Spatial incidence of dengue infections in Queensland, Australia - reply

This study aimed to investigate the spatial clustering and dynamic dispersion of dengue incidence in Queensland, Australia. We used Moran's I statistic to assess the spatial autocorrelation of reported dengue cases. Spatial empirical Bayes smoothing estimates were used to display the spatial distribution of dengue in postal areas throughout Queensland. Local indicators of spatial association (LISA) maps and logistic regression models were used to identify spatial clusters and examine the spatio-temporal patterns of the spread of dengue. The results indicate that the spatial distribution of dengue was clustered during each of the three periods of 1993–1996, 1997–2000 and 2001–2004. The high-incidence clusters of dengue were primarily concentrated in the north of Queensland and low-incidence clusters occurred in the south-east of Queensland. The study concludes that the geographical range of notified dengue cases has significantly expanded in Queensland over recent years.

Fine-tuning of unmanned aerial surveillance for ecological systems

Much of our understanding and management of ecological processes requires knowledge of the distribution and abundance of species. Reliable abundance or density estimates are essential for managing both threatened and invasive populations, yet are often challenging to obtain. Recent and emerging technological advances, particularly in unmanned aerial vehicles (UAVs), provide exciting opportunities to overcome these challenges in ecological surveillance. UAVs can provide automated, cost-effective surveillance and offer repeat surveys for pest incursions at an invasion front. They can capitalise on manoeuvrability and advanced imagery options to detect species that are cryptic due to behaviour, life-history or inaccessible habitat. UAVs may also cause less disturbance, in magnitude and duration, for sensitive fauna than other survey methods such as transect counting by humans or sniffer dogs. The surveillance approach depends upon the particular ecological context and the objective. For example, animal, plant and microbial target species differ in their movement, spread and observability. Lag-times may exist between a pest species presence at a site and its detectability, prompting a need for repeat surveys. Operationally, however, the frequency and coverage of UAV surveys may be limited by financial and other constraints, leading to errors in estimating species occurrence or density. We use simulation modelling to investigate how movement ecology should influence fine-scale decisions regarding ecological surveillance using UAVs. Movement and dispersal parameter choices allow contrasts between locally mobile but slow-dispersing populations, and species that are locally more static but invasive at the landscape scale. We find that low and slow UAV flights may offer the best monitoring strategy to predict local population densities in transects, but that the consequent reduction in overall area sampled may sacrifice the ability to reliably predict regional population density. Alternative flight plans may perform better, but this is also dependent on movement ecology and the magnitude of relative detection errors for different flight choices. Simulated investigations such as this will become increasingly useful to reveal how spatio-temporal extent and resolution of UAV monitoring should be adjusted to reduce observation errors and thus provide better population estimates, maximising the efficacy and efficiency of unmanned aerial surveys.

Spatial and vertical heterogeneities in aerosol properties over oceanic regions around India: Implications for radiative forcing

The influence of atmospheric aerosols on Earth's radiation budget and hence climate, though well recognized and extensively investigated in recent years, remains largely uncertain mainly because of the large spatio-temporal heterogeneity and the lack of data with adequate resolution. To characterize this diversity, a major multi-platform field campaign ICARB (Integrated Campaign for Aerosols, gases and Radiation Budget) was carried out during the pre-monsoon period of 2006 over the Indian landmass and surrounding oceans, which was the biggest such campaign ever conducted over this region. Based on the extensive and concurrent measurements of the optical and physical properties of atmospheric aerosols during ICARB, the spatial distribution of aerosol radiative forcing was estimated over the entire Bay of Bengal (BoB), northern Indian Ocean and Arabian Sea (AS) as well as large spatial variations within these regions. Besides being considerably lower than the mean values reported earlier for this region, our studies have revealed large differences in the forcing components between the BoB and the AS. While the regionally averaged aerosol-induced atmospheric forcing efficiency was 31 +/- 6 W m(-2) tau(-1) for the BoB, it was only similar to 18 +/- 7 W m(-2) tau(-1) for the AS. Airborne measurements revealed the presence of strong, elevated aerosol layers even over the oceans, leading to vertical structures in the atmospheric forcing, resulting in significant warming in the lower troposphere. These observations suggest serious climate implications and raise issues ranging from the impact of aerosols on vertical thermal structure of the atmospheric and hence cloud formation processes to monsoon circulation.

