Neuartige Verfahren für die Überwachung und Diagnose von aktiv magnetgelagerten rotierenden Maschinen

Mit aktiven Magnetlagern ist es möglich, rotierende Körper durch magnetische Felder berührungsfrei zu lagern. Systembedingt sind bei aktiv magnetgelagerten Maschinen wesentliche Signale ohne zusätzlichen Aufwand an Messtechnik für Diagnoseaufgaben verfügbar. In der Arbeit wird ein Konzept entwickelt, das durch Verwendung der systeminhärenten Signale eine Diagnose magnetgelagerter rotierender Maschinen ermöglicht und somit neben einer kontinuierlichen Anlagenüberwachung eine schnelle Bewertung des Anlagenzustandes gestattet. Fehler können rechtzeitig und ursächlich in Art und Größe erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Anhand der erfassten Signale geschieht die Gewinnung von Merkmalen mit signal- und modellgestützten Verfahren. Für den Magnetlagerregelkreis erfolgen Untersuchungen zum Einsatz modellgestützter Parameteridentifikationsverfahren, deren Verwendbarkeit wird bei der Diagnose am Regler und Leistungsverstärker nachgewiesen. Unter Nutzung von Simulationsmodellen sowie durch Experimente an Versuchsständen werden die Merkmalsverläufe im normalen Referenzzustand und bei auftretenden Fehlern aufgenommen und die Ergebnisse in einer Wissensbasis abgelegt. Diese dient als Grundlage zur Festlegung von Grenzwerten und Regeln für die Überwachung des Systems und zur Erstellung wissensbasierter Diagnosemodelle. Bei der Überwachung werden die Merkmalsausprägungen auf das Überschreiten von Grenzwerten überprüft, Informationen über erkannte Fehler und Betriebszustände gebildet sowie gegebenenfalls Alarmmeldungen ausgegeben. Sich langsam anbahnende Fehler können durch die Berechnung der Merkmalstrends mit Hilfe der Regressionsanalyse erkannt werden. Über die bisher bei aktiven Magnetlagern übliche Überwachung von Grenzwerten hinaus erfolgt bei der Fehlerdiagnose eine Verknüpfung der extrahierten Merkmale zur Identifizierung und Lokalisierung auftretender Fehler. Die Diagnose geschieht mittels regelbasierter Fuzzy-Logik, dies gestattet die Einbeziehung von linguistischen Aussagen in Form von Expertenwissen sowie die Berücksichtigung von Unbestimmtheiten und ermöglicht damit eine Diagnose komplexer Systeme. Für Aktor-, Sensor- und Reglerfehler im Magnetlagerregelkreis sowie Fehler durch externe Kräfte und Unwuchten werden Diagnosemodelle erstellt und verifiziert. Es erfolgt der Nachweis, dass das entwickelte Diagnosekonzept mit beherrschbarem Rechenaufwand korrekte Diagnoseaussagen liefert. Durch Kaskadierung von Fuzzy-Logik-Modulen wird die Transparenz des Regelwerks gewahrt und die Abarbeitung der Regeln optimiert. Endresultat ist ein neuartiges hybrides Diagnosekonzept, welches signal- und modellgestützte Verfahren der Merkmalsgewinnung mit wissensbasierten Methoden der Fehlerdiagnose kombiniert. Das entwickelte Diagnosekonzept ist für die Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Anwendungen bei rotierenden Maschinen konzipiert.

