Modeling the Rossiter-McLaughlin Effect: Impact of the Convective Center-to-limb Variations in the Stellar Photosphere

bservations of the Rossiter–McLaughlin (RM) effect provide information on star–planet alignments, which can inform planetary migration and evolution theories. Here, we go beyond the classical RM modeling and explore the impact of a convective blueshift that varies across the stellar disk and non-Gaussian stellar photospheric profiles. We simulated an aligned hot Jupiter with a four-day orbit about a Sun-like star and injected center-to-limb velocity (and profile shape) variations based on radiative 3D magnetohydrodynamic simulations of solar surface convection. The residuals between our modeling and classical RM modeling were dependent on the intrinsic profile width and v sin i; the amplitude of the residuals increased with increasing v sin i and with decreasing intrinsic profile width. For slowly rotating stars the center-to-limb convective variation dominated the residuals (with amplitudes of 10 s of cm s−1 to ~1 m s−1); however, for faster rotating stars the dominant residual signature was due a non-Gaussian intrinsic profile (with amplitudes from 0.5 to 9 m s−1). When the impact factor was 0, neglecting to account for the convective center-to-limb variation led to an uncertainty in the obliquity of ~10°–20°, even though the true v sin i was known. Additionally, neglecting to properly model an asymmetric intrinsic profile had a greater impact for more rapidly rotating stars (e.g., v sin i = 6 km s−1) and caused systematic errors on the order of ~20° in the measured obliquities. Hence, neglecting the impact of stellar surface convection may bias star–planet alignment measurements and consequently theories on planetary migration and evolution.

M Dwarf Flare Continuum Variations on One-second Timescales: Calibrating and Modeling of ULTRACAM Flare Color Indices

We present a large data set of high-cadence dMe flare light curves obtained with custom continuum filters on the triple-beam, high-speed camera system ULTRACAM. The measurements provide constraints for models of the near-ultraviolet (NUV) and optical continuum spectral evolution on timescales of ≈1 s. We provide a robust interpretation of the flare emission in the ULTRACAM filters using simultaneously obtained low-resolution spectra during two moderate-sized flares in the dM4.5e star YZ CMi. By avoiding the spectral complexity within the broadband Johnson filters, the ULTRACAM filters are shown to characterize bona fide continuum emission in the NUV, blue, and red wavelength regimes. The NUV/blue flux ratio in flares is equivalent to a Balmer jump ratio, and the blue/red flux ratio provides an estimate for the color temperature of the optical continuum emission. We present a new “color-color” relationship for these continuum flux ratios at the peaks of the flares. Using the RADYN and RH codes, we interpret the ULTRACAM filter emission using the dominant emission processes from a radiative-hydrodynamic flare model with a high nonthermal electron beam flux, which explains a hot, T ≈ 104 K, color temperature at blue-to-red optical wavelengths and a small Balmer jump ratio as observed in moderate-sized and large flares alike. We also discuss the high time resolution, high signal-to-noise continuum color variations observed in YZ CMi during a giant flare, which increased the NUV flux from this star by over a factor of 100. Based on observations obtained with the Apache Point Observatory 3.5 m telescope, which is owned and operated by the Astrophysical Research Consortium, based on observations made with the William Herschel Telescope operated on the island of La Palma by the Isaac Newton Group in the Spanish Observatorio del Roque de los Muchachos of the Instituto de Astrofsica de Canarias, and observations, and based on observations made with the ESO Telescopes at the La Silla Paranal Observatory under programme ID 085.D-0501(A).

Calculus of variations on time scales and discrete fractional calculus

Estudamos problemas do cálculo das variações e controlo óptimo no contexto das escalas temporais. Especificamente, obtemos condições necessárias de optimalidade do tipo de Euler–Lagrange tanto para lagrangianos dependendo de derivadas delta de ordem superior como para problemas isoperimétricos. Desenvolvemos também alguns métodos directos que permitem resolver determinadas classes de problemas variacionais através de desigualdades em escalas temporais. No último capítulo apresentamos operadores de diferença fraccionários e propomos um novo cálculo das variações fraccionário em tempo discreto. Obtemos as correspondentes condições necessárias de Euler– Lagrange e Legendre, ilustrando depois a teoria com alguns exemplos.

