SAQUA - sistema baseado em software livre para análise do comportamento da qualidade das águas fluviais: aplicado à bacia do rio Paraíba do Sul.

Nesta dissertação foi desenvolvido o sistema SAQUA (Sistema para Análise da Qualidade das Águas Fluviais), que permite o acompanhamento dos dados de séries históricas de parâmetros físico-químicos para análise da qualidade de águas fluviais. A alimentação do sistema SAQUA se dá a partir do arquivo tipo texto gerado no Hidroweb, sistema de banco de dados hidrológicos da ANA (Agência Nacional de Águas), disponibilizado na internet. O SAQUA constitui uma interface que permite a análise espaço-temporal de parâmetros de qualidade da água específicos definidos pelo usuário. A interface foi construída utilizando o servidor de mapas Mapserver, as linguagens HTML e PHP, além de consultas SQL e o uso do servidor Web Apache. A utilização de uma linguagem dinâmica como o PHP permitiu usar recursos internos do Mapserver por meio de funções que interagem de forma mais flexível com códigos presentes e futuros, além de interagir com o código HTML. O Sistema apresenta como resultado a representação gráfica da série histórica por parâmetro e, em mapa, a localização das estações em análise também definidas pelo usuário, geralmente associadas a uma determinada região hidrográfica. Tanto na representação gráfica da série temporal quanto em mapa, são destacados a partir de código de cores a estação de monitoramento e a observação em que os limites estabelecidos na resolução CONAMA 357/05 não foi atendido. A classe de uso da resolução CONAMA que será usada na análise também pode ser definida pelo usuário. Como caso de estudo e demonstração das funções do SAQUA foi escolhida a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul, localizada na região hidrográfica Atlântico Sudeste do Brasil. A aplicação do sistema demonstrou ótimos resultados e o potencial da ferramenta computacional como apoio ao planejamento e à gestão dos recursos hídricos. Ressalta-se ainda, que todo o sistema foi desenvolvido a partir de softwares disponibilizados segundo a licença GPL de software livre, ou seja, sem custo na aquisição de licenças, demonstrando o potencial da aplicação destas ferramentas no campo dos recursos hídricos.

Rotas migratórias, áreas de uso intenso e padrões de mergulho de tartarugas-de couro (Dermochelys coriacea) no Atlântico Sul Ocidental

As tartarugas marinhas são espécies ameaçadas, altamente migratórias que apresentam um ciclo de vida longo e uma ampla distribuição geográfica. Assim, melhorar a nossa compreensão sobre a ecologia espacial das tartarugas marinhas é essencial para a elucidação de aspectos da sua história de vida e para o desenvolvimento de medidas eficazes de conservação. Esta tese compreende um conjunto de artigos ou capítulos que visam contribuir ao conhecimento da ecologia espacial da tartaruga-de-couro, Dermochelys coriacea. Este estudo utilizou novas tecnologias como à telemetria por satélite (que proporciona um método útil para monitorar os movimentos de espécies migratórias) e um conjunto de ferramentas de geoprocessamento como abordagem metodológica que visou: examinar os movimentos e migrações da tartaruga-de-couro, identificar áreas de uso intenso e padrões espaço-temporais no uso do habitat, e integrar dados biológicos e oceanográficos para descrever as estratégias comportamentais desta espécie. Cinco tartarugas-de-couro (um subaduto, dois machos adultos e duas fêmeas adultas) foram equipadas com transmissores por satélite no Atlântico Sul Ocidental entre 2005 e 2008. Além de fornecer dados de localização geográfica os tansmissores permitiram registrar informações de mergulho tais como profundidade e duração máxima e media dos mergulhos, perfis completos de mergulhos individuais e dados de temperatura do mar. Movimentos e migrações de tartarugas-de-couro marcadas no Atlântico Sul foram documentados pela primeira vez. Alem disso, foi posível identificar áreas de uso intenso (ou alimentação) previamente desconhecidas para a espécie, assim como uma residência sazonal nestas áreas localizadas em águas tropicais e temperadas fora da costa sul-americana (19-45S). A sazonalidade dos movimentos esteve intimamente associada a processos físicos sazonais de pequena e mesoescala. Dependendo do ambiente marinho explorado, durante os períodos de residência, as tartarugas apresentaram diferentes estratégias alimentares identificadas através da análise dos padrões de mergulho.

