Late Holocene sea-level fall and turn-off of reef flat carbonate production: Rethinking bucket fill and coral reef growth models

Relative sea-level rise has been a major factor driving the evolution of reef systems during the Holocene. Most models of reef evolution suggest that reefs preferentially grow vertically during rising sea level then laterally from windward to leeward, once the reef flat reaches sea level. Continuous lagoonal sedimentation ("bucket fill") and sand apron progradation eventually lead to reef systems with totally filled lagoons. Lagoonal infilling of One Tree Reef (southern Great Barrier Reef) through sand apron accretion was examined in the context of late Holocene relative sea-level change. This analysis was conducted using sedimentological and digital terrain data supported by 50 radiocarbon ages from fossil microatolls, buried patch reefs, foraminifera and shells in sediment cores, and recalibrated previously published radiocarbon ages. This data set challenges the conceptual model of geologically continuous sediment infill during the Holocene through sand apron accretion. Rapid sand apron accretion occurred between 6000 and 3000 calibrated yr before present B.P. (cal. yr B.P.); followed by only small amounts of sedimentation between 3000 cal. yr B.P. and present, with no significant sand apron accretion in the past 2 k.y. This hiatus in sediment infill coincides with a sea-level fall of similar to 1-1.3 m during the late Holocene (ca. 2000 cal. yr B.P.), which would have caused the turn-off of highly productive live coral growth on the reef flats currently dominated by less productive rubble and algal flats, resulting in a reduced sediment input to back-reef environments and the cessation in sand apron accretion. Given that relative sea-level variations of similar to 1 m were common throughout the Holocene, we suggest that this mode of sand apron development and carbonate production is applicable to most reef systems.

Holocene “turn-on” and evolution of the Southern Great Barrier Reef: Revisiting reef cores from the Capricorn Bunker Group

Extensive drilling of the Great Barrier Reef (GBR) in the 70s and 80s illuminated the main factors controlling reef growth during the Holocene. However, questions remain about: (1) the precise nature and timing of reef "turnon" or initiation, (2) whether consistent spatio-temporal patterns occur in the bio-sedimentologic response of the reef to Holocene sea-level rise then stability, and (3) how these factors are expressed in the context of the different evolutionary states (juvenile-mature-senile reefs). Combining 21 new C14-AMS and 146 existing recalibrated radiocarbon and U/Th ages, we investigated the detailed spatial and temporal variations in sedimentary facies and coralgal assemblages in fifteen cores across four reefs (Wreck, Fairfax, One Tree and Fitzroy) from the Southern GBR. Our newly defined facies and assemblages record distinct chronostratigraphic patterns in the cores, displaying both lateral zonation across the different reefs and shallowing upwards sequences, characterised by a transition from deep (Porites/faviids) to shallow (Acropora/Isopora) coral types. The revised reef accretion curves show a significant lag period, ranging from 0.7-2 ka, between flooding of the antecedent Pleistocene substrate and Holocene reef turn-on. This lag period and dominance of more environmentally tolerant early colonizers (e.g., domal Porites and faviids), suggests initial conditions that were unfavourable for coral growth. We contend that higher input of fine siliciclastic material from regional terrigenous sources, exposure to hydrodynamic forces and colonisation in deeper waters are the main factors influencing initially reduced growth and development. All four reefs record a time lag and we argue that the size and shape of the antecedent platform is most important in determining the duration between flooding and recolonisation of the Holocene reef. Finally, our study of Capricorn Bunker Group Holocene reefs suggests that the size and shape of the antecedent substrate has a greater impact on reef evolution and final evolutionary state (mature vs. senile), than substrate depth alone. 

Mass enhances speed but diminishes turn capacity in terrestrial pursuit predators

The dynamics of predator-prey pursuit appears complex, making the development of a framework explaining predator and prey strategies problematic. We develop a model for terrestrial, cursorial predators to examine how animal mass modulates predator and prey trajectories and affects best strategies for both parties. We incorporated the maximum speed-mass relationship with an explanation of why larger animals should have greater turn radii; the forces needed to turn scale linearly with mass whereas the maximum forces an animal can exert scale to a 2/3 power law. This clarifies why in a meta-analysis, we found a preponderance of predator/prey mass ratios that minimized the turn radii of predators compared to their prey. It also explained why acceleration data from wild cheetahs pursuing different prey showed different cornering behaviour with prey type. The outcome of predator prey pursuits thus depends critically on mass effects and the ability of animals to time turns precisely.

