961 resultados para surface modeling
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Metal matrix composites (MMC) having aluminium (Al) in the matrix phase and silicon carbide particles (SiCp) in reinforcement phase, ie Al‐SiCp type MMC, have gained popularity in the re‐cent past. In this competitive age, manufacturing industries strive to produce superior quality products at reasonable price. This is possible by achieving higher productivity while performing machining at optimum combinations of process variables. The low weight and high strength MMC are found suitable for variety of components
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Atmospheric downwelling longwave radiation is an important component of the terrestrial energy budget; since it is strongly related with the greenhouse effect, it remarkably affects the climate. In this study, I evaluate the estimation of the downwelling longwave irradiance at the terrestrial surface for cloudless and overcast conditions using a one-dimensional radiative transfer model (RTM), specifically the Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer (SBDART). The calculations performed by using this model were compared with pyrgeometer measurements at three different European places: Girona (NE of the Iberian Peninsula), Payerne (in the East of Switzerland), and Heselbach (in the Black Forest, Germany). Several studies of sensitivity based on the radiative transfer model have shown that special attention on the input of temperature and water content profiles must be held for cloudless sky conditions; for overcast conditions, similar sensitivity studies have shown that, besides the atmospheric profiles, the cloud base height is very relevant, at least for optically thick clouds. Also, the estimation of DLR in places where radiosoundings are not available is explored, either by using the atmospheric profiles spatially interpolated from the gridded analysis data provided by European Centre of Medium-Range Weather Forecast (ECMWF), or by applying a real radiosounding of a nearby site. Calculations have been compared with measurements at all sites. During cloudless sky conditions, when radiosoundings were available, calculations show differences with measurements of -2.7 ± 3.4 Wm-2 (Payerne). While no in situ radiosoundings are available, differences between modeling and measurements were about 0.3 ± 9.4 Wm-2 (Girona). During overcast sky conditions, when in situ radiosoundings and cloud properties (derived from an algorithm that uses spectral infrared and microwave ground based measurements) were available (Black Forest), calculations show differences with measurements of -0.28 ± 2.52 Wm2. When using atmospheric profiles from the ECMWF and fixed values of liquid water path and droplet effective radius (Girona) calculations show differences with measurements of 4.0 ± 2.5 Wm2. For all analyzed sky conditions, it has been confirmed that estimations from radiative transfer modeling are remarkably better than those obtained by simple parameterizations of atmospheric emissivity.
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This study presents a numerical method to derive the Darcy- Weisbach friction coefficient for overland flow under partial inundation of surface roughness. To better account for the variable influence of roughness with varying levels of emergence, we model the flow over a network which evolves as the free surface rises. This network is constructed using a height numerical map, based on surface roughness data, and a discrete geometry skeletonization algorithm. By applying a hydraulic model to the flows through this network, local heads, velocities, and Froude and Reynolds numbers over the surface can be estimated. These quantities enable us to analyze the flow and ultimately to derive a bulk friction factor for flow over the entire surface which takes into account local variations in flow quantities. Results demonstrate that although the flow is laminar, head losses are chiefly inertial because of local flow disturbances. The results also emphasize that for conditions of partial inundation, flow resistance varies nonmonotonically but does generally increase with progressive roughness inundation.
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The retrieval (estimation) of sea surface temperatures (SSTs) from space-based infrared observations is increasingly performed using retrieval coefficients derived from radiative transfer simulations of top-of-atmosphere brightness temperatures (BTs). Typically, an estimate of SST is formed from a weighted combination of BTs at a few wavelengths, plus an offset. This paper addresses two questions about the radiative transfer modeling approach to deriving these weighting and offset coefficients. How precisely specified do the coefficients need to be in order to obtain the required SST accuracy (e.g., scatter <0.3 K in week-average SST, bias <0.1 K)? And how precisely is it actually possible to specify them using current forward models? The conclusions are that weighting coefficients can be obtained with adequate precision, while the offset coefficient will often require an empirical adjustment of the order of a few tenths of a kelvin against validation data. Thus, a rational approach to defining retrieval coefficients is one of radiative transfer modeling followed by offset adjustment. The need for this approach is illustrated from experience in defining SST retrieval schemes for operational meteorological satellites. A strategy is described for obtaining the required offset adjustment, and the paper highlights some of the subtler aspects involved with reference to the example of SST retrievals from the imager on the geostationary satellite GOES-8.
