Cruise Report NOAA Ship McARTHUR II Cruise AR-04-04: Leg 2 (June 1-12, 2004): A pilot survey of deepwater coral/sponge assemblages and their susceptibility to fishing/harvest impacts at the Olympic Coast National Marine Sanctuary (OCNMS)

Summary: The offshore shelf and canyon habitats of the OCNMS (Fig. 1) are areas of high primary productivity and biodiversity that support extensive groundfish fisheries. Recent acoustic surveys conducted in these waters have indicated the presence of hard-bottom substrates believed to harbor unique deep-sea coral and sponge assemblages. Such fauna are often associated with shallow tropical waters, however an increasing number of studies around the world have recorded them in deeper, cold-water habitats in both northern and southern latitudes. These habitats are of tremendous value as sites of recruitment for commercially important fishes. Yet, ironically, studies have shown how the gear used in offshore demersal fishing, as well as other commercial operations on the seafloor, can cause severe physical disturbances to resident benthic fauna. Due to their exposed structure, slow growth and recruitment rates, and long life spans, deep-sea corals and sponges may be especially vulnerable to such disturbances, requiring very long periods to recover. Potential effects of fishing and other commercial operations in such critical habitats, and the need to define appropriate strategies for the protection of these resources, have been identified as a high-priority management issue for the sanctuary. To begin addressing this issue, an initial pilot survey was conducted June 1-12, 2004 at six sites in offshore waters of the OCNMS (Fig. 2, average depths of 147-265 m) to explore for the presence of deep-sea coral/sponge assemblages and to look for evidence of potential anthropogenic impacts in these critical habitats. The survey was conducted on the NOAA Ship McARTHUR-II using the Navy’s Phantom DHD2+2 remotely operated vehicle (ROV), which was equipped with a video camera, lasers, and a manipulator arm for the collection of voucher specimens. At each site, a 0.1-m2 grab sampler also was used to collect samples of sediments for the analysis of macroinfauna (> 1.0 mm), total organic carbon (TOC), grain size, and chemical contaminants. Vertical profiles of salinity, dissolved oxygen (DO), temperature, and pressure were recorded at each site with a small SeaCat conductivity-temperature-depth (CTD) profiler. Niskin bottles attached to the CTD also obtained near-bottom water samples in support of a companion study of microbial indicators of coral health and general ecological condition across these sites. All samples except the sediment-contaminant samples are being analyzed with present project funds. Original cruise plans included a total of 12 candidate stations to investigate (Fig. 3). However, inclement weather and equipment failures restricted the sampling to half of these sites. In spite of the limited sampling, the work completed was sufficient to address key project objectives and included several significant scientific observations. Foremost, the cruise was successful in demonstrating the presence of target deepwater coral species in these waters. Patches of the rare stony coral Lophelia pertusa, more characteristic of deepwater coral/sponge assemblages in the North Atlantic, were observed for the first time in OCNMS at a site in 271 meters of water. A large proportion of these corals consisted of dead and broken skeletal remains, and a broken gorgonian (soft coral) also was observed nearby. The source of these disturbances is not known. However, observations from several sites included evidence of bottom trawl marks in the sediment and derelict fishing gear (long lines). Preliminary results also support the view that these areas are important reservoirs of marine biodiversity and of value as habitat for demersal fishes. For example, onboard examination of 18 bottom-sediment grabs revealed benthic infaunal species representative of 14 different invertebrate phyla. Twenty-eight species of fishes from 11 families, including 11 (possibly 12) species of ommercially important rockfishes, also were identified from ROV video footage. These initial discoveries have sparked considerable interests in follow-up studies to learn more about the spatial extent of these assemblages and magnitude of potential impacts from commercial-fishing and other anthropogenic activities in the area. It is essential to expand our knowledge of these deep-sea communities and their vulnerability to potential environmental risks in order to determine the most appropriate management strategies. The survey was conducted under a partnership between NOAA’s National Centers for Coastal Ocean Science (NCCOS) and National Marine Sanctuary Program (NMSP) and included scientists from NCCOS, OCNMS, and several other west-coast State, academic, private, and tribal research institutions (see Section 4 for a complete listing of participating scientists). (PDF contains 20 pages)

