolution of Arctic melt ponds on first-year and multiyear sea ice

During winter the ocean surface in polar regions freezes over to form sea ice. In the summer the upper layers of sea ice and snow melts producing meltwater that accumulates in Arctic melt ponds on the surface of sea ice. An accurate estimate of the fraction of the sea ice surface covered in melt ponds is essential for a realistic estimate of the albedo for global climate models. We present a melt-pond–sea-ice model that simulates the three-dimensional evolution of melt ponds on an Arctic sea ice surface. The advancements of this model compared to previous models are the inclusion of snow topography; meltwater transport rates are calculated from hydraulic gradients and ice permeability; and the incorporation of a detailed one-dimensional, thermodynamic radiative balance. Results of model runs simulating first-year and multiyear sea ice are presented. Model results show good agreement with observations, with duration of pond coverage, pond area, and ice ablation comparing well for both the first-year ice and multiyear ice cases. We investigate the sensitivity of the melt pond cover to changes in ice topography, snow topography, and vertical ice permeability. Snow was found to have an important impact mainly at the start of the melt season, whereas initial ice topography strongly controlled pond size and pond fraction throughout the melt season. A reduction in ice permeability allowed surface flooding of relatively flat, first-year ice but had little impact on the pond coverage of rougher, multiyear ice. We discuss our results, including model shortcomings and areas of experimental uncertainty.

Evolution of discrimination in populations at equilibrium between selfishness and altruism

Where there is genetically based variation in selfishness and altruism, as in man, altruists with an innate ability to recognise and thereby only help their altruistic relatives may evolve. Here we use diploid population genetic models to chart the evolution of genetically-based discrimination in populations initially in stable equilibrium between altruism and selfishness. The initial stable equilibria occur because help is assumed subject to diminishing returns. Similar results were obtained whether we used a model with two independently inherited loci, one controlling altruism the other discrimination, or a one locus model with three alleles. The latter is the opposite extreme to the first model, and can be thought of as involving complete linkage between two loci on the same chromosome. The introduction of discrimination reduced the benefits obtained by selfish individuals, more so as the number of discriminators increased, and selfishness was eventually eliminated in some cases. In others selfishness persisted and the evolutionary outcome was a stable equilibrium involving selfish individuals and both discriminating and non-discriminating altruists. Heritable variation in selfishness, altruism and discrimination is predicted to be particularly evident among full sibs. The suggested coexistence of these three genetic dispositions could explain widespread interest within human social groups as to who will and who will not help others. These predictions merit experimental and observational investigation by primatologists, anthropologists and psychologists. Keywords: Population genetics, Diploid, Heritability, Prosocial, Behaviour genetics

On the evolution of monopoly pricing in Internet-assisted search markets

This study examines the evolution of prices in markets with Internet price-comparison search engines. The empirical study analyzes laboratory data of prices available to informed consumers, for two industry sizes and two conditions on the sample (complete and incomplete). Distributions are typically bimodal. One of the two modes of distribution, corresponding to monopoly pricing, tends to attract such pricing strategies increasingly over time. The second one, corresponding to interior pricing, follows a decreasing trend. Monopoly pricing can serve as a means of insurance against more competitive (but riskier) behavior. In fact, experimental subjects who initially earn low profits due to interior pricing are more likely to switch to monopoly pricing than subjects who experience good returns from the start.

Heuristic based evolution for the coordination of autonomous vehicles in the absence of speed lanes

The current state of the art in the planning and coordination of autonomous vehicles is based upon the presence of speed lanes. In a traffic scenario where there is a large diversity between vehicles the removal of speed lanes can generate a significantly higher traffic bandwidth. Vehicle navigation in such unorganized traffic is considered. An evolutionary based trajectory planning technique has the advantages of making driving efficient and safe, however it also has to surpass the hurdle of computational cost. In this paper, we propose a real time genetic algorithm with Bezier curves for trajectory planning. The main contribution is the integration of vehicle following and overtaking behaviour for general traffic as heuristics for the coordination between vehicles. The resultant coordination strategy is fast and near-optimal. As the vehicles move, uncertainties may arise which are constantly adapted to, and may even lead to either the cancellation of an overtaking procedure or the initiation of one. Higher level planning is performed by Dijkstra's algorithm which indicates the route to be followed by the vehicle in a road network. Re-planning is carried out when a road blockage or obstacle is detected. Experimental results confirm the success of the algorithm subject to optimal high and low-level planning, re-planning and overtaking.

Evolution of artificial defects during shape rolling

Very often defects are present in rolled products. For wire rods, defects are very deleterious since the wire rods are generally used directly in various applications. For this reason, the market nowadays requires wire rods to be completely defect-free. Any wire with defects must be rejected as scrap which is very costly for the production mill. Thus, it is very important to study the formation and evolution of defects during wire rod rolling in order to better understand and minimize the problem, at the same time improving quality of the wire rods and reducing production costs. The present work is focused on the evolution of artificial defects during rolling. Longitudinal surface defects are studied during shape rolling of an AISI M2 high speed steel and a longitudinal central inner defect is studied in an AISI 304L austenitic stainless steel during ultra-high-speed wire rod rolling. Experimental studies are carried out by rolling short rods prepared with arteficial defects. The evolution of the defects is characterised and compared to numerical analyses. The comparison shows that surface defects generally reduce quicker in the experiments than predicted by the simulations whereas a good agreement is generally obtained for the central defect.

