Representing the Arctic in global surface temperature time series of recent climate change

The Arctic is an important region in the study of climate change, but monitoring surface temperatures in this region is challenging, particularly in areas covered by sea ice. Here in situ, satellite and reanalysis data were utilised to investigate whether global warming over recent decades could be better estimated by changing the way the Arctic is treated in calculating global mean temperature. The degree of difference arising from using five different techniques, based on existing temperature anomaly dataset techniques, to estimate Arctic SAT anomalies over land and sea ice were investigated using reanalysis data as a testbed. Techniques which interpolated anomalies were found to result in smaller errors than non-interpolating techniques. Kriging techniques provided the smallest errors in anomaly estimates. Similar accuracies were found for anomalies estimated from in situ meteorological station SAT records using a kriging technique. Whether additional data sources, which are not currently utilised in temperature anomaly datasets, would improve estimates of Arctic surface air temperature anomalies was investigated within the reanalysis testbed and using in situ data. For the reanalysis study, the additional input anomalies were reanalysis data sampled at certain supplementary data source locations over Arctic land and sea ice areas. For the in situ data study, the additional input anomalies over sea ice were surface temperature anomalies derived from the Advanced Very High Resolution Radiometer satellite instruments. The use of additional data sources, particularly those located in the Arctic Ocean over sea ice or on islands in sparsely observed regions, can lead to substantial improvements in the accuracy of estimated anomalies. Decreases in Root Mean Square Error can be up to 0.2K for Arctic-average anomalies and more than 1K for spatially resolved anomalies. Further improvements in accuracy may be accomplished through the use of other data sources.

Optimised frequency grids for infrared radiative transfer simulations in cloudy conditions

This paper shows that radiometer channel radiances for cloudy atmospheric conditions can be simulated with an optimised frequency grid derived under clear-sky conditions. A new clear-sky optimised grid is derived for AVHRR channel 5 ð12 m m, 833 cm �1 Þ. For HIRS channel 11 ð7:33 m m, 1364 cm �1 Þ and AVHRR channel 5, radiative transfer simulations using an optimised frequency grid are compared with simulations using a reference grid, where the optimised grid has roughly 100–1000 times less frequencies than the full grid. The root mean square error between the optimised and the reference simulation is found to be less than 0.3 K for both comparisons, with the magnitude of the bias less than 0.03 K. The simulations have been carried out with the radiative transfer model Atmospheric Radiative Transfer Simulator (ARTS), version 2, using a backward Monte Carlo module for the treatment of clouds. With this module, the optimised simulations are more than 10 times faster than the reference simulations. Although the number of photons is the same, the smaller number of frequencies reduces the overhead for preparing the optical properties for each frequency. With deterministic scattering solvers, the relative decrease in runtime would be even more. The results allow for new radiative transfer applications, such as the development of new retrievals, because it becomes much quicker to carry out a large number of simulations. The conclusions are applicable to any downlooking infrared radiometer.

Uncertainties in tidally adjusted estimates of sea level rise flooding (bathtub model) for the Greater London

Sea-level rise (SLR) from global warming may have severe consequences for coastal cities, particularly when combined with predicted increases in the strength of tidal surges. Predicting the regional impact of SLR flooding is strongly dependent on the modelling approach and accuracy of topographic data. Here, the areas under risk of sea water flooding for London boroughs were quantified based on the projected SLR scenarios reported in Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) fifth assessment report (AR5) and UK climatic projections 2009 (UKCP09) using a tidally-adjusted bathtub modelling approach. Medium- to very high-resolution digital elevation models (DEMs) are used to evaluate inundation extents as well as uncertainties. Depending on the SLR scenario and DEMs used, it is estimated that 3%–8% of the area of Greater London could be inundated by 2100. The boroughs with the largest areas at risk of flooding are Newham, Southwark, and Greenwich. The differences in inundation areas estimated from a digital terrain model and a digital surface model are much greater than the root mean square error differences observed between the two data types, which may be attributed to processing levels. Flood models from SRTM data underestimate the inundation extent, so their results may not be reliable for constructing flood risk maps. This analysis provides a broad-scale estimate of the potential consequences of SLR and uncertainties in the DEM-based bathtub type flood inundation modelling for London boroughs.