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Accurate estimates of how soil water stress affects plant transpiration are crucial for reliable land surface model (LSM) predictions. Current LSMs generally use a water stress factor, β, dependent on soil moisture content, θ, that ranges linearly between β = 1 for unstressed vegetation and β = 0 when wilting point is reached. This paper explores the feasibility of replacing the current approach with equations that use soil water potential as their independent variable, or with a set of equations that involve hydraulic and chemical signaling, thereby ensuring feedbacks between the entire soil–root–xylem–leaf system. A comparison with the original linear θ-based water stress parameterization, and with its improved curvi-linear version, was conducted. Assessment of model suitability was focused on their ability to simulate the correct (as derived from experimental data) curve shape of relative transpiration versus fraction of transpirable soil water. We used model sensitivity analyses under progressive soil drying conditions, employing two commonly used approaches to calculate water retention and hydraulic conductivity curves. Furthermore, for each of these hydraulic parameterizations we used two different parameter sets, for 3 soil texture types; a total of 12 soil hydraulic permutations. Results showed that the resulting transpiration reduction functions (TRFs) varied considerably among the models. The fact that soil hydraulic conductivity played a major role in the model that involved hydraulic and chemical signaling led to unrealistic values of β, and hence TRF, for many soil hydraulic parameter sets. However, this model is much better equipped to simulate the behavior of different plant species. Based on these findings, we only recommend implementation of this approach into LSMs if great care with choice of soil hydraulic parameters is taken
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Seasonal variations in the diurnal evolution of the global, diffuse and direct solar radiation at the surface, the clearness index, diffuse fraction and direct fraction are described in detail for the City of Sao Paulo, Brazil. The description is based on measurements of global and diffuse solar radiation carried out over 5.25 years. The diffuse component was measured with a shadow-band device. The annual evolution of the amplitude of the diurnal cycle of all radiometric parameters indicates a seasonal pattern with two distinct periods: autumn-winter and spring-summer. About 10% of the observed period was characterized by clear sky days. This seasonal variation is determined by a larger incidence of clear sky days in the autumn-winter period. Reductions of up to 10% in hourly and daily values of global radiation were observed in conjunction with an increase in particulate matter concentration on clear sky days. The pollution effect may be responsible for the discrepancy, of 16%, found between local and more regional estimates of global solar radiation in Sao Paulo. The diurnal evolution of hourly values of monthly-averaged global and diffuse solar radiation were successfully estimated by the empirical expressions derived here. Daily values of monthly-averaged global solar radiation were satisfactorily estimated using the Angstrom expression.
