Low-level mixing height detection in coastal locations with a scanning Doppler lidar

Mixing layer height (MLH) is one of the key parameters in describing lower tropospheric dynamics and capturing its diurnal variability is crucial, especially for interpreting surface observations. In this paper we introduce a method for identifying MLH below the minimum range of a scanning Doppler lidar when operated at vertical. The method we propose is based on velocity variance in low-elevation-angle conical scanning and is applied to measurements in two very different coastal environments: Limassol, Cyprus, during summer and Loviisa, Finland, during winter. At both locations, the new method agrees well with MLH derived from turbulent kinetic energy dissipation rate profiles obtained from vertically pointing measurements. The low-level scanning routine frequently indicated non-zero MLH less than 100 m above the surface. Such low MLHs were more common in wintertime Loviisa on the Baltic Sea coast than during summertime in Mediterranean Limassol.

Observing crosswind over urban terrain using scintillometer and Doppler lidar

In this study, the crosswind (wind component perpendicular to a path, U⊥) is measured by a scintillometer and estimated with Doppler lidar above the urban environment of Helsinki, Finland, for 15 days. The scintillometer allows acquisition of a path-averaged value of U⊥ (U⊥), while the lidar allows acquisition of path-resolved U⊥ (U⊥ (x), where x is the position along the path). The goal of this study is to evaluate the performance of scintillometer U⊥ estimates for conditions under which U⊥ (x) is variable. Two methods are applied to estimate U⊥ from the scintillometer signal: the cumulative-spectrum method (relies on scintillation spectra) and the look-up-table method (relies on time-lagged correlation functions). The values of U⊥ of both methods compare well with the lidar estimates, with root-mean-square deviations of 0.71 and 0.73 m s−1. This indicates that, given the data treatment applied in this study, both measurement technologies are able to obtain estimates of U⊥ in the complex urban environment. The detailed investigation of four cases indicates that the cumulative-spectrum method is less susceptible to a variable U⊥ (x) than the look-up-table method. However, the look-up-table method can be adjusted to improve its capabilities for estimating U⊥ under conditions under for which U⊥ (x) is variable.

Turbulent structure and scaling of the inertial subrange in a stratocumulus-topped boundary layer observed by a Doppler lidar

The turbulent structure of a stratocumulus-topped marine boundary layer over a 2-day period is observed with a Doppler lidar at Mace Head in Ireland. Using profiles of vertical velocity statistics, the bulk of the mixing is identified as cloud driven. This is supported by the pertinent feature of negative vertical velocity skewness in the sub-cloud layer which extends, on occasion, almost to the surface. Both coupled and decoupled turbulence characteristics are observed. The length and timescales related to the cloud-driven mixing are investigated and shown to provide additional information about the structure and the source of the mixing inside the boundary layer. They are also shown to place constraints on the length of the sampling periods used to derive products, such as the turbulent dissipation rate, from lidar measurements. For this, the maximum wavelengths that belong to the inertial subrange are studied through spectral analysis of the vertical velocity. The maximum wavelength of the inertial subrange in the cloud-driven layer scales relatively well with the corresponding layer depth during pronounced decoupled structure identified from the vertical velocity skewness. However, on many occasions, combining the analysis of the inertial subrange and vertical velocity statistics suggests higher decoupling height than expected from the skewness profiles. Our results show that investigation of the length scales related to the inertial subrange significantly complements the analysis of the vertical velocity statistics and enables a more confident interpretation of complex boundary layer structures using measurements from a Doppler lidar.

Convective updraught evaluation in high-resolution NWP simulations using single-Doppler radar measurements

This study presents an evaluation of the size and strength of convective updraughts in high-resolution simulations by the UK Met Office Unified Model (UM). Updraught velocities have been estimated from range–height indicator (RHI) Doppler velocity measurements using the Chilbolton advanced meteorological radar, as part of the Dynamical and Microphysical Evolution of Convective Storms (DYMECS) project. Based on mass continuity and the vertical integration of the observed radial convergence, vertical velocities tend to be underestimated for convective clouds due to the undetected cross-radial convergence. Velocity fields from the UM at a resolution corresponding to the radar observations are used to scale such estimates to mitigate the inherent biases. The analysis of more than 100 observed and simulated storms indicates that the horizontal scale of updraughts in simulations tend to decrease with grid length; the 200 m grid length agreed most closely with the observations. Typical updraught mass fluxes in the 500 m grid length simulations were up to an order of magnitude greater than observed, and greater still in the 1.5 km grid length simulations. The effect of increasing the mixing length in the sub-grid turbulence scheme depends on the grid length. For the 1.5 km simulations, updraughts were weakened though their horizontal scale remained largely unchanged. Progressively more so for the sub-kilometre grid lengths, updraughts were broadened and intensified; horizontal scale was now determined by the mixing length rather than the grid length. In general, simulated updraughts were found to weaken too quickly with height. The findings were supported by the analysis of the widths of reflectivity patterns in both the simulations and observations.