Downwelling solar irradiance in the biomass burning region of the southern Amazon: Dependence on aerosol intensive optical properties and role of water vapor

The sensitivity of solar irradiance at the surface to the variability of aerosol intensive optical properties is investigated for a site (Alta Floresta) in the southern portion of the Amazon basin using detailed comparisons between measured and modeled irradiances. Apart from aerosol intensive optical properties, specifically single scattering albedo (omega(o lambda)) and asymmetry parameter (g(lambda)), which were assumed constant, all other relevant input to the model were prescribed based on observation. For clean conditions, the differences between observed and modeled irradiances were consistent with instrumental uncertainty. For polluted conditions, the agreement was significantly worse, with a root mean square difference three times larger (23.5 Wm(-2)). Analysis revealed a noteworthy correlation between the irradiance differences (observed minus modeled) and the column water vapor (CWV) for polluted conditions. Positive differences occurred mostly in wet conditions, while the differences became more negative as the atmosphere dried. To explore the hypothesis that the irradiance differences might be linked to the modulation of omega(o lambda) and g(lambda) by humidity, AERONET retrievals of aerosol properties and CWV over the same site were analyzed. The results highlight the potential role of humidity in modifying omega(o lambda) and g(lambda) and suggest that to explain the relationship seen between irradiances differences via aerosols properties the focus has to be on humidity-dependent processes that affect particles chemical composition. Undoubtedly, there is a need to better understand the role of humidity in modifying the properties of smoke aerosols in the southern portion of the Amazon basin.

Pion: space-like structure

The scalar form factor describes modifications induced by the pion over the quark condensate. Assuming that representations produced by chiral perturbation theory can be pushed to high values of negative-t, a region in configuration space is reached (r < R similar to 0.5 fm) where the form factor changes sign, indicating that the condensate has turned into empty space. A simple model for the pion incorporates this feature into density functions. When supplemented by scalar-meson excitations, it yields predictions close to empirical values for the mean square radius (< r(2)>(pi)(S) = 0.59 fm(2)) and for one of the low energy constants ((l) over bar (4) = 4.3), with no adjusted parameters.

Discrepancies in solar irradiation data for Stockholm and Athens

The aim of this study is to evaluate the variation of solar radiation data between different data sources that will be free and available at the Solar Energy Research Center (SERC). The comparison between data sources will be carried out for two locations: Stockholm, Sweden and Athens, Greece. For the desired locations, data is gathered for different tilt angles: 0°, 30°, 45°, 60° facing south. The full dataset is available in two excel files: “Stockholm annual irradiation” and “Athens annual irradiation”. The World Radiation Data Center (WRDC) is defined as a reference for the comparison with other dtaasets, because it has the highest time span recorded for Stockholm (1964–2010) and Athens (1964–1986), in form of average monthly irradiation, expressed in kWh/m2. The indicator defined for the data comparison is the estimated standard deviation. The mean biased error (MBE) and the root mean square error (RMSE) were also used as statistical indicators for the horizontal solar irradiation data. The variation in solar irradiation data is categorized in two categories: natural or inter-annual variability, due to different data sources and lastly due to different calculation models. The inter-annual variation for Stockholm is 140.4kWh/m2 or 14.4% and 124.3kWh/m2 or 8.0% for Athens. The estimated deviation for horizontal solar irradiation is 3.7% for Stockholm and 4.4% Athens. This estimated deviation is respectively equal to 4.5% and 3.6% for Stockholm and Athens at 30° tilt, 5.2% and 4.5% at 45° tilt, 5.9% and 7.0% at 60°. NASA’s SSE, SAM and RETScreen (respectively Satel-light) exhibited the highest deviation from WRDC’s data for Stockholm (respectively Athens). The essential source for variation is notably the difference in horizontal solar irradiation. The variation increases by 1-2% per degree of tilt, using different calculation models, as used in PVSYST and Meteonorm. The location and altitude of the data source did not directly influence the variation with the WRDC data. Further examination is suggested in order to improve the methodology of selecting the location; Examining the functional dependence of ground reflected radiation with ambient temperature; variation of ambient temperature and its impact on different solar energy systems; Im pact of variation in solar irradiation and ambient temperature on system output.