Estudo do efeito das cargas de nutrientes no reservatório APM-Manso: uma abordagem através da modelagem numérica tridimensional.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade.

Simulação de elevação do nível do mar na praia do Leme - RJ.

Os crescentes alertas sobre as mudanças climáticas e suas consequências vêm preocupando a sociedade de modo geral. Geram dúvidas sobre as reais modificações que podem ser ocasionadas, principalmente com relação aos efeitos da elevação do nível médio dos oceanos e seus efeitos nas regiões costeiras. Por vezes, as informações veiculadas contribuem para uma percepção limitada da extensão espaço-temporal dos fenômenos. Em paralelo, a democratização de mapas 2D e 3D está cada vez mais ampla, não sendo mais uma ferramenta direcionada apenas aos profissionais ligados à área da Cartografia e demais Geociências. Este é um dos enormes benefícios proporcionados pela Cartografia Digital. Porém, não teria tanto alcance sem a associação das informações a um poderoso veículo de divulgação como a Web. A Internet é um dos meios de comunicação mais democráticos do mundo e uma ferramenta de grande alcance na sociedade. O uso dessas ferramentas pode ser ainda mais explorado para a construção do conhecimento, permitindo aos cidadãos entenderem mais facilmente um determinado fenômeno por meio da sua visualização/simulação em tempo real. Isto melhora a formação de opinião e o posicionamento da sociedade sobre o caso em questão. Com base nessa argumentação, esta dissertação tem o objetivo de simular cenários de elevações do nível médio do mar e disponibilizá-los em formato de mapas interativos na Web utilizando um Modelo Digital de Elevação suficientemente acurado. Para isto, a área de estudo escolhida foi a Praia do Leme, situada no município do Rio de Janeiro, RJ. Os processos para atingir os objetivos envolveram etapas de coleta de dados de campo, confecção de um banco de dados integrado a dados pré-existentes, interpolações, simulação de cenários da elevação do nível do mar e implementação de uma página Web. Os cenários investigados foram obtidos por simulações de elevações do nível do mar a cada 0,5m até 4,0m acima da cota atual. Os resultados obtidos mostram que a Praia do Leme sofrerá modificações geomorfológicas, com perda de até 18,0m da praia, para uma elevação do nível médio do mar de 2,0m. Entretanto, a orla litorânea sofrerá impactos significativos a partir de uma elevação do nível do mar de 3,0m, em que o avanço planimétrico do mar pode ficar entre 76 e 90m, o que atingiria o calçadão e a região do emissário de águas pluviais do Leme, respectivamente. Isto resultaria em um volume adicional de água na praia de, aproximadamente, 106.000m3 e uma perda de até 41.400m3 de areia. Somente a partir de 3,5m de elevação, o mar atingiria a Avenida Atlântica, sendo que, desta altitude em diante, todo o bairro do Leme seria gradualmente inundado pelo avanço do mar.

Papel do bloqueio dos receptores NMDA e da ativação dos receptores GABAA na manifestação dos déficits neurocomportamentais decorrentes da exposição ao etanol durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação

