Thin-shell instability in collisionless plasma

Thin-shell instability is one process which can generate entangled structures in astrophysical plasma on collisional (fluid) scales. It is driven by a spatially varying imbalance between the ram pressure of the inflowing upstream plasma and the downstream's thermal pressure at a nonplanar shock. Here we show by means of a particle-in-cell simulation that an analog process can destabilize a thin shell formed by two interpenetrating, unmagnetized, and collisionless plasma clouds. The amplitude of the shell's spatial modulation grows and saturates after about ten inverse proton plasma frequencies, when the shell consists of connected piecewise linear patches.

Using geotechnical and LIDAR spatial monitoring to determine key environmental slope instability thresholds of a Jurassic coastal landslide: Straidkilly Point, Northern Ireland, UK.

The Antrim Coast Road stretching from the seaport of Larne in the East of Northern Ireland to the famous Giant’s Causeway in the North has a well-deserved reputation for being one of the most spectacular roads in Europe (Day, 2006). At various locations along the route, fluid interactions between the problematic geology, Jurassic Lias Clay and Triassic Mudstone overlain by Cretaceous Limestone and Tertiary Basalt, and environmental variables result in frequent instances of slope instability within the vadose zone. During such instances of instability, debris flows and composite mudflows encroach on the carriageway posing a hazard to road users. This paper examines the site investigative, geotechnical and spatial analysis techniques currently being implemented to monitor slope stability for one site at Straidkilly Point, Glenarm, Northern Ireland. An in-depth understanding of the geology was obtained via boreholes, resistivity surveys and laboratory testing. Environmental variables recorded by an on-site weather station were correlated with measured pore water pressure and soil moisture infiltration dynamic data.
Terrestrial LiDAR (TLS) was applied to the slope for the monitoring of failures, with surveys carried out on a bi-monthly basis. TLS monitoring allowed for the generation of Digital Elevation Models (DEMs) of difference, highlighting areas of recent movement, erosion and deposition. Morphology parameters were generated from the DEMs and include slope, curvature and multiple measures of roughness. Changes in the structure of the slope coupled with morphological parameters are characterised and linked to progressive failures from the temporal monitoring. In addition to TLS monitoring, Aerial LiDARi datasets were used for the spatio-morphological characterisation of the slope on a macro scale. Results from the geotechnical and environmental monitoring were compared with spatial data obtained through Terrestrial and Airborne LiDAR, providing a multi-faceted approach to slope stability characterization, which facilitates more informed management of geotechnical risk by the Northern Ireland Roads Service.

The impact of hydrogeology on the instability of a road cutting through a drumlin in the North of Ireland

This paper describes the hydrogeological processes which caused unexpected instability and quick conditions during the excavation of a 25m deep cutting through a drumlin in County Down, Northern Ireland. A conceptual hydrogeological model of the cutting, based on pore pressures monitored during and after the excavation demonstrates how quick conditions at the toe of the cutting caused liquefaction of the till. Stability of the cutting was re-established by draining the highly permeable, weathered Greywacke which underlies the drumlin, through the use of a deep toe drain. In spite of this drainage, the cutting was only marginally stable due to the presence of a low permeability zone in the till above the bedrock which limits the reduction of elevated pore pressures within the upper to mid-depths of the drumlin. The factor of safety has been further improved by the addition of vertical relief drains at the crest and berm of the cutting to relieve the pore-pressures within the upper till by intercepting the weathered bedrock. The paper also highlights the importance of carrying out an adequate site investigation compliant with Eurocode 7 and additional monitoring in excavations in stiff, low permeability till.

Affective Instability, Childhood Trauma and Major Affective Disorders

BACKGROUND: Affective instability (AI), childhood trauma, and mental illness are linked, but evidence in affective disorders is limited, despite both AI and childhood trauma being associated with poorer outcomes. Aims were to compare AI levels in bipolar disorder I (BPI) and II (BPII), and major depressive disorder recurrent (MDDR), and to examine the association of AI and childhood trauma within each diagnostic group. METHODS: AI, measured using the Affective Lability Scale (ALS), was compared between people with DSM-IV BPI (n=923), BPII (n=363) and MDDR (n=207) accounting for confounders and current mood. Regression modelling was used to examine the association between AI and childhood traumas in each diagnostic group. RESULTS: ALS scores in descending order were BPII, BPI, MDDR, and differences between groups were significant (p<0.05). Within the BPI group any childhood abuse (p=0.021), childhood physical abuse (p=0.003) and the death of a close friend in childhood (p=0.002) were significantly associated with higher ALS score but no association was found between childhood trauma and AI in BPII and MDDR. LIMITATIONS: The ALS is a self-report scale and is subject to retrospective recall bias. CONCLUSIONS: AI is an important dimension in bipolar disorder independent of current mood state. There is a strong link between childhood traumatic events and AI levels in BPI and this may be one way in which exposure and disorder are linked. Clinical interventions targeting AI in people who have suffered significant childhood trauma could potentially change the clinical course of bipolar disorder.

