The mechanical and thermal structure of Mercury's early lithosphere

Cook, Anthony; Watters, T.R.; Schultz, R.A.; Robinson, M.S., (2002) 'The mechanical and thermal structure of Mercury's early lithosphere', Geophysical Research Letters 29(11) pp.1542 RAE2008

Sea surface temperature estimation from the Geostationary Operational Environmental Satellite 12 (GOES-12)

This paper describes the techniques used to obtain sea surface temperature (SST) retrievals from the Geostationary Operational Environmental Satellite 12 (GOES-12) at the National Oceanic and Atmospheric Administration’s Office of Satellite Data Processing and Distribution. Previous SST retrieval techniques relying on channels at 11 and 12 μm are not applicable because GOES-12 lacks the latter channel. Cloud detection is performed using a Bayesian method exploiting fast-forward modeling of prior clear-sky radiances using numerical weather predictions. The basic retrieval algorithm used at nighttime is based on a linear combination of brightness temperatures at 3.9 and 11 μm. In comparison with traditional split window SSTs (using 11- and 12-μm channels), simulations show that this combination has maximum scatter when observing drier colder scenes, with a comparable overall performance. For daytime retrieval, the same algorithm is applied after estimating and removing the contribution to brightness temperature in the 3.9-μm channel from solar irradiance. The correction is based on radiative transfer simulations and comprises a parameterization for atmospheric scattering and a calculation of ocean surface reflected radiance. Potential use of the 13-μm channel for SST is shown in a simulation study: in conjunction with the 3.9-μm channel, it can reduce the retrieval error by 30%. Some validation results are shown while a companion paper by Maturi et al. shows a detailed analysis of the validation results for the operational algorithms described in this present article.

Educação estatística crítica: uma possibilidade?

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Empilhamento sísmico por superfície de reflexão comum: um novo algoritmo usando otimização global e local

O método de empilhamento sísmico por Superfície de Reflexão Comum (ou empilhamento SRC) produz a simulação de seções com afastamento nulo (NA) a partir dos dados de cobertura múltipla. Para meios 2D, o operador de empilhamento SRC depende de três parâmetros que são: o ângulo de emergência do raio central com fonte-receptor nulo (β₀), o raio de curvatura da onda ponto de incidência normal (R_NIP) e o raio de curvatura da onda normal (R_N). O problema crucial para a implementação do método de empilhamento SRC consiste na determinação, a partir dos dados sísmicos, dos três parâmetros ótimos associados a cada ponto de amostragem da seção AN a ser simulada. No presente trabalho foi desenvolvido uma nova sequência de processamento para a simulação de seções AN por meio do método de empilhamento SRC. Neste novo algoritmo, a determinação dos três parâmetros ótimos que definem o operador de empilhamento SRC é realizada em três etapas: na primeira etapa são estimados dois parâmetros (β°₀ e R°_NIP) por meio de uma busca global bidimensional nos dados de cobertura múltipla. Na segunda etapa é usado o valor de β°₀ estimado para determinar-se o terceiro parâmetro (R°_N) através de uma busca global unidimensional na seção AN resultante da primeira etapa. Em ambas etapas as buscas globais são realizadas aplicando o método de otimização Simulated Annealing (SA). Na terceira etapa são determinados os três parâmetros finais (β₀, R_NIP e R_N) através uma busca local tridimensional aplicando o método de otimização Variable Metric (VM) nos dados de cobertura múltipla. Nesta última etapa é usado o trio de parâmetros (β°₀, R°_NIP, R°_N) estimado nas duas etapas anteriores como aproximação inicial. Com o propósito de simular corretamente os eventos com mergulhos conflitantes, este novo algoritmo prevê a determinação de dois trios de parâmetros associados a pontos de amostragem da seção AN onde há intersecção de eventos. Em outras palavras, nos pontos da seção AN onde dois eventos sísmicos se cruzam são determinados dois trios de parâmetros SRC, os quais serão usados conjuntamente na simulação dos eventos com mergulhos conflitantes. Para avaliar a precisão e eficiência do novo algoritmo, este foi aplicado em dados sintéticos de dois modelos: um com interfaces contínuas e outro com uma interface descontinua. As seções AN simuladas têm elevada razão sinal-ruído e mostram uma clara definição dos eventos refletidos e difratados. A comparação das seções AN simuladas com as suas similares obtidas por modelamento direto mostra uma correta simulação de reflexões e difrações. Além disso, a comparação dos valores dos três parâmetros otimizados com os seus correspondentes valores exatos calculados por modelamento direto revela também um alto grau de precisão. Usando a aproximação hiperbólica dos tempos de trânsito, porém sob a condição de R_NIP = R_N, foi desenvolvido um novo algoritmo para a simulação de seções AN contendo predominantemente campos de ondas difratados. De forma similar ao algoritmo de empilhamento SRC, este algoritmo denominado empilhamento por Superfícies de Difração Comum (SDC) também usa os métodos de otimização SA e VM para determinar a dupla de parâmetros ótimos (β₀, R_NIP) que definem o melhor operador de empilhamento SDC. Na primeira etapa utiliza-se o método de otimização SA para determinar os parâmetros iniciais β°₀ e R°_NIP usando o operador de empilhamento com grande abertura. Na segunda etapa, usando os valores estimados de β°₀ e R°_NIP, são melhorados as estimativas do parâmetro R_NIP por meio da aplicação do algoritmo VM na seção AN resultante da primeira etapa. Na terceira etapa são determinados os melhores valores de β°₀ e R°_NIP por meio da aplicação do algoritmo VM nos dados de cobertura múltipla. Vale salientar que a aparente repetição de processos tem como efeito a atenuação progressiva dos eventos refletidos. A aplicação do algoritmo de empilhamento SDC em dados sintéticos contendo campos de ondas refletidos e difratados, produz como resultado principal uma seção AN simulada contendo eventos difratados claramente definidos. Como uma aplicação direta deste resultado na interpretação de dados sísmicos, a migração pós-empilhamento em profundidade da seção AN simulada produz uma seção com a localização correta dos pontos difratores associados às descontinuidades do modelo.