Taking risks with translational research

The recent bankruptcy filing by deCODE, a company with an exceptional pedigree in associating genetic variance with disease onset, highlights the commercial risks of translational research. Indeed, deCODE's approach was similar to that adapted by academic researchers who seek to connect genetics and disease. We argue here that neither a purely corporate nor purely academic model is entirely appropriate for such research. Instead, we suggest that the private sector undertake the high-throughput elements of translational research, while the public sector and governments assume the role of providing long-term funding to develop gifted scientists with the confidence to attempt to use genetic data as a stepping stone to a truly mechanistic understanding of complex disease.

Microstructure design of Titanate-based electroceramics

Electrocerâmicos são uma classe de materiais avançados com propriedades eléctricas valiosas para aplicações. Estas propriedades são geralmente muito dependentes da microestrutura dos materiais. Portanto, o objectivo geral deste trabalho é investigar o desenho da resposta dieléctrica de filmes espessos obtidos por Deposição Electroforética (EPD) e cerâmicos monolíticos, através do controlo da evolução da microestrutura durante a sinterização de electrocerâmicos à base de titanatos. Aplicações sem fios na indústria microelectrónica e de comunicações, em rápido crescimento, tornaram-se um importante mercado para os fabricantes de semicondutores. Devido à constante necessidade de miniaturização, redução de custos e maior funcionalidade e integração, a tecnologia de filmes espessos está a tornar-se uma abordagem de processamento de materiais funcionais cada vez mais importante. Uma técnica adequada neste contexto é EPD. Os filmes espessos resultantes necessitam de um passo subsequente de sinterização que é afectada pelo substrato subjacente, tendo este um forte efeito sobre a evolução da microestrutura. Relacionado com a miniaturização e a discriminação do sinal, materiais dieléctricos usados como componentes operando a frequências das microondas em aplicações na industria microelectrónica de comunicações devem apresentar baixas perdas dieléctricas e elevadas permitividade dieléctrica e estabilidade com a temperatura. Materiais do sistema BaO-Ln2O3- TiO2 (BLnT: Ln = La ou Nd), como BaLa4Ti4O15 (BLT) e Ba4.5Nd9Ti18O54 (BNT), cumprem esses requisitos e são interessantes para aplicações, por exemplo, em estações de base para comunicações móveis ou em ressonadores para telefones móveis, onde a miniaturização dos dispositivos é muito importante. Por sua vez, o titanato de estrôncio (SrTiO3, STO) é um ferroeléctrico incipiente com constante dieléctrica elevada e baixas perdas, que encontra aplicação em, por exemplo, condensadores de camada interna, tirando partido de fronteiras de grão altamente resistivas. A dependência da permitividade dieléctrica do campo eléctrico aplicado torna este material muito interessante para aplicações em dispositivos de microondas sintonizáveis. Materiais à base de STO são também interessantes para aplicações termoeléctricas, que podem contribuir para a redução da actual dependência de combustíveis fósseis por meio da geração de energia a partir de calor desaproveitado. No entanto, as mesmas fronteiras de grão resistivas são um obstáculo relativamente à eficiência do STO para aplicações termoeléctricas. Para além do efeito do substrato durante a sinterização constrangida, outros factores, como a presença de fase líquida, a não-estequiometria ou a temperatura de sinterização, afectam significativamente não apenas a microestrutura dos materiais funcionais, mas também a sua resposta dieléctrica. Se adequadamente compreendidos, estes factores podem ser intencionalmente usados para desenhar a microestrutura dos electrocerâmicos e, desta forma, as suas propriedades dieléctricas. O efeito da não-estequiometria (razão Sr/Ti 0.995-1.02) no crescimento de grão e resposta dieléctrica de cerâmicos de STO foi investigado neste trabalho. A mobilidade das fronteiras de grão aumenta com a diminuição da razão Sr/Ti. A resistividade do interior dos grãos e das fronteiras de grão é sistematicamente diminuída em amostras não-estequiométricas de STO, em comparação com o material estequiométrico. O efeito é muito mais forte para as fronteiras de grão do que para o seu interior. Dependências sistemáticas da não-estequiometria foram também observadas relativamente à dependência da condutividade da temperatura (muito mais afectada no caso da contribuição das fronteiras de grão), à capacitância do interior e fronteiras de grão e à espessura das fronteiras de grão. Uma anomalia no crescimento de grão em cerâmicos de STO ricos em Ti foi também observada e sistematicamente analisada. Foram detectadas três descontinuidades na dependência do tipo Arrhenius do crescimento de grão relativamente à temperatura com diminuições no tamanho de grão a