Approximate approximations for the Poisson and the Stokes equations

The method of approximate approximations is based on generating functions representing an approximate partition of the unity, only. In the present paper this method is used for the numerical solution of the Poisson equation and the Stokes system in R^n (n = 2, 3). The corresponding approximate volume potentials will be computed explicitly in these cases, containing a one-dimensional integral, only. Numerical simulations show the efficiency of the method and confirm the expected convergence of essentially second order, depending on the smoothness of the data.

Redox reactions of group 5 elements, including element 105, in aqueous solutions

Standard redox potentials E^0(M^z+x/M^z+) in acidic solutions for group 5 elements including element 105 (Ha) and the actinide, Pa, have been estimated on the basis of the ionization potentials calculated via the multiconfiguration Dirac-Fock method. Stability of the pentavalent state was shown to increase along the group from V to Ha, while that of the tetra- and trivalent states decreases in this direction. Our estimates have shown no extra stability of the trivalent state of hahnium. Element 105 should form mixed-valence complexes by analogy with Nb due to the similar values of their potentials E^0(M^3+/M^2+). The stability of the maximumoxidation state of the elements decreases in the direction 103 > 104 > 105.

A High Order Finite Volume Scheme for the 2D Shallow Water Equations Including Topography

Inhalt dieser Arbeit ist ein Verfahren zur numerischen Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung, welche das Fließverhalten von Gewässern, deren Oberflächenausdehnung wesentlich größer als deren Tiefe ist, modelliert. Diese Gleichung beschreibt die gravitationsbedingte zeitliche Änderung eines gegebenen Anfangszustandes bei Gewässern mit freier Oberfläche. Diese Klasse beinhaltet Probleme wie das Verhalten von Wellen an flachen Stränden oder die Bewegung einer Flutwelle in einem Fluss. Diese Beispiele zeigen deutlich die Notwendigkeit, den Einfluss von Topographie sowie die Behandlung von Nass/Trockenübergängen im Verfahren zu berücksichtigen. In der vorliegenden Dissertation wird ein, in Gebieten mit hinreichender Wasserhöhe, hochgenaues Finite-Volumen-Verfahren zur numerischen Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung aus gegebenen Anfangs- und Randbedingungen auf einem unstrukturierten Gitter vorgestellt, welches in der Lage ist, den Einfluss topographischer Quellterme auf die Strömung zu berücksichtigen, sowie in sogenannten \glqq lake at rest\grqq-stationären Zuständen diesen Einfluss mit den numerischen Flüssen exakt auszubalancieren. Basis des Verfahrens ist ein Finite-Volumen-Ansatz erster Ordnung, welcher durch eine WENO Rekonstruktion unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und eine sogenannte Space Time Expansion erweitert wird mit dem Ziel, ein Verfahren beliebig hoher Ordnung zu erhalten. Die im Verfahren auftretenden Riemannprobleme werden mit dem Riemannlöser von Chinnayya, LeRoux und Seguin von 1999 gelöst, welcher die Einflüsse der Topographie auf den Strömungsverlauf mit berücksichtigt. Es wird in der Arbeit bewiesen, dass die Koeffizienten der durch das WENO-Verfahren berechneten Rekonstruktionspolynome die räumlichen Ableitungen der zu rekonstruierenden Funktion mit einem zur Verfahrensordnung passenden Genauigkeitsgrad approximieren. Ebenso wird bewiesen, dass die Koeffizienten des aus der Space Time Expansion resultierenden Polynoms die räumlichen und zeitlichen Ableitungen der Lösung des Anfangswertproblems approximieren. Darüber hinaus wird die wohlbalanciertheit des Verfahrens für beliebig hohe numerische Ordnung bewiesen. Für die Behandlung von Nass/Trockenübergangen wird eine Methode zur Ordnungsreduktion abhängig von Wasserhöhe und Zellgröße vorgeschlagen. Dies ist notwendig, um in der Rechnung negative Werte für die Wasserhöhe, welche als Folge von Oszillationen des Raum-Zeit-Polynoms auftreten können, zu vermeiden. Numerische Ergebnisse die die theoretische Verfahrensordnung bestätigen werden ebenso präsentiert wie Beispiele, welche die hervorragenden Eigenschaften des Gesamtverfahrens in der Berechnung herausfordernder Probleme demonstrieren.