Estudo das feições lineares observadas em dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões a partir de imagens digitais de sombreamento do relevo anômalo total

A Bacia do Solimões é caracterizada por um padrão magnético complexo, expresso ao longo de toda sua extensão, e produzido pela superposição de anomalias magnéticas que se apresentam sob a forma de feições lineares. Tais feições refletem as diferentes atividades tectônicas que atuaram na Região Amazônica através do Pré-Cambriano e Fanerozóico. Neste trabalho, foi aplicado nos dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões um método de processamento de imagens digitais de sombreamento do relevo magnético anômalo total que, dadas suas características metodológicas, permitindo utilizá-lo como um filtro direcional, possibilitou a definição de aspectos relevantes no contexto das relações entre os lineamentos magnéticos E/W, NE/SW, e NW/SE. Nesse sentido, foram identificados padrões de lineamentos magnéticos que refletem a existência de zonas de cisalhamento transcorrentes dextrais, orientadas preferencialmente na direção E/W. A interação entre os diversos segmentos transcorrentes promoveu o desenvolvimento de um regime predominantemente transpressivo, representado por falhas reversas associadas aos lineamentos magnéticos E/W e NE/SW; e duplexes direcionais formando falhas em flor positivas e negativas associadas, respectivamente, aos lineamentos magnéticos orientados na direção N70-80E e N70-80W. A análise quantitativa permitiu explicar dois aspectos importantes em relação às feições lineares observadas nas imagens digitais. O primeiro mostra, através de modelamentos baseados na superposição de prismas bidimensionais, que estas feições lineares magnéticas podem ser explicadas pela superposição de fontes profundas intraembasamento altamente magnéticas, e fontes rasas de alta frequência, sendo estas associadas a falhas reversas ao longo dos níveis de diabásio, presentes em forma de intrusões nos sedimentos paleozóicos da Bacia do Solimões. O segundo aspecto, baseado na utilização dos conceitos da cross-covariância, constata a presença de 'offsets' dextrais, associados aos lineamentos magnéticos NE—SW, ao longo da direção E—W. Este fato mostra, quantitativamente, que o padrão magnético desta região pode ser explicado pela presença de zonas de cisalhamento transcorrestes dextrais, cujos processos tectônicos associados foram fortemente condicionados por zonas de fraquezas pré-existentes (Pré-Cambrianas, Paleozóicas) durante o Mesozóico e Cenozóico.