temperaturas em torno de 1500, 1550 e 1605 °C. Além disso, descontinuidades semelhantes foram também observadas na dependência da energia de activação relativamente à condutividade das fronteiras de grão e na espessura das fronteiras de grão, avaliadas por Espectroscopia de Impedância. Estas notáveis coincidências suportam fortemente a formação de diferentes complexos de fronteira de grão com transições entre os regimes de crescimento de grão observados, que podem ser correlacionados com diferentes mobilidades de fronteira de grão e propriedades dieléctricas. Um modelo é sugerido, que se baseia na diminuição da fase líquida localizada nas fronteiras de grão, como o aumento da temperatura de sinterização, um cenário compatível com um fenómeno de solubilidade retrógrada, observado anteriormente em metais e semicondutores, mas não em cerâmicos. A EPD de filmes espessos de STO em substratos de folha de Pt e a sinterização constrangida dos filmes fabricados foram também preliminarmente tratadas. Filmes espessos de STO foram depositados com êxito por EPD sobre substratos de Pt e, depois de sinterizados, atingiram densidades elevadas. Um aumento da densificação e do tamanho de grão assim como o alargamento da distribuição de tamanho do grão foram observados com a diminuição da razão Sr/Ti, tal como anteriormente observado em amostras cerâmicas. Grãos equiaxiados foram observados para todas as composições, mas um certo grau de anisotropia na orientação dos poros foi detectado: os poros revelaram uma orientação vertical preferencial. Este trabalho focou-se também na sinterização constrangida do sistema BLnT (Ln = La ou Nd), nomeadamente de filmes espessos de BLT e BNT sobre substratos de folha de platina, e na relação do desenvolvimento de anisotropia microestrutural com as propriedades dieléctricas. As observações durante a sinterização constrangida foram comparadas com cerâmicos monolíticos equivalentes sinterizados livremente. Filmes espessos de BLnT (Ln = La ou Nd) com elevada densidade foram obtidos por EPD e subsequente sinterização constrangida. A anisometria cristalográfica do material em conjunto com um passo de sinterização constrangida resultou em grãos alongados e microestruturas anisotrópicas. O efeito do stress do substrato durante a sinterização constrangida originou graus mais elevados de anisotropia (grãos e poros alongados e orientação preferencial, bem como textura cristalográfica) nos filmes sinterizados relativamente aos cerâmicos equivalentes sinterizados livremente, não obstante o estado equivalente das amostras em verde. A densificação dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é retardada em comparação com os cerâmicos, mas depois de longos tempos de sinterização densidades semelhantes são obtidas. No entanto, em oposição a observações na sinterização constrangida de outros sistemas, o crescimento do grão em filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é favorecido pelo constrangimento causado pelo substrato. Além disso, grãos e poros alongados orientados paralelamente ao substrato foram desenvolvidos durante a sinterização constrangida de filmes espessos. Verificou-se uma forte correlação entre a evolução de grãos e poros, que começou assim que o crescimento do grão se iniciou. Um efeito da tensão do substrato no aumento do crescimento de grão, bem como um forte “Zener pinning”, origina microestruturas altamente texturizadas, o que também é observado a nível cristalográfico. Efeitos marcantes da anisotropia microestrutural foram também detectados nas propriedades dieléctricas dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd). Juntamente com o aumento da razão de aspecto dos grãos, do factor de orientação e do grau de textura cristalográfica, a permitividade relativa é ligeiramente diminuída e o coeficiente de temperatura da permitividade evolui de negativo para positivo com o aumento do tempo isotérmico de sinterização. Este trabalho mostra que a não-estequiometria pode ser usada para controlar a mobilidade das fronteiras de grão e, portanto, desenhar a microestrutura e as propriedades dieléctricas de electrocerâmicos à base de STO, com ênfase nas propriedades das fronteiras de grão. O papel da não-estequiometria no STO e dos complexos de fronteira de grão no desenvolvimento microestrutural é discutido e novas oportunidades para desenhar as propriedades de materiais funcionais são abertas. As observações relativamente à sinterização constrangida apontam para o efeito de tensões mecânicas desenvolvidas devido ao substrato subjacente no desenvolvimento da microestrutura de materiais funcionais. É assim esperado que a escolha adequada de substrato permitia desenhar a microestrutura de filmes espessos funcionais com desempenho optimizado. “Stress Assisted Grain Growth” (SAGG) é então proposto como uma técnica potencial para desenhar a microestrutura de materiais funcionais, originando microestruturas anisotrópicas texturizadas com propriedades desejadas.