Design Optimization of Field Emission From A Stacked Carbon Nanotube Array

Fluctuation of field emission in carbon nanotubes (CNTs) is riot desirable in many applications and the design of biomedical x-ray devices is one of them. In these applications, it is of great importance to have precise control of electron beams over multiple spatio-temporal scales. In this paper, a new design is proposed in order to optimize the field emission performance of CNT arrays. A diode configuration is used for analysis, where arrays of CNTs act as cathode. The results indicate that the linear height distribution of CNTs, as proposed in this study, shows more stable performance than the conventionally used unifrom distribution.

Large latitudinal gradients and temporal heterogeneity in aerosol black carbon and its mass mixing ratio over southern and northern oceans observed during a trans-continental cruise experiment

Extensive, and collocated measurements of the mass concentrations (M-B) of aerosol black carbon (BC) and (M-T) of composite aerosols were made over the Arabian Sea, tropical Indian Ocean and the Southern Ocean during a trans-continental cruise experiment. Our investigations show that MB remains extremely low(<50 ng m(-3)) and remarkably steady (in space and time) in the Southern Ocean (20 degrees S to 56 degrees S). In contrast, large latitudinal gradients exist north of similar to 20 degrees S; M-B increasing exponentially to reach as high as 2000 ng m(-3) in the Arabian Sea (similar to 8 degrees N). Interestingly, the share of BC showed a distinctly different latitudinal variation, with a peak close to the equator and decreasing on either side. Large fluctuations were seen in M-T over Southern Ocean associated with enhanced production of sea-salt aerosols in response to sea-surface wind speed. These spatio-temporal changes in M-B and its mixing ratio have important implications to regional and global climate.

A new Fuzzy-LOGIC based Model for Chlorophyll-a in Pulicat Lagoon, India

Coastal lagoons are complex ecosystems exhibiting a high degree of non-linearity in the distribution and exchange of nutrients dissolved in the water column due to their spatio-temporal characteristics. This factor has a direct influence on the concentrations of chlorophyll-a, an indicator of the primary productivity in the water bodies as lakes and lagoons. Moreover the seasonal variability in the characteristics of large-scale basins further contributes to the uncertainties in the data on the physico-chemical and biological characteristics of the lagoons. Considering the above, modelling the distributions of the nutrients with respect to the chlorophyll-concentrations, hence requires an effective approach which will appropriately account for the non-linearity of the ecosystem as well as the uncertainties in the available data. In the present investigation, fuzzy logic was used to develop a new model of the primary production for Pulicat lagoon, Southeast coast of India. Multiple regression analysis revealed that the concentrations of chlorophyll-a in the lagoon was highly influenced by the dissolved concentrations of nitrate, nitrites and phosphorous to different extents over different seasons and years. A high degree of agreement was obtained between the actual field values and those predicted by the new fuzzy model (d = 0.881 to 0.788) for the years 2005 and 2006, illustrating the efficiency of the model in predicting the values of chlorophyll-a in the lagoon.

A decidable temporal logic with repeating values

Various logical formalisms with the freeze quantifier have been recently considered to model computer systems even though this is a powerful mechanism that often leads to undecidability. In this paper, we study a linear-time temporal logic with past-time operators such that the freeze operator is only used to express that some value from an infinite set is repeated in the future or in the past. Such a restriction has been inspired by a recent work on spatio-temporal logics. We show decidability of finitary and infinitary satisfiability by reduction into the verification of temporal properties in Petri nets. This is a surprising result since the logic is closed under negation, contains future-time and past-time temporal operators and can express the nonce property and its negation. These ingredients are known to lead to undecidability with a more liberal use of the freeze quantifier.