Estudo da hidrogeologia no município de Palestina do Pará usando o método de eletroresistividade

Esse trabalho de geofísica aplicada à hidrogeologia, foi realizado numa área localizada na porção sudeste do estado do Pará, mas precisamente na cidade de Palestina à margem esquerda do rio Araguaia. Ironicamente existem problemas de abastecimento de água potável para a população da cidade. Esse problema deve-se ao fato que, no momento, é antieconômico o tratamento e transporte de água do rio para a cidade. Considerando que a extração de água subterrânea é economicamente mais viável para a solução desse problema, o Departamento de Geofísica e o curso de Pós-graduação de Geofísica da Universidade Federal do Pará (UFPa), por solicitação da prefeitura daquele município e da Fundação Nacional de Saúde (FNS), participaram no levantamento geofísico de eletroresistividade para investigar os possíveis locais de ocorrência de água subterrânea. Foram realizadas, na área, 21 Sondagens Elétricas Verticais (SEVs) medidas na superfície, utilizando o arranjo Schlumberger com abertura máxima dos eletrodos AB e MN de 500m e 50m, respectivamente. Para a sua interpretação foram usados os programas de modelagem direta (EGSLIB/SEV1D) e inversa (EGSLIB/SEV1DIN) de RIJO (1994), de modelos de n camadas horizontais, homogêneas e isotrópicas. Com base nos resultados da interpretação das 21 SEVs, e também das informações da geologia local foram confeccionadas três mapas de contorno e seis secções geoelétricas. Dos seis horizontes que aparecem nessas secções, o mais favorável para a exploração hidrogeológica é o quarto, com espessura variando de 10 a 79 m, estando a uma profundidade média de 50m e com valores de resistividade variando de 150 — 850 Ωm, sendo correlacionavel com a Formação Potí. A analise final dos mapas e das secções geoelétricas, indicou que o local mais apropriado para a perfuração de poços, é uma área próximo à atual área de captação.

Potential fields study of Marsili basin and Palinuro volcanic complex

In this thesis Marsili back-arc basin and Palinuro Volcanic Complex (Southern Tyrrhenian Sea) have been investigated by using magnetic, bathymetric and gravimetric data. A new velocity model of opening of the Marsili basin has been proposed, highlighting the transition from the horizontal spreading of the back-arc to the vertical accretion of the Marsili seamount. Introducing gravity data, Marsili's internal structure has been modeled and a huge portion of the volcano with low density and vanishing magnetization has been detected. Forward modeling of Palinuro Volcanic Complex showed as Palinuro represents the shallowest evidence of a deep tectonic discontinuity and the possible transition domain between the oceanic crust of Marsili Basin and the continental crust related to the Appenninic chain.

From Craton to Rift: Empirically Based Ground-Truth Criteria for Local Events Recorded on Regional Networks

