Probabilistic electrical resistivity tomography of a CO2 sequestration analog

Electrical resistivity tomography (ERT) is a well-established method for geophysical characterization and has shown potential for monitoring geologic CO2 sequestration, due to its sensitivity to electrical resistivity contrasts generated by liquid/gas saturation variability. In contrast to deterministic inversion approaches, probabilistic inversion provides the full posterior probability density function of the saturation field and accounts for the uncertainties inherent in the petrophysical parameters relating the resistivity to saturation. In this study, the data are from benchtop ERT experiments conducted during gas injection into a quasi-2D brine-saturated sand chamber with a packing that mimics a simple anticlinal geological reservoir. The saturation fields are estimated by Markov chain Monte Carlo inversion of the measured data and compared to independent saturation measurements from light transmission through the chamber. Different model parameterizations are evaluated in terms of the recovered saturation and petrophysical parameter values. The saturation field is parameterized (1) in Cartesian coordinates, (2) by means of its discrete cosine transform coefficients, and (3) by fixed saturation values in structural elements whose shape and location is assumed known or represented by an arbitrary Gaussian Bell structure. Results show that the estimated saturation fields are in overall agreement with saturations measured by light transmission, but differ strongly in terms of parameter estimates, parameter uncertainties and computational intensity. Discretization in the frequency domain (as in the discrete cosine transform parameterization) provides more accurate models at a lower computational cost compared to spatially discretized (Cartesian) models. A priori knowledge about the expected geologic structures allows for non-discretized model descriptions with markedly reduced degrees of freedom. Constraining the solutions to the known injected gas volume improved estimates of saturation and parameter values of the petrophysical relationship. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Two-dimensional probabilistic inversion of plane-wave electromagnetic data: Methodology, model constraints and joint inversion with electrical resistivity data

Probabilistic inversion methods based on Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulation are well suited to quantify parameter and model uncertainty of nonlinear inverse problems. Yet, application of such methods to CPU-intensive forward models can be a daunting task, particularly if the parameter space is high dimensional. Here, we present a 2-D pixel-based MCMC inversion of plane-wave electromagnetic (EM) data. Using synthetic data, we investigate how model parameter uncertainty depends on model structure constraints using different norms of the likelihood function and the model constraints, and study the added benefits of joint inversion of EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. Our results demonstrate that model structure constraints are necessary to stabilize the MCMC inversion results of a highly discretized model. These constraints decrease model parameter uncertainty and facilitate model interpretation. A drawback is that these constraints may lead to posterior distributions that do not fully include the true underlying model, because some of its features exhibit a low sensitivity to the EM data, and hence are difficult to resolve. This problem can be partly mitigated if the plane-wave EM data is augmented with ERT observations. The hierarchical Bayesian inverse formulation introduced and used herein is able to successfully recover the probabilistic properties of the measurement data errors and a model regularization weight. Application of the proposed inversion methodology to field data from an aquifer demonstrates that the posterior mean model realization is very similar to that derived from a deterministic inversion with similar model constraints.

Tukin asemointi sahausta varten

Diplomityössä tutkittiin tukinpyörityksen yleisimpiä ongelmia. Tutkimus selvitti tukinpyörityksen ongelmien syitä, sekä määritti kahden tukinpyörityslaitteiston takuuarvot. Tutkimuksen kohteena oli myös prosessiparametrien muutoksen vaikutus pyöritystarkkuuteen. Tukin pyöritysvirheen ja saannon yhteyttä tutkittiin teorian perusteella. Tukin onnistuneessa asemoinnissa sahaukseen täytyy hallita tukinpyöritys sekä -suuntaus. Tukin virheellinen asemointi heikentää saantoa. Raaka-ainekustannukset ovat suurimmat yksittäiset kustannukset sahoilla, siksi tukin virheellinen asemointi heikentää sahan taloudellista tulosta voimakkaasti. Työn tuloksista käy ilmi, ettei tukinpyörityksen onnistuminen riipu ainoastaan mekaanisista ratkaisuista, järjestelmän kaikkien komponenttien on toimittava moitteettomasti. Mekaniikka ei toteuta pyörityskäskyjä oikein, jos käskyt ovat epätarkkoja. Tukinpyörityksen tarkkuuden mittaukseen on kiinnitetty huomiota vasta äskettäin. Tunnusluvut, jotka kuvaavat tukinpyöritystarkkuutta ovat vakiintumassa yleiseen käyttöön. Työn tulosten perusteella voidaan tukinpyörityslaitteistojen myynti perustaa tutkimustiedolle.

