Response of the North Atlantic wave climate to atmospheric modes of variability

This study investigates the relationship between the wind wave climate and the main climate modes of atmospheric variability in the North Atlantic Ocean. The modes considered are the North Atlantic Oscillation (NAO), the East Atlantic (EA) pattern, the East Atlantic Western Russian (EA/WR) pattern and the Scandinavian (SCAN) pattern. The wave dataset consists of buoys records, remote sensing altimetry observations and a numerical hindcast providing significant wave height (SWH), mean wave period (MWP) and mean wave direction (MWD) for the period 1989–2009. After evaluating the reliability of the hindcast, we focus on the impact of each mode on seasonal wave parameters and on the relative importance of wind-sea and swell components. Results demonstrate that the NAO and EA patterns are the most relevant, whereas EA/WR and SCAN patterns have a weaker impact on the North Atlantic wave climate variability. During their positive phases, both NAO and EA patterns are related to winter SWH at a rate that reaches 1 m per unit index along the Scottish coast (NAO) and Iberian coast (EA) patterns. In terms of winter MWD, the two modes induce a counterclockwise shift of up to 65° per negative NAO (positive EA) unit over west European coasts. They also increase the winter MWP in the North Sea and in the Bay of Biscay (up to 1 s per unit NAO) and along the western coasts of Europe and North Africa (1 s per unit EA). The impact of winter EA pattern on all wave parameters is mostly caused through the swell wave component.

On the ability of statistical wind-wave models to capture the variability and long-term trends of the North Atlantic winter wave climate

A dynamical wind-wave climate simulation covering the North Atlantic Ocean and spanning the whole 21st century under the A1B scenario has been compared with a set of statistical projections using atmospheric variables or large scale climate indices as predictors. As a first step, the performance of all statistical models has been evaluated for the present-day climate; namely they have been compared with a dynamical wind-wave hindcast in terms of winter Significant Wave Height (SWH) trends and variance as well as with altimetry data. For the projections, it has been found that statistical models that use wind speed as independent variable predictor are able to capture a larger fraction of the winter SWH inter-annual variability (68% on average) and of the long term changes projected by the dynamical simulation. Conversely, regression models using climate indices, sea level pressure and/or pressure gradient as predictors, account for a smaller SWH variance (from 2.8% to 33%) and do not reproduce the dynamically projected long term trends over the North Atlantic. Investigating the wind-sea and swell components separately, we have found that the combination of two regression models, one for wind-sea waves and another one for the swell component, can improve significantly the wave field projections obtained from single regression models over the North Atlantic.

Spatial variability of wave energy resources around the Canary Islands

[EN]Spatial variability of wave energy resource around the coastal waters of the Canary Archipelago is assessed by using a long-term data set derived by means of hindcasting techniques. Results revea( the existence of large differences in the energetic content available in different zones of the archipelago, mainly during spring and autumn. Areas with a higher wave power leve( are the north edge of Lanzarote, western side of Lanzarote and Fuerteventura, north and northwest in La Palma and El Hierro, as well as the north coast of Tenerife. The available energy potential slightly decreases in the north side of Gran Canaria and La Gomera.

Stimulation induced variability of pulse plethysmography does not discriminate responsiveness to intubation

BACKGROUND: Hypnotic depth but not haemodynamic response to painful stimulation can be measured with various EEG-based anaesthesia monitors. We evaluated the variation of pulse plethysmography amplitude induced by an electrical tetanic stimulus (PPG variation) as a potential measure for analgesia and predictor of haemodynamic responsiveness during general anaesthesia. METHODS: Ninety-five patients, ASA I or II, were randomly assigned to five groups [Group 1: bispectral index (BIS) (range) 40-50, effect site remifentanil concentration 1 ng ml(-1);Group 2: BIS 40-50, remifentanil 2 ng ml(-1); Group 3: BIS 40-50, remifentanil 4 ng ml(-1); Group 4: BIS 25-35, remifentanil 2 ng ml(-1); Group 5: BIS 55-65, remifentanil 2 ng ml(-1)]. A 60 mA tetanic stimulus was applied for 5 s on the ulnar nerve. From the digitized pulse oximeter wave recorded on a laptop computer, linear and non-linear parameters of PPG variation during the 60 s period after stimulation were computed. The haemodynamic response to subsequent orotracheal intubation was recorded. The PPG variation was compared between groups and between responders and non-responders to intubation (anova). Variables independently predicting the response were determined by logistic regression. RESULTS: The probability of a response to tracheal intubation was 0.77, 0.47, 0.05, 0.18 and 0.52 in Groups 1-5, respectively (P<0.03). The PPG variability was significantly higher in responders than in non-responders but it did not improve the prediction of the response to tracheal intubation based on BIS level and effect site remifentanil concentration. CONCLUSION: Tetanic stimulation induced PPG variation does not reflect the analgesic state in a wide clinical range of surgical anaesthesia.