Survey report of NOAA Ship McArthur II cruises AR-04-04, AR-05-05 and AR-06-03: Habitat classification of side scan sonar imagery in support of deep-sea coral/sponge explorations at the Olympic Coast National Marine Sanctuary

Habitat mapping and characterization has been defined as a high-priority management issue for the Olympic Coast National Marine Sanctuary (OCNMS), especially for poorly known deep-sea habitats that may be sensitive to anthropogenic disturbance. As a result, a team of scientists from OCNMS, National Centers for Coastal Ocean Science (NCCOS), and other partnering institutions initiated a series of surveys to assess the distribution of deep-sea coral/sponge assemblages within the sanctuary and to look for evidence of potential anthropogenic impacts in these critical habitats. Initial results indicated that remotely delineating areas of hard bottom substrate through acoustic sensing could be a useful tool to increase the efficiency and success of subsequent ROV-based surveys of the associated deep-sea fauna. Accordingly, side scan sonar surveys were conducted in May 2004, June 2005, and April 2006 aboard the NOAA Ship McArthur II to: (1) obtain additional imagery of the seafloor for broader habitat-mapping coverage of sanctuary waters, and (2) help delineate suitable deep-sea coral/sponge habitat, in areas of both high and low commercial-fishing activities, to serve as sites for surveying-in more detail using an ROV on subsequent cruises. Several regions of the sea floor throughout the OCNMS were surveyed and mosaicked at 1-meter pixel resolution. Imagery from the side scan sonar mapping efforts was integrated with other complementary data from a towed camera sled, ROVs, sedimentary samples, and bathymetry records to describe geological and biological (where possible) aspects of habitat. Using a hierarchical deep-water marine benthic classification scheme (Greene et al. 1999), we created a preliminary map of various habitat polygon features for use in a geographical information system (GIS). This report provides a description of the mapping and groundtruthing efforts as well as results of the image classification procedure for each of the areas surveyed. (PDF contains 60 pages.)

7 fs超快强激光驱动Ar原子产生支持单个阿秒脉冲的高次谐波连续谱

采用脉冲宽度为7 fs，脉冲能量为0．4mJ的超快强激光脉冲与气体盒子中Ar原子作用获得了高次谐波截止区连续谱，并发现当驱动激光稳定在不同的载波包络相位时，高次谐波的谱结构、谱调制深度和连续谱的带宽都有很大区别。在某些载波包络相位时获得了平滑的连续谱，调制深度小于17％，连续带宽达10eV，从而支持时域上获得变换极限500as的单个阿秒脉冲。

A Cerenkov-ΔΕ-Cerenkov detector for high energy cosmic ray isotopes and an accelerator study of ^(40)Ar & ^(56)Fe fragmentation

This thesis has two major parts. The first part of the thesis will describe a high energy cosmic ray detector -- the High Energy Isotope Spectrometer Telescope (HEIST). HEIST is a large area (0.25 m²sr) balloon-borne isotope spectrometer designed to make high-resolution measurements of isotopes in the element range from neon to nickel (10 ≤ Z ≤ 28) at energies of about 2 GeV/nucleon. The instrument consists of a stack of 12 NaI(Tl) scintilla tors, two Cerenkov counters, and two plastic scintillators. Each of the 2-cm thick NaI disks is viewed by six 1.5-inch photomultipliers whose combined outputs measure the energy deposition in that layer. In addition, the six outputs from each disk are compared to determine the position at which incident nuclei traverse each layer to an accuracy of ~2 mm. The Cerenkov counters, which measure particle velocity, are each viewed by twelve 5-inch photomultipliers using light integration boxes.

HEIST-2 determines the mass of individual nuclei by measuring both the change in the Lorentz factor (Δγ) that results from traversing the NaI stack, and the energy loss (ΔΕ) in the stack. Since the total energy of an isotope is given by Ε = γM, the mass M can be determined by M = ΔΕ/Δγ. The instrument is designed to achieve a typical mass resolution of 0.2 amu.