Analyse selbsterregter Strömungsfelder im Verdichter-Leitrad durch Kopplung von Particle Image Velocimetry und Hitzdrahtanemometrie mittels Fast Fourier Transformation

Der Einsatz der Particle Image Velocimetry (PIV) zur Analyse selbsterregter Strömungsphänomene und das dafür notwendige Auswerteverfahren werden in dieser Arbeit beschrieben. Zur Untersuchung von solchen Mechanismen, die in Turbo-Verdichtern als Rotierende Instabilitäten in Erscheinung treten, wird auf Datensätze zurückgegriffen, die anhand experimenteller Untersuchungen an einem ringförmigen Verdichter-Leitrad gewonnen wurden. Die Rotierenden Instabilitäten sind zeitabhängige Strömungsphänomene, die bei hohen aerodynamischen Belastungen in Verdichtergittern auftreten können. Aufgrund der fehlenden Phaseninformation kann diese instationäre Strömung mit konventionellen PIV-Systemen nicht erfasst werden. Die Kármánsche Wirbelstraße und Rotierende Instabilitäten stellen beide selbsterregte Strömungsvorgänge dar. Die Ähnlichkeit wird genutzt um die Funktionalität des Verfahrens anhand der Kármánschen Wirbelstraße nachzuweisen. Der mittels PIV zu visualisierende Wirbeltransport erfordert ein besonderes Verfahren, da ein externes Signal zur Festlegung des Phasenwinkels dieser selbsterregten Strömung nicht zur Verfügung steht. Die Methodik basiert auf der Kopplung der PIV-Technik mit der Hitzdrahtanemometrie. Die gleichzeitige Messung mittels einer zeitlich hochaufgelösten Hitzdraht-Messung ermöglicht den Zeitpunkten der PIV-Bilder einen Phasenwinkel zuzuordnen. Hierzu wird das Hitzdrahtsignal mit einem FFT-Verfahren analysiert, um die PIV-Bilder entsprechend ihrer Phasenwinkel zu gruppieren. Dafür werden die aufgenommenen Bilder auf der Zeitachse der Hitzdrahtmessungen markiert. Eine systematische Analyse des Hitzdrahtsignals in der Umgebung der PIV-Messung liefert Daten zur Festlegung der Grundfrequenz und erlaubt es, der markierten PIV-Position einen Phasenwinkel zuzuordnen. Die sich aus den PIV-Bildern einer Klasse ergebenden Geschwindigkeitskomponenten werden anschließend gemittelt. Aus den resultierenden Bildern jeder Klasse ergibt sich das zweidimensionale zeitabhängige Geschwindigkeitsfeld, in dem die Wirbelwanderung der Kármánschen Wirbelstraße ersichtlich wird. In hierauf aufbauenden Untersuchungen werden Zeitsignale aus Messungen in einem Verdichterringgitter analysiert. Dabei zeigt sich, dass zusätzlich Filterfunktionen erforderlich sind. Im Ergebnis wird schließlich deutlich, dass die Übertragung der anhand der Kármánschen Wirbelstraße entwickelten Methode nur teilweise gelingt und weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind.

Agri-environmental evaluation of traditional and alternative corn production systems in Chiapas, Mexico

This study evaluates the effects of environmental variables on traditional and alternative agroecosystems in three Ejidos (communal lands) in the Chiapas rainforest in Mexico. The tests occurred within two seasonal agricultural cycles. In spring-summer, experiments were performed with the traditional slash, fell and burn (S-F-B) system, no-burn systems and rotating systems with Mucuna deeringiana Bort., and in the autumn-winter agricultural cycle, three no-burn systems were compared to evaluate the effect of alternative sowing with corn (no-burn and topological modification of sowing). The results show a high floristic diversity in the study area (S_S = 4 - 23%), with no significant differences among the systems evaluated. In the first cycle, the analysis of the agronomical variables of the corn indicated better properties in the fallowing systems, with an average yield of 1950 kg ha^‑1, but there was variation related to the number of years left fallow. In the second cycle, the yields were positive for the alternative technology (average yield 3100 kg ha^‑1). The traditional S-F-B systems had reduced pests and increased organic matter and soil phosphorous content. These results are the consequence of fallow periods and adaptation to the environment; thus, this practice in the Chiapas rainforest constitutes an ethnocultural reality, which is unlikely to change in the near future if the agrosystems are managed based on historical principles.