Diagnosing observation error correlations for Doppler radar radial winds in the Met Office UKV model using observation-minus-background and observation-minus-analysis statistics

With the development of convection-permitting numerical weather prediction the efficient use of high resolution observations in data assimilation is becoming increasingly important. The operational assimilation of these observations, such as Dopplerradar radial winds, is now common, though to avoid violating the assumption of un- correlated observation errors the observation density is severely reduced. To improve the quantity of observations used and the impact that they have on the forecast will require the introduction of the full, potentially correlated, error statistics. In this work, observation error statistics are calculated for the Doppler radar radial winds that are assimilated into the Met Office high resolution UK model using a diagnostic that makes use of statistical averages of observation-minus-background and observation-minus-analysis residuals. This is the first in-depth study using the diagnostic to estimate both horizontal and along-beam correlated observation errors. By considering the new results obtained it is found that the Doppler radar radial wind error standard deviations are similar to those used operationally and increase as the observation height increases. Surprisingly the estimated observation error correlation length scales are longer than the operational thinning distance. They are dependent on both the height of the observation and on the distance of the observation away from the radar. Further tests show that the long correlations cannot be attributed to the use of superobservations or the background error covariance matrix used in the assimilation. The large horizontal correlation length scales are, however, in part, a result of using a simplified observation operator.

A generalised background correction algorithm for a Halo Doppler lidar and its application to data from Finland

Current commercially available Doppler lidars provide an economical and robust solution for measuring vertical and horizontal wind velocities, together with the ability to provide co- and cross-polarised backscatter profiles. The high temporal resolution of these instruments allows turbulent properties to be obtained from studying the variation in radial velocities. However, the instrument specifications mean that certain characteristics, especially the background noise behaviour, become a limiting factor for the instrument sensitivity in regions where the aerosol load is low. Turbulent calculations require an accurate estimate of the contribution from velocity uncertainty estimates, which are directly related to the signal-to-noise ratio. Any bias in the signal-to-noise ratio will propagate through as a bias in turbulent properties. In this paper we present a method to correct for artefacts in the background noise behaviour of commercially available Doppler lidars and reduce the signal-to-noise ratio threshold used to discriminate between noise, and cloud or aerosol signals. We show that, for Doppler lidars operating continuously at a number of locations in Finland, the data availability can be increased by as much as 50 % after performing this background correction and subsequent reduction in the threshold. The reduction in bias also greatly improves subsequent calculations of turbulent properties in weak signal regimes.

Statistical analysis of the Doppler broadening coincidence spectrum of electron-positron annihilation radiation in silicon

We report a statistical analysis of Doppler broadening coincidence data of electron-positron annihilation radiation in silicon using a (22)Na source. The Doppler broadening coincidence spectrum was fit using a model function that included positron annihilation at rest with 1s, 2s, 2p, and valence band electrons. In-flight positron annihilation was also fit. The response functions of the detectors accounted for backscattering, combinations of Compton effects, pileup, ballistic deficit, and pulse-shaping problems. The procedure allows the quantitative determination of positron annihilation with core and valence electron intensities as well as their standard deviations directly from the experimental spectrum. The results obtained for the core and valence band electron annihilation intensities were 2.56(9)% and 97.44(9)%, respectively. These intensities are consistent with published experimental data treated by conventional analysis methods. This new procedure has the advantage of allowing one to distinguish additional effects from those associated with the detection system response function. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Trombose da veia porta em crianças e adolescentes : deficiência das proteínas C, S e Antitrombina e pesquisa das mutações fator V Leiden, G20210A da Protrombina e C677T da Metileno-tetraidrofolato redutase