Do grafema ao gesto : contributos linguísticos para um sistema de síntese de base articulatória

Motivados pelo propósito central de contribuir para a construção, a longo prazo, de um sistema completo de conversão de texto para fala, baseado em síntese articulatória, desenvolvemos um modelo linguístico para o português europeu (PE), com base no sistema TADA (TAsk Dynamic Application), que visou a obtenção automática da trajectória dos articuladores a partir do texto de entrada. A concretização deste objectivo ditou o desenvolvimento de um conjunto de tarefas, nomeadamente 1) a implementação e avaliação de dois sistemas de silabificação automática e de transcrição fonética, tendo em vista a transformação do texto de entrada num formato adequado ao TADA; 2) a criação de um dicionário gestual para os sons do PE, de modo a que cada fone obtido à saída do conversor grafema-fone pudesse ter correspondência com um conjunto de gestos articulatórios adaptados para o PE; 3) a análise do fenómeno da nasalidade à luz dos princípios dinâmicos da Fonologia Articulatória (FA), com base num estudo articulatório e perceptivo. Os dois algoritmos de silabificação automática implementados e testados fizeram apelo a conhecimentos de natureza fonológica sobre a estrutura da sílaba, sendo o primeiro baseado em transdutores de estados finitos e o segundo uma implementação fiel das propostas de Mateus & d'Andrade (2000). O desempenho destes algoritmos – sobretudo do segundo – mostrou-se similar ao de outros sistemas com as mesmas potencialidades. Quanto à conversão grafema-fone, seguimos uma metodologia baseada em regras de reescrita combinada com uma técnica de aprendizagem automática. Os resultados da avaliação deste sistema motivaram a exploração posterior de outros métodos automáticos, procurando também avaliar o impacto da integração de informação silábica nos sistemas. A descrição dinâmica dos sons do PE, ancorada nos princípios teóricos e metodológicos da FA, baseou-se essencialmente na análise de dados de ressonância magnética, a partir dos quais foram realizadas todas as medições, com vista à obtenção de parâmetros articulatórios quantitativos. Foi tentada uma primeira validação das várias configurações gestuais propostas, através de um pequeno teste perceptual, que permitiu identificar os principais problemas subjacentes à proposta gestual. Este trabalho propiciou, pela primeira vez para o PE, o desenvolvimento de um primeiro sistema de conversão de texto para fala, de base articulatória. A descrição dinâmica das vogais nasais contou, quer com os dados de ressonância magnética, para caracterização dos gestos orais, quer com os dados obtidos através de articulografia electromagnética (EMA), para estudo da dinâmica do velo e da sua relação com os restantes articuladores. Para além disso, foi efectuado um teste perceptivo, usando o TADA e o SAPWindows, para avaliar a sensibilidade dos ouvintes portugueses às variações na altura do velo e alterações na coordenação intergestual. Este estudo serviu de base a uma interpretação abstracta (em termos gestuais) das vogais nasais do PE e permitiu também esclarecer aspectos cruciais relacionados com a sua produção e percepção.

A Prosodia de Bento Pereira: contributos para o estudo lexicográfico e filológico

O presente trabalho tem por objecto de estudo o conjunto lexicográfico da Prosodia de Bento Pereira e a recuperação do seu texto. Foi feito o registo integral do texto dicionarístico em suporte digital, totalmente editável. Neste trabalho apresenta-se o estudo da obra no que respeita às suas características lexicográficas e percurso bibliográfico. Dilucida-se ainda o percurso editorial deste conjunto dicionarístico, sobre o qual têm subsistido algumas discrepâncias. A observação do léxico português deste conjunto editorial ocupa uma boa parte deste trabalho. Trata-se de um corpus de grandes dimensões que é constituído por 46 067 formas portuguesas não lematizadas e com numerosas variantes gráficas. Apresentam-se alguns dados estatísticos dos subcorpora português e latino. A confrontação destes corpora permite ainda a observação de testemunhos de relatinização do português e de transferência de sufixos latinos muito produtivos. Observam-se também alguns aspectos do léxico português que assinalam o seu percurso diacrónico. São feitas anotações relativas à formação de palavras através da crescente disponibilidade do sistema sufixal.