Placas de aço inoxidável 316L aplicadas no reparo de fratura experimental diafisária do rádio e ulna de cães

O objetivo do presente trabalho foi o de estudar a resistência à corrosão em placas de aço inoxidável 316L, com diferentes tipos de acabamento e tratamento superficial, e a possível interferência dessa reação corrosiva na consolidação óssea. Utilizaram-se placas semi-acabadas, polidas, tratadas com jatos de microesferas de vidro e passivadas, as quais foram aplicadas na epífise distal do rádio de cães. Foram utilizados 12 animais, divididos em dois grupos, nos quais, após osteotomia bilateral do rádio e ulna, foram realizadas osteossínteses do rádio, totalizando 24 procedimentos. Avaliou-se a evolução clínica e radiográfica das regiões que receberam os implantes aos 30, 60, 90, 180, 240 e 360 dias. Os animais do grupo 1 (GI) foram sacrificados aos 180 dias e os do GII aos 360 dias para estudo histológico e de microscopia eletrônica de varredura do local da osteotomia sob a região dos implantes metálicos e para estudo da resistência à corrosão no organismo, pelos implantes metálicos, por meio de análises química e metalográfica (microscopia óptica e eletrônica de varredura e espectroscopia de espalhamento de energia por raios X). Os animais recuperaram a função dos membros operados 24 horas após a cirurgia. Radiograficamente, verificou-se a consolidação óssea em todos os animais. Macro e microscopicamente não foram observados sinais de corrosão nos implantes metálicos, exceto em uma placa passivada, aplicada no rádio esquerdo de um animal, na qual a corrosão foi detectada pela microscopia óptica e eletrônica de varredura. Este estudo permite concluir que as placas de aço inoxidável 316L, independente do acabamento superficial a que foram submetidas, não sofreram corrosão ou reações adversas e foram efetivas no tratamento das fraturas experimentais do rádio e ulna de cães.

Experimental Trypanosoma evansi infection in donkeys: hematological, biochemical and histopathological changes

Cinco jumentos, adultos foram infectados experimentalmente com cepa brasileira de Trypanosoma evansi, isolada de um cão naturalmente infectado, com o intuito de observar as alterações hematológicas, bioquímicas e histopatológicas durante a evolução da enfermidade. O curso da infecção experimental foi de 145 dias. Análise hematológica dos jumentos infectados revelou declínio nos valores de hemoglobina, hematócrito e contagem total de eritrócitos. Notou-se anemia após sucessivos picos de parasitemia. Análise bioquímica indicou aumento dos níveis de índice ictérico, globulinas séricas e diminuição dos valores séricos de albumina e glicose. Todos os jumentos infectados apresentaram aumento do baço e de sua polpa branca, aumento de linfonodos mediastínicos e congestão pulmonar. Meningoencefalite foi o principal achado histopatológico. em algumas áreas do pedículo cerebelar foram observadas desmielinização, além de vacuolização do neurópilo. O estudo mostrou que jumentos infectados com a cepa brasileira do T. evansi desenvolveram doença crônica.

Características celulares e bioquímicas do líquido peritoneal de equinos submetidos à obstrução experimental do duodeno, íleo e cólon maior

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Experimental dermatophytosis in hamsters inoculated with Trichophyton mentagrophytes in the cheek pouch

Esse estudo apresenta os resultados obtidos quando da inoculação de Trychophyton mentagrophytes na bolsa jugal do hamster, local imunologicamente privilegiado. Foram utilizados 42 animais: 21 inoculados com 10(6) fungos na bolsa jugal (grupo 1) e, 21 inicialmente inoculados com 10(6) fungos no coxim plantar e, 15 dias após, na bolsa jugal com a mesma quantidade fúngica (grupo 2). Os animais foram sacrificados às 20 h, 3, 7, 14, 30, 60 e 120 dias; foram coletadas amostras da bolsa jugal inoculada, e das patas submetidas ao teste do coxim plantar (TCP). Independente do grupo e do tempo de evolução da infecção, os animais não desenvolveram hipersensibilidade tardia avaliada através do TCP. A pré-inoculação de fungos no coxim plantar não alterou a morfologia das lesões induzidas na bolsa jugal. Assim, nos animais do grupo 1 e grupo 2, a introdução do fungo na bolsa jugal, resultou em lesão focal, constituída por infiltrado inflamatório agudo estéril, com formação de abscesso, que evoluiu para reação macrofágica e, posteriormente, para a resolução mesmo na ausência de resposta imune detectável pelo TCP. Nossos resultados indicam que, apesar do importante papel da resposta imune na regressão espontânea da dermatofitose, outros fatores são, também, parte integral da defesa contra esta infecção fúngica.

