Meta-analysis of gene-level associations for rare variants based on single-variant statistics.

Meta-analysis of genome-wide association studies (GWASs) has led to the discoveries of many common variants associated with complex human diseases. There is a growing recognition that identifying "causal" rare variants also requires large-scale meta-analysis. The fact that association tests with rare variants are performed at the gene level rather than at the variant level poses unprecedented challenges in the meta-analysis. First, different studies may adopt different gene-level tests, so the results are not compatible. Second, gene-level tests require multivariate statistics (i.e., components of the test statistic and their covariance matrix), which are difficult to obtain. To overcome these challenges, we propose to perform gene-level tests for rare variants by combining the results of single-variant analysis (i.e., p values of association tests and effect estimates) from participating studies. This simple strategy is possible because of an insight that multivariate statistics can be recovered from single-variant statistics, together with the correlation matrix of the single-variant test statistics, which can be estimated from one of the participating studies or from a publicly available database. We show both theoretically and numerically that the proposed meta-analysis approach provides accurate control of the type I error and is as powerful as joint analysis of individual participant data. This approach accommodates any disease phenotype and any study design and produces all commonly used gene-level tests. An application to the GWAS summary results of the Genetic Investigation of ANthropometric Traits (GIANT) consortium reveals rare and low-frequency variants associated with human height. The relevant software is freely available.

Morphostructural analysis of an alpine debris flows catchment: implication for debris supply

Rock slope instabilities are implicitly linked to the supply of sediment and debris recharging channels prone to debris flow. Hence, the incorporation of bedrock structure and terrain morphology can be relevant in the analysis of sediment budget and debris flow hazard assessment. Here, the mode of debris production of the Manival catchment (northern French Alps) is documented by the study of its morphostructural aspects extracted from high resolution DEM. Terrain implication in the process of debris supply is evaluated by: a) A systematic classification of the major morphological units based on the slope gradient that enables a spatial analysis of zones of debris production and deposition. b) A detailed structural analysis performed on DEM in order to identify potential unstable slopes. c) An analysis of the gullies orientation that informs in term of structural control of the sources zones. d) Localisation of high density joints sets that document about whether sources of continuous debris production are controlled by the structural setting of the catchment. These DEM-based indicators can be used as proxies for assessing the influences of the current topography and enable to quantify a degree of susceptibility to mass wasting and hillslope erosion activity. This present contribution suggests some directions for characterizing sediment flux dynamic in small alpine catchment.

Spatial evaluation of larvae of Culicidae (Diptera) from different breeding sites: application of a geospatial method and implications for vector control

Spatial evaluation of Culicidae (Diptera) larvae from different breeding sites: application of a geospatial method and implications for vector control. This study investigates the spatial distribution of urban Culicidae and informs entomological monitoring of species that use artificial containers as larval habitats. Collections of mosquito larvae were conducted in the São Paulo State municipality of Santa Bárbara d' Oeste between 2004 and 2006 during house-to-house visits. A total of 1,891 samples and nine different species were sampled. Species distribution was assessed using the kriging statistical method by extrapolating municipal administrative divisions. The sampling method followed the norms of the municipal health services of the Ministry of Health and can thus be adopted by public health authorities in disease control and delimitation of risk areas. Moreover, this type of survey and analysis can be employed for entomological surveillance of urban vectors that use artificial containers as larval habitat.

Comparative modular analysis of gene expression in vertebrate development

The focus of my PhD research was the concept of modularity. In the last 15 years, modularity has become a classic term in different fields of biology. On the conceptual level, a module is a set of interacting elements that remain mostly independent from the elements outside of the module. I used modular analysis techniques to study gene expression evolution in vertebrates. In particular, I identified ``natural'' modules of gene expression in mouse and human, and I showed that expression of organ-specific and system-specific genes tends to be conserved between such distance vertebrates as mammals and fishes. Also with a modular approach, I studied patterns of developmental constraints on transcriptome evolution. I showed that none of the two commonly accepted models of the evolution of embryonic development (``evo-devo'') are exclusively valid. In particular, I found that the conservation of the sequences of regulatory regions is highest during mid-development of zebrafish, and thus it supports the ``hourglass model''. In contrast, events of gene duplication and new gene introduction are most rare in early development, which supports the ``early conservation model''. In addition to the biological insights on transcriptome evolution, I have also discussed in detail the advantages of modular approaches in large-scale data analysis. Moreover, I re-analyzed several studies (published in high-ranking journals), and showed that their conclusions do not hold out under a detailed analysis. This demonstrates that complex analysis of high-throughput data requires a co-operation between biologists, bioinformaticians, and statisticians.

