Evolution of superficial lake water temperature profile under diurnal radiative forcing

In lentic water bodies, such as lakes, the water temperature near the surface typically increases during the day, and decreases during the night as a consequence of the diurnal radiative forcing (solar and infrared radiation). These temperature variations penetrate vertically into the water, transported mainly by heat conduction enhanced by eddy diffusion, which may vary due to atmospheric conditions, surface wave breaking, and internal dynamics of the water body. These two processes can be described in terms of an effective thermal diffusivity, which can be experimentally estimated. However, the transparency of the water (depending on turbidity) also allows solar radiation to penetrate below the surface into the water body, where it is locally absorbed (either by the water or by the deployed sensors). This process makes the estimation of effective thermal diffusivity from experimental water temperature profiles more difficult. In this study, we analyze water temperature profiles in a lake with the aim of showing that assessment of the role played by radiative forcing is necessary to estimate the effective thermal diffusivity. To this end we investigate diurnal water temperature fluctuations with depth. We try to quantify the effect of locally absorbed radiation and assess the impact of atmospheric conditions (wind speed, net radiation) on the estimation of the thermal diffusivity. The whole analysis is based on the results of fiber optic distributed temperature sensing, which allows unprecedented high spatial resolution measurements (∼4 mm) of the temperature profile in the water and near the water surface.

Tumor heterogeneity and cancer stem cell paradigm: updates in concept, controversies and clinical relevance.

Although tumor heterogeneity is widely accepted, the existence of cancer stem cells (CSCs) and their proposed role in tumor maintenance has always been challenged and remains a matter of debate. Recently, a path-breaking chapter was added to this saga when three independent groups reported the in vivo existence of CSCs in brain, skin and intestinal tumors using lineage-tracing and thus strengthens the CSC concept; even though certain fundamental caveats are always associated with lineage-tracing approach. In principle, the CSC hypothesis proposes that similar to normal stem cells, CSCs maintain self renewal and multilineage differentiation property and are found at the central echelon of cellular hierarchy present within tumors. However, these cells differ from their normal counterpart by maintaining their malignant potential, alteration of genomic integrity, epigenetic identity and the expression of specific surface protein profiles. As CSCs are highly resistant to chemotherapeutics, they are thought to be a crucial factor involved in tumor relapse and superficially appear as the ultimate therapeutic target. However, even that is not the end; further complication is attributed by reports of bidirectional regeneration mechanism for CSCs, one from their self-renewal capability and another from the recently proposed concept of dynamic equilibrium between CSCs and non-CSCs via their interconversion. This phenomenon has currently added a new layer of complexity in understanding the biology of tumor heterogeneity. In-spite of its associated controversies, this area has rapidly emerged as the center of attention for researchers and clinicians, because of the conceptual framework it provides towards devising new therapies.

N=1 SQCD-like theories with N_f massive flavors from AdS/CFT and beta functions

We study new supergravity solutions related to large-N c N=1 supersymmetric gauge field theories with a large number N f of massive flavors. We use a recently proposed framework based on configurations with N c color D5 branes and a distribution of N f flavor D5 branes, governed by a function N f S(r). Although the system admits many solutions, under plausible physical assumptions the relevant solution is uniquely determined for each value of x ≡ N f /N c . In the IR region, the solution smoothly approaches the deformed Maldacena-Núñez solution. In the UV region it approaches a linear dilaton solution. For x < 2 the gauge coupling β g function computed holographically is negative definite, in the UV approaching the NSVZ β function with anomalous dimension γ 0 = −1/2 (approaching − 3/(32π 2)(2N c  − N f )g 3)), and with β g  → −∞ in the IR. For x = 2, β g has a UV fixed point at strong coupling, suggesting the existence of an IR fixed point at a lower value of the coupling. We argue that the solutions with x > 2 describe a"Seiberg dual" picture where N f  − 2N c flips sign.