A finite sample improvement of the fixed effects estimator : applied to technical infficiency

The FE ('fixed effects') estimator of technical inefficiency performs poorly when N ('number of firms') is large and T ('number of time observations') is small. We propose estimators of both the firm effects and the inefficiencies, which have small sample gains compared to the traditional FE estimator. The estimators are based on nonparametric kernel regression of unordered variables, which includes the FE estimator as a special case. In terms of global conditional MSE ('mean square error') criterions, it is proved that there are kernel estimators which are efficient to the FE estimators of firm effects and inefficiencies, in finite samples. Monte Carlo simulations supports our theoretical findings and in an empirical example it is shown how the traditional FE estimator and the proposed kernel FE estimator lead to very different conclusions about inefficiency of Indonesian rice farmers.

Psychometric properties of the Swedish version of the Fear of Complications Questionnaire

Objectives: To translate and evaluate the psychometric properties of the Swedish version of the Fear of Complications Questionnaire. Design: Cross-sectional study design and scale development. Settings: Totally, 469 adults (response rate 63.5%) with Type 1 diabetes completed the questionnaires. Participants were recruited from two university hospitals in Sweden. Participants: Eligible patients were those who met the following inclusion criteria: diagnosed with Type 1 diabetes, diabetes duration of at least 1 year and aged at least 18 years. Methods: The Fear of Complications Questionnaire was translated using the forward-backward translation method. Factor analyses of the questionnaire were performed in two steps using both exploratory and confirmatory factor analysis. Convergent validity was examined using the Hospital Anxiety and Depression Scale and the Fear of Hypoglycaemia Fear Survey. Internal consistency was estimated using Cronbach’s alpha.Results: Exploratory factor analysis supported a two-factor solution. One factor contained three items having to do with fear of kidney-related complications and one factor included the rest of items concerning fear of other diabetes-related complications, as well as fear of complications in general. Internal consistency was high Cronbach’s alpha 0.96. The findings also gave support for convergent validity, with significant positive correlations between measures (r = 0.51 to 0.54). Conclusion: The clinical relevance of the identified two-factor model with a structure of one dominant subdomain may be considered. We suggest, however a one-factor model covering all the items as a relevant basis to assess fear of complications among people with Type 1 diabetes.

Influência da adaptação funcional nas relações torque-ângulo e torque-velocidade

O objetivo do presente estudo foi comparar as relações torque-ângulo (T-A) e torque-velocidade (T-V) de bailarinas clássicas (n=14) e atletas de voleibol (n=22). O torque máximo (Tmax) da musculatura flexora plantar (FP) do tornozelo foi avaliada durante contrações isométricas voluntárias máximas nos ângulos de -10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40° e 50° de FP, e durante contrações isocinéticas voluntárias máximas nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s e 420°/s. Além do Tmax, o torque produzido nos ângulos articulares de -10° (T-10°), 10° (T10°) e 30° (T30°) também foi avaliado nas mesmas velocidades angulares. A ativação elétrica dos músculos gastrocnêmio medial (GM) e sóleo (SOL) direitos de cada indivíduo foi monitorada com eletrodos de eletromiografia (EMG) de superfície em configuração bipolar. Uma relação linear foi observada entre o Tmax e o aumento dos ângulos de FP nas atletas de voleibol Um deslocamento dessa relação em direção a maiores ângulos de FP (menores comprimentos musculares) ocorreu no grupo das bailarinas, com o aparecimento de um platô em menores ângulos de FP (maiores comprimentos musculares). Durante as contrações isocinéticas, uma relação hiperbólica foi observada entre o Tmax, T-10° e T10° com o aumento da velocidade angular nos dois grupos. Entretanto, em T30° as atletas de voleibol produziram valores superiores de torque nas velocidades angulares mais elevadas. Os valores root mean square (RMS) dos músculos GM e SOL foram mais elevados nas bailarinas que nas atletas de voleibol, tanto nas contrações isométricas quanto nas isocinéticas. Uma diminuição na ativação do GM e do SOL ocorreu com a diminuição da FP nas atletas de voleibol, enquanto os valores RMS se mantiveram estáveis para as bailarinas ao longo de todos os ângulos testados. Os resultados apresentados nesse estudo suportam a hipótese de que a atividade física sistemática provoca alteração nas propriedades intrínsecas musculares e ativação muscular, modificando assim, as relações T-A e T-V.