Temporal Logics of Repeating Values

Various logical formalisms with the freeze quantifier have been recently considered to model computer systems even though this is a powerful mechanism that often leads to undecidability. In this article, we study a linear-time temporal logic with past-time operators such that the freeze operator is only used to express that some value from an infinite set is repeated in the future or in the past. Such a restriction has been inspired by a recent work on spatio-temporal logics that suggests such a restricted use of the freeze operator. We show decidability of finitary and infinitary satisfiability by reduction into the verification of temporal properties in Petri nets by proposing a symbolic representation of models. This is a quite surprising result in view of the expressive power of the logic since the logic is closed under negation, contains future-time and past-time temporal operators and can express the nonce property and its negation. These ingredients are known to lead to undecidability with a more liberal use of the freeze quantifier. The article also contains developments about the relationships between temporal logics with the freeze operator and counter automata as well as reductions into first-order logics over data words.

Model-free simulations for compressible mixing layer

Confined supersonic mixing layer is explored through model-free simulations. Both two- and three-dimensional spatio-temporal simulations were carried out employing higher order finite difference scheme as well as finite volume scheme based on open source software (OpenFOAM) to understand the effect of three-dimensionality on the development of mixing layer. It is observed that although the instantaneous structures exhibit three-dimensional features, the average pressure and velocities are predominantly two-dimensional. The computed wall pressures match well with experimental results fairly well, although three-dimensional simulation underpredicts the wall pressure in the downstream direction. The self-similarity of the velocity profiles is obtained within the duct length for all the simulations. Although the mixing layer thicknesses differ among different simulations, their growth rate is nearly the same. Significant differences are observed for species and temperature distribution between two- and three-dimensional calculations, and two-dimensional calculations do not match the experimental observation of smooth variations in species mass fraction profiles as reported in literature. Reynolds stress distribution for three-dimensional calculations show profiles with less peak values compared to two-dimensional calculations; while normal stress anisotropy is higher for three-dimensional case.

USP1 deubiquitinase: cellular functions, regulatory mechanisms and emerging potential as target in cancer therapy

12 p.

Using space geodesy to constrain variations in seismogenic behavior on subduction megathrusts

The concept of seismogenic asperities and aseismic barriers has become a useful paradigm within which to understand the seismogenic behavior of major faults. Since asperities and barriers can be thought of as defining the potential rupture area of large megathrust earthquakes, it is thus important to identify their respective spatial extents, constrain their temporal longevity, and to develop a physical understanding for their behavior. Space geodesy is making critical contributions to the identification of slip asperities and barriers but progress in many geographical regions depends on improving the accuracy and precision of the basic measurements. This thesis begins with technical developments aimed at improving satellite radar interferometric measurements of ground deformation whereby we introduce an empirical correction algorithm for unwanted effects due to interferometric path delays that are due to spatially and temporally variable radar wave propagation speeds in the atmosphere. In chapter 2, I combine geodetic datasets with complementary spatio-temporal resolutions to improve our understanding of the spatial distribution of crustal deformation sources and their associated temporal evolution – here we use observations from Long Valley Caldera (California) as our test bed. In the third chapter I apply the tools developed in the first two chapters to analyze postseismic deformation associated with the 2010 Mw=8.8 Maule (Chile) earthquake. The result delimits patches where afterslip occurs, explores their relationship to coseismic rupture, quantifies frictional properties associated with inferred patches of afterslip, and discusses the relationship of asperities and barriers to long-term topography. The final chapter investigates interseismic deformation of the eastern Makran subduction zone by using satellite radar interferometry only, and demonstrates that with state-of-art techniques it is possible to quantify tectonic signals with small amplitude and long wavelength. Portions of the eastern Makran for which we estimate low fault coupling correspond to areas where bathymetric features on the downgoing plate are presently subducting, whereas the region of the 1945 M=8.1 earthquake appears to be more highly coupled.