Spontaneous Emergence of Chirality in the Limited Enantioselectivity Model: Autocatalytic Cycle Driven by an External Reagent

The emergence of chirality in enantioselective autocatalysis for compounds unable to transform according to the Frank-like reaction network is discussed with respect to the controversial limited enantioselectivity (LES) model composed of coupled enantioselective and non-enantioselective autocatalyses. The LES model cannot lead to spontaneous mirror symmetry breaking (SMSB) either in closed systems with a homogeneous temperature distribution or in closed systems with a stationary non-uniform temperature distribution. However, simulations of chemical kinetics in a two-compartment model demonstrate that SMSB may occur if both autocatalytic reactions are spatially separated at different temperatures in different compartments but coupled under the action of a continuous internal flow. In such conditions, the system can evolve, for certain reaction and system parameters, toward a chiral stationary state; that is, the system is able to reach a bifurcation point leading to SMSB. Numerical simulations in which reasonable chemical parameters have been used suggest that an adequate scenario for such a SMSB would be that of abyssal hydrothermal vents, by virtue of the typical temperature gradients found there and the role of inorganic solids mediating chemical reactions in an enzyme-like role.

Keraamisten teräpalojen käyttö niukkaseosteisten terästen lastuamiseen normaaleissa toimitustiloissa

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia keraamisten kääntöterien soveltuvuus niukkaseosteräksille ja M-käsittelyn vaikutus teränkestoaikoihin. Lisäksi tavoitteena oli tutkia keraamiseosten erityisominaisuudet ja muodostaa käsitys keraamisilla kääntöterillä sorvaamisen erityisvaatimuksista. Kirjallisuusosassa selvitettiin tutkimushetkellä saatavissa olleet keraamiset teräaineseokset ja niiden ominaisuudet sekä selvitettiin keraamisten kääntöterien viimeaikaiset kehitystrendit. Lastuamistutkimus toteutettiin standardin ISO 3685:1993 mukaisesti, minkä lisäksi mitattiin lastuamisvoimat ja tehtiin kokeessa käytetyille terille lastunmurtokoe. Koemateriaalit olivat Imatra Steelin GreenCut, Hydax 25, M-käsittelemätön 42CrMo4 ja M-käsitelty MoC410M. Kokeissa käytetyt kääntöterät olivat eri valmistajien alumiinioksiditeriä, titaanikarbidiseostettuja alumiinioksiditeriä, kuituvahvisteisia ja yksi puhdas titaanikarbidiseosteinen terä. Koetulosten perusteella hyvän teränkestoajan saavuttamiseksi on tärkeää valita oikea keraamiseos ja sille soveltuvat parametrit. Oikein valituilla parametreilla M-terästä sorvattaessa tulokset ylittävät kovametalleilla saavutettavissa olevat arvot. Tulosten perusteella niukkaseostettujen terästen sorvaus onnistuu hyvin keraamisilla kääntöterillä, mutta kovametallisorvaukseen verrattuna syöttöä on laskettava ja lastuamisnopeutta lisättävä. Tämän työn tuloksia voidaan soveltaa sopivissa olosuhteissa toteutettavassa kappaletavaratuotannossa. Sovelluksen onnistuminen vaatii tukevat työstöolosuhteet ja riittävien lastuamisnopeuksien saavuttamisen.

