Analyses of planetary atmospheres across the spectrum : from Titan to exoplanets

Planetary atmospheres exist in a seemingly endless variety of physical and chemical environments. There are an equally diverse number of methods by which we can study and characterize atmospheric composition. In order to better understand the fundamental chemistry and physical processes underlying all planetary atmospheres, my research of the past four years has focused on two distinct topics. First, I focused on the data analysis and spectral retrieval of observations obtained by the Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) instrument onboard the Cassini spacecraft while in orbit around Saturn. These observations consisted of stellar occultation measurements of Titan's upper atmosphere, probing the chemical composition in the region 300 to 1500 km above Titan's surface. I examined the relative abundances of Titan's two most prevalent chemical species, nitrogen and methane. I also focused on the aerosols that are formed through chemistry involving these two major species, and determined the vertical profiles of aerosol particles as a function of time and latitude. Moving beyond our own solar system, my second topic of investigation involved analysis of infra-red light curves from the Spitzer space telescope, obtained as it measured the light from stars hosting planets of their own. I focused on both transit and eclipse modeling during Spitzer data reduction and analysis. In my initial work, I utilized the data to search for transits of planets a few Earth masses in size. In more recent research, I analyzed secondary eclipses of three exoplanets and constrained the range of possible temperatures and compositions of their atmospheres.

Analyses of treated sewage effluent from Grasmere Treatment Unit (1974-1976), England [Dataset]

This dataset provides raw data of chemical analyses made during studies on seasonal variations of treated sewage effluent from Grasmere Treatment Unit in Cumbria. Measurements of sodium, calcium, potassium, magnesium and chloride ions were taken between 1974 and 1976.

Modal fields and bending loss analyses of three-layer large flattened mode fibers

Theoretical method to analyze three-layer large flattened mode (LFM) fibers is presented. The modal fields, including the fundamental and higher order modes, and bending loss of the fiber are analyzed. The reason forming the different modal fields is explained and the feasibility to filter out the higher order modes via bending to realize high power, high beam quality fiber laser is given. Comparisons are made with the standard step-index fiber. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sistemas complexos, séries temporais e previsibilidade

Para qualquer sistema observado, físico ou qualquer outro, geralmente se deseja fazer predições para sua evolução futura. Algumas vezes, muito pouco é conhecido sobre o sistema. Se uma série temporal é a única fonte de informação no sistema, predições de valores futuros da série requer uma modelagem da lei da dinâmica do sistema, talvez não linear. Um interesse em particular são as capacidades de previsão do modelo global para análises de séries temporais. Isso pode ser um procedimento muito complexo e computacionalmente muito alto. Nesta dissertação, nos concetraremos em um determinado caso: Em algumas situações, a única informação que se tem sobre o sistema é uma série sequencial de dados (ou série temporal). Supondo que, por detrás de tais dados, exista uma dinâmica de baixa dimensionalidade, existem técnicas para a reconstrução desta dinâmica.O que se busca é desenvolver novas técnicas para poder melhorar o poder de previsão das técnicas já existentes, através da programação computacional em Maple e C/C++.

Application of Entropy and Fractal Dimension Analyses to the Pattern Recognition of Contaminated Fish Responses in Aquaculture

The objective of the work was to develop a non-invasive methodology for image acquisition, processing and nonlinear trajectory analysis of the collective fish response to a stochastic event. Object detection and motion estimation were performed by an optical flow algorithm in order to detect moving fish and simultaneously eliminate background, noise and artifacts. The Entropy and the Fractal Dimension (FD) of the trajectory followed by the centroids of the groups of fish were calculated using Shannon and permutation Entropy and the Katz, Higuchi and Katz-Castiglioni's FD algorithms respectively. The methodology was tested on three case groups of European sea bass (Dicentrarchus labrax), two of which were similar (C1 control and C2 tagged fish) and very different from the third (C3, tagged fish submerged in methylmercury contaminated water). The results indicate that Shannon entropy and Katz-Castiglioni were the most sensitive algorithms and proved to be promising tools for the non-invasive identification and quantification of differences in fish responses. In conclusion, we believe that this methodology has the potential to be embedded in online/real time architecture for contaminant monitoring programs in the aquaculture industry.