Numerical Experimental Comparison of Dam Break Flows with non-Newtonian Fluids

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Differential-Evolution-Based Optimization of the Dynamic Response for Parallel Operation of Inverters With No Controller Interconnection

In this paper, the use of differential evolution ( DE), a global search technique inspired by evolutionary theory, to find the parameters that are required to achieve optimum dynamic response of parallel operation of inverters with no interconnection among the controllers is proposed. Basically, in order to reach such a goal, the system is modeled in a certain way that the slopes of P-omega and Q-V curves are the parameters to be tuned. Such parameters, when properly tuned, result in system's eigenvalues located in positions that assure the system's stability and oscillation-free dynamic response with minimum settling time. This paper describes the modeling approach and provides an overview of the motivation for the optimization and a description of the DE technique. Simulation and experimental results are also presented, and they show the viability of the proposed method.

Caracterização de um modelo experimental de Diabetes Mellitus, induzido pela aloxana em ratos: estudo clínico e laboratorial

OBJETIVO: O presente estudo teve por objetivo caracterizar as alterações clínicas e laboratoriais do rato portador de Diabetes Mellitus induzido pela administração endovenosa de aloxana. MÉTODOS: Os animais foram distribuídos, por sorteio, em dois grupos experimentais: Grupo Controle Normal (G1), constituído de 25 animais sadios, e Grupo Diabético (G2), formado por 25 animais diabéticos graves, que foram avaliados em cinco momentos (1, 3, 6, 9 e 12 meses) de seguimento, tendo sido estudados os seguintes parâmetros: evolução clínica (peso, ingestão hídrica, ingestão alimentar e diurese) e exames bioquímicos (glicemia de jejum, glicose urinária, glicosúria, cetonúria, colesterol total, colesterol HDL, triglicérides e lipídios). RESULTADOS: A injeção de aloxana 2% na via endovenosa do rato acompanhou-se de um índice de mortalidade de 39%, tendo produzido diabetes grave também em 39% dos animais. O diabetes foi caracterizado por queda progressiva do peso corporal, elevação substancial da ingestão hídrica, ingestão alimentar e da diurese, com valores glicêmicos acima de 300 mg/dl, glicosúria 3+ e, eventualmente, cetonúria. O diabetes não altera o perfil de colesterol e lípides de ratos a longo prazo. CONCLUSÃO: Nossos estudos revelam que a aloxana produz, no rato, alterações clínicas e laboratoriais características de diabetes grave, as quais possibilitam estudos a longo prazo do diabetes.

Study of the evolution of the placenta and fetal pancreas in the pathophysiology of growth retardation intrauterine due to restricted maternal diet

CONTEXTO: O retardo do crescimento intra-uterino (RCIU) continua sendo importante problema em perinatologia neste final de século. A natureza do agente etiológico, o período da gestação em que ocorreu o insulto e a sua duração influenciam o tipo de RCIU. OBJETIVO: Estudar a fisiopatologia do retardo de crescimento intrauterino (RCIU) em ratas, decorrente da restrição protéico-calórica materna, em relação à evolução do pâncreas fetal e placenta entre o 18o e 21o dias de prenhez. TIPO DE ESTUDO: Ensaio clínico randomizado em animal de laboratório. PARTICIPANTES: 41 ratas prenhes, normoglicêmicas, da raça Wistar. INTERVENÇÃO: Constituíram-se seis grupos experimentais: controle, com dieta ad libitum e cesárea, respectivamente, no 18º e 21º dias; grupos dieta restritiva a 25% introduzida no 1o dia da prenhez e cesárea no 18o e 21o dias; grupos com a mesma restrição, porém iniciada no 3o dia, com cesárea no 18o e 21o dias. VARIÁVEIS ESTUDADAS: Os recém-nascidos foram classificados, em relação à média mais ou menos um desvio padrão do grupo controle, em peso pequeno (PIP), adequado (AIP) e grande (GIP) para a idade de prenhez; as placentas foram pesadas e processadas para estudo histopatológico, incluindo morfologia e histoquímica, e os pâncreas fetais, para estudo morfológico. RESULTADOS: A desnutrição protéico-calórica materna causou RCIU após o 18o dia da prenhez. Antes desse período não ocorreu RCIU, porque a desnutrição materna diminuiu o número da prole e a placenta tornou-se vicariante. A restrição alimentar não interferiu com a morfologia do pâncreas fetal, e o estudo imunohistoquímico da placenta mostrou que, quando a restrição é introduzida no 1o dia de prenhez, os estoques de glicogênio também não sofrem alterações, diminuindo entre o 18o e 21o dias, como na prenhez normal. A restrição no 3o dia cursou com baixas concentrações de glicogênio placentário no 18o dia e desaparecimento no 21o dia. CONCLUSÃO: A fisiopatologia do RCIU, decorrente da restrição protéico-calórica materna em ratas, está relacionada com menor peso placentário e baixos estoques de glicogênio placentário.

Trombectomia com cateter de Fogarty no tratamento da tromboflebite jugular experimental em eqüinos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aspectos clínicos, ultra-sonográficos e venográficos da tromboflebite jugular experimental em equinos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)