Simulating Everglades National Park hydrology and phosphorus transport under existing and future scenarios using numerical modeling

The Florida Everglades has a long history of anthropogenic changes which have impacted the quantity and quality of water entering the system. Since the construction of Tamiami Trail in the 1920's, overland flow to the Florida Everglades has decreased significantly, impacting ecosystems from the wetlands to the estuary. The MIKE Marsh Model of Everglades National Park (M3ENP) is a numerical model, which simulates Everglades National Park (ENP) hydrology using MIKE SHE/MIKE 11software. This model has been developed to determine the parameters that effect Everglades hydrology and understand the impact of specific flow changes on the hydrology of the system. As part of the effort to return flows to the historical levels, several changes to the existing water management infrastructure have been implemented or are in the design phase. Bridge construction scenarios were programed into the M3ENP model to review the effect of these structural changes and evaluate the potential impacts on water levels and hydroperiods in the receiving Northeast Shark Slough ecosystem. These scenarios have shown critical water level increases in an area which has been in decline due to low water levels. Results from this work may help guide future decisions for restoration designs. Excess phosphorus entering Everglades National Park in South Florida may promote the growth of more phosphorus-opportunistic species and alter the food chain from the bottom up. Two phosphorus transport methods were developed into the M3ENP hydrodynamic model to determine the factors affecting phosphorus transport and the impact of bridge construction on water quality. Results showed that while phosphorus concentrations in surface waters decreased overall, some areas within ENP interior may experience an increase in phosphorus loading which the addition of bridges to Tamiami Trail. Finally, phosphorus data and modeled water level data was used to evaluate the spectral response of Everglades vegetation to increasing phosphorus availability using Landsat imagery.

Efficient simulations with electronic open boundaries

We present a reformulation of the hairy-probe method for introducing electronic open boundaries that is appropriate for steady-state calculations involving nonorthogonal atomic basis sets. As a check on the correctness of the method we investigate a perfect atomic wire of Cu atoms and a perfect nonorthogonal chain of H atoms. For both atom chains we find that the conductance has a value of exactly one quantum unit and that this is rather insensitive to the strength of coupling of the probes to the system, provided values of the coupling are of the same order as the mean interlevel spacing of the system without probes. For the Cu atom chain we find in addition that away from the regions with probes attached, the potential in the wire is uniform, while within them it follows a predicted exponential variation with position. We then apply the method to an initial investigation of the suitability of graphene as a contact material for molecular electronics. We perform calculations on a carbon nanoribbon to determine the correct coupling strength of the probes to the graphene and obtain a conductance of about two quantum units corresponding to two bands crossing the Fermi surface. We then compute the current through a benzene molecule attached to two graphene contacts and find only a very weak current because of the disruption of the π conjugation by the covalent bond between the benzene and the graphene. In all cases we find that very strong or weak probe couplings suppress the current.

Contribution à la planification tactique et opérationnelle du transport forestier

Cette thèse est une contribution à la modélisation, la planification et l’optimisation du transport pour l’approvisionnement en bois de forêt des industries de première transformation. Dans ce domaine, les aléas climatiques (mise au sol des bois par les tempêtes), sanitaires (attaques bactériologiques et fongiques des bois) et commerciaux (variabilité et exigence croissante des marchés) poussent les divers acteurs du secteur (entrepreneurs et exploitants forestiers, transporteurs) à revoir l’organisation de la filière logistique d’approvisionnement, afin d’améliorer la qualité de service (adéquation offre-demande) et de diminuer les coûts. L’objectif principal de cette thèse était de proposer un modèle de pilotage améliorant la performance du transport forestier, en respectant les contraintes et les pratiques du secteur. Les résultats établissent une démarche de planification hiérarchique des activités de transport à deux niveaux de décision, tactique et opérationnel. Au niveau tactique, une optimisation multi-périodes permet de répondre aux commandes en minimisant l’activité globale de transport, sous contrainte de capacité agrégée des moyens de transport accessibles. Ce niveau permet de mettre en œuvre des politiques de lissage de charge et d’organisation de sous-traitance ou de partenariats entre acteurs de transport. Au niveau opérationnel, les plans tactiques alloués à chaque transporteur sont désagrégés, pour permettre une optimisation des tournées des flottes, sous contrainte des capacités physiques de ces flottes. Les modèles d’optimisation de chaque niveau sont formalisés en programmation linéaire mixte avec variables binaires. L’applicabilité des modèles a été testée en utilisant un jeu de données industrielles en région Aquitaine et a montré des améliorations significatives d’exploitation des capacités de transport par rapport aux pratiques actuelles. Les modèles de décision ont été conçus pour s’adapter à tout contexte organisationnel, partenarial ou non : la production du plan tactique possède un caractère générique sans présomption de l’organisation, celle-ci étant prise en compte, dans un deuxième temps, au niveau de l’optimisation opérationnelle du plan de transport de chaque acteur.