Response of the salt-freshwater interface in a coastal aquifer to a wave-induced groundwater pulse: field observations and modelling

Field observations on an unconfined coastal aquifer showed that a groundwater pulse, generated by it moderate (significant wave height, H-sig similar to 4.5 m) wave/storm event, induced significant oscillations in the salt-freshwater interface of the order of several metres in the horizontal direction. A dynamic sharp-interface model is developed to quantify the mechanism of these interface oscillations. The model uses the 50% seawater salinity contour as the location of the equivalent sharp-interface. The model was calibrated against the observed groundwater table fluctuations. It predicted reasonably well the interface oscillations with a slight over-prediction of the oscillation magnitude and a steepening of the interface. The neglect of mixing in the salt-freshwater mixing zone by the sharp-interface model is suggested as a possible contributor to the discrepancies between the model predictions and observations. In contrast with the significant wave effects, there was no observable response of the interface to diurnal or semidiurnal tides. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Lack of Circadian Variation of Pulse Wave Velocity Measurements in Healthy Volunteers

Arterial stiffness is an independent marker of cardiovascular events. Pulse wave velocity (PWV) is a validated method to detect arterial stiffness that can be influenced by several factors including age and blood pressure. However, it is not clear whether PWV could be influenced by circadian variations. In the present study, the authors measured blood pressure and carotid-femoral PWV measurements in 15 young healthy volunteers in 4 distinct periods: 8 am, noon, 4 pm, and 8 pm. No significant variations of systolic (P=.92), mean (P=.77), and diastolic (P=.66) blood pressure among 8 am (113 +/- 15, 84 +/- 8, 69 +/- 6 mm Hg), noon (114 +/- 13, 83 +/- 8, 68 +/- 6 mm Hg), 4 pm (114 +/- 13, 85 +/- 8, 70 +/- 7 mm Hg), and 8 pm (113 +/- 7, 83 +/- 10, 68 +/- 7 mm Hg), respectively, were observed. Similarly, carotid-femoral PWV did not change among the periods (8 am: 7.6 +/- 1.4 m/s, noon: 7.4 +/- 1.1 m/s, 4 pm: 7.6 +/- 1.0 m/s, 8 pm, 7.6 +/- 1.3 m/s; P=.85). Considering all measurements, mean blood pressure significantly correlated with PWV (r=.31; P=.016). In young healthy volunteers, there is no significant circadian variation of carotid-femoral PWV. These findings support the concept that it does not appear mandatory to perform PWV measurements at exactly the same period of the day. J Clin Hypertens (Greenwich). 2011;13:19-22. (c) 2010 Wiley Periodicals, Inc.

Parametric estimation of pulse arrival time: a robust approach to pulse wave velocity.

Pulse wave velocity (PWV) is a surrogate of arterial stiffness and represents a non-invasive marker of cardiovascular risk. The non-invasive measurement of PWV requires tracking the arrival time of pressure pulses recorded in vivo, commonly referred to as pulse arrival time (PAT). In the state of the art, PAT is estimated by identifying a characteristic point of the pressure pulse waveform. This paper demonstrates that for ambulatory scenarios, where signal-to-noise ratios are below 10 dB, the performance in terms of repeatability of PAT measurements through characteristic points identification degrades drastically. Hence, we introduce a novel family of PAT estimators based on the parametric modeling of the anacrotic phase of a pressure pulse. In particular, we propose a parametric PAT estimator (TANH) that depicts high correlation with the Complior(R) characteristic point D1 (CC = 0.99), increases noise robustness and reduces by a five-fold factor the number of heartbeats required to obtain reliable PAT measurements.

Pulse wave analysis of aortic pressure: diastole should also be considered.