Kernel-based Mapping of Meteorological Fields in Complex Orography

Due to the advances in sensor networks and remote sensing technologies, the acquisition and storage rates of meteorological and climatological data increases every day and ask for novel and efficient processing algorithms. A fundamental problem of data analysis and modeling is the spatial prediction of meteorological variables in complex orography, which serves among others to extended climatological analyses, for the assimilation of data into numerical weather prediction models, for preparing inputs to hydrological models and for real time monitoring and short-term forecasting of weather.In this thesis, a new framework for spatial estimation is proposed by taking advantage of a class of algorithms emerging from the statistical learning theory. Nonparametric kernel-based methods for nonlinear data classification, regression and target detection, known as support vector machines (SVM), are adapted for mapping of meteorological variables in complex orography.With the advent of high resolution digital elevation models, the field of spatial prediction met new horizons. In fact, by exploiting image processing tools along with physical heuristics, an incredible number of terrain features which account for the topographic conditions at multiple spatial scales can be extracted. Such features are highly relevant for the mapping of meteorological variables because they control a considerable part of the spatial variability of meteorological fields in the complex Alpine orography. For instance, patterns of orographic rainfall, wind speed and cold air pools are known to be correlated with particular terrain forms, e.g. convex/concave surfaces and upwind sides of mountain slopes.Kernel-based methods are employed to learn the nonlinear statistical dependence which links the multidimensional space of geographical and topographic explanatory variables to the variable of interest, that is the wind speed as measured at the weather stations or the occurrence of orographic rainfall patterns as extracted from sequences of radar images. Compared to low dimensional models integrating only the geographical coordinates, the proposed framework opens a way to regionalize meteorological variables which are multidimensional in nature and rarely show spatial auto-correlation in the original space making the use of classical geostatistics tangled.The challenges which are explored during the thesis are manifolds. First, the complexity of models is optimized to impose appropriate smoothness properties and reduce the impact of noisy measurements. Secondly, a multiple kernel extension of SVM is considered to select the multiscale features which explain most of the spatial variability of wind speed. Then, SVM target detection methods are implemented to describe the orographic conditions which cause persistent and stationary rainfall patterns. Finally, the optimal splitting of the data is studied to estimate realistic performances and confidence intervals characterizing the uncertainty of predictions.The resulting maps of average wind speeds find applications within renewable resources assessment and opens a route to decrease the temporal scale of analysis to meet hydrological requirements. Furthermore, the maps depicting the susceptibility to orographic rainfall enhancement can be used to improve current radar-based quantitative precipitation estimation and forecasting systems and to generate stochastic ensembles of precipitation fields conditioned upon the orography.

Usages de l'eau à Gaya (Niger) : entre fortes potentialités et contraintes majeures