Region-specific empirically based ground-truth (EBGT) criteria used to estimate the epicentral-location accuracy of seismic events have been developed for the Main Ethiopian Rift and the Tibetan plateau. Explosions recorded during the Ethiopia-Afar Geoscientific Lithospheric Experiment (EAGLE), the International Deep Profiling of Tibet, and the Himalaya (INDEPTH III) experiment provided the necessary GT0 reference events. In each case, the local crustal structure is well known and handpicked arrival times were available, facilitating the establishment of the location accuracy criteria through the stochastic forward modeling of arrival times for epicentral locations. In the vicinity of the Main Ethiopian Rift, a seismic event is required to be recorded on at least 8 stations within the local Pg/Pn crossover distance and to yield a network-quality metric of less than 0.43 in order to be classified as EBGT5(95%) (GT5 with 95% confidence). These criteria were subsequently used to identify 10 new GT5 events with magnitudes greater than 2.1 recorded on the Ethiopian Broadband Seismic Experiment (EBSE) network and 24 events with magnitudes greater than 2.4 recorded on the EAGLE broadband network. The criteria for the Tibetan plateau are similar to the Ethiopia criteria, yet slightly less restrictive as the network-quality metric needs to be less than 0.45. Twenty-seven seismic events with magnitudes greater than 2.5 recorded on the INDEPTH III network were identified as GT5 based on the derived criteria. When considered in conjunction with criteria developed previously for the Kaapvaal craton in southern Africa, it is apparent that increasing restrictions on the network-quality metric mirror increases in the complexity of geologic structure from craton to plateau to rift. Accession Number: WOS:000322569200012

The role of inducible nitric oxide synthase for interstitial remodeling of alveolar septa in surfactant protein D-deficient mice

Surfactant protein D (SP-D) modulates the lung's immune system. Its absence leads to NOS2-independent alveolar lipoproteinosis and NOS2-dependent chronic inflammation, which is critical for early emphysematous remodeling. With aging, SP-D knockout mice develop an additional interstitial fibrotic component. We hypothesize that this age-related interstitial septal wall remodeling is mediated by NOS2. Using invasive pulmonary function testing such as the forced oscillation technique and quasistatic pressure-volume perturbation and design-based stereology, we compared 29-wk-old SP-D knockout (Sftpd(-/-)) mice, SP-D/NOS2 double-knockout (DiNOS) mice, and wild-type mice (WT). Structural changes, including alveolar epithelial surface area, distribution of septal wall thickness, and volumes of septal wall components (alveolar epithelium, interstitial tissue, and endothelium) were quantified. Twenty-nine-week-old Sftpd(-/-) mice had preserved lung mechanics at the organ level, whereas elastance was increased in DiNOS. Airspace enlargement and loss of surface area of alveolar epithelium coexist with increased septal wall thickness in Sftpd(-/-) mice. These changes were reduced in DiNOS, and compared with Sftpd(-/-) mice a decrease in volumes of interstitial tissue and alveolar epithelium was found. To understand the effects of lung pathology on measured lung mechanics, structural data were used to inform a computational model, simulating lung mechanics as a function of airspace derecruitment, septal wall destruction (loss of surface area), and septal wall thickening. In conclusion, NOS2 mediates remodeling of septal walls, resulting in deposition of interstitial tissue in Sftpd(-/-). Forward modeling linking structure and lung mechanics describes the complex mechanical properties by parenchymatous destruction (emphysema), interstitial remodeling (septal wall thickening), and altered recruitability of acinar airspaces.

R-script modified VS-Lite model

Drought is a key factor affecting forest ecosystem processes at different spatio-temporal scales. For accurately modeling tree functioning ? and thus for producing reliable simulations of forest dynamics ? the consideration of the variability in the timing and extent of drought effects on tree growth is essential, particularly in strongly seasonal climates such as in the Mediterranean area. Yet, most dynamic vegetation models (DVMs) do not include this intra-annual variability of drought effects on tree growth. We present a novel approach for linking tree-ring data to drought simulations in DVMs. A modified forward model of tree-ring width (VS-Lite) was used to estimate seasonal- and site-specific growth responses to drought of Scots pine (Pinus sylvestris L.), which were subsequently implemented in the DVM ForClim. Ring-width data from sixteen sites along a moisture gradient from Central Spain to the Swiss Alps, including the dry inner Alpine valleys, were used to calibrate the forward ring-width model, and inventory data from managed Scots pine stands were used to evaluate ForClim performance. The modified VS-Lite accurately estimated the year-to-year variability in ring-width indices and produced realistic intra-annual growth responses to soil drought, showing a stronger relationship between growth and drought in spring than in the other seasons and thus capturing the strategy of Scots pine to cope with drought. The ForClim version including seasonal variability in growth responses to drought showed improved predictions of stand basal area and stem number, indicating the need to consider intra-annual differences in climate-growth relationships in DVMs when simulating forest dynamics. Forward modeling of ring-width growth may be a powerful tool to calibrate growth functions in DVMs that aim to simulate forest properties in across multiple environments at large spatial scales.