Veränderungen des Raum-Zeit-Verhaltens im Zuge von Lebensumbrüchen und ihre Anforderungen an die Stadt- und Verkehrsplanung am Beispiel des Eintritts in den Ruhestand

Veränderungen des Raum-Zeit-Verhaltens im Zuge von Lebensumbrüchen und ihre Anforderungen an die Stadt- und Verkehrsplanung am Beispiel des Eintritts in den Ruhestand. In der vorliegenden Dissertation wurde untersucht, ob und in welchem Maße sich das Raum-Zeit-Verhalten im Alltag mit dem Eintritt in den Ruhestand verändert. Bei der Untersuchung handelt es sich um eine mehrjährige Panel-Studie, die in den Regionen Hamburg und Kassel durchgeführt wurde. Mit insgesamt 50 Studienteilnehmern wurden vor und nach ihrem Ausscheiden aus dem Erwerbsleben umfassende Interviews geführt. Hierbei kam die an der Oxford University entwickelte „HATS“-Methode („Household Activity Travel Simulator“) zum Einsatz, die einen tiefen Einblick in die Alltagsstrukturen und das aus ihnen resultierende raum-zeitliche Verhalten ermöglicht. Ein Untersuchungsschwerpunkt lag auf der Verkehrsmittelwahl. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wurden Handlungsempfehlungen für die Stadt- und Verkehrsplanung abgeleitet. Es zeigte sich, dass die Studienteilnehmer mit ihrem Eintritt in den Ruhestand grundsätzlich deutlich später im Tagesverlauf als Verkehrsteilnehmer in Erscheinung treten. Darüber hinaus zeichnete sich ein Bedeutungszuwachs des Stadtquartiers bzw. der nahräumlichen Mobilität ab; der Fuß- und Fahrradverkehr gewinnt für die Alltagsmobilität an Bedeutung. Versorgungs- und Dienstleistungsangebote im eigenen Wohnquartier – und somit nutzungsgemischte Stadtquartiere – erweisen sich demnach insbesondere für die Gruppe der Ruheständler als besonders relevant. Trotz der steigenden Bedeutung des Fuß-und Fahrradverkehrs zeigt die Studie, dass dem Pkw in der Alltagsmobilität eine (nach wie vor) dominante Rolle zukommt – eine Entwicklung, die sich aufgrund des Kohorteneffekts eher noch verstärken wird. Im Rahmen der Diskussion geeigneter Handlungsansätze für die Stadt- und Verkehrsplanung zur Stärkung des Umweltverbundes werden – neben Interventionen zur Attraktivitätsminderung des Pkw – insbesondere verschiedene Maßnahmen zu Angebotsverbesserungen im ÖPNV behandelt. Dabei wird u. a. auch die Verhaltensrelevanz von Kostenwahrnehmungen betrachtet. Zusätzlich wird deutlich, dass bei der Etablierung verkehrsplanerischer Maßnahmen auch die zu-nehmende Bedeutung von Wegen, die in Begleitung anderer Haushaltsmitglieder zurückgelegt werden (Stichwort: Haushaltsmobilität), berücksichtigt werden muss. Der Eintritt in den Ruhestand erweist sich grundsätzlich als eine Umbruchsituation im Lebensverlauf, die ein Aufbrechen von (Verkehrs-)Gewohnheiten im Alltag begünstigt und die Betroffenen besonders empfänglich für Informationen zu verschiedenen Verkehrsangeboten bzw. Verhaltens-alternativen werden lässt. Hinsichtlich möglicher Handlungsansätze wird in dieser Studie u. a. thematisiert, wie im Rahmen einer zielgruppenspezifischen Kommunikation im ÖPNV dieses Zeit-fenster genutzt werden kann, um Menschen an der Schwelle zum Eintritt in den Ruhestand als regelmäßige Nutzer von Bus und Bahn (neu) zu gewinnen bzw. zu halten.

