Study on the changes of soil chemical characteristics as result of prescribed fire

Every year, particularly during the summer period, the Portuguese forests are devastated by forest fire that destroys their ecosystems. So in order to prevent these forest fires, public and private authorities frequently use methods for the reduction of combustible mass as the prescribed fire and the mechanical vegetation pruning. All of these methods of prevention of forest fires alter the vegetation layer and/or soil [1-2]. This work aimed the study of the variation of some chemical characteristics of soil that suffered prescribed fire. The studied an area was located in the Serra of Cabreira (Figure 1) with 54.6 ha. Twenty sampling points were randomly selected and samples were collected with a shovel before, just after the prescribed fire, and 125 and 196 days after that event. The parameters that were studied were: pH, soil moisture, organic matter and iron, magnesium and potassium total concentration. All the analysis followed International Standard Methodologies. This work allowed to conclude that: a) after the prescribed fire; i) the pH remained practically equal to the the initial value; ii) occurred a slight increase of the average of the organic matter contents and iron total contents; b) at the end of the sampling period compared to the initial values; i) the pH didn´t change significantly; ii) the average of the contents of organic matter decreased; and iii) the average of the total contents of Fe, Mg and K increased.

Otimização da extração sólido-líquido de antioxidantes de subprodutos florestais pelo método de superfície de resposta

Portugal continental apresenta uma vasta área florestal, que representa cerca de 35,4% da ocupação total do solo, com predominância de espécies como o eucalipto (Eucalyptus globulus) e o pinheiro-bravo (Pinus pinaster). Estas espécies apresentam uma elevada importância a nível económico, designadamente devido à sua ampla utilização, nomeadamente na indústria de celulose e papel, gerando elevadas quantidades de resíduos. Este resíduo de biomassa florestal é utilizado, na sua totalidade, para a geração de energia, na forma de eletricidade ou aquecimento. No entanto, existem outras opções viáveis, a nível económico, tais como a valorização destes subprodutos como fonte de compostos polifenólicos tornando-os, assim, um produto de valor acrescentado. A extração de compostos fenólicos de subprodutos florestais, como folhas de eucalipto e agulhas de pinheiros tem vindo a aumentar devido, principalmente, à substituição de antioxidantes sintéticos, contribuindo para a valorização de subprodutos florestais. Contudo, apesar de todas as potenciais aplicações e vantagens, apenas algumas centenas de espécies aromáticas identificadas são utilizadas à escala comercial. Neste trabalho foi avaliada a capacidade antioxidante de subprodutos da floresta, otimizando as condições de extração através do estudo dos fatores: tempo de extração, temperatura e composição de solvente através do método de superfície de resposta. O planeamento experimental utilizado teve como base um planeamento de compósito central e a avaliação do perfil de antioxidantes das matrizes analisadas foi realizada através de métodos de quantificação total, como o teor fenólico total, a atividade anti-radicalar – método do DPPH (radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e o método de FRAP. Estes métodos analíticos convencionais foram modificados e, devidamente validados, para a análise em leitor de microplacas. Verificou-se que os extratos de pinheiro e de eucalipto, tanto as amostras verdes com as amostras, apresentam uma promissora capacidade antioxidante. O planeamento fatorial aplicado permitiu otimizar as condições de extração em relação às matrizes verdes. Contudo, o mesmo não se verificou em relação às matrizes secas. A composição (% de água) é sem dúvida o fator com mais efeito em todas as amostras (coeficientes de primeira e segunda ordem no modelo). Também a temperatura foi identificada como um fator com efeito significativo sobre os sistemas em análise.