Environmental variables and fisheries diversity of the Naaf River Estuary, Bangladesh

The Naaf River estuary is one of the large estuaries in the Bangladesh coastal region not to have been affected by extensive human disturbance. This research provides information about the fisheries diversity status by Estuarine Set Bag Net (ESBN) sampling relation to physicochemical variables in both spatio-temporal scales. About 25 km of the lower estuary was divided into six zones for sample collection by considering the accessibility and availability of the ESBN operation, fish landing centers and location of the fishing villages. In total 48 samples have been analyzed which were taken throughout March to October 2006. To quantify the species diversity, all fisheries data were analyzed by using EstimateS and EcoSim software which accounts the different diversity indices viz., species richness, Shannon–Wiener diversity Index, Dominance and Evenness index. The research results demonstrate that the Naaf River estuary is a habitat of 161 (species richness, Sobs=161, Choa 1=162±2.34, ACE=161.73) different species which belong to 98 fin fishes, 23 shrimps and prawns,13 crabs, 11 molluscs, 3 echinoderms, 4 other crustaceans;while 9 remain unidentified. Results on the aquatic environment,mainly salinity and turbidity were found to have a major influence on their occurrence and distribution. All the findings indicated that the Naaf River estuary is a highly productive system and provides a favourable environment for large variety of estuarine species assemblages.

Rotas migratórias, áreas de uso intenso e padrões de mergulho de tartarugas-de couro (Dermochelys coriacea) no Atlântico Sul Ocidental

As tartarugas marinhas são espécies ameaçadas, altamente migratórias que apresentam um ciclo de vida longo e uma ampla distribuição geográfica. Assim, melhorar a nossa compreensão sobre a ecologia espacial das tartarugas marinhas é essencial para a elucidação de aspectos da sua história de vida e para o desenvolvimento de medidas eficazes de conservação. Esta tese compreende um conjunto de artigos ou capítulos que visam contribuir ao conhecimento da ecologia espacial da tartaruga-de-couro, Dermochelys coriacea. Este estudo utilizou novas tecnologias como à telemetria por satélite (que proporciona um método útil para monitorar os movimentos de espécies migratórias) e um conjunto de ferramentas de geoprocessamento como abordagem metodológica que visou: examinar os movimentos e migrações da tartaruga-de-couro, identificar áreas de uso intenso e padrões espaço-temporais no uso do habitat, e integrar dados biológicos e oceanográficos para descrever as estratégias comportamentais desta espécie. Cinco tartarugas-de-couro (um subaduto, dois machos adultos e duas fêmeas adultas) foram equipadas com transmissores por satélite no Atlântico Sul Ocidental entre 2005 e 2008. Além de fornecer dados de localização geográfica os tansmissores permitiram registrar informações de mergulho tais como profundidade e duração máxima e media dos mergulhos, perfis completos de mergulhos individuais e dados de temperatura do mar. Movimentos e migrações de tartarugas-de-couro marcadas no Atlântico Sul foram documentados pela primeira vez. Alem disso, foi posível identificar áreas de uso intenso (ou alimentação) previamente desconhecidas para a espécie, assim como uma residência sazonal nestas áreas localizadas em águas tropicais e temperadas fora da costa sul-americana (19-45S). A sazonalidade dos movimentos esteve intimamente associada a processos físicos sazonais de pequena e mesoescala. Dependendo do ambiente marinho explorado, durante os períodos de residência, as tartarugas apresentaram diferentes estratégias alimentares identificadas através da análise dos padrões de mergulho.