A exposição gestacional ao etanol produz um amplo espectro de defeitos neurocomportamentais que podem persistir ao longo da vida. Dentre os distúrbios mais comumente observados estão o transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) e os déficits de aprendizado e memória. Apesar da grande quantidade de estudos, os mecanismos envolvidos com a manifestação destes transtornos permanecem pouco conhecidos. Estudos em roedores vêm demonstrando que o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação é critico para o aparecimento destas alterações comportamentais. Durante este período, que é caracterizado por intensa sinaptogênese, a neurotoxicidade do etanol vem sendo atribuída ao bloqueio dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) e hiperativação dos receptores do ácido gama-aminobutírico do subtipo A (GABAA). Tendo em vista que ao longo do desenvolvimento estes receptores diferem em relação a função e distribuição espaço-temporal, neste estudo avaliamos a contribuição relativa do bloqueio dos receptores NMDA e hiperativação dos receptores GABAA durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação para a manifestação da hiperatividade locomotora e para os distúrbios de aprendizado e memória de camundongos pré-púberes. Para tanto, este estudo foi realizado em duas etapas. Na primeira, investigamos os efeitos da exposição isolada ao bloqueador NMDA MK801 (MK) e ao agonista GABAA muscimol (MU). Para tanto, em dias alternados do segundo dia pós-natal (PN2) a PN8, os animais receberam uma injeção intraperitoneal de Salina (SAL), MK nas doses de 0,1, 0,3 ou 0,5 mg/kg ou de MU nas doses de 0,1 0,3 ou 0,5 mg/kg. Na segunda etapa investigamos os efeitos da administração simultânea de MK (0,1mg/kg) e MU (doses 0,02, 0,1 ou 0,5 mg/kg). Em PN25, a atividade locomotora foi automaticamente avaliada por 15 min no teste de campo aberto. Em PN31 e PN32, o aprendizado e memória foi avaliado no teste da esquiva passiva inibitória. Em relação aos resultados da exposição isolada a cada uma das drogas, apenas o tratamento com MK promoveu um aumento dose dependente na atividade locomotora. No teste da esquiva passiva inibitória, os animais expostos as maiores doses de MK e MU apresentaram déficits de aprendizado e memória. Em relação aos resultados da exposição combinada de MK e MU, não foram observadas diferenças significativas entre os grupos na atividade locomotora. Na esquiva passiva inibitória, a administração simultânea de MK e MU, em doses que administradas isoladamente não tiveram efeito, promoveu prejuízos de aprendizado e memória. Nossos resultados sugerem que, enquanto a hiperatividade locomotora está associada apenas com o bloqueio dos receptores NMDA, os déficits de aprendizado e memória podem ser produto de uma ação sinergista do etanol nos dois receptores.

内蒙古锡林河流域草原群落土壤呼吸的时空变异及其影响因子研究

　　土壤呼吸是全球碳循环中的一个重要环节，其对全球碳平衡的影响是近年来人们关注的焦点之一。探讨碳素的失汇(missing sink)问题，对陆地生态系统土壤呼吸的研究是必不可少的。环境因子与土壤呼吸之间的关系可以用于将土壤呼吸从“chamber”水平的测量放大到整个生态系统或更大尺度。而温度、水分和植被状况都是对土壤呼吸有重要影响的因子，随着全球气候的变化，这些因子也会发生相应的改变，在这种情况下，它们极有可能与土壤CO2排放之间形成正反馈。温带草原是主要的陆地生态系统类型之一，目前非常缺乏有关土壤呼吸的研究资料。因此，在2001年生长季，我们在内蒙古锡林河流域南部集水区设定了一条东西长约160km、南北宽约30km的样带，从中选择了11个不同的植物群落，采用碱液吸收法周期性地对这些群落的土壤呼吸速率进行同步测定，并对土壤呼吸的时空动态及其与温度、土壤水分和植被状况之间的关系进行了研究。现将主要研究结果概述如下： 　　①锡林河流域南部集水区的土壤呼吸表现出明显的季节变化和空间变异。温度是影响土壤呼吸季节变化的主要因子之一，指数模型能够较好地揭示各群落土壤呼吸对温度变化的响应，但低温时模型的拟合效果更好。各群落土壤呼吸的季节动态与温度变化不完全同步，表明温度并不是影响土壤呼吸的唯一因子 。 　　②土壤呼吸的温度敏感性在各群落之间存在着一定的差异。春小麦群落的Q10值高于草原群落，说明不同的土地利用方式会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度。水分对土壤呼吸的温度敏感性有重要影响，秩相关分析的结果表明，土壤水分与Q10值之间存在着显著的正相关关系。此外，依据不同土壤层次的温度得出的Q10值各不相同，基于变化幅度大的浅层土壤温度和气温得出的Q10值较小，而根据变化幅度小的深层土壤温度得出的Q10值较大。 　　③水分对各群落的土壤呼吸也有较大影响，但其影响程度有一定的季节差异，生长旺季水分对土壤呼吸的影响显著高于其它季节。从各群落的具体情况来看，水分对土壤呼吸的影响明显受制于群落的水分供应状况。水分供应状况比较好的和水分变化幅度小的群落中，土壤呼吸与水分之间没有显著的函数关系，而水分相对欠缺的群落则存有显著的线性关系。消除温度的影响后，这种线性关系显著增强。土壤水分含量较低的芨芨草群落中，土壤呼吸与表层水分之间的关系也不明显，这与芨芨草根系分布较深，能够利用土壤中较深层次的水分有关。 　　④土壤呼吸季节变化与植被之间的关系与各群落内水分状况以及植被对水分的利用机制有关。所有群落土壤呼吸速率随着绿色活体生物量的增长有上升趋势，且在水分供应充足的群落和植被较为耐旱或能够利用深层土壤水的群落中，这二者之间呈显著或极显著的指数关系，其它群落中相关关系不够显著。由于植被立枯量大小反映了水热的综合状况，所以群落的土壤呼吸速率随立枯量的增长呈下降趋势，二者之间的关系也可以用指数方程来表示。 　　⑤土壤呼吸在锡林河流域南部的空间变异主要受水分和植被状况的影响。总体来看，土壤水分含量高、地上生物量（包括绿色活体生物量）大或地上净第一性生产力高的草地群落，其土壤呼吸速率也较高。基础呼吸速率对于改进土壤呼吸模型在时间和空间上的预测精度有重要意义。我们的研究结果表明，在平均温度低、水分状况好、地上和地下生物量大、地上净第一性生产力高的地方，基础土壤呼吸速率也相应较高。