Remediação Ambiental

A agricultura é uma das atividades mais antigas realizadas pelo Homem, sendo de grande importância para a obtenção tanto de bens alimentares como de bens para outros fins. No entanto desde o início constatou-se que as culturas eram afetadas por pragas e doenças que levavam à perda das colheitas. Este motivo deu origem à necessidade de nesses termos surgiu a aplicação de substâncias com o objetivo de proteger as colheitas. Os pesticidas são substâncias naturais ou sintéticas, aplicadas com o objetivo de proteger as plantas eliminando pragas e doenças. Para além da potencial toxicidade destas substâncias, em alguns casos a sua degradação no meio ambiente por microrganismos, hidrólise, radiação solar, etc. dá origem a produtos de degradação tanto ou mais tóxicos que os próprios pesticidas. A utilização deste tipo de substâncias acarreta problemas, visto a sua aplicação ser feita de forma a compensar perdas que ocorrem por meio de degradação, lixiviação, entre outros processos. Este tipo de aplicação leva a que haja contaminação do meio ambiente por parte dos pesticidas, pondo em risco tanto a saúde humana como os restantes seres vivos. A utilização de ciclodextrinas no encapsulamento destes compostos tem como objetivo aumentar a estabilidade do composto e promover a sua libertação de forma controlada. No presente trabalho pretende-se efetuar um estudo comparativo sobre a fotodegradação do herbicida terbutilazina e do fungicida pirimetanil livres e quando encapsulados com 2- hidroxipropil-β- ciclodextrina. De forma a quantificar os pesticidas ao longo do estudo foi utilizado o método analítico de HPLC de fase reversa. Os resultados permitiram constatar que a terbutilazina é fotoquimicamente estável, nas condições aplicadas, visto que ao fim de 75 dias de as soluções de pesticida livre em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial e as soluções de pesticida encapsulado em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial. Neste caso particular não foi possível, no intervalo de tempo considerado, avaliar a influência do encapsulamento no processo de fotodegradação da terbutilazina. Dada a baixa fotodegradação observada optou-se pela adição de peróxido de hidrogénio às soluções de controlo e 35 mM de HP-β-CD e acetona às soluções de 0 mM e 17,5 mM de HP-β-CD, para tentar promover a degradação do pesticida. Através dos resultados obtidos constatou-se que particularmente para as soluções onde foi adicionada acetona houve um aumento da velocidade de degradação no entanto esta ainda ocorria de forma lenta e muito semelhante quer para o pesticida livre quer para o encapsulado. Relativamente ao estudo da fotodegradação do pirimetanil verificou-se que ao fim de 4 dias de irradiação as soluções de pesticida livre apresentavam já alguma degradação do pesticida e tendo o período de irradiação uma duração de 53 dias foi possível para este pesticida determinar os parâmetros cinéticos em algumas das soluções. Quanto as soluções de água desionizada e água do rio com pirimetanil livre ambas apresentaram degradação do pesticida verificando-se uma cinética de reação de 1ª ordem com constantes de 0,0018 dias-1 e de 0,0060 dias-1 respetivamente. Para a solução de água desionizada com pirimetanil encapsulado não foi detetada degradação do pesticida, já para a solução com pirimetanil encapsulado em água do rio verificou-se a existência de degradação que correspondeu a uma cinética de degradação de 1ª ordem com uma constante de 0,0013 dias-1. Através dos resultados obtidos pode-se concluir que o encapsulamento do pirimetanil com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina é vantajoso visto diminuir a quantidade de pesticida utilizado e aumentar a eficácia do controlo das pragas.

Normal forms for rational difference equations with applications to the global periodicity problem

We propose a classification and derive the associated normal forms for rational difference equations with complex coefficients. As an application, we study the global periodicity problem for second order rational difference equations with complex coefficients. We find new necessary conditions as well as some new examples of globally periodic equations.

Desensitization of thermal hyperemia in the skin is reproducible.

OBJECTIVE: Local heating increases skin blood flow SkBF (thermal hyperemia). In a previous study, we reported that a first local thermal stimulus could attenuate the hyperemic response to a second one applied later on the same skin spot, a phenomenon that we termed desensitization. However, other studies found no evidence for desensitization in similar conditions. The aim of the present work was to test whether it was related to differences in instrumentation. METHODS: Twenty-eight healthy young males were studied. Two pairs of heating chambers, one custom-made (our study) and one commercial (other groups), were affixed to forearm skin. SkBF was measured with single-point laser-Doppler flowmetry (LDF) (780nm) in one pair, and laser-Doppler imaging (LDI) (633nm) in the other. A temperature step from 34 to 41°C, was applied for 30minutes and repeated after two hours. RESULTS: During the second thermal challenge, the plateau SkBF was lower than during the first thermal and was observed with each of the four combinations of SkBF measurement techniques and heating equipment (p<0.05 for all conditions, range -9% to -16% of the initial value). CONCLUSION: Desensitization of thermal hyperemia is not specific to peculiar operating conditions.

On separation of a degenerate differential operator in Hilbert space

A coercive estimate for a solution of a degenerate second order di fferential equation is installed, and its applications to spectral problems for the corresponding dif ferential operator is demonstrated. The suffi cient conditions for existence of the solutions of one class of the nonlinear second order diff erential equations on the real axis are obtained.