Résumé: Le département de Gaya, cadre de notre étude, est situé au sud-ouest de la république du Niger. Il dispose d'un important potentiel hydrique composé des eaux de surface (une centaine de mares permanentes, le fleuve Niger sur 106 km) et de sept aquifères superposés comprenant des nappes de subsurface (affleurantes par endroit) et des nappes artésiennes. L'étude sur les usages de l'eau à Gaya a été menée à travers plusieurs axes centrés sur l'estimation et la répartition spatiale des ressources en eau, le cadre juridique et institutionnel régulant leur mise en valeur, les différents secteurs d'utilisation de l'eau ainsi que les contraintes affectant cette utilisation. L'usage de la cartographie à travers les SIG dans le traitement et l'analyse des données, couplée à notre expérience d'une dizaine d'année de travaux dans la région, a permis de dresser des synthèses richement illustrées permettant de mieux comprendre tous les enjeux liés à la problématique des usages de l'eau dans cette partie du Niger. Contrairement à la vision que l'on a traditionnellement du Sahel où le manque d'eau constitue une des contraintes majeures au développement, ici des conditions locales particulières contredisent ce cliché et transposent le débat sur un autre plan. Il s'agit de la maîtrise de l'eau au niveau local à travers l'élaboration d'une politique appropriée qui tienne compte non seulement des spécificités locales de la ressource, mais aussi des différents types d'usages. La politique de l'eau au Niger, définie selon le Schéma directeur de mise en valeur et de gestion des ressources en eau, à travers la mise en place d'un important arsenal juridique et institutionnel, a eu le mérite de tracer un canevas sur la question, mais a montré ses limites au niveau pratique après dix ans d'essai. En effet au niveau de Gaya, ni l'Etat ni les partenaires au développement (bailleurs de fonds extérieurs) n'ont tenu compte des caractéristiques locales de la ressource ou du contexte socioéconomique particulier de la région. Ce qui a entraîné la réalisation d'infrastructures inadaptées aux réalités hydrogéologiques locales ainsi que des choix inappropriés au niveau de certains aménagements. En dépit de l'abondance de la ressource, son accès tant au niveau quantitatif que qualitatif, reste difficile pour une grande partie des acteurs ruraux. Les différents handicaps rencontrés dans la mise en valeur des ressources en eau résultent de cette incohérence de la politique nationale de l'eau, mais aussi de la difficulté de son application sur le terrain où persiste un pluralisme juridique caractérisé par la cohabitation de deux systèmes de régulation à savoir les droits coutumiers et la législation moderne. Ces différents éléments mis en évidence dans cette étude sur la zone de Gaya pourraient servir de base pour un meilleur aménagement des ressources en eau dans le cadre plus large d'une politique d'aménagement du territoire prenant en compte tous les facteurs tant physiques que socioéconomiques de la région. Abstract: The department of Gaya, in which this study was done, is located in the SW area of the Republic of Niger. It has an important hydrological potential composed of surface water (approximately 100 permanent ponds, 106 km of the Niger River) and 7 bodies of underground water sources including sub-surface and artresan wells. This study of the exploitation of wtaer in Gaya has been carried out employing several parameters based on: the estimation and spacial distribution of water ressources, the juridic and institutional rules governing their utilisation and the various constraints affecting this exploitation. The use of mapping when treating and analysing data, coupled with ten years personel field experience, resulted in a richly illustrated synthesis of this data. This, in turn, led to a better comprehension of all the factors related to problems of water utilisation in this particular region of Niger. Contrary to the generally accepted view that the lack of water ressources is a major contributing factor to the lack of development in the Sahel, in Gaya the local conditions contradict this statement. In this region, and at the local level, the proper use of water is based on the elaboration of an appropriate policy which takes into account not only the local specifics of water ressources but the various types of water utilsation as well. Local use of water and water ressources are dependant on established rules. Water policy in Niger is defined by the General Schema based on an important institutional and judicary arsenal of rules and regulations. However, after a ten-year trial period, this system was shown to have its limitations. In Gaya, neither the State nor the development agencies took into consideration local characteristics nor the socio-economic context of the region. This, in turn, resulted in putting in place infrastructures that were not adapted to local hydrogeological realities as well as inappropriate choices in land planning and development. In spite of the abundance of water ressources, access to them remains difficult for most of the rural population. The various difficulties encountered are the result of incoherent water policies on a national level as well as the lack of practical application in this area. This is due to a double judicary system where two regulatory systems co-exist:traditional laws and modern legislation. the different elements brought out by this study could serve as a basis for a better utilisation of water ressources on a larger scale in which land planning and development policies would take into consideration all the physcial as well as the socio-economical factors of this region.