Soil function and biodiversity: regional variations and climate changes

Embora o objetivo principal da proteção internacional dos solos seja proteger tanto as funções quanto a estrutura do solo, a atual abordagem trata principalmente da proteção ao nível estrutural. Há uma carência de estudos que contemplem a ligação das funções do solo com os níveis da comunidade. Além disso, é ainda desconhecido se as variáveis ambientais (ex: tipos de solo, condições climáticas) atuam nas funções do solo da mesma maneira que influenciam sua estrutura biológica. Ademais, as alterações climáticas poderão ter sozinhas ou combinadas com os poluentes, um grande efeito nos ecossistemas terrestres. O presente trabalho propõe estudar as funções e a estrutura biológica do solo quando impactados devido a estresse tóxico (poluição por Cu) e/ou alterações a fatores como a temperatura e abundância de organismos, de maneira a simular possíveis variações regionais ou climáticas. Para alcançar os objetivos principais 3 experiências utilizando diferentes densidades de E. crypticus e 2 gerações foram feitas (Capítulos II e III). Duas experiências com mesocosmos (SMS) decorreram durante 3 meses sob uma gama de diversas temperaturas (10 – 29°C), que representam temperaturas médias para Portugal e Dinamarca (Capítulos IV e V). Duas experiências de campo também foram realizadas com intuito de validar os SMSs (Capítulo VI). Resultados demonstraram que os efeitos do Cu na reprodução dos enquitraídeos dependem da densidade inicial de organismos, especialmente na 2ª geração. Entretanto, nos SMSs expostos a Cu, a densidade inicial é menos importante nos resultados finais. O aumento da temperatura alterou majoritariamente a fase inicial de crescimento populacional. Em períodos mais longos, a abundância estabilizou tornando-se menos influenciada pelas temperaturas. Períodos longos de exposição reforçaram os efeitos da temperatura, como por ex: diversas espécies foram similarmente afetadas a 29 ou 26°C quando expostas durante 28 ou 61 dias respectivamente. De forma geral, o Cu reduziu a abundância da maioria das espécies ao longo do tempo, com poucas exceções. Os resultados da decomposição da matéria orgânica (MO) e atividade alimentar associaram-se com a abundância de organismos em baixas temperaturas (10-23°C). Entretanto, com o aumento das temperaturas (19-29°C), este comportamento não foi claro e a abundância de espécies e atividade alimentar diminuíram enquanto a decomposição da MO aumentou. Além disso, os resultados observados nos SMSs foram confirmados no campo. Mais especificamente, alterações ocorreram na fase de crescimento (correspondente à Primavera) e a exposição ao Cu diminuiu os efeitos da temperatura. Metodologias mais complexas (ex: mais gerações e experiências com múltiplas espécies) apresentam muitos benefícios, mas também proporcionam respostas mais complexas, as quais exigem um maior “peso” de evidências para serem comprovadas.

Computational methods in the fractional calculus of variations and optimal control

The fractional calculus of variations and fractional optimal control are generalizations of the corresponding classical theories, that allow problem modeling and formulations with arbitrary order derivatives and integrals. Because of the lack of analytic methods to solve such fractional problems, numerical techniques are developed. Here, we mainly investigate the approximation of fractional operators by means of series of integer-order derivatives and generalized finite differences. We give upper bounds for the error of proposed approximations and study their efficiency. Direct and indirect methods in solving fractional variational problems are studied in detail. Furthermore, optimality conditions are discussed for different types of unconstrained and constrained variational problems and for fractional optimal control problems. The introduced numerical methods are employed to solve some illustrative examples.