The second part of this thesis presents an experimental measurement of the isotopic composition of the fragments from the breakup of high energy ⁴⁰Ar and ⁵⁶Fe nuclei. Cosmic ray composition studies rely heavily on semi-empirical estimates of the cross-sections for the nuclear fragmentation reactions which alter the composition during propagation through the interstellar medium. Experimentally measured yields of isotopes from the fragmentation of ⁴⁰Ar and ⁵⁶Fe are compared with calculated yields based on semi-empirical cross-section formulae. There are two sets of measurements. The first set of measurements, made at the Lawrence Berkeley Laboratory Bevalac using a beam of 287 MeV/nucleon ⁴⁰Ar incident on a CH₂ target, achieves excellent mass resolution (σ_m ≤ 0.2 amu) for isotopes of Mg through K using a Si(Li) detector telescope. The second set of measurements, also made at the Lawrence Berkeley Laboratory Bevalac, using a beam of 583 MeV/nucleon ⁵⁶FeFe incident on a CH₂ target, resolved Cr, Mn, and Fe fragments with a typical mass resolution of ~ 0.25 amu, through the use of the Heavy Isotope Spectrometer Telescope (HIST) which was later carried into space on ISEE-3 in 1978. The general agreement between calculation and experiment is good, but some significant differences are reported here.

Análise de unidades de pré-purificação de ar por adsorção

Os principais constituintes do ar, nitrogênio, oxigênio e argônio, estão cada vez mais presentes nas indústrias, onde são empregados nos processos químicos, para o transporte de alimentos e processamento de resíduos. As duas principais tecnologias para a separação dos componentes do ar são a adsorção e a destilação criogênica. Entretanto, para ambos os processos é necessário que os contaminantes do ar, como o gás carbônico, o vapor dágua e hidrocarbonetos, sejam removidos para evitar problemas operacionais e de segurança. Desta forma, o presente trabalho trata do estudo do processo de pré-purificação de ar utilizando adsorção. Neste sistema a corrente de ar flui alternadamente entre dois leitos adsorvedores para produzir ar purificado continuamente. Mais especificamente, o foco da dissertação corresponde à investigação do comportamento de unidades de pré-purificação tipo PSA (pressure swing adsorption), onde a etapa de dessorção é realizada pela redução da pressão. A análise da unidade de pré-purificação parte da modelagem dos leitos de adsorção através de um sistema de equações diferenciais parciais de balanço de massa na corrente gasosa e no leito. Neste modelo, a relação de equilíbrio relativa à adsorção é descrita pela isoterma de Dubinin-Astakhov estendida para misturas multicomponentes. Para a simulação do modelo, as derivadas espaciais são discretizadas via diferenças finitas e o sistema de equações diferenciais ordinárias resultante é resolvido por um solver apropriado (método das linhas). Para a simulação da unidade em operação, este modelo é acoplado a um algoritmo de convergência relativo às quatro etapas do ciclo de operação: adsorção, despressurização, purga e dessorção. O algoritmo em questão deve garantir que as condições finais da última etapa são equivalentes às condições iniciais da primeira etapa (estado estacionário cíclico). Desta forma, a simulação foi implementada na forma de um código computacional baseado no ambiente de programação Scilab (Scilab 5.3.0, 2010), que é um programa de distribuição gratuita. Os algoritmos de simulação de cada etapa individual e do ciclo completo são finalmente utilizados para analisar o comportamento da unidade de pré-purificação, verificando como o seu desempenho é afetado por alterações nas variáveis de projeto ou operacionais. Por exemplo, foi investigado o sistema de carregamento do leito que mostrou que a configuração ideal do leito é de 50% de alumina seguido de 50% de zeólita. Variáveis do processo foram também analisadas, a pressão de adsorção, a vazão de alimentação e o tempo do ciclo de adsorção, mostrando que o aumento da vazão de alimentação leva a perda da especificação que pode ser retomada reduzindo-se o tempo do ciclo de adsorção. Mostrou-se também que uma pressão de adsorção maior leva a uma maior remoção de contaminantes.