根茎克隆植物羊草分株种群对去叶干扰的生长对策

克隆植物具有多种不同于非克隆植物的生长和繁殖策略。本研究首先综述了这些生长与繁殖策略之中，与我们的实验研究相关的尤其是对于去叶干扰适应策略的四个方面，包括克隆整合、克隆分株大小与密度之权衡( tradeoff)过程、碳水化合物贮备与利用、营养繁殖和芽种群(bud population)调节等。预测克隆植物选择什么样的对策以及某种对策发生作用的条件及程度如何，对克隆植物生态学研究者来说，将是富有挑战意味的课题。 羊草(Leymus chinensis (Trin,) Tzvel.)是禾本科的一种多年生根茎型克隆植物，常常处于由放牧或刈割造成的去叶干扰( defoliation)的胁迫下。在我们的第一个实验（2002年）中，考察了去叶干扰和根茎切割( rhizome severing)是否影响根茎本身和分株地上部分的生长、以及营养繁殖芽的数量特征。同时我们检验如下的假设：直接受到去叶干扰的分株除了会受益于可能的补偿作用之外，还会受益于克隆整合作用，即与之保持根茎联系的未受去叶处理的分株将转移碳水化合物或养分给受去叶干扰的分株，使之得以尽快恢复光合组织。实验结果显示：单次去叶干扰影响根茎生长和芽的产生，而对地上部分的生长影响甚微。只有重度去叶干扰才显著影响营养繁殖芽的产生，而轻度去叶干扰作用不明显。所以，当去叶强度不大时，补偿作用机制将弥补植物由于去叶干扰而受到的损失。我们的实验并未检测到克隆整合的发生，可能的原因是本实验持续的时间不足够长或者是由于根茎中的碳水化合物贮备在去叶干扰发生后发挥了作用，缓解了去叶干扰对羊草分株生长及芽生产的所造成的冲击。 在第二个实验（200 3年）中，为了考查相继数次的去叶干扰是否能够启动羊草分株间的克隆整合，以及启动克隆整合所需达到的去叶干扰的频次，我们将实验样方设计为两部分：核心区( Core section)和外围区(Periphery section)。不同频次的去叶处理（0去叶，作为对照; 1次去叶;3次去叶;5次去叶）仅施加于实验样方的核心区。结果表明，经历3次和5次去叶处理的样方外围区的生物量及水溶性碳水化合物( wsc)含量均明显少于经历1次去叶处理及0去叶处理的样方外围区，这意味着克隆整合在3次去叶和5次去叶两种处理中发生了，而在其它两种处理中没有发生。此外，分株的大小一数目之权衡可能在基株(genet)水平上发生，因此，一个克隆植物基株，当部分分株受到去叶干扰后，将增加其分株数目，但优先增加未受到去叶干扰部分的分株数目。我们将羊草的这种行为视为克隆基株试图逃避干扰的“逃逸行为”( escaping behavior)。 同时在实验中，我们监测了实验样方核心区分株的wsc浓度，目的是查明羊草枝条与根茎中wsc浓度随时间的变化格局及其对去叶干扰的响应，意在发现羊草枝条地上、地下部分和根茎中wsc浓度的时间变化之间的联系。在生长旺季，对照处理（即O去叶处理）的wsc浓度显著降低，这是由于植物在此时期的高生长速率和高呼吸速率所致;相比之下，其它经历去叶干扰的三个处理中羊草wsc浓度降低不如对照处理那么明显和迅速，甚至在高频次去叶处理中还有所上升，其原因大概是由于去叶而使叶面积减小，引起枝条的总呼吸下降所致。羊草枝条中最终的wsc浓度没有受到单次去叶处理的显著影响，却很可观地受到相继数次去叶干扰（3次和5次去叶处理）的影响。去叶干扰可能加速了碳水化合物在气温降低时自地上向地下的转移。枝条的地下部分wsc浓度比地上部分更稳定。在地上部分受到去叶干扰后，根茎中的wsc必然向上输出到地上枝条，而强烈的生长会消耗wsc，但可能的克隆整合（通常在相对频繁的去叶干扰条件下发生）将在一定程度上缓解这种wsc消耗。 在此实验中，我们还监测了羊草平均每分株所拥有的芽的数目，包括每分株分蘖节芽（tiller bud）数目和根茎芽(thizomatous bud)数目。从平均每分株芽数目的时间动态来看，各种去叶处理之间的差异程度不大，这主要是羊草在受到去叶干扰后补偿作用的贡献。与对照处理相比，受不同频次去叶干扰的三个处理的根茎芽具有相对于分蘖节的更强的增长优势。去叶干扰对根茎芽生长的促进作用大于对分蘖节芽的促进作用。我们认为这种反应是羊草克隆基株的一种逃避干扰的适应性努力，可视为一种“逃逸行为”，也可看作克隆植物觅养行为(foraging behavior)的一种特殊形式。芽的增长在中等频度的去叶干扰条件下最强，似乎同样符合中度干扰理论。有趣的是，特定频度的去叶干扰可能会造成芽种群中两大类型芽之间比例（根茎芽／分蘖节芽）的振荡现象（Oscillation）。 最后展望了对于羊草今后应继续开展的工作主要集中在两大方面：一是有性繁殖与无性繁殖之间在不同生境或不同干扰条件下的权衡关系;二是处于不同斑块对比度( patch contrast)的生境中的羊草克隆分株之问的生理整合，及其强度与斑块对比度的定量关系。