Leverage instability and persistence: Evidence from the United States and Europe

We find that leverage behavior both in level and time-series variation is very similar between the United States and Europe throughout the 1990-2013 period. Leverage regimes are simultaneously unstable and persistent for both regions. We define instability as the extent to which firms largely deviate from their long-term leverage mean, while persistence as the extent to which today’s leverage influences its future levels. We then show that this simultaneous evidence imply a mean-reversion behavior of leverage and discuss some of its implications for future research on this field.

Validity, reliability and responsiveness of the French language translation of the Western Ontario Shoulder Instability Index (WOSI).

BACKGROUND: The WOSI (Western Ontario Shoulder Instability Index) is a self-administered quality of life questionnaire designed to be used as a primary outcome measure in clinical trials on shoulder instability, as well as to measure the effect of an intervention on any particular patient. It is validated and is reliable and sensitive. As it is designed to measure subjective outcome, it is important that translation should be methodologically rigorous, as it is subject to both linguistic and cultural interpretation. OBJECTIVE: To produce a French language version of the WOSI that is culturally adapted to both European and North American French-speaking populations. MATERIALS AND METHODS: A validated protocol was used to create a French language WOSI questionnaire (WOSI-Fr) that would be culturally acceptable for both European and North American French-speaking populations. Reliability and responsiveness analyses were carried out, and the WOSI-Fr was compared to the F-QuickDASH-D/S (Disability of the Arm, Shoulder and Hand-French translation), and Walch-Duplay scores. RESULTS: A French language version of the WOSI (WOSI-Fr) was accepted by a multinational committee. The WOSI-Fr was then validated using a total of 144 native French-speaking subjects from Canada and Switzerland. Comparison of results on two WOSI-Fr questionnaires completed at a mean interval of 16 days showed that the WOSI-Fr had strong reliability, with a Pearson and interclass correlation of r=0.85 (P=0.01) and ICC=0.84 [95% CI=0.78-0.88]. Responsiveness, at a mean 378.9 days after surgical intervention, showed strong correlation with that of the F-QuickDASH-D/S, with r=0.67 (P<0.01). Moreover, a standardized response means analysis to calculate effect size for both the WOSI-Fr and the F-QuickDASH-D/S showed that the WOSI-Fr had a significantly greater ability to detect change (SRM 1.55 versus 0.87 for the WOSI-Fr and F-QuickDASH-D/S respectively, P<0.01). The WOSI-Fr showed fair correlation with the Walch-Duplay. DISCUSSION: A French-language translation of the WOSI questionnaire was created and validated for use in both Canadian and Swiss French-speaking populations. This questionnaire will facilitate outcome assessment in French-speaking settings, collaboration in multinational studies and comparison between studies performed in different countries. TYPE OF STUDY: Multicenter cohort study. LEVEL OF EVIDENCE: II.

Disambiguating the Effects of Social Instability Stress in Adolescence on Learning and Memory Tasks that Involve the Medial Prefrontal Cortex and Hippocampus

Exposure to chronic stress can alter the structure and function of brain regions involved in learning and memory, and these effects are typically long-lasting if the stress occurs during sensitive periods of development. Until recently, adolescence has received relatively little attention as a sensitive period of development, despite marked changes in behaviour, heightened reactivity to stressors, and cognitive and neural maturation. Therefore, the purpose of the present study was to investigate the long-term effects of chronic stress in adolescence on two spatial learning and memory tasks (Morris water maze and Spatial Object Location test) and on a working memory task (Delayed Alternation task). Male rats were randomly assigned to chronic social instability stress (SS; daily 1 hour isolation and subsequent change of cage partner between postnatal days 30 and 45) or to a no-stress control group (CTL). During acquisition learning in the Morris water maze task, SS rats demonstrated impaired long-term memory for the location of the hidden escape platform compared to CTL rats, although the impairment was only seen after the first day of training. Similarly, SS rats had impaired long-term memory in the Spatial Object Location test after a long delay (240 minutes), but not after shorter delays (15 or 60 minutes) compared to CTL rats. On the Delayed Alternation task, which assessed working memory across delays ranging from 5 to 90 seconds, no group differences were observed. These results are partially in line with previous research that revealed adult impairment on spatial learning and memory tasks after exposure to chronic social instability stress in adolescence. The observed deficits, however, appear to be limited to long-term memory as no group differences were observed during brief periods of retention.