Thermal analyses, spectral characterization and structural interpretation of Yb3+ doped TeO2-ZnO-ZnCl2 glasses

Bulk-lasses have been prepared in the TeO2-ZnO-ZnCl2 systems. Their characteristic temperatures were determined and analyzed. Raman and FT-IR spectra were used to analyze the effect of ZnCl2 on the structure and spectral properties of tellurite glasses and OH- groups in this glass system. The spectroscopic properties including absorption spectra, emission cross-sections and fluorescence lifetimes of Yb3+ in TeO2-ZnO-ZnCl2 were measured and calculated. It is demonstrated that the progressive replacement less than 20 mol% of TeO2 by ZnCl2 improves the thermal stability, removes the OH- groups, turns TeO4 bipyramidal arrangement into TeO3 (and/or TeO3+1) trigonal pyramids structures and results in the decrease of the symmetry of the structure, which increases the emission cross-sections and lifetimes. But when the content of ZnCl2 up to 30 mol%, the glass system becomes more hygroscopic and introduces more OH- groups, which decrease the emission cross-sections and shorten the lifetimes. The results show that the glass system with (TeO2)-Te-69-(ZnO)-Zn-10-20ZnCl(2)-1Yb(2)O(3) is a desirable component for active laser media for high power generation. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Análise, imputação de dados e interfaces computacionais em estudos de séries temporais epidemiológicas

efeitos são frequentemente observados na morbidade e mortalidade por doenças respiratórias e cardiovasculares, câncer de pulmão, diminuição da função respiratória, absenteísmo escolar e problemas relacionados com a gravidez. Estudos também sugerem que os grupos mais suscetíveis são as crianças e os idosos. Esta tese apresenta estudos sobre o efeito da poluição do ar na saúde na saúde na cidade do Rio de Janeiro e aborda aspectos metodológicos sobre a análise de dados e imputação de dados faltantes em séries temporais epidemiológicas. A análise de séries temporais foi usada para estimar o efeito da poluição do ar na mortalidade de pessoas idosas por câncer de pulmão com dados dos anos 2000 e 2001. Este estudo teve como objetivo avaliar se a poluição do ar está associada com antecipação de óbitos de pessoas que já fazem parte de uma população de risco. Outro estudo foi realizado para avaliar o efeito da poluição do ar no baixo peso ao nascer de nascimentos a termo. O desenho deste estudo foi o de corte transversal usando os dados disponíveis no ano de 2002. Em ambos os estudos foram estimados efeitos moderados da poluição do ar. Aspectos metodológicos dos estudos epidemiológicos da poluição do ar na saúde também são abordados na tese. Um método para imputação de dados faltantes é proposto e implementado numa biblioteca para o aplicativo R. A metodologia de imputação é avaliada e comparada com outros métodos frequentemente usados para imputação de séries temporais de concentrações de poluentes atmosféricos por meio de técnicas de simulação. O método proposto apresentou desempenho superior aos tradicionalmente utilizados. Também é realizada uma breve revisão da metodologia usada nos estudos de séries temporais sobre os efeitos da poluição do ar na saúde. Os tópicos abordados na revisão estão implementados numa biblioteca para a análise de dados de séries temporais epidemiológicas no aplicativo estatístico R. O uso da biblioteca é exemplificado com dados de internações hospitalares de crianças por doenças respiratórias no Rio de Janeiro. Os estudos de cunho metodológico foram desenvolvidos no âmbito do estudo multicêntrico para avaliação dos efeitos da poluição do ar na América Latina o Projeto ESCALA.