Bagging Regularizes

Intuitively, we expect that averaging --- or bagging --- different regressors with low correlation should smooth their behavior and be somewhat similar to regularization. In this note we make this intuition precise. Using an almost classical definition of stability, we prove that a certain form of averaging provides generalization bounds with a rate of convergence of the same order as Tikhonov regularization --- similar to fashionable RKHS-based learning algorithms.

Improvements in the ray tracing of implicit surfaces based on interval arithmetic

Las superfícies implícitas son útiles en muchas áreasde los gráficos por ordenador. Una de sus principales ventajas es que pueden ser fácilmente usadas como primitivas para modelado. Aun asi, no son muy usadas porque su visualización toma bastante tiempo. Cuando se necesita una visualización precisa, la mejor opción es usar trazado de rayos. Sin embargo, pequeñas partes de las superficies desaparecen durante la visualización. Esto ocurre por la truncación que se presenta en la representación en punto flotante de los ordenadores; algunos bits se puerden durante las operaciones matemáticas en los algoritmos de intersección. En este tesis se presentan algoritmos para solucionar esos problemas. La investigación se basa en el uso del Análisis Intervalar Modal el cual incluye herramientas para resolver problemas con incertidumbe cuantificada. En esta tesis se proporcionan los fundamentos matemáticos necesarios para el desarrollo de estos algoritmos.

Cultures mediàtiques adolescents: Un estudi psicosocial centrat en el telèfon mòbil

Des de la perspectiva psicosocial s'analitzen alguns aspectes de les interaccions entre progenitors i fills/es adolescents entre 12 i 16 anys en relació a l'ús del telèfon mòbil en el marc de la societat acceleradament canviant. S'ha emprat un mètode plural o multimètode que s'ha articulat en dues fases d'investigació, una quantitativa i una qualitativa, per l'estudi dels fenòmens socials complexes com ho són les relacions intergeneracionals. Els resultats posen de manifest que existeixen interaccions entre les actituds dels adolescents i dels progenitors en l'ús del telèfon mòbil. També apunten que les tecnologies audiovisuals com el mòbil estan mediatitzant les relacions intergeneracionals. És a dir, no només els adolescents utilitzen molt més les tecnologies que els adults, sinó que a més sobre el context social que té impacte aquest ús és fonamentalment amb els amics. Cal un major apropament intergeneracional pel que fa a mantenir converses entre adults i adolescents al voltant dels temes que els motiven i interessen, com és el cas de les TICs.

Effect of minerals on casein micelle stability of cows' milk

The effects of minerals on casein micelle stability of individual cows' milk, throughout a complete lactation, were investigated. Calcium and calcium ions, magnesium, phosphorus, sodium, potassium and citrate contents were analysed, together with the following physical properties of milk; pH, ethanol stability, rennet clotting time and coagulum firmness. There was an inverse non-linear relationship between free calcium ion concentration and ethanol stability (ES; r=0.84). Rennet coagulation time showed a weaker relationship with free calcium ion concentration (r=0.44) but a stronger relationship with pH (r=0.66). In addition, samples containing higher amounts of free calcium ions produced a firmer gel. Citrate in natural samples acts as a stabilizing factor, as it slightly improves milk stability. Potassium, on the other hand, exhibited a negative correlation, but only with rennet clotting time (r=-0.52). Throughout lactation the average values were; free Ca 21 concentration 1.88 mm,, pH 6.63, ES 83.2% and clotting time 13.6 min. The equilibrium relationship between pH and free Ca2+ concentration was investigated by adjusting milk pH from 5.9 to 7.1, using acid and alkali. There was a good inverse linear relationship between pH and log (free Ca 21) for individual milk samples, with a gradient of -0.62 and a standard deviation of 0.042.