Navigation in dynamic environments taking advantage of moving agents

Esta tese propõe uma forma diferente de navegação de robôs em ambientes dinâmicos, onde o robô tira partido do movimento de pedestres, com o objetivo de melhorar as suas capacidades de navegação. A ideia principal é que, ao invés de tratar as pessoas como obstáculos dinâmicos que devem ser evitados, elas devem ser tratadas como agentes especiais com conhecimento avançado em navegação em ambientes dinâmicos. Para se beneficiar do movimento de pedestres, este trabalho propõe que um robô os selecione e siga, de modo que possa mover-se por caminhos ótimos, desviar-se de obstáculos não detetados, melhorar a navegação em ambientes densamente populados e aumentar a sua aceitação por outros humanos. Para atingir estes objetivos, novos métodos são desenvolvidos na área da seleção de líderes, onde duas técnicas são exploradas. A primeira usa métodos de previsão de movimento, enquanto a segunda usa técnicas de aprendizagem por máquina, para avaliar a qualidade de candidatos a líder, onde o treino é feito com exemplos reais. Os métodos de seleção de líder são integrados com algoritmos de planeamento de movimento e experiências são realizadas para validar as técnicas propostas.

Grounding human vocabulary in robot perception through interaction

This thesis addresses the problem of word learning in computational agents. The motivation behind this work lies in the need to support language-based communication between service robots and their human users, as well as grounded reasoning using symbols relevant for the assigned tasks. The research focuses on the problem of grounding human vocabulary in robotic agent’s sensori-motor perception. Words have to be grounded in bodily experiences, which emphasizes the role of appropriate embodiments. On the other hand, language is a cultural product created and acquired through social interactions. This emphasizes the role of society as a source of linguistic input. Taking these aspects into account, an experimental scenario is set up where a human instructor teaches a robotic agent the names of the objects present in a visually shared environment. The agent grounds the names of these objects in visual perception. Word learning is an open-ended problem. Therefore, the learning architecture of the agent will have to be able to acquire words and categories in an openended manner. In this work, four learning architectures were designed that can be used by robotic agents for long-term and open-ended word and category acquisition. The learning methods used in these architectures are designed for incrementally scaling-up to larger sets of words and categories. A novel experimental evaluation methodology, that takes into account the openended nature of word learning, is proposed and applied. This methodology is based on the realization that a robot’s vocabulary will be limited by its discriminatory capacity which, in turn, depends on its sensors and perceptual capabilities. An extensive set of systematic experiments, in multiple experimental settings, was carried out to thoroughly evaluate the described learning approaches. The results indicate that all approaches were able to incrementally acquire new words and categories. Although some of the approaches could not scale-up to larger vocabularies, one approach was shown to learn up to 293 categories, with potential for learning many more.

During pregnancy, recreational drug-using women stop taking ecstasy (3,4-methylenedioxy-N-methylamphetamine) and reduce alcohol consumption but continue to smoke tobacco and cannabis

While recreational drug use in UK women is prevalent, to date there is little prospective data on patterns of drug use in recreational drug-using women immediately before and during pregnancy. A total of 121 participants from a wide range of backgrounds were recruited to take part in the longitudinal Development and Infancy Study (DAISY) study of prenatal drug use and outcomes. Eighty-six of the women were interviewed prospectively while pregnant and/or soon after their infant was born. Participants reported on use immediately before and during pregnancy and on use over their lifetime. Levels of lifetime drug use of the women recruited were high, with women reporting having used at least four different illegal drugs over their lifetime. Most users of cocaine, 3,4-methylenedioxy-N-methylamphetamine (MDMA) and other stimulants stopped using these by the second trimester and levels of use were low. However, in pregnancy, 64% of the sample continued to use alcohol, 46% tobacco and 48% cannabis. While the level of alcohol use reduced substantially, average tobacco and cannabis levels tended to be sustained at pre-pregnancy levels even into the third trimester (50 cigarettes and/or 11 joints per week). In sum, while the use of ‘party drugs’ and alcohol seems to reduce, levels of tobacco and cannabis use are likely to be sustained throughout pregnancy. The data provide polydrug profiles that can form the basis for the development of more realistic animal models.