Sahan kustannustenjakomalli toimintolaskentaa apuna käyttäen

Työn tavoitteena oli rakentaa sahan kustannuksille laskentamalli, jolla kustannukset voidaan kohdistaa markkinasegmenteille. Työssä käytettiin toimintolaskentaa, joka kohdistaa kustannuksia tarkemmin, kuin perinteiset kustannuslaskentamenetelmät. Toimintolaskenta on kaksivaiheinen menetelmä, jossa ensin resurssit kohdistetaan käytön mukaan toiminnoille ja näiltä edelleen laskentakohteille toimintojen kulutuksen mukaan. Suuri osa mallin rakentamisajasta kului toimintojen määrittelyyn, analysointiin, tiedonhakuun ja laskentainformaation keräämiseen. Rakennettua kustannustenjakomallia voidaan käyttää apuna esim. segmentti-, asete- tai tuotekohtaista kannattavuutta laskettaessa. Kustannustenjakomalli kohdistaa sahan kustannukset kolmelle eri kustannusobjektille. Nämä objektit ovat tuote, segmentti ja tehdas. Tehdastason kustannukset kohdistetaan ainoastaan tuotteiden tehdashintojen määrittämisessä. Nämä kustannukset eivät vaikuta mitenkään tuotteen tai markkinasegmentin kannattavuuteen. Laskentamallin rakenne riippuu mallin käyttötarkoituksesta. Kustannustenjakomallia kokeiltiin kolmelle erilaiselle sahaukselle. Mallissa tarkasteltiin normaalikokoisen tukin, Japanin sahatavaran (lyhyt tukki) ja pienen tukin sahauksia sekä näiden aiheuttamia kustannuksia. Toimintolaskenta soveltuu hyvin sahan kustannusten kohdistamiseen. Koska sahan tuotanto on prosessimaista, niin toimintoja on vähän. Vaikka segmenttitason palvelutoimintojen osuus kustannuksista onkin pieni, niin toimintolaskenta toimii usein todellisena silmien avaajana, kun toimintoja ja niiden kustannuksia analysoidaan.

Teräohjaimet jakopyörösahoissa

Diplomityön tavoitteena oli tutkia pyöröterän kehältä ohjauksen soveltuvuutta kaksiakselisiin jakosahoihin. Tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa sahalaitoksen tuotantoprosessin koneiden suunnitteluun sahakonetekniikan edelleen kehittämiseksi. Työ voi myös palvella sahalaitoksia yhtenä työkaluna koneiden valinnassa tuotantoprosessin tehostamiseksi. Diplomityössä on tutkittu tekniikkaa suomalaisen sahakonevalmistajan, Veisto Oy:n näkökulmasta mutta työn tulokset ovat tarkoitettu yleisesti sovellettaviksi. Diplomityön kirjallisuusosa koostuu teräohjainjärjestelmän etujen ja haittojen kartoituksesta puuraaka-aineen käyttösuhteen, käytettävyyden, tuotantonopeuksien, kunnossapidon ja käytön näkökannoilta tarkasteltuna. Lisäksi työhön on liitetty aiheeseen kiinteästi liittyvä kirjallisuuteen ja valmistajilta saatuihin tietoihin perustuva katsaus tämän hetken pyöröterätekniikkaan. Työssä analysoidaan myös kevättalvella 2002 Itä-Kanadassa suoritettujen sahauskokeiden tuloksia. Kokeissa tutkittiin kehältä ohjatuille terille muutetun jakosahayksikön suorituskykyä ja käytettävyyttä. Tutkittava kone oli Veisto Oy:n valmistama muuttuva-asetteinen pelkkahakkuri -VDA -jakosaha, tyypiltään HewSaw R200 MSA SE.