Spatial and temporal variation in fish populations and assemblages in coastal waters of the northern Baltic Proper

The distribution and traits of fish are of interest both ecologically and socio-economically. In this thesis, phenotypic and structural variation in fish populations and assemblages was studied on multiple spatial and temporal scales in shallow coastal areas in the archipelago of the northern Baltic Proper. In Lumparn basin in Åland Islands, the fish assemblage displayed significant seasonal variation in depth zone distribution. The results indicate that investigating both spatial and temporal variation in small scale is crucial for understanding patterns in fish distribution and community structure in large scale. The local population of Eurasian perch Perca fluviatilis L displayed habitat-specific morphological and dietary variation. Perch in the pelagic zone were on average deeper in their body shape than the littoral ones and fed on fish and benthic invertebrates. The results differ from previous studies conducted in freshwater habitats, where the pelagic perch typically are streamlined in body shape and zooplanktivorous. Stable isotopes of carbon and nitrogen differed between perch with different stomach contents, suggesting differentiation of individual diet preferences. In the study areas Lumparn and Ivarskärsfjärden in Åland Islands and Galtfjärden in Swedish east coast, the development in fish assemblages during the 2000’s indicated a general shift towards higher abundances of small-bodied lower-order consumers, especially cyprinids. For European pikeperch Sander lucioperca L., recent declines in adult fish abundances and high mortalities (Z = 1.06–1.16) were observed, which suggests unsustainably high fishing pressure on pikeperch. Based on the results it can be hypothesized that fishing has reduced the abundances of large predatory fish, which together with bottom-up forcing by eutrophication has allowed the lower-order consumer species to increase in abundances. This thesis contributes to the scientific understanding of aquatic ecosystems with new descriptions on morphological and dietary adaptations in perch in brackish water, and on the seasonal variation in small-scale spatial fish distribution. The results also demonstrate anthropogenic effects on coastal fish communities and underline the urgency of further reducing nutrient inputs and regulating fisheries in the Baltic Sea region.

Le développement économique régional, la politique et les disparités régionales des grands territoires : le cas du Canada et de la Chine