Physicochemical and biological cycles in a tide dominated, nitrogen-polluted temperate estuary

Spatio-temporal variations in the physicochemical and biological parameters in the Morlaix estuary on the Brittany coast of France were studied. Hydrographically, the estuary can be classified into 3 segments: the upper estuary where stratification always persists, the lower estuary where vertical homogeneity is permanent, and a middle estuary where there is a regular oscillation of stratification and homogeneity during every tidal cycle, stratification being associated with slack waters and homogeneity, with ebb and flood. Nitrogen pollution in the estuary is very intense.

A high-resolution atlas and statistical model of the human heart from multislice CT

Atlases and statistical models play important roles in the personalization and simulation of cardiac physiology. For the study of the heart, however, the construction of comprehensive atlases and spatio-temporal models is faced with a number of challenges, in particular the need to handle large and highly variable image datasets, the multi-region nature of the heart, and the presence of complex as well as small cardiovascular structures. In this paper, we present a detailed atlas and spatio-temporal statistical model of the human heart based on a large population of 3D+time multi-slice computed tomography sequences, and the framework for its construction. It uses spatial normalization based on nonrigid image registration to synthesize a population mean image and establish the spatial relationships between the mean and the subjects in the population. Temporal image registration is then applied to resolve each subject-specific cardiac motion and the resulting transformations are used to warp a surface mesh representation of the atlas to fit the images of the remaining cardiac phases in each subject. Subsequently, we demonstrate the construction of a spatio-temporal statistical model of shape such that the inter-subject and dynamic sources of variation are suitably separated. The framework is applied to a 3D+time data set of 138 subjects. The data is drawn from a variety of pathologies, which benefits its generalization to new subjects and physiological studies. The obtained level of detail and the extendability of the atlas present an advantage over most cardiac models published previously. © 1982-2012 IEEE.