An algebraic operator approach to the analysis of Gerber-Shiu functions

We introduce an algebraic operator framework to study discounted penalty functions in renewal risk models. For inter-arrival and claim size distributions with rational Laplace transform, the usual integral equation is transformed into a boundary value problem, which is solved by symbolic techniques. The factorization of the differential operator can be lifted to the level of boundary value problems, amounting to iteratively solving first-order problems. This leads to an explicit expression for the Gerber-Shiu function in terms of the penalty function.

Extremal properties of certain risk models

Cette thèse s'intéresse à étudier les propriétés extrémales de certains modèles de risque d'intérêt dans diverses applications de l'assurance, de la finance et des statistiques. Cette thèse se développe selon deux axes principaux, à savoir: Dans la première partie, nous nous concentrons sur deux modèles de risques univariés, c'est-à- dire, un modèle de risque de déflation et un modèle de risque de réassurance. Nous étudions le développement des queues de distribution sous certaines conditions des risques commun¬s. Les principaux résultats sont ainsi illustrés par des exemples typiques et des simulations numériques. Enfin, les résultats sont appliqués aux domaines des assurances, par exemple, les approximations de Value-at-Risk, d'espérance conditionnelle unilatérale etc. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à trois modèles à deux variables: Le premier modèle concerne la censure à deux variables des événements extrême. Pour ce modèle, nous proposons tout d'abord une classe d'estimateurs pour les coefficients de dépendance et la probabilité des queues de distributions. Ces estimateurs sont flexibles en raison d'un paramètre de réglage. Leurs distributions asymptotiques sont obtenues sous certaines condi¬tions lentes bivariées de second ordre. Ensuite, nous donnons quelques exemples et présentons une petite étude de simulations de Monte Carlo, suivie par une application sur un ensemble de données réelles d'assurance. L'objectif de notre deuxième modèle de risque à deux variables est l'étude de coefficients de dépendance des queues de distributions obliques et asymétriques à deux variables. Ces distri¬butions obliques et asymétriques sont largement utiles dans les applications statistiques. Elles sont générées principalement par le mélange moyenne-variance de lois normales et le mélange de lois normales asymétriques d'échelles, qui distinguent la structure de dépendance de queue comme indiqué par nos principaux résultats. Le troisième modèle de risque à deux variables concerne le rapprochement des maxima de séries triangulaires elliptiques obliques. Les résultats théoriques sont fondés sur certaines hypothèses concernant le périmètre aléatoire sous-jacent des queues de distributions. -- This thesis aims to investigate the extremal properties of certain risk models of interest in vari¬ous applications from insurance, finance and statistics. This thesis develops along two principal lines, namely: In the first part, we focus on two univariate risk models, i.e., deflated risk and reinsurance risk models. Therein we investigate their tail expansions under certain tail conditions of the common risks. Our main results are illustrated by some typical examples and numerical simu¬lations as well. Finally, the findings are formulated into some applications in insurance fields, for instance, the approximations of Value-at-Risk, conditional tail expectations etc. The second part of this thesis is devoted to the following three bivariate models: The first model is concerned with bivariate censoring of extreme events. For this model, we first propose a class of estimators for both tail dependence coefficient and tail probability. These estimators are flexible due to a tuning parameter and their asymptotic distributions are obtained under some second order bivariate slowly varying conditions of the model. Then, we give some examples and present a small Monte Carlo simulation study followed by an application on a real-data set from insurance. The objective of our second bivariate risk model is the investigation of tail dependence coefficient of bivariate skew slash distributions. Such skew slash distributions are extensively useful in statistical applications and they are generated mainly by normal mean-variance mixture and scaled skew-normal mixture, which distinguish the tail dependence structure as shown by our principle results. The third bivariate risk model is concerned with the approximation of the component-wise maxima of skew elliptical triangular arrays. The theoretical results are based on certain tail assumptions on the underlying random radius.

GNSS signal detection based on first-order absolute statistics

Aquest projecte es centra principalment en el detector no coherent d’un GPS. Per tal de caracteritzar el procés de detecció d’un receptor, es necessita conèixer l’estadística implicada. Pel cas dels detectors no coherents convencionals, l’estadística de segon ordre intervé plenament. Les prestacions que ens dóna l’estadística de segon ordre, plasmada en la ROC, són prou bons tot i que en diferents situacions poden no ser els millors. Aquest projecte intenta reproduir el procés de detecció mitjançant l’estadística de primer ordre com a alternativa a la ja coneguda i implementada estadística de segon ordre. Per tal d’aconseguir-ho, s’usen expressions basades en el Teorema Central del Límit i de les sèries Edgeworth com a bones aproximacions. Finalment, tant l’estadística convencional com l’estadística proposada són comparades, en termes de la ROC, per tal de determinar quin detector no coherent ofereix millor prestacions en cada situació.