Intraoperative hemodynamic instability during and after separation from cardiopulmonary bypass : importance, mechanism and prevention

Chaque année, environ 1 à 1,25 million d’individus subiront une chirurgie cardiaque. [1] Environ 36 000 chirurgies cardiaques sont effectuées au Canada et 8000 procédures au Québec (http://www.ccs.ca). Le vieillissement de la population aura pour conséquence que la chirurgie cardiaque sera offerte à des patients de plus en plus à risque de complications, principalement en raison d’une co-morbidité plus importante, d’un risque de maladie coronarienne plus élevée, [2] d’une réserve physiologique réduite et par conséquent un risque plus élevé de mortalité à la suite d’une chirurgie cardiaque. L’une des complications significatives à la suite d’une chirurgie cardiaque est le sevrage difficile de la circulation extracorporelle. Ce dernier inclut la période au début du sevrage de la circulation extracorporelle et s’étend jusqu’au départ du patient de la salle d’opération. Lorsque le sevrage de la circulation extracorporelle est associé à une défaillance ventriculaire droite, la mortalité sera de 44 % à 86 %. [3-7] Par conséquent le diagnostic, l’identification des facteurs de risque, la compréhension du mécanisme, la prévention et le traitement du sevrage difficile de la circulation extracorporelle seront d’une importance majeure dans la sélection et la prise en charge des patients devant subir une chirurgie cardiaque. Les hypothèses de cette thèse sont les suivantes : 1) le sevrage difficile de la circulation extracorporelle est un facteur indépendant de mortalité et de morbidité, 2) le mécanisme du sevrage difficile de la circulation extracorporelle peut être approché d’une façon systématique, 3) la milrinone administrée par inhalation représente une alternative préventive et thérapeutique chez le patient à risque d’un sevrage difficile de la circulation extracorporelle après la chirurgie cardiaque.

Factor models, VARMA processes and parameter instability with applications in macroeconomics