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Die vorliegende Dissertation untersucht die biogeochemischen Vorgänge in der Vegetationsschicht (Bestand) und die Rückkopplungen zwischen physiologischen und physikalischen Umweltprozessen, die das Klima und die Chemie der unteren Atmosphäre beeinflussen. Ein besondere Schwerpunkt ist die Verwendung theoretischer Ansätze zur Quantifizierung des vertikalen Austauschs von Energie und Spurengasen (Vertikalfluss) unter besonderer Berücksichtigung der Wechselwirkungen der beteiligten Prozesse. Es wird ein differenziertes Mehrschicht-Modell der Vegetation hergeleitet, implementiert, für den amazonischen Regenwald parametrisiert und auf einen Standort in Rondonia (Südwest Amazonien) angewendet, welches die gekoppelten Gleichungen zur Energiebilanz der Oberfläche und CO2-Assimilation auf der Blattskala mit einer Lagrange-Beschreibung des Vertikaltransports auf der Bestandesskala kombiniert. Die hergeleiteten Parametrisierungen beinhalten die vertikale Dichteverteilung der Blattfläche, ein normalisiertes Profil der horizontalen Windgeschwindigkeit, die Lichtakklimatisierung der Photosynthesekapazität und den Austausch von CO2 und Wärme an der Bodenoberfläche. Desweiteren werden die Berechnungen zur Photosynthese, stomatären Leitfähigkeit und der Strahlungsabschwächung im Bestand mithilfe von Feldmessungen evaluiert. Das Teilmodell zum Vertikaltransport wird im Detail unter Verwendung von 222-Radon-Messungen evaluiert. Die ``Vorwärtslösung'' und der ``inverse Ansatz'' des Lagrangeschen Dispersionsmodells werden durch den Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Konzentrationsprofilen bzw. Bodenflüssen bewertet. Ein neuer Ansatz wird hergeleitet, um die Unsicherheiten des inversen Ansatzes aus denjenigen des Eingabekonzentrationsprofils zu quantifizieren. Für nächtliche Bedingungen wird eine modifizierte Parametrisierung der Turbulenz vorgeschlagen, welche die freie Konvektion während der Nacht im unteren Bestand berücksichtigt und im Vergleich zu früheren Abschätzungen zu deutlich kürzeren Aufenthaltszeiten im Bestand führt. Die vorhergesagte Stratifizierung des Bestandes am Tage und in der Nacht steht im Einklang mit Beobachtungen in dichter Vegetation. Die Tagesgänge der vorhergesagten Flüsse und skalaren Profile von Temperatur, H2O, CO2, Isopren und O3 während der späten Regen- und Trockenzeit am Rondonia-Standort stimmen gut mit Beobachtungen überein. Die Ergebnisse weisen auf saisonale physiologische Änderungen hin, die sich durch höhere stomatäre Leitfähigkeiten bzw. niedrigere Photosyntheseraten während der Regen- und Trockenzeit manifestieren. Die beobachteten Depositionsgeschwindigkeiten für Ozon während der Regenzeit überschreiten diejenigen der Trockenzeit um 150-250%. Dies kann nicht durch realistische physiologische Änderungen erklärt werden, jedoch durch einen zusätzlichen cuticulären Aufnahmemechanismus, möglicherweise an feuchten Oberflächen. Der Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Isoprenkonzentrationen im Bestand weist auf eine reduzierte Isoprenemissionskapazität schattenadaptierter Blätter und zusätzlich auf eine Isoprenaufnahme des Bodens hin, wodurch sich die globale Schätzung für den tropischen Regenwald um 30% reduzieren würde. In einer detaillierten Sensitivitätsstudie wird die VOC Emission von amazonischen Baumarten unter Verwendung eines neuronalen Ansatzes in Beziehung zu physiologischen und abiotischen Faktoren gesetzt. Die Güte einzelner Parameterkombinationen bezüglich der Vorhersage der VOC Emission wird mit den Vorhersagen eines Modells verglichen, das quasi als Standardemissionsalgorithmus für Isopren dient und Licht sowie Temperatur als Eingabeparameter verwendet. Der Standardalgorithmus und das neuronale Netz unter Verwendung von Licht und Temperatur als Eingabeparameter schneiden sehr gut bei einzelnen Datensätzen ab, scheitern jedoch bei der Vorhersage beobachteter VOC Emissionen, wenn Datensätze von verschiedenen Perioden (Regen/Trockenzeit), Blattentwicklungsstadien, oder gar unterschiedlichen Spezies zusammengeführt werden. Wenn dem Netzwerk Informationen über die Temperatur-Historie hinzugefügt werden, reduziert sich die nicht erklärte Varianz teilweise. Eine noch bessere Leistung wird jedoch mit physiologischen Parameterkombinationen erzielt. Dies verdeutlicht die starke Kopplung zwischen VOC Emission und Blattphysiologie.