Variabilidade espacial e temporal da distribuição do material particulado em suspensão nas proximidades do canal de navegação da baía de Sepetiba (RJ)

Este estudo teve como objetivo principal caracterizar os padrões de distribuição do material particulado em suspensão ao longo da baía de Sepetiba, associando as variabilidades espaciais e temporais com ciclos de maré. Além disso, o estudo também avalia a utilização de equipamentos acústicos como ferramentas à estimativa das concentrações de material particulado em suspensão. A aquisição de dados foi realizada num total de sete campanhas realizadas entre novembro de 2010 e dezembro de 2011. Sete estações foram posicionadas nas proximidades do canal principal de acesso à baía, ao longo de um transecto que se estende do seu interior até sua desembocadura. As sete campanhas amostrais se distribuem em duas séries longas, de 13 e 25 horas, de aquisição em um ponto fixo, e cinco amostragens ao longo das estações. A aquisição de dados envolve: coleta de amostras de água, utilizadas nas estimativas das concentrações de material particulado; coleta de sedimentos de fundo para caracterização granulométrica das estações amostradas; perfis de parâmetros físico-químicos; dados de correntômetria adquiridos junto ao fundo. O processamento das amostras de água e sedimentos foi realizado no laboratório de Geologia Marinha da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. As concentrações de material particulado em suspensão foram utilizadas na calibração de sensores acústicos e óticos, permitindo uma avaliação espaço-temporal mais detalhada dos padrões de distribuição junto ao fundo e ao longo da coluna dágua. Os dados observados permitiram identificar que as maiores concentrações de material particulado em suspensão ocorrem em condições de maré enchente, e estão associadas à assimetria de maré. A baía pode ser dividida em dois setores: um na porção mais interna, onde se observou maior influência do aporte fluvial, onde as concentrações de material particulado em suspensão respondem à propagação da pluma do canal de São Francisco; e outro que se estende da porção central até sua desembocadura, onde predomina o domínio marinho, com influência de eventos oriundos da plataforma continental. Também pode ser identificada a influência do fenômeno La Niña, que provavelmente foi responsável por: altas salinidades encontradas no interior da baía e ocorrência da Água Central do Atlântico Sul à baixas profundidades. Quanto à utilização de equipamentos acústicos nas estimativas das concentrações de material particulado, os dados se demonstraram ricos em detalhes, que permitiram avaliar o comportamento do material particulado junto ao fundo frente a diferentes condições de maré, turbulência e incidência de oscilações.

Ocorrência e distribuição espacial e temporal das larvas de anuros (Amphibia) em diferentes sistemas aquáticos da Ilha Grande (Rio de Janeiro)