The role of no-arbitrage on forecasting: lessons from a parametric term structure model

Parametric term structure models have been successfully applied to innumerous problems in fixed income markets, including pricing, hedging, managing risk, as well as studying monetary policy implications. On their turn, dynamic term structure models, equipped with stronger economic structure, have been mainly adopted to price derivatives and explain empirical stylized facts. In this paper, we combine flavors of those two classes of models to test if no-arbitrage affects forecasting. We construct cross section (allowing arbitrages) and arbitrage-free versions of a parametric polynomial model to analyze how well they predict out-of-sample interest rates. Based on U.S. Treasury yield data, we find that no-arbitrage restrictions significantly improve forecasts. Arbitrage-free versions achieve overall smaller biases and Root Mean Square Errors for most maturities and forecasting horizons. Furthermore, a decomposition of forecasts into forward-rates and holding return premia indicates that the superior performance of no-arbitrage versions is due to a better identification of bond risk premium.

Propriedades mecânicas e elétricas do músculo sóleo do gato e dos flexores plantares e dorsais de seres humanos após entorse e imobilização de tornozelo

A literatura tem mostrado, por intermédio de estudos com animais e seres humanos, que o uso reduzido da musculatura (como por exemplo, a imobilização de um segmento) produz uma série de alterações estruturais e funcionais no músculo esquelético. As principais alterações observadas no músculo após a redução do uso estão relacionadas com alterações nas propriedades bioquímicas, na composição de fibras musculares, atrofia muscular, redução na capacidade de produção de força, e redução na capacidade de ativação. Apesar de a maior parte dos estudos sobre o assunto ter sido realizada em modelos animais (os quais possibilitam o estudo invasivo dos mecanismos de adaptação), a incidência de lesões articulares em seres humanos tem motivado os pesquisadores a buscar métodos alternativos e nãoinvasivos para o diagnóstico e acompanhamento das lesões articulares. Tendo em vista que a mecanomiografia (MMG) é uma técnica não-invasiva que permite o estudo do comportamento mecânico e fisiológico do músculo, acredita-se que esta técnica, associada com a avaliação da capacidade de produção de força e com a eletromiografia (EMG), possa ser um método útil no diagnóstico das alterações produzidas por essas lesões e no acompanhamento de programas de reabilitação. O objetivo desse estudo foi avaliar as adaptações musculares após um período de imobilização de duas semanas. Três estudos foram desenvolvidos, sendo os dois primeiros com seres humanos e o terceiro em um modelo animal. O primeiro estudo avaliou as respostas eletromiográficas, mecanomiográficas e de torque dos músculos flexores plantares e dos flexores dorsais do tornozelo durante esforço voluntário. Foram avaliados 23 indivíduos que tiveram seus tornozelos imobilizados em função de um entorse de grau II, e 32 indivíduos saudáveis, que fizeram parte do grupo controle. O segundo estudo, por sua vez, investigou as alterações no comportamento mecânico dos mesmos grupos musculares do estudo 1, ao longo de um protocolo de contrações produzidas via estimulação elétrica, utilizando-se várias freqüências de estimulação (de 5 a 60 Hz). Nos dois estudos, os valores de torque dos flexores plantares e dos flexores dorsais no grupo imobilizado foram significativamente inferiores aos do grupo controle. Essa redução foi mais evidente nos flexores plantares do que nos flexores dorsais. Os valores root mean square (RMS) do sinal EMG, durante a CVM (estudo 1), foram significativamente menores nos músculos gastrocnêmio medial (GM), sóleo (SOL) e tibial anterior (TA) do grupo que foi imobilizado quando comparado ao grupo controle. A mediana da freqüência (MDF) do sinal EMG, durante a CVM, no estudo 1, não apresentou diferença significativa entre os dois grupos da amostra, em nenhum dos três músculos estudados (GM, SOL e TA). Os valores RMS e a MDF do sinal MMG dos músculos GM, SOL e TA não apresentaram diferenças significativas entre os dois grupos da amostra, em nenhum dos dois estudos, indicando que a técnica da MMG não foi capaz de revelar as alterações musculares produzidas por um período de imobilização. O terceiro estudo avaliou as alterações das propriedades mecânicas devido a alterações no comprimento muscular e na freqüência de estimulação nos músculos SOL de 3 gatos. As relações força-comprimento foram estabelecidas ao nível articular, muscular, das fibras musculares e dos sarcômeros. Os resultados demonstraram que as variações de comprimento da fibra diferem das variações de comprimento do músculo como um todo, principalmente nos comprimentos mais encurtados. Existe um maior encurtamento da fibra com o aumento da freqüência de estimulação nos menores comprimentos musculares, enquanto nos maiores comprimentos musculares o aumento da freqüência de estimulação tem um efeito similar sobre as fibras e o músculo como um todo. Os principais achados do presente estudo são de que as respostas da EMG e de torque são alteradas por um período de 2 semanas de imobilização, enquanto as respostas da MMG não, e que o comprimento muscular é uma importante variável que deve ser controlada a nível tanto das fibras musculares, quanto dos componentes elásticos no estudo das propriedades mecânicas do músculo esquelético.