Avec les avancements de la technologie de l'information, les données temporelles économiques et financières sont de plus en plus disponibles. Par contre, si les techniques standard de l'analyse des séries temporelles sont utilisées, une grande quantité d'information est accompagnée du problème de dimensionnalité. Puisque la majorité des séries d'intérêt sont hautement corrélées, leur dimension peut être réduite en utilisant l'analyse factorielle. Cette technique est de plus en plus populaire en sciences économiques depuis les années 90. Étant donnée la disponibilité des données et des avancements computationnels, plusieurs nouvelles questions se posent. Quels sont les effets et la transmission des chocs structurels dans un environnement riche en données? Est-ce que l'information contenue dans un grand ensemble d'indicateurs économiques peut aider à mieux identifier les chocs de politique monétaire, à l'égard des problèmes rencontrés dans les applications utilisant des modèles standards? Peut-on identifier les chocs financiers et mesurer leurs effets sur l'économie réelle? Peut-on améliorer la méthode factorielle existante et y incorporer une autre technique de réduction de dimension comme l'analyse VARMA? Est-ce que cela produit de meilleures prévisions des grands agrégats macroéconomiques et aide au niveau de l'analyse par fonctions de réponse impulsionnelles? Finalement, est-ce qu'on peut appliquer l'analyse factorielle au niveau des paramètres aléatoires? Par exemple, est-ce qu'il existe seulement un petit nombre de sources de l'instabilité temporelle des coefficients dans les modèles macroéconomiques empiriques? Ma thèse, en utilisant l'analyse factorielle structurelle et la modélisation VARMA, répond à ces questions à travers cinq articles. Les deux premiers chapitres étudient les effets des chocs monétaire et financier dans un environnement riche en données. Le troisième article propose une nouvelle méthode en combinant les modèles à facteurs et VARMA. Cette approche est appliquée dans le quatrième article pour mesurer les effets des chocs de crédit au Canada. La contribution du dernier chapitre est d'imposer la structure à facteurs sur les paramètres variant dans le temps et de montrer qu'il existe un petit nombre de sources de cette instabilité. Le premier article analyse la transmission de la politique monétaire au Canada en utilisant le modèle vectoriel autorégressif augmenté par facteurs (FAVAR). Les études antérieures basées sur les modèles VAR ont trouvé plusieurs anomalies empiriques suite à un choc de la politique monétaire. Nous estimons le modèle FAVAR en utilisant un grand nombre de séries macroéconomiques mensuelles et trimestrielles. Nous trouvons que l'information contenue dans les facteurs est importante pour bien identifier la transmission de la politique monétaire et elle aide à corriger les anomalies empiriques standards. Finalement, le cadre d'analyse FAVAR permet d'obtenir les fonctions de réponse impulsionnelles pour tous les indicateurs dans l'ensemble de données, produisant ainsi l'analyse la plus complète à ce jour des effets de la politique monétaire au Canada. Motivée par la dernière crise économique, la recherche sur le rôle du secteur financier a repris de l'importance. Dans le deuxième article nous examinons les effets et la propagation des chocs de crédit sur l'économie réelle en utilisant un grand ensemble d'indicateurs économiques et financiers dans le cadre d'un modèle à facteurs structurel. Nous trouvons qu'un choc de crédit augmente immédiatement les diffusions de crédit (credit spreads), diminue la valeur des bons de Trésor et cause une récession. Ces chocs ont un effet important sur des mesures d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et financiers. Contrairement aux autres études, notre procédure d'identification du choc structurel ne requiert pas de restrictions temporelles entre facteurs financiers et macroéconomiques. De plus, elle donne une interprétation des facteurs sans restreindre l'estimation de ceux-ci. Dans le troisième article nous étudions la relation entre les représentations VARMA et factorielle des processus vectoriels stochastiques, et proposons une nouvelle classe de modèles VARMA augmentés par facteurs (FAVARMA). Notre point de départ est de constater qu'en général les séries multivariées et facteurs associés ne peuvent simultanément suivre un processus VAR d'ordre fini. Nous montrons que le processus dynamique des facteurs, extraits comme combinaison linéaire des variables observées, est en général un VARMA et non pas un VAR comme c'est supposé ailleurs dans la littérature. Deuxièmement, nous montrons que même si les facteurs suivent un VAR d'ordre fini, cela implique une représentation VARMA pour les séries observées. Alors, nous proposons le cadre d'analyse FAVARMA combinant ces deux méthodes de réduction du nombre de paramètres. Le modèle est appliqué dans deux exercices de prévision en utilisant des données américaines et canadiennes de Boivin, Giannoni et Stevanovic (2010, 2009) respectivement. Les résultats montrent que la partie VARMA aide à mieux prévoir les importants agrégats macroéconomiques relativement aux modèles standards. Finalement, nous estimons les effets de choc monétaire en utilisant les données et le schéma d'identification de Bernanke, Boivin et Eliasz (2005). Notre modèle FAVARMA(2,1) avec six facteurs donne les résultats cohérents et précis des effets et de la transmission monétaire aux États-Unis. Contrairement au modèle FAVAR employé dans l'étude ultérieure où 510 coefficients VAR devaient être estimés, nous produisons les résultats semblables avec seulement 84 paramètres du processus dynamique des facteurs. L'objectif du quatrième article est d'identifier et mesurer les effets des chocs de crédit au Canada dans un environnement riche en données et en utilisant le modèle FAVARMA structurel. Dans le cadre théorique de l'accélérateur financier développé par Bernanke, Gertler et Gilchrist (1999), nous approximons la prime de financement extérieur par les credit spreads. D'un côté, nous trouvons qu'une augmentation non-anticipée de la prime de financement extérieur aux États-Unis génère une récession significative et persistante au Canada, accompagnée d'une hausse immédiate des credit spreads et taux d'intérêt canadiens. La composante commune semble capturer les dimensions importantes des fluctuations cycliques de l'économie canadienne. L'analyse par décomposition de la variance révèle que ce choc de crédit a un effet important sur différents secteurs d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et credit spreads. De l'autre côté, une hausse inattendue de la prime canadienne de financement extérieur ne cause pas d'effet significatif au Canada. Nous montrons que les effets des chocs de crédit au Canada sont essentiellement causés par les conditions globales, approximées ici par le marché américain. Finalement, étant donnée la procédure d'identification des chocs structurels, nous trouvons des facteurs interprétables économiquement. Le comportement des agents et de l'environnement économiques peut varier à travers le temps (ex. changements de stratégies de la politique monétaire, volatilité de chocs) induisant de l'instabilité des paramètres dans les modèles en forme réduite. Les modèles à paramètres variant dans le temps (TVP) standards supposent traditionnellement les processus stochastiques indépendants pour tous les TVPs. Dans cet article nous montrons que le nombre de sources de variabilité temporelle des coefficients est probablement très petit, et nous produisons la première évidence empirique connue dans les modèles macroéconomiques empiriques. L'approche Factor-TVP, proposée dans Stevanovic (2010), est appliquée dans le cadre d'un modèle VAR standard avec coefficients aléatoires (TVP-VAR). Nous trouvons qu'un seul facteur explique la majorité de la variabilité des coefficients VAR, tandis que les paramètres de la volatilité des chocs varient d'une façon indépendante. Le facteur commun est positivement corrélé avec le taux de chômage. La même analyse est faite avec les données incluant la récente crise financière. La procédure suggère maintenant deux facteurs et le comportement des coefficients présente un changement important depuis 2007. Finalement, la méthode est appliquée à un modèle TVP-FAVAR. Nous trouvons que seulement 5 facteurs dynamiques gouvernent l'instabilité temporelle dans presque 700 coefficients.