Deep Crustal Structure of the North-West African Margin from Combined Wide-angle and Reflection Seismic Data (MIRROR Seismic Survey)

The structure of the Moroccan and Nova Scotia conjugate rifted margins is of key importance for understanding the Mesozoic break-up and evolution of the northern central Atlantic Ocean basin. Seven combined multichannel reflection (MCS) and wide-angle seismic (OBS) data profiles were acquired along the Atlantic Moroccan margin between the latitudes of 31.5° and 33° N during the MIRROR seismic survey in 2011, in order to image the transition from continental to oceanic crust, to study the variation in crustal structure and to characterize the crust under the West African Coast Magnetic Anomaly (WACMA). The data were modeled using a forward modeling approach. The final models image crustal thinning from 36 km thickness below the continent to approximately 8 km in the oceanic domain. A 100 km wide zone characterized by rough basement topography and high seismic velocities up to 7.4 km/s in the lower crust is observed westward of the West African Coast Magnetic Anomaly. No basin underlain by continental crust has been imaged in this region, as has been identified north of our study area. Comparison to the conjugate Nova Scotian margin shows a similar continental crustal thickness and layer geometry, and the existence of exhumed and serpentinized upper mantle material on the Canadian side only. The oceanic crustal thickness is lower on the Canadian margin.

Retention modeling and simultaneous optimization of pH value and gradient steepness in RP-HPLC using feed-forward neural networks

A novel approach is proposed for the simultaneous optimization of mobile phase pH and gradient steepness in RP-HPLC using artificial neural networks. By presetting the initial and final concentration of the organic solvent, a limited number of experiments with different gradient time and pH value of mobile phase are arranged in the two-dimensional space of mobile phase parameters. The retention behavior of each solute is modeled using an individual artificial neural network. An "early stopping" strategy is adopted to ensure the predicting capability of neural networks. The trained neural networks can be used to predict the retention time of solutes under arbitrary mobile phase conditions in the optimization region. Finally, the optimal separation conditions can be found according to a global resolution function. The effectiveness of this method is validated by optimization of separation conditions for amino acids derivatised by a new fluorescent reagent.

A multivariate generalized ARCH approach to modeling risk premia in forward foreign exchange rate markets

Assuming that daily spot exchange rates follow a martingale process, we derive the implied time series process for the vector of 30-day forward rate forecast errors from using weekly data. The conditional second moment matrix of this vector is modelled as a multivariate generalized ARCH process. The estimated model is used to test the hypothesis that the risk premium is a linear function of the conditional variances and covariances as suggested by the standard asset pricing theory literature. Little supportt is found for this theory; instead lagged changes in the forward rate appear to be correlated with the 'risk premium.'. © 1990.

Sparse modeling using orthogonal forward regression with PRESS statistic and regularization

The paper introduces an efficient construction algorithm for obtaining sparse linear-in-the-weights regression models based on an approach of directly optimizing model generalization capability. This is achieved by utilizing the delete-1 cross validation concept and the associated leave-one-out test error also known as the predicted residual sums of squares (PRESS) statistic, without resorting to any other validation data set for model evaluation in the model construction process. Computational efficiency is ensured using an orthogonal forward regression, but the algorithm incrementally minimizes the PRESS statistic instead of the usual sum of the squared training errors. A local regularization method can naturally be incorporated into the model selection procedure to further enforce model sparsity. The proposed algorithm is fully automatic, and the user is not required to specify any criterion to terminate the model construction procedure. Comparisons with some of the existing state-of-art modeling methods are given, and several examples are included to demonstrate the ability of the proposed algorithm to effectively construct sparse models that generalize well.