BACKGROUND: : The systolic augmentation index (sAix), calculated from the central aortic pulse wave (reconstructed from the noninvasive recording of the radial pulse with applanation tonometry), is widely used as a simple index of central arterial stiffness, but has the disadvantage of also being influenced by the timing of the reflected with respect to the forward pressure wave, as shown by its inverse dependence on heart rate (HR). During diastole, the central aortic pulse also contains reflected waves, but their relationship to arterial stiffness and HR has not been studied. METHODS: : In 48 men and 45 women, all healthy, with ages ranging from 19 to 70 years, we measured pulse wave velocity (PWV, patients supine), a standard evaluator of arterial stiffness, and carried out radial applanation tonometry (patients sitting and supine). The impact of reflected waves on the diastolic part of the aortic pressure waveform was quantified in the form of a diastolic augmentation index (dAix). RESULTS: : Across ages, sexes, and body position, there was an inverse relationship between the sAix and the dAix. When PWV and HR were added as covariates to a prediction model including age, sex and body position as main factors, the sAix was directly related to PWV (P < 0.0001) and inversely to HR (P < 0.0001). With the same analysis, the dAix was inversely related to PWV (P < 0.0001) and independent of HR (P = 0.52). CONCLUSION: : The dAix has the same degree of linkage to arterial stiffness as the more conventional sAix, while being immune to the confounding effect of HR. The quantification of diastolic aortic pressure augmentation by reflected waves could be a useful adjunct to pulse wave analysis.

Waveform inversion of crosshole georadar data: influence of source wavelet variability and the suitability of a single wavelet assumption

Waveform-based tomographic imaging of crosshole georadar data is a powerful method to investigate the shallow subsurface because of its ability to provide images of electrical properties in near-surface environments with unprecedented spatial resolution. A critical issue with waveform inversion is the a priori unknown source signal. Indeed, the estimation of the source pulse is notoriously difficult but essential for the effective application of this method. Here, we explore the viability and robustness of a recently proposed deconvolution-based procedure to estimate the source pulse during waveform inversion of crosshole georadar data, where changes in wavelet shape with location as a result of varying near-field conditions and differences in antenna coupling may be significant. Specifically, we examine whether a single, average estimated source current function can adequately represent the pulses radiated at all transmitter locations during a crosshole georadar survey, or whether a separate source wavelet estimation should be performed for each transmitter gather. Tests with synthetic and field data indicate that remarkably good tomographic reconstructions can be obtained using a single estimated source pulse when moderate to strong variability exists in the true source signal with antenna location. Only in the case of very strong variability in the true source pulse are tomographic reconstructions clearly improved by estimating a different source wavelet for each transmitter location.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

P-wave velocities of samples from the Penninic of the western Alps along NFP20-west seismic-reflection profiles

Using the transit pulse method, we have determined compressional wave velocities of rocks from various geological units belonging to the Penninic zone along the NFP20-West profiles of the Swiss western Alps. The velocities have been measured at confining pressures up to 400 MPa, along three orthogonal axes defined by the macrostructure of the rocks. The samples analysed show a degree of metamorphism ranging from greenschist to eclogite facies. This collection includes schists, dolomites, gneisses and ophiolitic rocks. The mean velocities range from 5.9 km/s for a quartzitic calcschist to 7.9 km/s for an eclogitic metagabbro. The velocity anisotropy is as high as 20 %. The range of acoustic impedance is wide, from 15 to 27 10(6) kg/m2s. From these measurements, normal incident reflection coefficients for likely rock assemblages within and between geological units were estimated in order to interpret zone of the strong reflections recorded along the seismic profiles. Reflection coefficients as high as 0.17 could be determined.

Immediate effects of submaximal effort on pulse wave velocity in patients with Marfan syndrome

Marfan syndrome (MS) is a dominant autosomal disease caused by mutations in chromosome 15, the locus controlling fibrillin 1 synthesis, and may exhibit skeletal, ocular, cardiovascular, and other manifestations. Pulse wave velocity (PWV) is used to measure arterial elasticity and stiffness and is related to the elastic properties of the vascular wall. Since the practice of exercise is limited in MS patients, it was of interest to analyze the acute effect of submaximal exercise on aortic distensibility using PWV and other hemodynamic variables in patients with MS with either mild or no aortic dilatation. PWV and physiological variables were evaluated before and after submaximal exercise in 33 patients with MS and 18 controls. PWV was 8.51 ± 0.58 at rest and 9.10 ± 0.63 m/s at the end of exercise (P = 0.002) in the group with MS and 8.07 ± 0.35 and 8.98 ± 0.56 m/s in the control group, respectively (P = 0.004). Comparative group analysis regarding PWV at rest and at the end of exercise revealed no statistically significant differences. The same was true for the group that used β-blockers and the one that did not. The final heart rate was 10% higher in the control group than in the MS group (P = 0.01). Final systolic arterial pressure was higher in the control group (P = 0.02). PWV in MS patients with mild or no aortic dilatation did not differ from the control group after submaximal effort.