Rotation Invariant Object Recognition from One Training Example

Local descriptors are increasingly used for the task of object recognition because of their perceived robustness with respect to occlusions and to global geometrical deformations. Such a descriptor--based on a set of oriented Gaussian derivative filters-- is used in our recognition system. We report here an evaluation of several techniques for orientation estimation to achieve rotation invariance of the descriptor. We also describe feature selection based on a single training image. Virtual images are generated by rotating and rescaling the image and robust features are selected. The results confirm robust performance in cluttered scenes, in the presence of partial occlusions, and when the object is embedded in different backgrounds.

Bubble Behavior in a Taylor Vortex

We present an experimental study on the behavior of bubbles captured in a Taylor vortex. The gap between a rotating inner cylinder and a stationary outer cylinder is filled with a Newtonian mineral oil. Beyond a critical rotation speed (ω[subscript c]), Taylor vortices appear in this system. Small air bubbles are introduced into the gap through a needle connected to a syringe pump. These are then captured in the cores of the vortices (core bubble) and in the outflow regions along the inner cylinder (wall bubble). The flow field is measured with a two-dimensional particle imaging velocimetry (PIV) system. The motion of the bubbles is monitored by using a high speed video camera. It has been found that, if the core bubbles are all of the same size, a bubble ring forms at the center of the vortex such that bubbles are azimuthally uniformly distributed. There is a saturation number (N[subscript s]) of bubbles in the ring, such that the addition of one more bubble leads eventually to a coalescence and a subsequent complicated evolution. Ns increases with increasing rotation speed and decreasing bubble size. For bubbles of non-uniform size, small bubbles and large bubbles in nearly the same orbit can be observed to cross due to their different circulating speeds. The wall bubbles, however, do not become uniformly distributed, but instead form short bubble-chains which might eventually evolve into large bubbles. The motion of droplets and particles in a Taylor vortex was also investigated. As with bubbles, droplets and particles align into a ring structure at low rotation speeds, but the saturation number is much smaller. Moreover, at high rotation speeds, droplets and particles exhibit a characteristic periodic oscillation in the axial, radial and tangential directions due to their inertia. In addition, experiments with non-spherical particles show that they behave rather similarly. This study provides a better understanding of particulate behavior in vortex flow structures.

Los horarios laborales y su influencia en la percepción del equilibro trabajo-familia

Conciliar el trabajo y la familia es una lucha cotidiana que cada persona realiza para satisfacer las exigencias de ambas dimensiones de su vida. El no tener consciencia del problema que surge en el empleado para lograr esta conciliación y la ausencia de soluciones eficaces a éste, no sólo afecta a la organización a través de la baja productividad, el absentismo, el aumento del estrés, entre otros efectos; sino también a la vida familiar, social, física y psicológica del trabajador. Es por ello, que este proyecto de grado busca a partir de la revisión de la literatura mostrar cómo la percepción que tienen los trabajadores de su equilibrio trabajo-familia, se ve influenciada por un factor organizativo, como lo son los turnos laborales; además evidenciar las soluciones que se han implementado en las diferentes empresas de manera exitósa, para finalmente plantear estrategias que se puedan aplicar en las organizaciones facilitando el equilibrio trabajo-familia de los trabajadores.

Evaluación comparativa de factores de preferencia uso de una herramienta de corte para floricultura con un nuevo diseño, versus la herramienta tradicional, estudio piloto