Do pseudo-absence selection strategies influence species distribution models and their predictions? An information-theoretic approach based on simulated data

Background Multiple logistic regression is precluded from many practical applications in ecology that aim to predict the geographic distributions of species because it requires absence data, which are rarely available or are unreliable. In order to use multiple logistic regression, many studies have simulated "pseudo-absences" through a number of strategies, but it is unknown how the choice of strategy influences models and their geographic predictions of species. In this paper we evaluate the effect of several prevailing pseudo-absence strategies on the predictions of the geographic distribution of a virtual species whose "true" distribution and relationship to three environmental predictors was predefined. We evaluated the effect of using a) real absences b) pseudo-absences selected randomly from the background and c) two-step approaches: pseudo-absences selected from low suitability areas predicted by either Ecological Niche Factor Analysis: (ENFA) or BIOCLIM. We compared how the choice of pseudo-absence strategy affected model fit, predictive power, and information-theoretic model selection results. Results Models built with true absences had the best predictive power, best discriminatory power, and the "true" model (the one that contained the correct predictors) was supported by the data according to AIC, as expected. Models based on random pseudo-absences had among the lowest fit, but yielded the second highest AUC value (0.97), and the "true" model was also supported by the data. Models based on two-step approaches had intermediate fit, the lowest predictive power, and the "true" model was not supported by the data. Conclusion If ecologists wish to build parsimonious GLM models that will allow them to make robust predictions, a reasonable approach is to use a large number of randomly selected pseudo-absences, and perform model selection based on an information theoretic approach. However, the resulting models can be expected to have limited fit.

Temperature and magnetic-field dependence of the elastic constants of Ni-Mn-Al magnetic Heusler alloy

We report on measurements of the adiabatic second-order elastic constants of the off-stoichiometric Ni54Mn23Al23 single-crystalline Heusler alloy. The variation in the temperature dependence of the elastic constants has been investigated across the magnetic transition and over a broad temperature range. Anomalies in the temperature behavior of the elastic constants have been found in the vicinity of the magnetic phase transition. Measurements under applied magnetic field, both isothermal and variable temperature, show that the value of the elastic constants depends on magnetic order, thus giving evidence for magnetoelastic coupling in this alloy system.

η'-nucleus optical potential and possible η' bound states

Starting from a recent model of the η′N interaction, we evaluate the η ′-nucleus optical potential, including the contribution of lowest order in density, tρ/2mη′, together with the second-order terms accounting for η′ absorption by two nucleons. We also calculate the formation cross section of the η′bound states from (π, p) reactions on nuclei. The η′-nucleus potential suffers from uncertainties tied to the poorly known η′N interaction, which can be partially constrained by the experimental modulus of the η′N scattering length and/or the recently measured transparency ratios in η′nuclear photoproduction. Assuming an attractive interaction and taking the claimed experimental value |aη′N|= 0.1 fm, we obtain an η′optical potential in nuclear matter at saturation density of Vη′=−(8.7 + 1.8i) MeV, not attractive enough to produce η′bound states in light nuclei. Larger values of the scattering length give rise to deeper optical potentials, with moderate enough imaginary parts. For a value |aη′N|= 0.3 fm, which can still be considered to lie within the uncertainties of the experimental constraints, the spectra of light and medium nuclei show clear structures associated to η′-nuclear bound states and to threshold enhancements in the unbound region.

A reduction of order two for infinite-order Lagrangians

Given a Lagrangian system depending on the position derivatives of any order, and assuming that certain conditions are satisfied, a second-order differential system is obtained such that its solutions also satisfy the Euler equations derived from the original Lagrangian. A generalization of the singular Lagrangian formalism permits a reduction of order keeping the canonical formalism in sight. Finally, the general results obtained in the first part of the paper are applied to Wheeler-Feynman electrodynamics for two charged point particles up to order 1/c4.