Calculus of variations on time scales and applications to economics

We consider some problems of the calculus of variations on time scales. On the beginning our attention is paid on two inverse extremal problems on arbitrary time scales. Firstly, using the Euler-Lagrange equation and the strengthened Legendre condition, we derive a general form for a variation functional that attains a local minimum at a given point of the vector space. Furthermore, we prove a necessary condition for a dynamic integro-differential equation to be an Euler-Lagrange equation. New and interesting results for the discrete and quantum calculus are obtained as particular cases. Afterwards, we prove Euler-Lagrange type equations and transversality conditions for generalized infinite horizon problems. Next we investigate the composition of a certain scalar function with delta and nabla integrals of a vector valued field. Euler-Lagrange equations in integral form, transversality conditions, and necessary optimality conditions for isoperimetric problems, on an arbitrary time scale, are proved. In the end, two main issues of application of time scales in economic, with interesting results, are presented. In the former case we consider a firm that wants to program its production and investment policies to reach a given production rate and to maximize its future market competitiveness. The model which describes firm activities is studied in two different ways: using classical discretizations; and applying discrete versions of our result on time scales. In the end we compare the cost functional values obtained from those two approaches. The latter problem is more complex and relates to rate of inflation, p, and rate of unemployment, u, which inflict a social loss. Using known relations between p, u, and the expected rate of inflation π, we rewrite the social loss function as a function of π. We present this model in the time scale framework and find an optimal path π that minimizes the total social loss over a given time interval.

Seasonal and storm induced morphological variations at praia de Faro, península do Ancão, southern Portugal

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Seasonal variations in gross biochemical composition, percent edibility, and condition index of the clam Ruditapes Decussatus cultivated in the Ria Formosa (South Portugal)

The grooved carpet shell clam, Ruditapes decussatus (L. 1758), is one of the most popular and profitable molluscs exploited in rearing plots in the Mediterranean. However, annual catch has been declining steadily since the early nineties. In order to understand the seasonality of its nutritional value, thus providing an improved basis for economical valuation of the resource, gross biochemical composition, percentage edibility and condition index were investigated during a year with monthly periodicity in a commercially exploited population of the clam Ruditapes decussatus in the Ria Formosa, a temperate mesotidal coastal lagoon located in the south of Portugal. Our results show that total and non-protein nitrogen co-varied during the year, resulting in a protein content that peaked in the warmest months. Although complementary in summer, carbohydrate and lipid contents showed irregular annual trends. The observed seasonality was comparable to that shown by studies elsewhere at similar latitudes, and are underpinned by the reproductive cycle of the species. Our results show the clams to be at their prime nutritional value at the beginning of summer, when protein content peaks.

Exploring the linguistic landscape: the case of the ‘Golden Triangle’ in the Algarve, Portugal

Studies of the linguistic landscape (LL) are concerned with language in its written form, in the public sphere; language that is visible to all through texts such as billboards and other public signs. The LL is such a taken-for-granted part of our everyday experience that its importance as a form of social practice is often overlooked. Taking a mixed methods approach to the case of the linguistic landscape of the ‘Golden Triangle’, an area of tourist resorts which is gradually becoming a residential area in the Algarve, Portugal, I suggest that the discursive construction of a place is partly achieved through the highly visible texts of the LL which may also impact upon the discursive construction of the collective identities of those who inhabit the place.

Effect of nitrogen and potassium fertilisation on vegetative growth and flowering of mature carob trees (Ceratonia siliqua): variations in leaf area index and water use indices

This work aimed to assess how potassium (K) and nitrogen (N) fertilisation may affect the use of precipitation in terms of vegetative and flowering response of 15-year-old carob trees during a 3-year experiment. A field trial was conducted in 1997, 1998 and 1999 in Algarve (Southern Portugal) in a calcareous soil. Four fertilisation treatments were tested: no fertiliser (control); 0.8 kg N/tree (N treatment); 1 kg K 2 O/tree (K treatment) and 0.8 kg N/tree plus 1 kg K 2 O/tree (NK treatment). No irrigation was applied during the experimental period. Branch length increments were measured every month throughout the growing season and inflorescence number was registered once per year. There was a strong seasonal effect on vegetative growth, since low levels of precipitation (115 mm) during October 1998–March 1999 suppressed the increment in branch length. N supplied to the trees (N and NK treatments) tended to increase water use indices in terms of vegetative growth. No response to K alone was observed in trees fertilised only with K. The number of inflorescences increased throughout the experimental period, particularly for N and NK treatments, and a reduction of the precipitation amount during April, May and June, may also enhance flowering. This knowledge could be important when making decisions concerning fertilisation under dry conditions. The results reported here indicate that tree growth (expressed as the branch growth) and flower production under dry-farming conditions, may be achieved by applying 0.8 kg of N (as ammonium nitrate) per tree during the growing season. However, N uptake and use depends on soil water availability.