Colombia es uno de los principales productores de flores y rosas a nivel mundial y a través de los años ha presentado diversos problemas en la actividad industrial que permite la recolección de rosas. La cosecha y alistamiento del producto se realiza mediante actividades principalmente manuales. El corte de la rosa se efectúa con una herramienta conocida como tijera de poda manual, lo cual ha dado lugar a problemas ergonómicos al efectuar el corte, particularmente evidentes en personas de manos pequeñas, pues la apertura de operación excede la longitud máxima de extensión y capacidad de agarre de la mano, lo que conlleva a esfuerzos y posturas perjudiciales, especialmente desviaciones ulnares/radiales y flexión/extensión pronunciada de muñeca, permitiendo la aparición de lesiones por trauma acumulativo en el conjunto mano-muñeca. Este trabajo evalúa un nuevo diseño de tijera de poda manual concebida para disminuir el problema de posturas perjudiciales de la muñeca en el momento del corte. Se trata de un estudio cuasi-experimental, de observaciones pareadas, que permitió evaluar el nuevo diseño de tijera en condiciones reales de uso durante una fracción de la jornada de trabajo, donde los operarios la pudieron comparar con su tijera convencional y pudieron calificar las características de diseño de cada una de ellas a través de una escala de intervalo con rostros felices a tristes. Factores novedosos como el sistema de agarre con mango rotativo fueron bien aceptados en la nueva tijera, así como la suavidad en el accionamiento. El peso de la nueva herramienta es mayor a la actual y no fue bien aceptado. Personas de mayor edad y con mayor tiempo en el cargo muestran una preferencia hacia la tijera de poda que utilizan actualmente.

Caracterización de la exposición ocupacional a los gases, dióxido de azufre (so2), sulfuro de hidrógeno (h2s), y monóxido de carbono (co), y la percepción de salud de los trabajadores, en una empresa del sector hidrocarburo en Colombia

En el proceso de extracción de petróleo (crudo) deben realizarse tratamientos físicos y químicos en estaciones de recolección del hidrocarburo con el fin de garantizar su calidad antes de su entrega para el transporte y comercialización. Para la realización de esta actividad el personal operativo requerido (operadores) debe realizar diferentes actividades, tales como ronda operacional, verificación de sistemas de almacenamiento del crudo, agua residual del proceso e insumos químicos utilizados en su tratamiento y manipulación de facilidades en las estaciones de recolección, entre otras. Como resultados de las actividades rutinarias los operadores están expuestos a factores de riesgo químico asociados a gases y vapores orgánicos generados en los procesos de tratamiento del crudo. En el presente trabajo se realizaron mediciones de calidad de aire e higiene industrial en diferentes estaciones tratamiento de crudo, con el propósito de evaluar los niveles de exposición de los operadores a gases y vapores de hidrocarburos durante el proceso de tratamiento de crudo y dar respuesta a la siguiente pregunta: ¿existe relación entre la exposición ocupacional, las emisiones atmosféricas de gases (SO2, CO, H2S) y la percepción de afectación de la salud de los trabajadores que se encuentran expuestos durante la actividad laboral, en una empresa del sector de hidrocarburos? Se realizó un estudio de corte transversal, mediante la aplicación de cuestionarios sobre las condiciones de trabajo y de salud a 30 trabajadores que laboran en una estación de tratamiento de crudo de una compañía del sector de hidrocarburos. Los operadores objeto de estudio laboran en turnos rotativos, han estado vinculados con la compañía por más de dos años y tienen contrato directo, adicionalmente, se identificaron los factores de riesgos ambientales y ocupacionales para el grupo de trabajadores y se realizó una revisión de los informes de medición de higiene industrial y de calidad de aire de las estaciones donde labora el personal seleccionado con el fin de establecer si los resultados se relacionan. Los resultados obtenidos indican que el 100% de los trabajadores son de género masculino y se desempeñan en cargos de operadores, recorredores de pozos de crudo y supervisores. El 97% de los operadores tiene más de cuarenta años de edad y el 80% de los mismos ha laborado por más de 6 años en la compañía. Acerca de la percepción de los trabajadores sobre su estado de salud el 90% afirma que su salud es buena, el 97% respondió que no presenta problemas respiratorios, el 23% manifiesta que presenta trastornos dermatológicos y el 27% indican que presenta dolor de cabeza constante. De la revisión de los informes de calidad de aire disponibles se encontró que las mediciones de Dióxido de Azufre SO2, Monóxido de Carbono CO se encuentran dentro del rango definido como el de menor impacto para la salud humana. De los datos del informe se puede concluir que la calidad del aire es buena en el 100% de las áreas de influencia de las estaciones de tratamiento de crudo. Según los informes de higiene industrial el 34% de las instalaciones presenta concentraciones de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) en el límite permisible para exposiciones crónicas en un promedio ponderado de tiempo (TLV-TWA) y el límite permisible para exposiciones agudas en un límite de exposición a corto plazo (TLV-STEL). Solo el 37% de los trabajadores objeto de este estudio percibe el riesgo por la exposición a factores de riesgo químicos y son claramente consientes que se encuentran expuestos a estos riesgos por la manipulación de productos químicos y exposición a sustancias químicas producto de sus actividades rutinarias, el 73% no percibe el riesgo de exposición por su actividad laboral. Se recomienda que la compañía fortalezca su esquema de vigilancia para generar alternativas que eleven los niveles de consciencia del riesgo del trabajador. Los factores de riesgo ambiental y ocupacional, de los gases y vapores generados se deben al proceso de tratamiento de crudo, están mutuamente relacionados dado que al generarse una emisión y/o escape no controlado como consecuencia se tiene una afectación directa al medio ambiente y a los trabajadores.