Evidence for the influence of the North Atlantic Oscillation on the total ozone column at northern low latitudes and midlatitudes during winter and summer seasons.

The strong influence of the winter North Atlantic Oscillation (NAO) on the total ozone column (TOC) in the Northern Hemisphere has been reported in a number of previous studies. In this study we show that this influence is not restricted to the winter season but is also significant in summer. Especially interesting effects of the summer NAO (SNAO) on the TOC are observed over the eastern Mediterranean region, where a strongly positive SNAO index is related to the creation of a geopotential height-negative anomaly over Greece with maximum amplitude at 200 hPa. Another anomaly was observed west of the Iberian Peninsula with similar effects on the TOC. Analyzing 26 years of Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) and Ozone Monitoring Instrument (OMI) data from the equator to midlatitudes (60°) in the Northern Hemisphere, we demonstrate that the SNAO accounts for up to 30% of the TOC variability with a strong latitudinal and longitudinal dependence. Additionally, we obtain significant correlations between the NAO index and the thermal tropopause pressure and also with the geopotential heights at 200 and 500 hPa. Finally, some indirect connections between NAO and the TOC through teleconnections are also discussed.

The systemic control of circadian gene expression.

The mammalian circadian timing system consists of a central pacemaker in the brain's suprachiasmatic nucleus (SCN) and subsidiary oscillators in nearly all body cells. The SCN clock, which is adjusted to geophysical time by the photoperiod, synchronizes peripheral clocks through a wide variety of systemic cues. The latter include signals depending on feeding cycles, glucocorticoid hormones, rhythmic blood-borne signals eliciting daily changes in actin dynamics and serum response factor (SRF) activity, and sensors of body temperature rhythms, such as heat shock transcription factors and the cold-inducible RNA-binding protein CIRP. To study these systemic signalling pathways, we designed and engineered a novel, highly photosensitive apparatus, dubbed RT-Biolumicorder. This device enables us to record circadian luciferase reporter gene expression in the liver and other organs of freely moving mice over months in real time. Owing to the multitude of systemic signalling pathway involved in the phase resetting of peripheral clocks the disruption of any particular one has only minor effects on the steady state phase of circadian gene expression in organs such as the liver. Nonetheless, the implication of specific pathways in the synchronization of clock gene expression can readily be assessed by monitoring the phase-shifting kinetics using the RT-Biolumicorder.

Architectural characterization of a delta-front reservoir analogue combining ground penetrating radar and electrical resistivity tomography: Roda Sandstone (Lower Eocene, Graus-Tremp basin, Spain)

Three-dimensional reconstruction of reservoir analogues can be improved combining data from different geophysical methods. Ground Penetrating Radar (GPR) and Electrical Resistivity Tomography (ERT) data are valuable tools, since they provide subsurface information from internal architecture and facies distribution of sedimentary rock bodies, enabling the upgrading of depositional models and heterogeneity reconstruction. The Lower Eocene Roda Sandstone is a well-known deltaic complex widely studied as a reservoir analogue that displays a series of sandstone wedges with a general NE to SW progradational trend. To provide a better understanding of internal heterogeneity of a 10m-thick progradational delta-front sandstone unit, 3D GPR data were acquired. In addition, common midpoints (CMP) to measure the sandstone subsoil velocity, test profiles with different frequency antennas (25, 50 and 100MHz) and topographic data for subsequent correction in the geophysical data were also obtained. Three ERT profiles were also acquired to further constrain GPR analysis. These geophysical results illustrate the geometry of reservoir analogue heterogeneities both depositional and diagenetic in nature, improving and complementing previous outcrop-derived data. GPR interpretation using radar stratigraphy principles and attributes analysis provided: 1)tridimensional geometry of major stratigraphic surfaces that define four units in the GPR Prism, 2) image the internal architecture of the units and their statistical study of azimuth and dips, useful for a quick determination of paleocurrent directions. These results were used to define the depositional architecture of the progradational sandbody that shows an arrangement in very-high-frequency sequences characterized by clockwise paleocurrent variations and decrease of the sedimentary flow, similar to those observed at a greater scale in the same system. This high-frequency sequential arrangement has been attributed to the autocyclic dynamics of a supply-dominated delta- front where fluvial and tidal currents are in competition. The resistivity models enhanced the viewing of reservoir quality associated with cement distribution caused by depositional and early diagenetic processes related to the development of transgressive and regressive systems tracts in igh-frequency sequences.