Résumé Depuis le début des années 1990, la recherche sur le développement régional a pris une importance considérable dans les disciplines de l’économie et de la géographie dans la plupart des pays. De nombreuses études ont été consacrées à ce sujet et l’on constate une approche analytique de plus en plus sophistiquée. Que les économies pauvres ont tendance à converger vers les pays riches, ou bien à diverger au fil du temps est une question qui a attiré l'attention des décideurs et des universitaires depuis quelques décennies. Convergence ou de divergence économique est un sujet d'intérêt et de débat, non seulement pour valider ou non les deux modèles principaux de croissance qui sont considérés comme concurrent (l’approche néo-classique et celle des approches de croissance endogène), mais aussi pour ses implications pour les publiques politiques. En se basant sur une analyse des politiques de développement régional et des analyses statistiques de la convergence et des disparités régionales, les objectifs de cette thèse sont de tenter de fournir une explication des différents processus et des modèles de développement économique régional poursuivis dans le cas de territoires immenses en utilisant le Canada et la Chine comme études de cas, d'entreprendre une analyse des différents facteurs et des forces motrices qui sous-tendent le développement régional dans ces deux pays, et d'explorer à la fois les réussites et les échecs apparents dans les politiques de développement régional en comparant et contrastant les expériences de développement régional et les modèles de ces deux pays. A fin d'atteindre cet objectif, la recherche utilise une approche multi-scalaire et des méthodes de mesure multidimensionnelle dans le cadre des analyses sur les disparités « régionales » entre les macro régions (sous-ensembles de provinces) des deux pays, des provinces et des régions urbaines sélectionnées, dans le but ultime d’identifier des problèmes existants en termes de développement régional et de pouvoir proposer des solutions. Les étapes principales de la recherche sont : 1. La cueillette des données statistiques pour le Canada et la Chine (incluant les provinces de Québec et de Xinjiang) pour une gamme d’indicateurs (voir ci-dessous). 2. D’entreprendre une analyse de chaque dimension dans les deux juridictions: Population (p.ex. composition, structure, changement); Ressources (p. ex. utilisation, exploitation de l’énergie); Environnement (p.ex. la pollution); et le Développement socioéconomique (p.ex. le développement et la transformation des secteurs clé, et les modèles de développement rural et urbain), et les disparités changeantes par rapport à ces dimensions. 3. La définition d’une typologie de différents types de région en fonction de leurs trajectoires de développement, ce qui servira pour critiquer l’hypothèse centre-périphérie. 4. Le choix d’une région métropolitaine dans chaque juridiction (province). 5. D’entreprendre une analyse temporelle des événements clé (politiques, investissements) dans chaque région et les facteurs impliqués dans chaque événement, en utilisant l’information documentaire générale et des agences institutionnelles impliqués actuellement et dans un passée récent. Cette étude a tenté d'expliquer les schémas et les processus des deux économies, ainsi que la présentation d'études de cas qui illustrent et examinent les différences dans les deux économies à partir de l’échelle nationale jusqu’au niveau régional et provincial et aussi pour certaines zones urbaines. Cette étude a essayé de répondre aux questions de recherche comme: Est-il vrai que les pays avec des plus grandes territoires sont associés avec des plus grandes disparités interrégionales? Quel est le résultat des comparaisons entre pays développés et pays en développement? Quels sont les facteurs les plus importants dans le développement économique de vastes territoires dans les pays développés et pays en développement? Quel est le mécanisme de convergence et de divergence dans les pays développés et, respectivement, les pays en développement? Dans l'introduction à la thèse, le cadre général de l'étude est présenté, suivie dans le chapitre 1 d'une discussion sur les théories et les concepts utilisés dans la littérature théorique principale qui est pertinent à l'étude. Le chapitre 2 décrit la méthodologie de recherche. Le chapitre 3 présente une vue d'ensemble des politiques de développement économique régional et les programmes du Canada et de la Chine dans des périodes différentes à différentes échelles. Au chapitre 4, la convergence des deux pays à l'échelle nationale et la convergence provinciale pour chaque pays sont examinés en utilisant différentes méthodes de mesure telles que les méthodes traditionnelles, la convergence bêta et la convergence sigma. Dans le chapitre le plus complexe, le chapitre 5, les analyses comparatives sont présentées à l'aide de données statistiques, à partir des analyses des cas régionaux et provinciaux retenus des deux pays. Au chapitre 6, ces dispositions sont complétées par une analyse des régions urbaines choisies, qui permet également des aperçus sur les régions les plus périphériques. Dans la recherche proposée pour cette thèse, la politique, la population, le revenu, l'emploi, la composition industrielle, l'investissement, le commerce et le facteur de la migration sont également pris en compte comme facteurs importants de l'analyse régionale compte tenu de la superficie du territoire des deux pays et les différences de population entre eux. Cette thèse a évalué dans quelle mesure les politiques gouvernementales ont réussi à induire la convergence régionale ou ont encore ont creusé davantage les disparités régionales, ce qui implique nécessairement une évaluation de la durabilité des patrons et des programmes de développement régional. Cette étude a également mis l'accent sur les disparités régionales et la politique de développement régional, les comparaisons entre pays, pour mesurer la convergence entre les pays et entre les régions, y compris l'analyse spatiale, d'identifier les facteurs les plus actifs tels que la population, les ressources, la politique, l'urbanisation, les migrations, l'ouverture économique et leurs différents rôles dans le développement économique de ces grands territoires (au Canada et Chine). Les résultats empiriques et les processus de convergence et de divergence offrent un cadre intéressant pour l'examen de la trajectoire de développement régionales et les disparités régionales dans les deux économies. L'approche adoptée a révélé les différentes mosaïques complexes du développement régional dans les deux pays. Les résultats de cette étude ont démontré que la disparité en termes de revenu régional est une réalité dans chaque zone géographique, et que les causes sont nombreuses et complexes. Les deux économies ont certains parallèles dans la mise en œuvre des politiques de développement économique régional, mais il existe des différences importantes aussi et elles se sont développées à différentes vitesses. Les deux économies se sont développées depuis la Seconde Guerre mondiale, mais la Chine a connu une croissance rapide que le Canada comme témoignent de nombreux indicateurs depuis 1980. Cependant, la Chine est maintenant confrontée à un certain nombre de problèmes économiques et sociaux, y compris les disparités régionales marquées, un fossé toujours croissant entre les revenus ruraux et urbains, une population vieillissante, le chômage, la pauvreté et la dégradation rapide de l'environnement avec toujours plus de demandes en énergie. Le développement économique régional en Chine est plus déséquilibré. Le Canada accuse un degré de disparités régionales et provinciales moins important que la Chine. Dans les cas provinciaux, il existe d'importantes différences et de disparités dans la structure économique et spatiale du Québec et du Xinjiang. Les disparités infra provinciales sont plus grandes que celles à l’échelle des provinces et des grandes régions (des sous-ensembles de provinces). Les mécanismes de convergence et de divergence dans les deux pays sont différents. Les résultats empiriques et les processus de convergence et de divergence offrent un cadre intéressant pour l'examen de la trajectoire de développement régionale et les disparités régionales dans les deux économies. Cette étude démontre également que l'urbanisation (les métropoles et les villes) s’avère être le facteur le plus actif et contribue à l'économie régionale dans ces grands territoires. L'ouverture a joué un rôle important dans les économies des deux pays. La migration est un facteur majeur dans la stimulation de l'économie des deux pays mais de façons différentes. Les résultats empiriques démontrent que les disparités régionales ne peuvent pas être évitées et elles existent presque partout. Il n'y a pas une formule universelle et de politiques spécifiques sont de mise pour chaque région. Mais il semble possible pour les décideurs politiques nationaux et régionaux d’essayer de maintenir l'écart à une échelle raisonnable pour éviter l'instabilité sociale.