Contribució al posicionament dinàmic de robots mòbils per mitjà d'un sistema làser

Aquesta tesi tracta el problema del posicionament de robots mòbils quan, en el decurs del moviment, es realitzen mesures angulars relatives al robot de l'orientació de la recta entre un dels seus punts i punts de l'entorn de posició coneguda. Es considera que les mesures angulars són fetes per un sensor làser giratori que detecta diferents reflectors catadiòptrics fixos. La contribució principal és el desenvolupament d'un algorisme dinàmic, basat en un filtre de Kalman estès (EKF), que estima a cada instant de temps l'estat format pels angles associats als reflectors. La simulació hodomètrica dels angles entre mesures directes del sensor làser garanteix l'ús consistent i continuat dels mètodes de triangulació per a determinar la posició i l'orientació del robot. Inclou simulacions informàtiques i experiments per a validar la precisió del mètode de posicionament proposat. En l'experimentació s'utilitza un robot mòbil omnidireccional amb tres rodes de lliscament direccional de corrons esfèrics.

Biased representation of disturbance rates in the roadside sampling frame in boreal forests: implications for monitoring design

The North American Breeding Bird Survey (BBS) is the principal source of data to inform researchers about the status of and trend for boreal forest birds. Unfortunately, little BBS coverage is available in the boreal forest, where increasing concern over the status of species breeding there has increased interest in northward expansion of the BBS. However, high disturbance rates in the boreal forest may complicate roadside monitoring. If the roadside sampling frame does not capture variation in disturbance rates because of either road placement or the use of roads for resource extraction, biased trend estimates might result. In this study, we examined roadside bias in the proportional representation of habitat disturbance via spatial data on forest “loss,” forest fires, and anthropogenic disturbance. In each of 455 BBS routes, the area disturbed within multiple buffers away from the road was calculated and compared against the area disturbed in degree blocks and BBS strata. We found a nonlinear relationship between bias and distance from the road, suggesting forest loss and forest fires were underrepresented below 75 and 100 m, respectively. In contrast, anthropogenic disturbance was overrepresented at distances below 500 m and underrepresented thereafter. After accounting for distance from road, BBS routes were reasonably representative of the degree blocks they were within, with only a few strata showing biased representation. In general, anthropogenic disturbance is overrepresented in southern strata, and forest fires are underrepresented in almost all strata. Similar biases exist when comparing the entire road network and the subset sampled by BBS routes against the amount of disturbance within BBS strata; however, the magnitude of biases differed. Based on our results, we recommend that spatial stratification and rotating panel designs be used to spread limited BBS and off-road sampling effort in an unbiased fashion and that new BBS routes be established where sufficient road coverage exists.