Association of n-3 polyunsaturated fatty acids with stability of atherosclerotic plaques: a randomised controlled trial

Background N-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) from oily fish protect against death from cardiovascular disease. We aimed to assess the hypothesis that incorporation of n-3 and n-6 PUFAs into advanced atherosclerotic plaques increases and decreases plaque stability, respectively. Methods We did a randomised controlled trial of patients awaiting carotid endarterectomy. We randomly allocated patients control, sunflower oil (n-6), or fish-oil (n-3) capsules until surgery. Primary outcome was plaque morphology indicative of stability or instability, and outcome measures were concentrations of EPA, DHA, and linoleic acid in carotid plaques; plaque morphology; and presence of macrophages in plaques. Analysis was per protocol. Findings 188 patients were enrolled and randomised; 18 withdrew and eight were excluded. Duration of oil treatment was 7-189 days (median 42) and did not differ between groups. The proportions of EPA and DHA were higher in carotid plaque fractions in patients receiving fish oil compared with those receiving control (absolute difference 0.5 [95% CI 0.3-0.7], 0.4 [0.1-0.6], and 0.2 [0.1-0.4] g/100 g total fatty acids for EPA; and 0.3 [0.0-0.8], 0.4 [0.1-0.7], and 0.3 [0.1-0.6] g/100 g total fatty acids for DHA; in plaque phospholipids, cholesteryl esters, and triacylglycerols, respectively). Sunflower oil had little effect on the fatty acid composition of lipid fractions. Fewer plaques from patients being treated with fish oil had thin fibrous caps and signs of inflammation and more plaques had thick fibrous caps and no signs of inflammation, compared with plaques in patients in the control and sunflower oil groups (odds ratio 0.52 [95% CI 0.24-0.89] and 1.19 [1.02-1.57] vs control; 0.49 [0.23-0.90] and 1.16 [1.01-1.53] vs sunflower oil). The number of macrophages in plaques from patients receiving fish oil was lower than in the other two groups. Carotid plaque morphology and infiltration by macrophages did not differ between control and sunflower oil groups. Interpretation Atherosclerotic plaques readily incorporate n-3 PUFAs from fish-oil supplementation, inducing changes that can enhance stability of atherosclerotic plaques. By contrast, increased consumption of n-6 PUFAs does not affect carotid plaque fatty-acid composition or stability over the time course studied here. Stability of plaques could explain reductions in non-fatal and fatal cardiovascular events associated with increased n-3 PUFA intake.

Orthogonal space–time block codes for free-space IM/DD optical links

Use of orthogonal space-time block codes (STBCs) with multiple transmitters and receivers can improve signal quality. However, in optical intensity modulated signals, output of the transmitter is non-negative and hence standard orthogonal STBC schemes need to be modified. A generalised framework for applying orthogonal STBCs for free-space IM/DD optical links is presented.

Stable reduced-order models for discrete-time systems

The Routh-stability method is employed to reduce the order of discrete-time system transfer functions. It is shown that the Routh approximant is well suited to reduce both the denominator and the numerator polynomials, although alternative methods, such as PadÃ�Â(c)-Markov approximation, are also used to fit the model numerator coefficients.

Office rent determinants: a hedonic panel analysis

It has been frequently observed that office markets are subject to particularly high fluctuations in rents and vacancy levels, thus exposing real estate investors to considerable risk regarding expected future income streams. This paper analyzes the determinants of office rents and their variability over time and across sub-markets to gain insight into the rent price formation and its stability across space and over time. No support is found for the single-market hypothesis which states that arbitrage opportunities effectively align real estate pricing schemes in various parts of city. Instead, the results suggest that the importance of hedonic pricing factors varies both over time and across submarkets.