Patrons de distribution des crustacés planctoniques dans le fleuve Saint-Laurent

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai.

Modélisation de répartition d’espèces aviaires et de feux en forêt boréale du Québec dans un contexte de changement climatique

Les changements climatiques prennent une importance grandissante dans l’étude des phénomènes spatiaux à grande échelle. Plusieurs experts affirment que les changements climatiques seront un des principaux moteurs de changement écologique dans les prochaines décennies et que leurs conséquences seront inévitables. Ces changements se manifesteront sur le milieu physique par la fonte des calottes glaciaires, le dégel du pergélisol, l’instabilité des versants montagneux en zone de pergélisol, l’augmentation de l’intensité, de la sévérité et de la fréquence des événements climatiques extrêmes tels les feux de forêt. Les changements climatiques se manifesteront aussi sur le milieu biologique, tel la modification de la durée de la saison végétative, l’augmentation des espèces exotiques invasives et les changements dans la distribution en espèces vivantes. Deux aspects sont couverts par cette étude : 1) les changements dans la répartition spatiale de 39 espèces d’oiseaux et 2) les modifications dans les patrons spatiaux des feux, en forêt boréale québécoise, tous deux dans l’horizon climatique de 2100. Une approche de modélisation statistique démontre que la répartition spatiale des oiseaux de la forêt boréale est fortement liée à des variables bioclimatiques (R2adj = 0.53). Ces résultats permettent d’effectuer des modélisations bioclimatiques pour le gros-bec errant et la mésange à tête noire quivoient une augmentation de la limite nordique de distribution de l’espèce suivant l’intensité du réchauffement climatique. Finalement, une modélisation spatialement explicite par automate cellulaire permet de démontrer comment les changements climatiques induiront une augmentation dans la fréquence de feux de forêt et dans la superficie brûlée en forêt boréale du Québec.

Spatio-temporal analysis of an invasive plant pathogen (Phytophthora ramorum) in England and Wales

Phytophthora ramorum is a damaging invasive plant pathogen and was first discovered in the UK in 2002. Spatial point analyses were applied to the occurrence of this disease in England and Wales during the period of 2003-2006 in order to assess its spatio-temporal spread. Out of the 4301 garden centres and nurseries (GCN) surveyed, there were 164, 105, 123 and 41 sites with P. ramorum in 2003, 2004, 2005 and 2006, respectively. Spatial analysis of the observed point patterns of GCN outbreaks suggested that these sites were significantly clumped within a radius of ca 60 km in 2003, but not in later years. Further analyses were conducted to determine the relationship of GCN outbreak sites over two consecutive years and thus to infer possible disease spread over time. This analysis suggested that disease spread among GCN sites was most likely to have occurred within a distance of 60 km for 2003-2004, but not for the later years. There were 35, 63, 81 and 58 sites with P. ramorum in the semi-natural environment (SNE). Analyses were carried out to assess whether infected GCN sites could act as an inoculum source of infected SNE plants or vice versa. In all years, there was a significant spatial closeness among GCN and SNE outbreak sites within a distance of 1 km. But a significant relationship over a longer distance (within 60 km) was only observed between cases in 2003 and 2004. These analyses suggest that statutory actions taken so far appear to have reduced the extent of long-distance spread of P. ramorum among garden centres and nurseries, but not the disease spread at a shorter distance between GCN and SNE sites.