Dynamics of convectively driven banded jets in the laboratory

The banded organization of clouds and zonal winds in the atmospheres of the outer planets has long fascinated observers. Several recent studies in the theory and idealized modeling of geostrophic turbulence have suggested possible explanations for the emergence of such organized patterns, typically involving highly anisotropic exchanges of kinetic energy and vorticity within the dissipationless inertial ranges of turbulent flows dominated (at least at large scales) by ensembles of propagating Rossby waves. The results from an attempt to reproduce such conditions in the laboratory are presented here. Achievement of a distinct inertial range turns out to require an experiment on the largest feasible scale. Deep, rotating convection on small horizontal scales was induced by gently and continuously spraying dense, salty water onto the free surface of the 13-m-diameter cylindrical tank on the Coriolis platform in Grenoble, France. A “planetary vorticity gradient” or “β effect” was obtained by use of a conically sloping bottom and the whole tank rotated at angular speeds up to 0.15 rad s−1. Over a period of several hours, a highly barotropic, zonally banded large-scale flow pattern was seen to emerge with up to 5–6 narrow, alternating, zonally aligned jets across the tank, indicating the development of an anisotropic field of geostrophic turbulence. Using particle image velocimetry (PIV) techniques, zonal jets are shown to have arisen from nonlinear interactions between barotropic eddies on a scale comparable to either a Rhines or “frictional” wavelength, which scales roughly as (β/Urms)−1/2. This resulted in an anisotropic kinetic energy spectrum with a significantly steeper slope with wavenumber k for the zonal flow than for the nonzonal eddies, which largely follows the classical Kolmogorov k−5/3 inertial range. Potential vorticity fields show evidence of Rossby wave breaking and the presence of a “hyperstaircase” with radius, indicating instantaneous flows that are supercritical with respect to the Rayleigh–Kuo instability criterion and in a state of “barotropic adjustment.” The implications of these results are discussed in light of zonal jets observed in planetary atmospheres and, most recently, in the terrestrial oceans.

An overview of Earth's global electric circuit and atmospheric conductivity

The Earth’s global atmospheric electric circuit depends on the upper and lower atmospheric boundaries formed by the ionosphere and the planetary surface. Thunderstorms and electrified rain clouds drive a DC current (∼1 kA) around the circuit, with the current carried by molecular cluster ions; lightning phenomena drive the AC global circuit. The Earth’s near-surface conductivity ranges from 10−7 S m−1 (for poorly conducting rocks) to 10−2 S m−1 (for clay or wet limestone), with a mean value of 3.2 S m−1 for the ocean. Air conductivity inside a thundercloud, and in fair weather regions, depends on location (especially geomagnetic latitude), aerosol pollution and height, and varies from ∼10−14 S m−1 just above the surface to 10−7 S m−1 in the ionosphere at ∼80 km altitude. Ionospheric conductivity is a tensor quantity due to the geomagnetic field, and is determined by parameters such as electron density and electron–neutral particle collision frequency. In the current source regions, point discharge (coronal) currents play an important role below electrified clouds; the solar wind-magnetosphere dynamo and the unipolar dynamo due to the terrestrial rotating dipole moment also apply atmospheric potential differences. Detailed measurements made near the Earth’s surface show that Ohm’s law relates the vertical electric field and current density to air conductivity. Stratospheric balloon measurements launched from Antarctica confirm that the downward current density is ∼1 pA m−2 under fair weather conditions. Fortuitously, a Solar Energetic Particle (SEP) event arrived at Earth during one such balloon flight, changing the observed atmospheric conductivity and electric fields markedly. Recent modelling considers lightning discharge effects on the ionosphere’s electric potential (∼+250 kV with respect to the Earth’s surface) and hence on the fair weather potential gradient (typically ∼130 V m−1 close to the Earth’s surface. We conclude that cloud-to-ground (CG) lightning discharges make only a small contribution to the ionospheric potential, and that sprites (namely, upward lightning above energetic thunderstorms) only affect the global circuit in a miniscule way. We also investigate the effects of mesoscale convective systems on the global circuit.