Hienopaperimassojen lujuusominaisuudet nopeassa vetokuormituksessa

Työssä verrattiin koivu-, akaasia- ja eucalyptussellujen käyttökelpoisuutta hienopapereiden kuituraaka-aineena. Kirjallisuusosassa todettiin radan hallinnan paperikoneiden avoimissa vienneissä riippuvan käytetyn geometrian lisäksi lujuus- ja relaksaatio-ominaisuuksista. Kuituverkoston käyttäytymiseen jännityksen alaisena vaikuttavat kuitudimensiot, kosteus ja lämpötila sekä kuituverkostoon kohdistetun jännityksen nopeus ja määrä. Relaksaationopeus ja vetolujuus kasvavat kuivilla papereilla vetonopeuden lisääntyessä. Kosteuspitoisuuden kasvattaminen alentaa puukuiduissa olevien polymeerien lasisiirtymälämpötilaa, jonka seurauksena vetolujuus ja relaksaatiokireys laskevat voimakkaasti. Kosteuspitoisuuden kasvaessa murtovenymä kasvaa lähes lineaarisesti ja repäisylujuus sekä murtotyö saavuttavat maksiminsa tietyssä kosteuspitoisuudessa. Kokeellisessa osassa keskityttiin hienopaperimassojen lujuus- ja relaksaatiokäyttäytymisen selvittämiseen nopeassa vetokuormituksessa. Lisäksi määritettiin laatu-, massa- ja rakenneominaisuuksia valituille koepisteille. Muuttujina kokeissa olivat massojen kuiva-ainepitoisuudet ja jauhatusolosuhteet sekä havusellun osuus hienopaperimassoissa.CSF-tasoon 350 ml jauhetuista näytteistä parhaat lujuus ja relaksaatio-ominaisuudet olivat koivulla ja heikoimmat akaasialla. Erot koepisteiden välillä korostuivat pienellä havusellun määrällä, mutta kaventuivat huomattavasti havusellun määrää lisättäessä. Samaan vetolujuuteen jauhettaessa massojen erot poistuvat kokonaan. Kuivilla näytteillä löydettiin erinomainen korrelaatio myötölujuuden ja relaksaatiokireyden välille. Puristinkuivien näytteiden relaksaatiokireyksiä voidaan kokeiden valossa ennustaa parhaiten kuivien näytteiden vetolujuuksista. Myös elastisten venymien osuuksille ja kuituseinämien paksuuksille löydettiin selvä yhteys.Eucalyptus- ja akaasiamassojen erinomaisuus hienopapereiden raaka-aineena korostui niiden optisissa ominaisuuksissa, erityisesti korkeana valonsirontana. Verrattaessa samassa vetolujuudessa ja relaksaatiokireydessä valonsirontakertoimien arvoja havaittiin akaasian olevan paras koivun jäädessä heikoimmaksi. Lisäksi akaasian ja eucalyptuksen kapeat kuitujakaumat ovat edullisia painokoneessa värin tasaisen imeytymisen kannalta. Akaasian pienet ja taipuisat kuidut antavat paperille tasaisen pinnan ja siten painatuksessa tasaisen painoalustan.

Sähkömoottorin rakenteen analysointi tärisevässä käytössä

Tämän työn tavoitteena oli suunnitella esimerkkirakenne vaikeisiin olosuhteisiin tarkoitetusta sähkömoottorista. Ensisijaisesti tarkasteltavia osia sähkömoottorin rakenteessa olivat roottoriakseli, laakerointi sekä laakerikilvet. Laakeroinnista tarkasteltiin laakerivaurioiden syntymistä, tarvittavaa esijännitysvoimaa sekä jälkivoitelua. Lisäksi momenttiakselista tarkasteltiin sen vääntövärähtelyominaisuuksia sekä rungosta ja laakerikilvistä niiden jännityksiä B5-kiinnitysasennossa, eli laippakiinnityksessä. Työstä pyrittiin tekemään suunnitteluohje vastaavanlaisiin suunnittelutehtäviin. Tämän työn kirjallisessa osassa tarkasteltiin oikosulkumoottorin rakennetta ja laakerointia, josta perehdyttiin erityisesti erilaisiin kuormitustilanteisiin, voiteluun sekä kestoiänlaskentaan. Lisäksi tarkasteltiin roottoridynamiikkaa ja ominaismuotojen laskentaa. Kokonaisen roottorin, sisältäen roottoriakselin, –levypaketin, laakeroinnin ja ylikuormitussuojan, pienimmäksi ominaistaajuudeksi saatiin 62,1 Hz:ä, joka oli kuitenkin lähes kaksinkertainen verrattaessa roottorin käyntinopeuteen (33,3 Hz:ä). On siis varmaa, että roottorin kestoikä ei heikkene sen ominaistaajuuksien aiheuttamasta resonanssista. Pelkän roottoriakselin pienimmäksi ominaistaajuudeksi saatiin 448,0 Hz:ä. Verrattaessa tätä taajuutta roottorin käyntinopeuteen nähtiin, että roottoriakselin ominaistaajuuksien puolesta rakenne oli selvästi alikriittinen. Tarkasteltaessa roottoriakselin vääntövärähtelyn ominaistaajuutta 12,6 Hz:ä nähtiin, että se oli pienempi kuin moottorin pyörimisnopeus. Tämä ei kuitenkaan ollut moottorin kestoiän kannalta vakavaa. Koska todellisista sähkömoottorin käyttöolosuhteista ei ollut tarkkaa tietoa, tutkittiin laakeroinnin kestoikää kahdessa ääriolosuhteessa, joko moottoriin kohdistuva tärinä oli kokoajan suurin mahdollinen tunnettu tai tärinää ei ollut ollenkaan. Todellinen tilanne on jossakin näiden kahden ääriolosuhteen välissä. Oli kuitenkin varmaa, että tarkasteltava rakenne kestää halutun kestoiän eli 10000 tuntia laakeroinnin puolesta. Laakerikilpien ominaistaajuudet olivat korkeita eikä niillä ollut vaikutusta rakenteen kestoikään. Laakerikilpien korkeat ominaistaajuudet johtuivat niiden jäykästä rakenteesta ja suuresta materiaalipaksuudesta. Tarkasteltaessa momenttiakselin vääntövärähtelyn ominaistaajuutta 7,2 Hz:ä nähtiin, että se oli pienempi kuin moottorin pyörimisnopeus. Tämä ei kuitenkaan ollut moottorin kestoiän kannalta vakavaa, jos ominaistaajuus ja sen kerrannaiset ohitettaisiin sähkömoottorin käytössä hetkellisesti eikä moottoria käytettäisi vääntövärähtelyn taajuudella. Tarkasteltaessa B5-asennon jännityksiä nähdään, että ne kasvoivat rungon ja laakerikilven välisissä kiinnitysruuveissa yllättävän suuriksi. Normaalin ruuvin murtoraja on 640 MPa:a, kun jännitys rungon ja laakerikilven välisissä kiinnitysruuveissa oli suurimmillaan 400 MPa:a. Rakenne oli kuitenkin varmalla puolella kestävyyden suhteen, koska keskimääräinen vetojännitys ruuveissa oli noin 200 MPa:a. Ruuvien jännityksiä voidaan pienentää lisäämällä kiinnitys-ruuvien lukumäärää tai kasvattamalla niiden kokoa. Koko moottorin kiinnitysruuveissa jännitys oli vain 4 MPa:a, koska osan kuormituksesta kantoi laakerikilven olakkeet.