Alliance Politics in Hybrid Regimes : Political Stability and Instability since World War II

Cette thèse étudie la stabilité et l’instabilité politique des régimes hybrides. Elle pose la question suivante : dans quelles conditions l’autorité des élites au pouvoir est-elle reconnue ou contestée? Notre réponse s’articule en lien avec le caractère inclusif ou exclusif de la coalition dirigeante : c’est-à-dire, l’alliance stratégique des élites dirigeantes avec les groupes sociaux dominants. L’inclusion de ces derniers favorise le consentement et la stabilité; leur exclusion entraîne l’affrontement et l’instabilité politique. Sa composition dépend (i) du degré de violence organisée extra-légale et (ii) du degré de pénétration de l’État sur le territoire et dans l’économie. La première variable permet d’identifier quel groupe social au sein de l’État (militaires) ou du régime (partis d’opposition) est dominant et influence les formes de communication politique avec les élites dirigeantes. La deuxième variable permet d’identifier quel groupe social au sein de l’État (fonctionnaires) ou de la société (chefs locaux) est dominant et oriente les rapports entre les régions et le pouvoir central. L’apport de la recherche est d’approfondir notre compréhension des institutions politiques dans les régimes hybrides en mettant l’accent sur l’identité des groupes sociaux dominants dans un contexte donné. La thèse propose un modèle simple, flexible et original permettant d’appréhender des relations causales autrement contre-intuitives. En ce sens, la stabilité politique est également possible dans un pays où l’État est faible et/ou aux prises avec des mouvements de rébellion; et l’instabilité dans un contexte inverse. Tout dépend de la composition de la coalition dirigeante. Afin d’illustrer les liens logiques formulés et d’exposer les nuances de notre théorie, nous employons une analyse historique comparative de la coalition dirigeante en Malaisie (1957-2010), en Indonésie (1945-1998), au Sénégal (1960-2010) et au Paraguay (1945-2008). La principale conclusion est que les deux variables sont incontournables. L’une sans l’autre offre nécessairement une explication incomplète des alliances politiques qui forgent les conditions de stabilité et d'instabilité dans les régimes hybrides.

Photoemission optogalvanic effect near the instability region of a hollow cathode discharge

The photoemission optogalvanic (POG) effect has been investigated in a neon-neodymium hollow cathode discharge using cw laser excitation. Both positive and negative effects were observed. It was found that the amplitude of the POG signal was unstable near the instability region of the discharge.

Enhancing the Dexterity of a Robot Hand Using Controlled Slip

Humans can effortlessly manipulate objects in their hands, dexterously sliding and twisting them within their grasp. Robots, however, have none of these capabilities, they simply grasp objects rigidly in their end effectors. To investigate this common form of human manipulation, an analysis of controlled slipping of a grasped object within a robot hand was performed. The Salisbury robot hand demonstrated many of these controlled slipping techniques, illustrating many results of this analysis. First, the possible slipping motions were found as a function of the location, orientation, and types of contact between the hand and object. Second, for a given grasp, the contact types were determined as a function of the grasping force and the external forces on the object. Finally, by changing the grasping force, the robot modified the constraints on the object and affect controlled slipping slipping motions.