Os girinos dos anuros podem ocorrer em inúmeros tipos de sistemas hídricos, desde ambientes relativamente simples e previsíveis, como na água acumulada em epífitas ou uma poça temporária, até hábitats aquáticos permanentes mais complexos, como os riachos. A interação entre os fatores ambientais bióticos e abióticos existentes nesses diferentes ambientes com os fatores históricos é essencial para explicar a estrutura das comunidades dessa fase de vida dos anuros. O entendimento sobre como estes fatores atuam e sua importância nos conduz a uma maior compreensão do que parece influenciar positivamente ou negativamente o estabelecimento dos girinos nos seus diferentes ambientes. Inicialmente, fornecemos uma discussão detalhada da importância desses fatores. Em seguida, avaliamos a estrutura da assembléia dos girinos e a sua estratégia de ocupação espacial e temporal em relação ao uso de diferentes sistemas aquáticos, temporários e permanentes (poças, terrenos alagados, riachos e ambientes artificiais) em uma área de Mata Atlântica na Ilha Grande (Rio de Janeiro). Posteriormente, propomos um experimento para avaliar como os girinos característicos de diferentes tipos de habitats hídricos respondem à condição adversa de ausência de água livre. Depois, é sugerida uma chave artificial de identificação para os girinos da Ilha Grande, com base nas espécies contempladas neste estudo. Por fim, apresentamos a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba, provendo algumas informações sobre sua distribuição temporal e uso de microhabitats. Registramos girinos de 12 espécies de anuros, o que correspondeu a 71% dos anfíbios da Ilha Grande com larvas exotróficas em ambientes aquáticos. O espectro de habitats hídricos utilizados variou consistentemente entre as espécies. Girinos de Aplastodiscus eugenioi e Scinax trapicheiroi foram aqueles que utilizaram a maior quantia de tipos de habitats, ambos com cinco registros. A maioria das espécies teve suas maiores abundâncias em um ou dois tipos de corpos dágua onde ocorreu, portanto poucas destas espécies demonstram ter sido generalistas no uso de tipos de habitats aquáticos. A maior riqueza de espécies ocorreu em poças temporárias, em riachos intermitentes e no ambiente antropizado da calha artificial. Quando consideramos em termos de habitats hídricos, a maior riqueza ocorreu nas poças temporárias, nos riachos intermitentes, nos riachos permanentes e na calha artificial. Em nem todos os meses um determinado tipo de recurso hídrico manteve a sua riqueza máxima de girinos. Observamos que um mesmo tipo de sistema hídrico pode comportar espécies típicas de ambientes lênticos e outras adaptadas a ambientes lóticos, dependendo da estrutura em que o corpo dágua apresenta naquele período, como os riachos intermitentes, por exemplo. Entre os fatores abióticos medidos, o PH, o oxigênio dissolvido, a correnteza, a largura e a profundidade dos corpos dágua explicaram de forma mais importante a ocorrência e abundância das diferentes espécies de girinos. Portanto, consideramos que fatores ecológicos desempenham um importante papel na determinação da distribuição de girinos dentro e entre habitats que estes organismos ocupam. O experimento proposto mostrou que os tempos de sobrevivência entre as onze espécies contempladas e também entre os indivíduos de diferentes tamanhos em uma mesma espécie variaram consideravelmente. Isto é sugestivo de que estas espécies apresentam diferentes estratégias para tolerar uma condição de independência de água livre. Os fatores que pareceram mais influenciar negativamente na sobrevivência dos girinos foram: hábito nectônico, pequeno tamanho dos indivíduos, ocupação de ambientes lênticos e temporários e modo reprodutivo não-especializado. Alternativamente, os girinos com melhor desempenho em uma condição de independência de água livre foram de espécies de tamanho comparativamente grande ou médio, ocuparam preferencialmente ambientes lóticos e permanentes, apresentaram modos reprodutivos especializados e os hábitos dos girinos foram principalmente bentônicos. Neste contexto, pode se conjecturar que os girinos das espécies que utilizam ambientes permanentes sejam mais resistentes à condição de independência de água livre do que aquelas de habitats efêmeros. Considerando especial atenção para a biodiversidade dos anfíbios, a Ilha Grande apresenta uma elevada concentração de espécies endêmicas. Esta respeitável diversidade de anfíbios para a área estudada está relacionada com a cobertura vegetal de Mata Atlântica e a grande quantidade de corpos dágua na Ilha, tanto temporários quanto permanentes. A influência destas condições favoráveis para os anfíbios na região está demonstrada também na diversidade de modos reprodutivos, onde 13 dos 39 modos reprodutivos já descritos foram notados para os anfíbios da Ilha Grande. Este conjunto de fatores reafirma esta como uma das mais importantes áreas para a conservação da biodiversidade de anfíbios para o estado do Rio de Janeiro. Comparando a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba com P. appendiculata, observamos algumas diferenças na proporção do corpo. Os girinos da espécie descrita foram mais abundantes durante a estação chuvosa (outubro-março), sendo esta distribuição positivamente relacionada com a precipitação média mensal. Os girinos são bentônicos e ocorrem mais frequentemente em porções de menor correnteza do riacho. Eles foram encontrados com maior freqüência expostos na areia, que também representou o microhabitat mais disponível entre aqueles no córrego estudado.