Análise eletromiográfica de exercícios abdominais realizados por mulheres no meio líquido

O objetivo deste trabalho foi verificar a atividade elétrica dos músculos oblíquo externo, reto femoral e das porções supra-umbilical e infra-umbilical do reto abdominal, durante a execução de determinados exercícios abdominais realizados no meio líquido. A amostra foi composta por 20 (vinte) mulheres adaptadas ao meio líquido, com idade entre 21 e 29 anos. A atividade elétrica foi coletada com eletrodos de superfície, sendo o sistema de coleta de dados previamente adaptado, evitando o contato com a água. O exercício de flexão de tronco até a posição sentada, realizado em seco, foi utilizado como referência, sendo o valor root mean square (RMS), da fase ascendente deste exercício, empregado para a normalização da amplitude do sinal coletado durante os demais exercícios. Flexões de tronco e de quadril foram realizadas no meio líquido, na posição horizontal, com o apoio de um tubo nos membros superiores e em um ritmo padrão, sendo dois destes exercícios também realizados em máxima velocidade. Foi utilizado ANOVA two ways, em cada músculo, pelos fatores exercícios e fase. Para melhor compreender a ativação em cada fase, utilizou-se ANOVA one way no valor da fase ascendente de cada músculo pelo fator exercício, assim como somente nos valores da fase descendente. Para verificar onde estavam as diferenças, utilizou-se o Post Hoc de Tukey. Os dados foram também normalizados no tempo, sendo apresentados gráficos da atividade eletromiográfica dos músculos durante todo o ciclo de cada exercício. Ao analisar os exercícios como um todo, constatou-se que os exercícios aquáticos em ritmo padrão possuem menor atividade que o de referência Ao analisar a fase ascendente dos exercícios aquáticos em ritmo padrão, o músculo reto abdominal em todos os exercícios, e o oblíquo externo nos exercícios sem apoio são tão eficiente quanto o exercício referência, mostrando que a instabilidade da posição horizontalizada e a resistência ao movimento compensam a diminuição do peso hidrostático. Já na fase descendente, além de menor atividade, o padrão da atividade muscular modifica nos exercícios aquáticos, possivelmente, mantendo uma atividade de estabilização, enquanto outro grupo muscular é responsável pelo movimento. A realização do exercício em máxima velocidade apresentou uma grande atividade eletromiográfica dos músculos abdominais no meio líquido e, para o reto femoral, a amplitude de movimento foi muito importante para sua ativação. Dessa forma, a flexão de tronco em máxima velocidade é um exercício de grande atividade abdominal e baixa atividade dos flexores de quadril. As características das forças externas ao corpo, nos exercícios abdominais realizados no meio líquido, proporcionam uma situação única de redução de peso hidrostático, resistência ao movimento, apoio relativo e tendência de rotação para atingir o equilíbrio estável.

Núcleos de inflação no Brasil e poder preditivo da inflação total

Este trabalho tem por objetivo avaliar para o caso brasileiro uma das mais importantes propriedades esperadas de um núcleo: ser um bom previsor da inflação plena futura. Para tanto, foram utilizados como referência para comparação dois modelos construídos a partir das informações mensais do IPCA e seis modelos VAR referentes a cada uma das medidas de núcleo calculadas pelo Banco Central do Brasil. O desempenho das previsões foi avaliado pela comparação dos resultados do erro quadrático médio e pela aplicação da metodologia de Diebold-Mariano (1995) de comparação de modelos. Os resultados encontrados indicam que o atual conjunto de medidas de núcleos calculado pelo Banco Central não atende pelos critérios utilizados neste trabalho a essa característica desejada.

Egg production curve fitting using nonlinear models for selected and nonselected lines of White Leghorn hens

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fuzzy modeling to predict chicken egg hatchability in commercial hatchery

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)