Absolute and convective instability in gas turbine fuel injectors

Hydrodynamic instabilities in gas turbine fuel injectors help to mix the fuel and air but can sometimes lock into acoustic oscillations and contribute to thermoacoustic instability. This paper describes a linear stability analysis that predicts the frequencies and strengths of hydrodynamic instabilities and identifies the regions of the flow that cause them. It distinguishes between convective instabilities, which grow in time but are convected away by the flow, and absolute instabilities, which grow in time without being convected away. Convectively unstable flows amplify external perturbations, while absolutely unstable flows also oscillate at intrinsic frequencies. As an input, this analysis requires velocity and density fields, either from a steady but unstable solution to the Navier-Stokes equations, or from time-averaged numerical simulations. In the former case, the analysis is a predictive tool. In the latter case, it is a diagnostic tool. This technique is applied to three flows: a swirling wake at Re = 400, a single stream swirling fuel injector at Re - 106, and a lean premixed gas turbine injector with five swirling streams at Re - 106. Its application to the swirling wake demonstrates that this technique can correctly predict the frequency, growth rate and dominant wavemaker region of the flow. It also shows that the zone of absolute instability found from the spatio-temporal analysis is a good approximation to the wavemaker region, which is found by overlapping the direct and adjoint global modes. This approximation is used in the other two flows because it is difficult to calculate their adjoint global modes. Its application to the single stream fuel injector demonstrates that it can identify the regions of the flow that are responsible for generating the hydrodynamic oscillations seen in LES and experimental data. The frequencies predicted by this technique are within a few percent of the measured frequencies. The technique also explains why these oscillations become weaker when a central jet is injected along the centreline. This is because the absolutely unstable region that causes the oscillations becomes convectively unstable. Its application to the lean premixed gas turbine injector reveals that several regions of the flow are hydrodynamically unstable, each with a different frequency and a different strength. For example, it reveals that the central region of confined swirling flow is strongly absolutely unstable and sets up a precessing vortex core, which is likely to aid mixing throughout the injector. It also reveals that the region between the second and third streams is slightly absolutely unstable at a frequency that is likely to coincide with acoustic modes within the combustion chamber. This technique, coupled with knowledge of the acoustic modes in a combustion chamber, is likely to be a useful design tool for the passive control of mixing and combustion instability. Copyright © 2012 by ASME.

Control of aircraft in the terminal manoeuvring area using parallelised sequential Monte Carlo

This paper reports on the use of a parallelised Model Predictive Control, Sequential Monte Carlo algorithm for solving the problem of conflict resolution and aircraft trajectory control in air traffic management specifically around the terminal manoeuvring area of an airport. The target problem is nonlinear, highly constrained, non-convex and uses a single decision-maker with multiple aircraft. The implementation includes a spatio-temporal wind model and rolling window simulations for realistic ongoing scenarios. The method is capable of handling arriving and departing aircraft simultaneously including some with very low fuel remaining. A novel flow field is proposed to smooth the approach trajectories for arriving aircraft and all trajectories are planned in three dimensions. Massive parallelisation of the algorithm allows solution speeds to approach those required for real-time use.

Detecting bipedal motion from correlated probabilistic trajectories

This paper is about detecting bipedal motion in video sequences by using point trajectories in a framework of classification. Given a number of point trajectories, we find a subset of points which are arising from feet in bipedal motion by analysing their spatio-temporal correlation in a pairwise fashion. To this end, we introduce probabilistic trajectories as our new features which associate each point over a sufficiently long time period in the presence of noise. They are extracted from directed acyclic graphs whose edges represent temporal point correspondences and are weighted with their matching probability in terms of appearance and location. The benefit of the new representation is that it practically tolerates inherent ambiguity for example due to occlusions. We then learn the correlation between the motion of two feet using the probabilistic trajectories in a decision forest classifier. The effectiveness of the algorithm is demonstrated in experiments on image sequences captured with a static camera, and extensions to deal with a moving camera are discussed. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modal stability theory