‘Not like rose-tinted glasses… like taking a pair of dirty glasses off’: A pilot intervention using positive emotions in expressive writing

Studies conducted in various contexts and with varied populations have found expressive writing enhances physical and psychological wellbeing. This pilot intervention study countered the predominantly quantitative evidence by adopting a qualitative methodology, exploring the experience of using positive emotions in expressive writing. Participants (n = 10), who all had previous experience in expressive writing, were asked to select one of ten positive emotion cards (PECs) each day for three days. Participants were then asked to write expressively through the ‘lens’ of their chosen emotion. Semi-structured interviews were conducted and experiences were evaluated using Thematic Analysis. The results identified two main themes that compared the experience of expressive writing both with and without the PECs. The first theme, Processing (without the PECs) contained three sub-themes: sense of relief, habitual perspective and reactive to experience. The second main theme, Progressing (with the PECs) contained three different sub-themes: sense of direction, changed perspective and interactive with experience. This study found that, for expressive writers, positive emotions may function in three ways: to relate to others or self-expand, to move past challenges cognitively or change unconstructive perspectives, and finally as a way to interactively link or ‘bridge’ from the written subject matter to constructive action, thus breaking cycles of reactive writing and rumination. Implications of the study on the practice of expressive writing and its potential as a positive psychology intervention (PPI) are discussed.

Incipient turn-to-turn winding fault diagnosis of power transformers by the on-load exciting current Extended Park`s Vector Approach

This paper presents the application of the on-load exciting current Extended Park's Vector Approach for diagnosing incipient turn-to-turn winding faults in operating power transformers. Experimental and simulated test results demonstrate the effectiveness of the proposed technique, which is based on the spectral analysis of the AC component of the on-load exciting current Park's Vector modulus.

Condition monitoring and diagnostics of power transformers

This paper addresses the subject of condition monitoring and diagnostics of power transformers. The main results of two reliability surveys, carried out under the auspices of CIGRE and IEEE in order to assemble objective data on the performance of transformers in service, are presented, providing useful information on the main causes of transformer failures, the most likely affected components and the related outages times. A survey of the most important methods, actually in use, for condition monitoring and diagnostics of power transformers is also given, which stresses the need for the development of new diagnostic methods, that can be applied without taking the transformers out of service, and that can also provide a fault severity criteria, in particular for determining transformers windings integrity. Preliminary results, concerning the on-going research activity on the development of a new approach for inter-turn winding fault diagnosis in three-phase transformers, are also reported in the paper.

Condition monitoring and diagnostics of power transformers

This paper addresses the subject of condition monitoring and diagnostics of power transformers. The main results of two reliability surveys, carried out under the auspices of CIGRE and IEEE in order to assemble objective data on the performance of transformers in service, are presented, providing useful information on the main causes of transformer failures, the most likely affected components and the related outages times. A survey of the most important methods, actually in use, for condition monitoring and diagnostics of power transformers is also given, which stresses the need for the development of new diagnostic methods, that can be applied without taking the transformers out of service, and that can also provide a fault severity criteria, in particular for determining transformers windings integrity. Preliminary results, concerning the on-going research activity on the development of a new approach for inter-turn winding fault diagnosis in three-phase transformers, are also reported in the paper.

Aquifer recharge in Moura region (South Portugal)

Dissertação de mest., Recursos Hídricos, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

What is poetic attention

Tese de doutoramento, Estudos de Literatura e de Cultura (Teoria da Literatura), Universidade de Lisboa, Faculdade de Letras, 2014

Agostinho da Silva : filosofia e espiritualidade, educação e pedagogia

Tese de doutoramento, Filosofia (Filosofia da Educação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Letras, 2015