Lacustrine Systems in Convergent Margins

From the late seventies to the present day, lacustrine sedimentology and lacustrine-related basin analysis have developed from a near-marginal aca- demic curiosity into a new ground-breaking multidisciplinary body of learning. The starting-point was economic interest in ancient lacustrine sequences as potential suppliers of natural resources such as raw materials (diatomites, clays), evaporite salts and energy (hydrocarbons and coal). The early discoveries of substantial hydrocarbon reserves connected with lacustrine facies in the western USA heralded the huge reserves found later in China, Brazil, western Africa, southeast Asia and the Caspian Sea, among other places.

The snow storm of the 8th of March 2010 in Barcelona: a paradigmatic case

A heavy precipitation event swept over Catalonia (NE Spain) on 8 March 2010, with a total amount that ex- ceeded 100mm locally and snowfall of more than 60cm near the coast. Unusual for this region and at this time of the year, this snowfall event affected mainly the coastal region and was accompanied by thunderstorms and strong wind gusts in some areas. Most of the damage was due to"wet snow", a kind of snow that favours accretion on power lines and causes line-breaking and subsequent interruption of the electricity supply. This paper conducts an interdisciplinary analysis of the event to show its great societal impact and the role played by the recently developed social networks (it has been called the first"Snowfall 2.0"), as well to analyse the meteorologi- cal factors associated with the major damage, and to propose an indicator that could summarise them. With this aim, the paper introduces the event and its societal impact and com- pares it with other important snowfalls that have affected the Catalan coast, using the PRESSGAMA database. The sec- ond part of the paper shows the event"s main meteorological features and analyses the near-surface atmospheric variables responsible for the major damage through the application of the SAFRAN (Système d"analyse fournissant des renseigne- ments atmosphériques à la neige) mesoscale analysis, which, together with the proposed"wind, wet-snow index" (WWSI), allows to estimate the severity of the event. This snow storm provides further evidence of our vulnerability to natural haz- ards and highlights the importance of a multidisciplinary ap- proach in analysing societal impact and the meteorological factors responsible for this kind of event.