Utilisation d’un modèle de co-culture cellulaire pour l’évaluation in vitro du transport inverse du cholestérol

De nouveaux modèles cellulaires in vitro par transfert de milieu et par coculture ont été mis au point afin d’évaluer la capacité des HDL à éliminer l’excès de cholestérol des tissus périphériques et de le transporter vers le foie afin d’être excrété par le foie, un processus nommé le transport inverse du cholestérol (TIC). Le système cellulaire par transfert in vitro où des macrophages J774 sont gorgés de LDL acétylées et marqués au 3H-cholestérol a été préalablement établi afin de mesurer par scintillation l’efflux de cholestérol marqué vers le milieu de culture contenant des accepteurs de cholestérol. Ce milieu conditionné est transféré sur des cellules HepG2 afin d’étudier l’influx du cholestérol marqué. Ce dernier nous permet d’observer un transport de cholestérol de 25 % hors des J774 et un transport de 39 000 cpm dans les HepG2 en utilisant un milieu contenant 2 % de sérums humains mis en commun. Une stimulation des cellules J774 par l’AMPc augmente l’efflux et l’influx d’environ 45 %. Des tests de preuve de concept ont été effectués sur le système cellulaire par co-culture qui utilise des chambres de Boyden où les J774 sont localisées au fond d’un puits et les HepG2 dans un insert, et où le milieu est partagé entre les deux types cellulaires. On a déterminé qu’une confluence densité de 60 000 cellules/cm2 sur un insert constitué d’une membrane de polyester avec des pores de 3,0 μm, sans autre revêtement, permet d’observer un influx spécifique au sérum d’environ 6 000 cpm associés aux cellules HepG2, où 50 % des comptes radioactifs sont dans les cellules et l’autre moitié présente à la surface cellulaire.

La gouvernance métropolitaine du transport collectif dans la région montréalaise : le cas du SRB Pie-IX

Montréal parle de disposer d’un service rapide par bus depuis une dizaine années. En 2015, les travaux pour réaliser le premier tronçon du projet appelé le SRB Pie-IX commencent à peine. Comment justifier des délais de réalisation de plusieurs années alors que d’autres villes y arrivent en moins de 3 ans? Plusieurs élus et organismes de Montréal dénoncent une problématique de gouvernance du transport collectif. Seulement, il n’est pas évident de saisir la signification de ce concept si souvent invoqué pour justifier, entre autres, les difficultés de la métropole à faire naître des projets métropolitains de transport collectif. Certains évoquent la responsabilité du gouvernement, d’autres avancent la mauvaise répartition des rôles et responsabilités ou encore déplorent le trop grand nombre d’intervenants dans la région métropolitaine. La gouvernance est un concept à la fois flou et complexe qui cherche à établir la bonne conduite des affaires publiques comme celle de la gestion métropolitaine du transport collectif. Cependant, le système de transport collectif fait intervenir une multitude de parties prenantes aux intérêts contradictoires. La « bonne gouvernance » serait d’établir une collaboration fructueuse qui dépasse les limites institutionnalisées des intervenants pour réaliser des projets d’envergure métropolitaine, comme le SRB Pie-IX.

An Investigation of Vertical Turbulent Transport Processes in Coastal Regions Using Tower Observations

High-resolution tower observations of turbulent transport processes in the coastal atmospheric surface layer show that the exchange coefficients for momentum, enthalpy, and moisture behave differently for different environmental and atmospheric conditions. The drag coefficient is closely tied to wind speed and turbulent intensity. The exchange coefficient for enthalpy shows a dependence on stability. Analysis of the turbulent kinetic energy budget yields a new parameterization framework that well explains the observed variation of the drag coefficient, particularly at low wind speeds.

A Multi-Criteria GIS-Based Route Selection Tool for Hazardous Material Transport: Consideration of Environmental Consequence, Traffic Congestions and Costs