Inertia-Gravity Waves Emitted from Balanced Flow: Observations, Properties, and Consequences

This paper describes laboratory observations of inertia–gravity waves emitted from balanced fluid flow. In a rotating two-layer annulus experiment, the wavelength of the inertia–gravity waves is very close to the deformation radius. Their amplitude varies linearly with Rossby number in the range 0.05–0.14, at constant Burger number (or rotational Froude number). This linear scaling challenges the notion, suggested by several dynamical theories, that inertia–gravity waves generated by balanced motion will be exponentially small. It is estimated that the balanced flow leaks roughly 1% of its energy each rotation period into the inertia–gravity waves at the peak of their generation. The findings of this study imply an inevitable emission of inertia–gravity waves at Rossby numbers similar to those of the large-scale atmospheric and oceanic flow. Extrapolation of the results suggests that inertia–gravity waves might make a significant contribution to the energy budgets of the atmosphere and ocean. In particular, emission of inertia–gravity waves from mesoscale eddies may be an important source of energy for deep interior mixing in the ocean.

Independent component analysis of climate data: A new look at EOF rotation

The complexity inherent in climate data makes it necessary to introduce more than one statistical tool to the researcher to gain insight into the climate system. Empirical orthogonal function (EOF) analysis is one of the most widely used methods to analyze weather/climate modes of variability and to reduce the dimensionality of the system. Simple structure rotation of EOFs can enhance interpretability of the obtained patterns but cannot provide anything more than temporal uncorrelatedness. In this paper, an alternative rotation method based on independent component analysis (ICA) is considered. The ICA is viewed here as a method of EOF rotation. Starting from an initial EOF solution rather than rotating the loadings toward simplicity, ICA seeks a rotation matrix that maximizes the independence between the components in the time domain. If the underlying climate signals have an independent forcing, one can expect to find loadings with interpretable patterns whose time coefficients have properties that go beyond simple noncorrelation observed in EOFs. The methodology is presented and an application to monthly means sea level pressure (SLP) field is discussed. Among the rotated (to independence) EOFs, the North Atlantic Oscillation (NAO) pattern, an Arctic Oscillation–like pattern, and a Scandinavian-like pattern have been identified. There is the suggestion that the NAO is an intrinsic mode of variability independent of the Pacific.

Sonic to ultrasonic Q of sandstones and limestones: Laboratory measurements at in situ pressures

Laboratory measurements of the attenuation and velocity dispersion of compressional and shear waves at appropriate frequencies, pressures, and temperatures can aid interpretation of seismic and well-log surveys as well as indicate absorption mechanisms in rocks. Construction and calibration of resonant-bar equipment was used to measure velocities and attenuations of standing shear and extensional waves in copper-jacketed right cylinders of rocks (30 cm in length, 2.54 cm in diameter) in the sonic frequency range and at differential pressures up to 65 MPa. We also measured ultrasonic velocities and attenuations of compressional and shear waves in 50-mm-diameter samples of the rocks at identical pressures. Extensional-mode velocities determined from the resonant bar are systematically too low, yielding unreliable Poisson's ratios. Poisson's ratios determined from the ultrasonic data are frequency corrected and used to calculate the sonic-frequency compressional-wave velocities and attenuations from the shear- and extensional-mode data. We calculate the bulk-modulus loss. The accuracies of attenuation data (expressed as 1000/Q, where Q is the quality factor) are +/- 1 for compressional and shear waves at ultrasonic frequency, +/- 1 for shear waves, and +/- 3 for compressional waves at sonic frequency. Example sonic-frequency data show that the energy absorption in a limestone is small (Q(P) greater than 200 and stress independent) and is primarily due to poroelasticity, whereas that in the two sandstones is variable in magnitude (Q(P) ranges from less than 50 to greater than 300, at reservoir pressures) and arises from a combination of poroelasticity and viscoelasticity. A graph of compressional-wave attenuation versus compressional-wave velocity at reservoir pressures differentiates high-permeability (> 100 mD, 9.87 X 10(-14) m(2)) brine-saturated sandstones from low-permeability (< 100 mD, 9.87 X 10 (14) m(2)) sandstones and shales.