ELEKTRONIIKKATEHTAAN PAIKALLISESTIVALMISTETTUJEN KOMPONENTTIEN HANKINTAKETJUN KEHITTÄMINEN

Varastojen vähentämiseksi ehdotetaan usein eräkokojen pienentämistä. Tämä sopii sellaiseen toimintaympäristöön, jossa voidaan ostaa nimikkeitä oman valmistuksen ja myynnin tahdissa. Kun kiihkeärytmisessä elektroniikkabisneksessä alihankkijoilta ja varustetoimittajilta sitovasti tilataan hyvin lyhyellä toimitusajalla, ei oston eräkokojen pienentäminen kevennä materiaalivirtaa. Täytyy ottaa löysät pois hankintaketjun toimitusajoista. Monessa toimitusketjussa jalostava työ vaatii vain murto-osan toimitusajasta, ja loppuaika kuluu varastoissa odotteluun, kuljettamiseen ja moninkertaiseen tarkastamiseen. Hukka-ajan leikkaamisen ohessa haetaan muita kustannussäästöjä. Korkeiden työvoimakustannusten rasittama teollisuus on pyrkinyt teknisillä ratkaisuilla korvaamaan palkkatyövoiman erilaisilla mekaanisilla järjestelmillä. Pisimmällä ollaan pienerä- ja yksittäisvalmistusta harjoittavissa konepajoissa, joissa on investoitu FM-järjestelmiin. Diplomityössä on esitetty kaksi nivoutuvaa tutkimusprojektia, joista ensimmäinen keskittyy miehittämättömän käytön kehittämiseen ja toinen keventää hankintaketjun materiaalivirtaa. Ensin esiteltävä projekti on elektroniikkateollisuudelle uusi aluevaltaus. Siksi asiassa on jouduttu tekemään runsaasti perustutkimusta ja etenemään etappi kerrallaan. Projektin tuloksena on saatu aikaan automaattinen, joustava kuljetin, joka yksinään pystyy toimimaan ilman työvoimaa niin pitkään kunnes sen akut pitää ladata. Joustavan kuljettimen sisältävän järjestelmän muita elementtejä ei projektissa nostettu samalle miehittämättömän käytön tasolle, vaan ensin päätettiin hankkia kokemuksia kuljettimen toiminnasta. Toinen projekti syventää yhteistyötä yrityksen alihankkijan kanssa. Alihankkija on yksi harvojen Suomesta hankittavien komponenttien toimittaja. Siksi on pidetty tärkeänä tiivistää toimitusaikaa lähemmäs yrityksen sitovan tilauskannan pituutta. Tutkittavaksi valittiin mahdollisuus siirtää alihankkijan tuotantolaite yrityksen välittömään läheisyyteen, jolloin yrityksen tuotanto voisi tilata komponenttierän alihankkijan koneelta, kun se lähtötilanteessa tilataan komponenttivarastosta. Ennusteen perusteella tilattaisiin vain raaka-aine, mutta arvoa lisäävä työ tehtäisiin vain ja ainoastaan tilauksen mukaisesti.

Topological phases in small quantum Hall samples

Topological order has proven a useful concept to describe quantum phase transitions which are not captured by the Ginzburg-Landau type of symmetry-breaking order. However, lacking a local order parameter, topological order is hard to detect. One way to detect it is via direct observation of anyonic properties of excitations which are usually discussed in the thermodynamic limit, but so far has not been realized in macroscopic quantum Hall samples. Here we consider a system of few interacting bosons subjected to the lowest Landau level by a gauge potential, and theoretically investigate vortex excitations in order to identify topological properties of different ground states. Our investigation demonstrates that even in surprisingly small systems anyonic properties are able to characterize the topological order. In addition, focusing on a system in the Laughlin state, we study the robustness of its anyonic behavior in the presence of tunable finite-range interactions acting as a perturbation. A clear signal of a transition to a different state is reflected by the system's anyonic properties.

Broken colinearity of the amphioxus Hox cluster.