Qualidade do ar e atendimentos médicos de emergência por sintomas respiratórios em crianças residentes em Jacarepaguá, Rio de Janeiro

Apesar da cidade do Rio de Janeiro ser uma das mais importantes metrópoles brasileiras são muito pouco conhecidos os efeitos da exposição aos poluentes atmosféricos na saúde da população carioca. Este trabalho foi idealizado para suprir uma parte desta carência. Os poluentes investigados foram PM10, SO2, NO2, CO e O3 e os desfechos envolveram os atendimentos pediátricos de emergência por sintomas respiratórios em três unidades públicas de saúde de Jacarepaguá, entre abril de 2002 e março de 2003. As variáveis de confusão foram a tendência temporal, sazonalidade, temperatura, umidade relativa do ar, precipitação de chuva e infecções respiratórias. Também foram ajustados os efeitos do calendário, isto é, determinados dias do ano que apresentaram comportamentos anormais como feriados e finais de semana. Houve inúmeras falhas no monitoramento de todos os poluentes e devido ao reduzido volume de dados, optou-se por não incluir o SO2 nas análises. Uma vez que os determinantes e as conseqüências clínicas das exposições aos poluentes atmosféricos são bastante distintos nas vias aérias superiores e nas vias aéreas inferiores, um dos estudos verificou a associação dos poluentes do ar com transtornos nestes dois segmentos. Embora de pequena magnitude, somente o O3 apresentou resultado positivo e estatisticamente significativo, tanto com todos os atendimentos de emergência por queixas respiratórias como com os atendimentos motivados por sintomas nas vias aéreas inferiores. O efeito foi no mesmo dia da exposição (lag 0). No outro estudo, investigou-se a associação dos poluentes do ar com os atendimentos de emergência por sintomas de obstrução brônquica. Neste caso, as crianças foram categorizadads em três faixas etárias. Somente as crianças com idades menores que 2 anos tiveram um resultado positivo e estatisticamente significativo, de expressiva magnitude com PM10. Semelhante efeito foi visto com o O3, embora com significado estatístico limítrofe (p<0,06). Também neste estudo o efeito ocorreu no mesmo dia da exposição. Apesar das falhas no monitoramento, nos dois estudos, os parâmetros da poluição ambiental estiveram associados ao aumento do número de atendimentos pediátricos de emergência por motivos respiratórios em Jacarepaguá. Durante o período de estudos, os níveis de todos os poluentes monitorados permaneceram abaixo dos limites recomendados.

Impacto das motocicletas na qualidade do ar das grandes cidades

O crescimento do número de motocicletas nas grandes cidades, em função de fatores como o baixo custo e a alta mobilidade nos centros urbanos, tem sido considerado um importante fator de deterioração da qualidade do ar. Nesse contexto, o monitoramento das emissões gasosas provenientes do escapamento desses veículos é fundamental para o conhecimento da contribuição dessa classe de transporte no agravamento da poluição atmosférica. A partir dessas informações tornam-se possíveis o monitoramento e o controle da qualidade do ar. Para tanto, amostras das emissões de diferentes motocicletas foram coletadas, por meio de dinamômetro, e analisadas por cromatografia gasosa. As emissões das motocicletas foram utilizadas em conjunto com dados meteorológicos utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. As simulações indicam que a concentração de ozônio na troposfera poderá ultrapassar o padrão nacional estabelecido pela Resolução CONAMA 03/90 em até três anos. Além disso, acrescenta-se que as taxas de emissões de compostos legislados emitidos pelas motocicletas utilizadas neste estudo (HC, CO e NOx) já atendem aos níveis preconizados em todas as fases do PROMOT. Assim, além da adoção do PROMOT, se fazem necessárias medidas adicionais para o gerenciamento da emissão de poluentes provindos de fontes móveis. A alteração do tipo de combustível ou até mesmo da fonte de energia, elétrica, por exemplo, seria uma alternativa para o controle da poluição atmosférica

Control de vuelo de un cuadricóptero AR-Drone

[ES]En este TFG se obtendrá un algoritmo de generación de trayectorias para el cuadricóptero AR-Drone capaz de conseguir trazados lo más rápidos posibles teniendo en cuenta la dinámica del modelo y las limitaciones del entorno. Así mismo se propondrá un control primitivo para la detección de obstáculos. Mediante las comunicaciones con el cuadricóptero y el control de los parámetros característicos del medio, se establecerá usando el lenguaje C# los bucles de programación necesarios para discriminar todas las trayectorias desfavorables y obtener una que se adecue a nuestros criterios.