How global is the global biodiversity information facility?

There is a concerted global effort to digitize biodiversity occurrence data from herbarium and museum collections that together offer an unparalleled archive of life on Earth over the past few centuries. The Global Biodiversity Information Facility provides the largest single gateway to these data. Since 2004 it has provided a single point of access to specimen data from databases of biological surveys and collections. Biologists now have rapid access to more than 120 million observations, for use in many biological analyses. We investigate the quality and coverage of data digitally available, from the perspective of a biologist seeking distribution data for spatial analysis on a global scale. We present an example of automatic verification of geographic data using distributions from the International Legume Database and Information Service to test empirically, issues of geographic coverage and accuracy. There are over 1/2 million records covering 31% of all Legume species, and 84% of these records pass geographic validation. These data are not yet a global biodiversity resource for all species, or all countries. A user will encounter many biases and gaps in these data which should be understood before data are used or analyzed. The data are notably deficient in many of the world's biodiversity hotspots. The deficiencies in data coverage can be resolved by an increased application of resources to digitize and publish data throughout these most diverse regions. But in the push to provide ever more data online, we should not forget that consistent data quality is of paramount importance if the data are to be useful in capturing a meaningful picture of life on Earth.

A comparison of extreme European daily precipitation simulated by a global and a regional climate model for present and future climates

The intensity and distribution of daily precipitation is predicted to change under scenarios of increased greenhouse gases (GHGs). In this paper, we analyse the ability of HadCM2, a general circulation model (GCM), and a high-resolution regional climate model (RCM), both developed at the Met Office's Hadley Centre, to simulate extreme daily precipitation by reference to observations. A detailed analysis of daily precipitation is made at two UK grid boxes, where probabilities of reaching daily thresholds in the GCM and RCM are compared with observations. We find that the RCM generally overpredicts probabilities of extreme daily precipitation but that, when the GCM and RCM simulated values are scaled to have the same mean as the observations, the RCM captures the upper-tail distribution more realistically. To compare regional changes in daily precipitation in the GHG-forced period 2080-2100 in the GCM and the RCM, we develop two methods. The first considers the fractional changes in probability of local daily precipitation reaching or exceeding a fixed 15 mm threshold in the anomaly climate compared with the control. The second method uses the upper one-percentile of the control at each point as the threshold. Agreement between the models is better in both seasons with the latter method, which we suggest may be more useful when considering larger scale spatial changes. On average, the probability of precipitation exceeding the 1% threshold increases by a factor of 2.5 (GCM and RCM) in winter and by I .7 (GCM) or 1.3 (RCM) in summer.

Reduced space optimal interpolation of daily rain gauge precipitation in Switzerland

The coarse spacing of automatic rain gauges complicates near-real- time spatial analyses of precipitation. We test the possibility of improving such analyses by considering, in addition to the in situ measurements, the spatial covariance structure inferred from past observations with a denser network. To this end, a statistical reconstruction technique, reduced space optimal interpolation (RSOI), is applied over Switzerland, a region of complex topography. RSOI consists of two main parts. First, principal component analysis (PCA) is applied to obtain a reduced space representation of gridded high- resolution precipitation fields available for a multiyear calibration period in the past. Second, sparse real-time rain gauge observations are used to estimate the principal component scores and to reconstruct the precipitation field. In this way, climatological information at higher resolution than the near-real-time measurements is incorporated into the spatial analysis. PCA is found to efficiently reduce the dimensionality of the calibration fields, and RSOI is successful despite the difficulties associated with the statistical distribution of daily precipitation (skewness, dry days). Examples and a systematic evaluation show substantial added value over a simple interpolation technique that uses near-real-time observations only. The benefit is particularly strong for larger- scale precipitation and prominent topographic effects. Small-scale precipitation features are reconstructed at a skill comparable to that of the simple technique. Stratifying the reconstruction method by the types of weather type classifications yields little added skill. Apart from application in near real time, RSOI may also be valuable for enhancing instrumental precipitation analyses for the historic past when direct observations were sparse.