Objetivo: A trombose da veia porta é uma causa importante de hiper-tensão porta em crianças e adolescentes, porém, em uma proporção importante dos casos, não apresenta fator etiológico definido. O objetivo desse estudo é determinar a freqüência de deficiência das proteínas inibidoras da coagulação – proteínas C, S e antitrombina − e das mutações fator V Leiden, G20210A no gene da protrombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase em crianças e adolescentes com trom-bose da veia porta, definir o padrão hereditário de uma eventual deficiência das pro-teínas inibidoras da coagulação nesses pacientes e avaliar a freqüência da deficiên-cia dessas proteínas em crianças e adolescentes com cirrose. Casuística e Métodos: Foi realizado um estudo prospectivo com 14 crianças e adolescentes com trombose da veia porta, seus pais (n = 25) e dois gru-pos controles pareados por idade, constituídos por um grupo controle sem hepato-patia (n = 28) e um com cirrose (n = 24). A trombose da veia porta foi diagnosticada por ultra-sonografia abdominal com Doppler e/ou fase venosa do angiograma celíaco seletivo. A dosagem da atividade das proteínas C, S e antitrombina foi determinada em todos os indivíduos e a pesquisa das mutações fator V Leiden, G20210A da pro-trombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase, nas crianças e adolescentes com trombose da veia porta, nos pais, quando identificada a mutação na criança, e nos controles sem hepatopatia. Resultados: Foram avaliados 14 pacientes caucasóides, com uma média e desvio padrão de idade de 8 anos e 8 meses ± 4 anos e 5 meses e do diagnóstico de 3 anos e 8 meses ± 3 anos e seis meses. Metade dos pacientes pertenciam ao gênero masculino. O motivo da investigação da trombose da veia porta foi hemorra-gia digestiva alta em 9/14 (64,3%) e achado de esplenomegalia ao exame físico em 5/14 (35,7%). Anomalias congênitas extra-hepáticas foram identificadas em 3/14 (21,4%) e fatores de risco adquiridos em 5/14 (35,7%) dos pacientes. Nenhum pa-ciente tinha história familiar de consangüinidade ou trombose venosa. A deficiência das proteínas C, S e antitrombina foi constatada em 6/14 (42,9%) (p < 0,05 vs con-troles sem hepatopatia), 3/14 (21,4%) (p > 0,05) e 1/14 (7,1%) (p > 0,05) pacientes com trombose da veia porta, respectivamente. A deficiência dessas proteínas não foi identificada em nenhum dos pais ou controles sem hepatopatia. A mutação G20210A no gene da protrombina foi identificada em um paciente com trombose da veia porta e em um controle sem hepatopatia (p = 0,999), mas em nenhum desses foi identificado a mutação fator V Leiden. A mutação C677T da metileno-tetraidrofo-lato redutase foi observada na forma homozigota, em 3/14 (21,4%) dos pacientes com trombose da veia porta e em 5/28 (17,9%) controles sem hepatopatia (p = 0,356). A freqüência da deficiência das proteínas C, S e antitrombina nos pacientes com cir-rose foi de 14/24 (58,3%), 7/24 (29,2%) e 11/24 (45,8%), respectivamente (p < 0,05 vs controles sem hepatopatia), sendo mais freqüente nos pacientes do subgrupo Child-Pugh B ou C, que foi de 11/12 (91,7%), 5/12 (41,7%) e 9/12 (75%), respectivamente (p < 0,05 vs controles sem hepatopatia). Conclusões: A deficiência de proteína C foi freqüente nas crianças e adolescentes com trombose da veia porta e não parece ser de origem genética. A deficiência de proteína S, antitrombina e as presenças das mutações G20210A da protrombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase foram observadas mas não apresentaram diferença estatística significativa em relação ao grupo controle sem hepatopatia. O fator V Leiden não foi identificado. Os resultados deste estudo sugerem que a deficiência da proteína C pode ocorre como conseqüência da hiper-tensão porta. Os distúrbios pró-trombóticos hereditários não parecem apresentar um papel importante em relação à trombose nas crianças e adolescentes estudadas.