Susceptibilitat genètica al càncer gàstric: caracterització de les interaccions de segon ordre entre gens i variants identificades en l’estudi EPIC‐EURGAST

En aquest Treball de Final de Grau s’exposen els resultats de l’anàlisi de les dades genètiques del projecte EurGast2 "Genetic susceptibility, environmental exposure and gastric cancer risk in an European population”, estudi cas‐control niat a la cohort europea EPIC “European Prospective lnvestigation into Cancer and Nutrition”, que té per objectiu l’estudi dels factors genètics i ambientals associats amb el risc de desenvolupar càncer gàstric (CG). A partir de les dades resultants de l’estudi EurGast2, en el què es van analitzar 1.294 SNPs en 365 casos de càncer gàstric i 1.284 controls en l’anàlisi Single SNP previ, la hipòtesi de partida del present Treball de Final de Grau és que algunes variants amb un efecte marginal molt feble, però que conjuntament amb altres variants estarien associades al risc de CG, podrien no haver‐se detectat. Així doncs, l’objectiu principal del projecte és la identificació d’interaccions de segon ordre entre variants genètiques de gens candidats implicades en la carcinogènesi de càncer gàstric. L’anàlisi de les interaccions s’ha dut a terme aplicant el mètode estadístic Model‐based Multifactor Dimensionality Reduction Method (MB‐MDR), desenvolupat per Calle et al. l’any 2008 i s’han aplicat dues metodologies de filtratge per seleccionar les interaccions que s’exploraran: 1) filtratge d’interaccions amb un SNP significatiu en el Single SNP analysis i 2) filtratge d’interaccions segons la mesura Sinèrgia. Els resultats del projecte han identificat 5 interaccions de segon ordre entre SNPs associades significativament amb un major risc de desenvolupar càncer gàstric, amb p‐valor inferior a 10‐4. Les interaccions identificades corresponen a interaccions entre els gens MPO i CDH1, XRCC1 i GAS6, ADH1B i NR5A2 i IL4R i IL1RN (que s’ha validat en les dues metodologies de filtratge). Excepte CDH1, cap altre d’aquests gens s’havia associat significativament amb el CG o prioritzat en les anàlisis prèvies, el que confirma l’interès d’analitzar les interaccions genètiques de segon ordre. Aquestes poden ser un punt de partida per altres anàlisis destinades a confirmar gens putatius i a estudiar a nivell biològic i molecular els mecanismes de carcinogènesi, i orientades a la recerca de noves dianes terapèutiques i mètodes de diagnosi i pronòstic més eficients.

Laskentamalli PKL-koelaitteiston pienen vuodon kokeen simuloimiseksi Apros-ohjelmistolla

Työn tavoitteena oli tehdä Apros-laskentamalli PKL-koelaitteistosta ja testata kuinka hyvin Apros pystyy laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun E2.2 pienen vuodon kokeen. Tavoitteena oli myös tarkastella boorittoman veden tulpan etenemistä pienen vuodon kokeen aikana. PKL-koelaitteisto vastaa saksalaista sähköteholtaan 1300 MW olevaa Philippsburg 2 painevesilaitosta. Koelaitteiston tilavuudet ja teho on skaalattu kertoimella 145. Työssä tehdyllä laskentamallilla tarkasteltiin boorittoman veden tulpan liikkumista pienen vuodon kokeen aikana. Kun malli oli valmis, laskenta suoritettiin Apros 5.05 versiolla. Boorittoman veden tulpan etenemisen laskennassa käytettiin toisen kertaluvun diskretointia, jolla booripitoisuuden muutokset säilyvät teräväreunaisina. Laskentamalli pystyi kuvaamaan koelaitteistolla suoritetussa pienen vuodon kokeessa tapahtuneet ilmiöt varsin hyvin. Eroa koetuloksiintuli pääkiertopiirien luonnonkiertojen alkamishetkistä ja primääripaineen käyttäytymisessä. Kokeen alkutilanne ei ollut stationääritila, joten alkutilanteen asettamisessa oli hankaluuksia. Varsinkin pääkiertopiirien veden pinnankorkeuksienasettamisessa oli vaikeuksia, koska veden pinnankorkeuksien erot pyrkivät tasoittumaan nopeasti kokeen aikana. Apros pystyi laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun pienen vuodon kokeen hyvin. Mallilla tulisi kuitenkin laskea vielä toisentyyppisiäkin kokeita, ennen kuin voidaan varmuudella tietää mallin toimivuus. PKL-koelaitteisto vastaa pääpiirteiltään Suomeen rakennettavaa Olkiluoto 3 ydinvoimalaitosta. Tehty työ antaa lisävarmuutta, kun Olkiluoto 3 laitoksen turvallisuustarkasteluita tehdään.