Background In most eumetazoans studied so far, Hox genes determine the identity of structures along the main body axis. They are usually linked in genomic clusters and, in the case of the vertebrate embryo, are expressed with spatial and temporal colinearity. Outside vertebrates, temporal colinearity has been reported in the cephalochordate amphioxus (the least derived living relative of the chordate ancestor) but only for anterior and central genes, namely Hox1 to Hox4 and Hox6. However, most of the Hox gene expression patterns in amphioxus have not been reported. To gain global insights into the evolution of Hox clusters in chordates, we investigated a more extended expression profile of amphioxus Hox genes. Results Here we report an extended expression profile of the European amphioxus Branchiostoma lanceolatum Hox genes and describe that all Hox genes, except Hox13, are expressed during development. Interestingly, we report the breaking of both spatial and temporal colinearity for at least Hox6 and Hox14, which thus have escaped from the classical Hox code concept. We show a previously unidentified Hox6 expression pattern and a faint expression for posterior Hox genes in structures such as the posterior mesoderm, notochord, and hindgut. Unexpectedly, we found that amphioxus Hox14 had the most divergent expression pattern. This gene is expressed in the anterior cerebral vesicle and pharyngeal endoderm. Amphioxus Hox14 expression represents the first report of Hox gene expression in the most anterior part of the central nervous system. Nevertheless, despite these divergent expression patterns, amphioxus Hox6 and Hox14 seem to be still regulated by retinoic acid. Conclusions Escape from colinearity by Hox genes is not unusual in either vertebrates or amphioxus and we suggest that those genes escaping from it are probably associated with the patterning of lineage-specific morphological traits, requiring the loss of those developmental constraints that kept them colinear.

Spontaneous cell polarization: Feedback control of Cdc42 GTPase breaks cellular symmetry.

Spontaneous polarization without spatial cues, or symmetry breaking, is a fundamental problem of spatial organization in biological systems. This question has been extensively studied using yeast models, which revealed the central role of the small GTPase switch Cdc42. Active Cdc42-GTP forms a coherent patch at the cell cortex, thought to result from amplification of a small initial stochastic inhomogeneity through positive feedback mechanisms, which induces cell polarization. Here, I review and discuss the mechanisms of Cdc42 activity self-amplification and dynamic turnover. A robust Cdc42 patch is formed through the combined effects of Cdc42 activity promoting its own activation and active Cdc42-GTP displaying reduced membrane detachment and lateral diffusion compared to inactive Cdc42-GDP. I argue the role of the actin cytoskeleton in symmetry breaking is not primarily to transport Cdc42 to the active site. Finally, negative feedback and competition mechanisms serve to control the number of polarization sites.

Helping medical students to acquire a deeper understanding of truth-telling.

PROBLEM: Truth-telling is an important component of respect for patients' self-determination, but in the context of breaking bad news, it is also a distressing and difficult task. INTERVENTION: We investigated the long-term influence of a simulated patient-based teaching intervention, integrating learning objectives in communication skills and ethics into students' attitudes and concerns regarding truth-telling. We followed two cohorts of medical students from the preclinical third year to their clinical rotations (fifth year). Open-ended responses were analysed to explore medical students' reported difficulties in breaking bad news. CONTEXT: This intervention was implemented during the last preclinical year of a problem-based medical curriculum, in collaboration between the doctor-patient communication and ethics programs. OUTCOME: Over time, concerns such as empathy and truthfulness shifted from a personal to a relational focus. Whereas 'truthfulness' was a concern for the content of the message, 'truth-telling' included concerns on how information was communicated and how realistically it was received. Truth-telling required empathy, adaptation to the patient, and appropriate management of emotions, both for the patient's welfare and for a realistic understanding of the situation. LESSONS LEARNED: Our study confirms that an intervention confronting students with a realistic situation succeeds in making them more aware of the real issues of truth-telling. Medical students deepened their reflection over time, acquiring a deeper understanding of the relational dimension of values such as truth-telling, and honing their view of empathy.

1

Our lives and careers are becoming ever more unpredictable. The "life-design paradigm" described in detail in this ground-breaking handbook helps counselors and others meet people's increasing need to develop and manage their own lives and careers. Life-design interventions, suited to a wide variety of cultural settings, help individuals become actors in their own lives and careers by activating, stimulating, and developing their personal resources. This handbook first addresses life-design theory, then shows how to apply life designing to different age groups and with more at-risk people, and looks at how to train life-design counselors.