Stochastic perturbations to dynamical systems: a response theory approach

Using the formalism of the Ruelle response theory, we study how the invariant measure of an Axiom A dynamical system changes as a result of adding noise, and describe how the stochastic perturbation can be used to explore the properties of the underlying deterministic dynamics. We first find the expression for the change in the expectation value of a general observable when a white noise forcing is introduced in the system, both in the additive and in the multiplicative case. We also show that the difference between the expectation value of the power spectrum of an observable in the stochastically perturbed case and of the same observable in the unperturbed case is equal to the variance of the noise times the square of the modulus of the linear susceptibility describing the frequency-dependent response of the system to perturbations with the same spatial patterns as the considered stochastic forcing. This provides a conceptual bridge between the change in the fluctuation properties of the system due to the presence of noise and the response of the unperturbed system to deterministic forcings. Using Kramers-Kronig theory, it is then possible to derive the real and imaginary part of the susceptibility and thus deduce the Green function of the system for any desired observable. We then extend our results to rather general patterns of random forcing, from the case of several white noise forcings, to noise terms with memory, up to the case of a space-time random field. Explicit formulas are provided for each relevant case analysed. As a general result, we find, using an argument of positive-definiteness, that the power spectrum of the stochastically perturbed system is larger at all frequencies than the power spectrum of the unperturbed system. We provide an example of application of our results by considering the spatially extended chaotic Lorenz 96 model. These results clarify the property of stochastic stability of SRB measures in Axiom A flows, provide tools for analysing stochastic parameterisations and related closure ansatz to be implemented in modelling studies, and introduce new ways to study the response of a system to external perturbations. Taking into account the chaotic hypothesis, we expect that our results have practical relevance for a more general class of system than those belonging to Axiom A.

Building a tropical-extratropical cloud band metbot

An automated cloud band identification procedure is developed that captures the meteorology of such events over southern Africa. This “metbot” is built upon a connected component labelling method that enables blob detection in various atmospheric fields. Outgoing longwave radiation is used to flag candidate cloud band days by thresholding the data and requiring detected blobs to have sufficient latitudinal extent and exhibit positive tilt. The Laplacian operator is used on gridded reanalysis variables to highlight other features of meteorological interest. The ability of this methodology to capture the significant meteorology and rainfall of these synoptic systems is tested in a case study. Usefulness of the metbot in understanding event to event similarities of meteorological features is demonstrated, highlighting features previous studies have noted as key ingredients to cloud band development in the region. Moreover, this allows the presentation of a composite cloud band life cycle for southern Africa events. The potential of metbot to study multiscale interactions is discussed, emphasising its key strength: the ability to retain details of extreme and infrequent events. It automatically builds a database that is ideal for research questions focused on the influence of intraseasonal to interannual variability processes on synoptic events. Application of the method to convergence zone studies and atmospheric river descriptions is suggested. In conclusion, a relation-building metbot can retain details that are often lost with object-based methods but are crucial in case studies. Capturing and summarising these details may be necessary to develop deeper process-level understanding of multiscale interactions.

A spatio-temporal structure-based approach to drought characterisation

Drought characterisation is an intrinsically spatio-temporal problem. A limitation of previous approaches to characterisation is that they discard much of the spatio-temporal information by reducing events to a lower-order subspace. To address this, an explicit 3-dimensional (longitude, latitude, time) structure-based method is described in which drought events are defined by a spatially and temporarily coherent set of points displaying standardised precipitation below a given threshold. Geometric methods can then be used to measure similarity between individual drought structures. Groupings of these similarities provide an alternative to traditional methods for extracting recurrent space-time signals from geophysical data. The explicit consideration of structure encourages the construction of summary statistics which relate to the event geometry. Example measures considered are the event volume, centroid, and aspect ratio. The utility of a 3-dimensional approach is demonstrated by application to the analysis of European droughts (15 °W to 35°E, and 35 °N to 70°N) for the period 1901–2006. Large-scale structure is found to be abundant with 75 events identified lasting for more than 3 months and spanning at least 0.5 × 106 km2. Near-complete dissimilarity is seen between the individual drought structures, and little or no regularity is found in the time evolution of even the most spatially similar drought events. The spatial distribution of the event centroids and the time evolution of the geographic cross-sectional areas strongly suggest that large area, sustained droughts result from the combination of multiple small area (∼106 km2) short duration (∼3 months) events. The small events are not found to occur independently in space. This leads to the hypothesis that local water feedbacks play an important role in the aggregation process.