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Die Wechselwirkung zwischen Proteinen und anorganischen Oberflächen fasziniert sowohl aus angewandter als auch theoretischer Sicht. Sie ist ein wichtiger Aspekt in vielen Anwendungen, unter anderem in chirugischen Implantaten oder Biosensoren. Sie ist außerdem ein Beispiel für theoretische Fragestellungen betreffend die Grenzfläche zwischen harter und weicher Materie. Fest steht, dass Kenntnis der beteiligten Mechanismen erforderlich ist um die Wechselwirkung zwischen Proteinen und Oberflächen zu verstehen, vorherzusagen und zu optimieren. Aktuelle Fortschritte im experimentellen Forschungsbereich ermöglichen die Untersuchung der direkten Peptid-Metall-Bindung. Dadurch ist die Erforschung der theoretischen Grundlagen weiter ins Blickfeld aktueller Forschung gerückt. Eine Möglichkeit die Wechselwirkung zwischen Proteinen und anorganischen Oberflächen zu erforschen ist durch Computersimulationen. Obwohl Simulationen von Metalloberflächen oder Proteinen als Einzelsysteme schon länger verbreitet sind, bringt die Simulation einer Kombination beider Systeme neue Schwierigkeiten mit sich. Diese zu überwinden erfordert ein Mehrskalen-Verfahren: Während Proteine als biologische Systeme ausreichend mit klassischer Molekulardynamik beschrieben werden können, bedarf die Beschreibung delokalisierter Elektronen metallischer Systeme eine quantenmechanische Formulierung. Die wichtigste Voraussetzung eines Mehrskalen-Verfahrens ist eine Übereinstimmung der Simulationen auf den verschiedenen Skalen. In dieser Arbeit wird dies durch die Verknüpfung von Simulationen alternierender Skalen erreicht. Diese Arbeit beginnt mit der Untersuchung der Thermodynamik der Benzol-Hydratation mittels klassischer Molekulardynamik. Dann wird die Wechselwirkung zwischen Wasser und den [111]-Metalloberflächen von Gold und Nickel mittels eines Multiskalen-Verfahrens modelliert. In einem weiteren Schritt wird die Adsorbtion des Benzols an Metalloberflächen in wässriger Umgebung studiert. Abschließend wird die Modellierung erweitert und auch die Aminosäuren Alanin und Phenylalanin einbezogen. Dies eröffnet die Möglichkeit realistische Protein- Metall-Systeme in Computersimulationen zu betrachten und auf theoretischer Basis die Wechselwirkung zwischen Peptiden und Oberflächen für jede Art Peptide und Oberfläche vorauszusagen.
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Volcán Pacaya is one of three currently active volcanoes in Guatemala. Volcanic activity originates from the local tectonic subduction of the Cocos plate beneath the Caribbean plate along the Pacific Guatemalan coast. Pacaya is characterized by generally strombolian type activity with occasional larger vulcanian type eruptions approximately every ten years. One particularly large eruption occurred on May 27, 2010. Using GPS data collected for approximately 8 years before this eruption and data from an additional three years of collection afterwards, surface movement covering the period of the eruption can be measured and used as a tool to help understand activity at the volcano. Initial positions were obtained from raw data using the Automatic Precise Positioning Service provided by the NASA Jet Propulsion Laboratory. Forward modeling of observed 3-D displacements for three time periods (before, covering and after the May 2010 eruption) revealed that a plausible source for deformation is related to a vertical dike or planar surface trending NNW-SSE through the cone. For three distinct time periods the best fitting models describe deformation of the volcano: 0.45 right lateral movement and 0.55 m tensile opening along the dike mentioned above from October 2001 through January 2009 (pre-eruption); 0.55 m left lateral slip along the dike mentioned above for the period from January 2009 and January 2011 (covering the eruption); -0.025 m dip slip along the dike for the period from January 2011 through March 2013 (post-eruption). In all bestfit models the dike is oriented with a 75° westward dip. These data have respective RMS misfit values of 5.49 cm, 12.38 cm and 6.90 cm for each modeled period. During the time period that includes the eruption the volcano most likely experienced a combination of slip and inflation below the edifice which created a large scar at the surface down the northern flank of the volcano. All models that a dipping dike may be experiencing a combination of inflation and oblique slip below the edifice which augments the possibility of a westward collapse in the future.
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The human immunodeficiency virus-1 reverse transcriptase inhibitory activity of 2-(2,6-disubstituted phenyl)-3-(substituted pyrimidin-2-yl)-thiazolidin-4-ones have been analyzed using combinatorial protocol in multiple linear regression (CP-MLR) with several electronic and molecular surface area features of the compounds obtained from Molecular Operating Environment (MOE) software. The study has indicated the role of different charged molecular surface areas in modeling the inhibitory activity of the compounds. The derived models collectively suggested that the compounds should be compact without bulky substitutions on its peripheries for better HIV-1 RT inhibitory activity. It also emphasized the necessity of hydrophobicity and compact structural features for their activity. The scope of the descriptors identified for these analogues have been verified by extending the dataset with different 2-(disubstituted phenyl)-3-(substituted pyridin-2-yl)-thiazolidin-4-ones. The joint analysis of extended dataset highlighted the information content of identified descriptors in modeling the HIV-1 RT inhibitory activity of the compounds.