Disfunção autonômica e doença vascular periférica em pacientes com diabete melito tipo 2

A disfunção autonômica está associada com aumento da mortalidade em pacientes diabéticos, especialmente naqueles com doença cardiovascular. Neuropatia periférica, mau controle glicêmico, dislipidemia e hipertensão são alguns dos fatores de risco para o desenvolvimento de doença vascular periférica (DVP) nestes pacientes. O objetivo deste estudo foi avaliar os fatores de risco associados com a presença de DVP em pacientes com DM tipo 2. Um estudo transversal foi realizado em 84 pacientes com DM tipo 2 ( 39 homens, idade média de 64,9 ± 7,5 anos). Os pacientes foram submetidos a uma avaliação clínica e laboratorial. A presença de DVP foi definida, utilizando-se um um aparelho manual de ultrasom com doppler (índice perna-braço < 0,9). A atividade autonômica foi avaliada através da análise da variabilidade da freqüência cardíaca (HRV) por métodos no domínio do tempo e da freqüência (análise espectral), e pelo mapa de retorno tridimensional durante o período do dia e da noite. Para a análise da HRV, um eletrocardiograma de 24 horas foi gravado e as fitas analisadas em um analisador de Holter Mars 8000 (Marquete). A potência espectral foi quantificada pela área em duas bandas de freqüência: 0,04-0,15 Hz – baixa freqüência (BF), 0,015-0,5 Hz – alta freqüência (AF). A razão BF/AF foi calculada em cada paciente. O mapa de retorno tridimensional foi construído através de um modelo matemático onde foram analisados os intervalos RR versus a diferença entre os intervalos RR adjacentes versus o número de contagens verificadas, e quantificado por três índices refletindo a modulação simpática (P1) e vagal (P2 e P3). DVP estava presente em 30 (36%) pacientes. Na análise univariada, pacientes com DVP apresentaram índices que refletem a modulação autonômica (análise espectral) diminuídos quando comparados aos pacientes sem DVP, respectivamente: BF = 0,19 ± 0,07 m/s2 vs. 0,29 ± 0,11 m/s2 P = 0,0001; BF/AF = 1,98 ± 0,9 m/s2 vs. 3,35 ± 1,83 m/s2 p = 0,001. Além disso, o índice que reflete a atividade simpática no mapa de retorno tridimensional (P1), foi mais baixo em pacientes com DVP (61,7 ± 9,4 vs. 66,8 ± 9,7 unidades arbitrárias, P = 0,04) durante a noite, refletindo maior ativação simpática neste período. Estes pacientes também apresentavam uma maior duração do diabetes (20 ± 8,1 vs. 15,3 ± 6,7 anos, P = 0,006), níveis de pressão arterial sistólica (154 ± 20 vs. 145 ± 20 mmHg, P = 0,04), razão cintura-quadril ( 0,98 ± 0,09 vs.0,92 ± 0,08, P = 0,01), e níveis de HbA1c mais elevados (7,7 ± 1,6 vs. 6,9 ± 1,7 %, P = 0,04), bem como valores de triglicerídeos ( 259 ± 94 vs. 230 ± 196 mg/dl, P= 0,03) e de excreção urinária de albumina ( 685,5 ± 1359,9 vs. 188,2 ± 591,1 μ/min, P = 0,02) superiores aos dos pacientes sem DVP.. Nos pacientes com DVP observou-se uma presença aumentada de nefropatia diabética (73,3% vs. 29,6% P = 0,0001), de retinopatia (73,3% vs. 44,4% P = 0,02) e neuropatia periférica (705 vs. 35,1% P = 0,006). Os grupos não diferiram quanto à idade, índice de massa corporal, tabagismo e presença de doença arterial coronariana. Na análise logística multivariada, a DVP permaneceu associada com a disfunção autonômica, mesmo após ter sido controlada pela pressão arterial sistólica, duração do DM, HbA1c, triglicerídeos e excreção urinária de albumina. Concluindo, pacientes com DVP e DM tipo 2 apresentam índices que refletem a modulação autonômica diminuídos, o que pode representar um fator de risco adicional para o aumento da mortalidade nestes pacientes.

Rastreamento da insuficiência placentária através do Doppler das artérias uterinas por via transvaginal entre 22 e 24 semanas de gestação

Resumo não disponível

Ecocardiograma Doppler, saturação de oxigênio e capacidade submáxima de exercício em pacientes com fibrose cística

Resumo não disponível

Ultrasonographic Evaluation of Canine Supraspinatus Calcifying Tendinosis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)