Hazardous materials are substances that, if not regulated, can pose a threat to human populations and their environmental health, safety or property when transported in commerce. About 1.5 million tons of hazardous material shipments are transported by truck in the US annually, with a steady increase of approximately 5% per year. The objective of this study was to develop a routing tool for hazardous material transport in order to facilitate reduced environmental impacts and less transportation difficulties, yet would also find paths that were still compelling for the shipping carriers as a matter of trucking cost. The study started with identification of inhalation hazard impact zones and explosion protective areas around the location of hypothetical hazardous material releases, considering different parameters (i.e., chemicals characteristics, release quantities, atmospheric condition, etc.). Results showed that depending on the quantity of release, chemical, and atmospheric stability (a function of wind speed, meteorology, sky cover, time and location of accidents, etc.) the consequence of these incidents can differ. The study was extended by selection of other evaluation criteria for further investigation because health risk as an evaluation criterion would not be the only concern in selection of routes. Transportation difficulties (i.e., road blockage and congestion) were incorporated as important factor due to their indirect impact/cost on the users of transportation networks. Trucking costs were also considered as one of the primary criteria in selection of hazardous material paths; otherwise the suggested routes would have not been convincing for the shipping companies. The last but not least criterion was proximity of public places to the routes. The approach evolved from a simple framework to a complicated and efficient GIS-based tool able to investigate transportation networks of any given study area, and capable of generating best routing options for cargos. The suggested tool uses a multi-criteria-decision-making method, which considers the priorities of the decision makers in choosing the cargo routes. Comparison of the routing options based on each criterion and also the overall suitableness of the path in regards to all the criteria (using a multi-criteria-decision-making method) showed that using similar tools as the one proposed by this study can provide decision makers insights in the area of hazardous material transport. This tool shows the probable consequences of considering each path in a very easily understandable way; in the formats of maps and tables, which makes the tradeoffs of costs and risks considerably simpler, as in some cases slightly compromising on trucking cost may drastically decrease the probable health risk and/or traffic difficulties. This will not only be rewarding to the community by making cities safer places to live, but also can be beneficial to shipping companies by allowing them to advertise as environmental friendly conveyors.

La gouvernance métropolitaine du transport collectif dans la région montréalaise : le cas du SRB Pie-IX

Montréal parle de disposer d’un service rapide par bus depuis une dizaine années. En 2015, les travaux pour réaliser le premier tronçon du projet appelé le SRB Pie-IX commencent à peine. Comment justifier des délais de réalisation de plusieurs années alors que d’autres villes y arrivent en moins de 3 ans? Plusieurs élus et organismes de Montréal dénoncent une problématique de gouvernance du transport collectif. Seulement, il n’est pas évident de saisir la signification de ce concept si souvent invoqué pour justifier, entre autres, les difficultés de la métropole à faire naître des projets métropolitains de transport collectif. Certains évoquent la responsabilité du gouvernement, d’autres avancent la mauvaise répartition des rôles et responsabilités ou encore déplorent le trop grand nombre d’intervenants dans la région métropolitaine. La gouvernance est un concept à la fois flou et complexe qui cherche à établir la bonne conduite des affaires publiques comme celle de la gestion métropolitaine du transport collectif. Cependant, le système de transport collectif fait intervenir une multitude de parties prenantes aux intérêts contradictoires. La « bonne gouvernance » serait d’établir une collaboration fructueuse qui dépasse les limites institutionnalisées des intervenants pour réaliser des projets d’envergure métropolitaine, comme le SRB Pie-IX.

Fingerprints of a size-dependent crossover in the dimensionality of electronic conduction in Au-seeded Ge nanowires

We studied the electrical transport properties of Au-seeded germanium nanowires with radii ranging from 11 to 80 nm at ambient conditions. We found a non-trivial dependence of the electrical conductivity, mobility and carrier density on the radius size. In particular, two regimes were identified for large (lightly doped) and small (stronger doped) nanowires in which the charge-carrier drift is dominated by electron-phonon and ionized-impurity scattering, respectively. This goes in hand with the finding that the electrostatic properties for radii below ca. 37 nm have quasi one-dimensional character as reflected by the extracted screening lengths.

Electronic and vibrational spectra of gaspeite

Visible, near-infrared, IR and Raman spectra of magnesian gaspeite are presented. Nickel ion is the main source of the electronic bands as it is the principal component in the mineral where as the bands in IR and Raman spectra are due to the vibrational processes in the carbonate ion as an entity. The combination of electronic absorption and vibrational spectra (including near-infrared, FTIR and Raman) of magnesian gaspeite are explained in terms of the cation co-ordination and the behaviour of CO32– anion in the Ni–Mg carbonate. The electronic absorption spectrum consists of three broad and intense bands at 8130, 13160 and 22730 cm–1 due to spin-allowed transitions and two weak bands at 20410 and 30300 cm–1 are assigned to spin-forbidden transitions of Ni2+ in an octahedral symmetry. The crystal field parameters evaluated from the observed bands are Dq = 810; B = 800 and C = 3200 cm–1. The two bands in the near-infrared spectrum at 4330 and 5130 cm–1 are overtone and combination of CO32– vibrational modes. For the carbonate group, infrared bands are observed at 1020 cm–1(1 ), 870 cm–1 (2), 1418 cm–1 (3) and 750 cm–1 (4), of which3, the asymmetric stretching mode is most intense. Three well resolved Raman bands at 1571, 1088 and 331 cm–1 are assigned to 3, 1 and MO stretching vibrations.