This article contains a review of modal stability theory. It covers local stability analysis of parallel flows including temporal stability, spatial stability, phase velocity, group velocity, spatio-temporal stability, the linearized Navier-Stokes equations, the Orr-Sommerfeld equation, the Rayleigh equation, the Briggs-Bers criterion, Poiseuille flow, free shear flows, and secondary modal instability. It also covers the parabolized stability equation (PSE), temporal and spatial biglobal theory, 2D eigenvalue problems, 3D eigenvalue problems, spectral collocation methods, and other numerical solution methods. Computer codes are provided for tutorials described in the article. These tutorials cover the main topics of the article and can be adapted to form the basis of research codes. Copyright © 2014 by ASME.

Spatial analysis for spring bloom and nutrient limitation in Xiangxi bay of three Gorges Reservoir

The spatial and temporal dynamics of physical variables, inorganic nutrients and phytoplankton chlorophyll a were investigated in Xiangxi Bay from 23 Feb. to 28 Apr. every six days, including one daily sampling site and one bidaily sampling site. The concentrations of nutrient variables showed ranges of 0.02-3.20 mg/L for dissolved silicate (Si); 0.06-2.40 mg/L for DIN (NH4N + NO2N + NO3N); 0.03-0.56 mg/L for PO4P and 0.22-193.37 mu g/L for chlorophyll a, respectively. The concentration of chlorophyll a and inorganic nutrients were interpolated using GIS techniques. The results indicated that the spring bloom was occurred twice in space during the whole monitoring period (The first one: 26 Feb.-23 Mar.; the second one: 23 Mar.-28 Apr.). The concentration of DIN was always high in the mouth of Xiangxi Bay, and PO4P was high in the upstream of Xiangxi Bay during the whole bloom period. Si seems no obvious difference in space in the beginning of the spring bloom, but showed high heterogeneity in space and time with the development of spring bloom. By comparing the interpolated maps of chlorophyll a and inorganic variables, obvious consumptions of Si and DIN were found when the bloom status was serious. However, no obvious depletion of PO4P was found. Spatial regression analysis could explained most variation of Chl-a except at the begin of the first and second bloom. The result indicated that Si was the factor limiting Chl-a in space before achieved the max area of hypertrophic in the first and second bloom period. When Si was obviously exhausted, DIN became the factor limiting the Chl-a in space. Daily and bidaily monitoring of Site A and B, representing for high DIN: PO4P ratio and low DIN:PO4P ratio, indicated that the concentration of Si was decreased with times at both site A and B, and the dramatically drop of DIN was found in the end monitoring at site B. Multiple stepwise regression analysis indicated that Si was the most important factor affect the development of spring bloom both at site A and B in time series.

In vivo studies on toxin accumulation in liver and ultrastructural changes of hepatocytes of the phytoplanktivorous bighead carp i.p.-injected with extracted microcystins

Phytoplanktivorous bighead carp were injected i.p. with extracted microcystins (mainly MC-RR and -LR) at two doses, 200 and 500 MC-LReq. mu g kg(-1) bw, and the changes in extractable MCs in liver and in the ultrastructure of hepatocytes were studied at 1, 3, 12, 24 and 48 h after injection. Quantitative and qualitative determinations of MCs in the liver were conducted by HPLC and LC-MS, respectively. MC concentration in the liver reached the maxima at 12 It (2.89 mu g MCs g(-1) dry weight at the lower dose) or at 3 h (5.43 mu g MCs g(-1) dry weight at the higher dose) post-injection, followed by sharp declines afterwards, whereas the ultrastructural changes of hepatocytes in both dose groups suggest progressive increases in severity toward the directions of apoptosis and necrosis from I to 24 h, respectively. There were two new findings in fish: widening of intercellular spaces was among the early ultrastructural changes induced by MCs and ultrastructural recovery of hepatocytes was evident at 48 h post-injection in both dose groups. Both the present and previous studies suggest that with in vivo or in vitro exposure to microcystins, hepatocyte damage in fish tends to proceed toward the direction of apoptosis at lower MC concentrations but toward the direction of necrosis at high MC concentrations. The temporal dynamics of MCs in the liver suggest that bighead carp may have a mechanism to degrade or bind MC-LR actively after it enters the blood system. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.