Geofísica ambiental: técnicas no destructivas para el reconocimiento de zonas contaminadas por vertidos

Los países industrializados afrontan ahora las consecuencias de varias décadas de gestión inadecuada de sus residuos tóxicos y peligrosos. En las últimas décadas el volumen de residuos generados ha aumentado en progresión geométrica provocando un riesgo toxicológico para el hombre a través de su interacción con el medio fisico. El vertido incontrolado de todo tipo de residuos ha sido una práctica creciente en muchas localidades. Importantes volUmenes de residuos industriales y de otros tipos (urbanos, agncolas, etc.) han sido enterrados en vertederos, muchos de los cuales carecen de las barreras geológicas naturales o artificiles, y los fluidos tóxicos que se producen por lixiviación pueden migrar hacia el exterior y contaminar las aguas subterráneas. El problema se agrava cuando una vez colmatado el vertedero se cubre de tierra y se pierde la información relativa a las prácticas de vertido practicadas en el pasado.

Engineering Geology for Society and Territory: volume 2: landslide processes

This book is one out of 8 IAEG XII Congress volumes, and deals with Landslide processes, including: field data and monitoring techniques, prediction and forecasting of landslide occurrence, regional landslide inventories and dating studies, modeling of slope instabilities and secondary hazards (e.g. impulse waves and landslide-induced tsunamis, landslide dam failures and breaching), hazard and risk assessment, earthquake and rainfall induced landslides, instabilities of volcanic edifices, remedial works and mitigation measures, development of innovative stabilization techniques and applicability to specific engineering geological conditions, use of geophysical techniques for landslide characterization and investigation of triggering mechanisms. Focuses is given to innovative techniques, well documented case studies in different environments, critical components of engineering geological and geotechnical investigations, hydrological and hydrogeological investigations, remote sensing and geophysical techniques, modeling of triggering, collapse, runout and landslide reactivation, geotechnical design and construction procedures in landslide zones, interaction of landslides with structures and infrastructures and possibility of domino effects. The Engineering Geology for Society and Territory volumes of the IAEG XII Congress held in Torino from September 15-19, 2014, analyze the dynamic role of engineering geology in our changing world and build on the four main themes of the congress: environment, processes, issues, and approaches.

Röntgenillä mitattujen tukin laatutietojen analysointi metsäjärjestelmän erätietojen suhteen

Röntgentekniikkaa hyödyntävä tukkien laaduttaminen on mandollistanut raaka-aineen tehokkaamman hyötykäytön. Puun viat ja ominaisuudet voidaan havaita röntgentekniikkaa käyttäen ennen raaka-aineen jatkojalostamista., näin raaka-aine voidaan hyödyntää mandollisimman hyvin sen ominaisuuksien perusteella. Diplomityö on tehty Stora Enso -konserniin kuuluvalle Stora Enso Timberille. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on ollut analysoida Honkalanden sahan röntgenin mittaamia laatutietoja. Tavoitteena oli selvittää, voiko laatutietojen perusteella määrittää leimikkokohtaisia laatueroja eri maantieteellisille alueille tai kasvupaikkatyypeille.