A reconciliation of empirical and mechanistic models of the air-sea gas transfer velocity

Models of the air-sea transfer velocity of gases may be either empirical or mechanistic. Extrapolations of empirical models to an unmeasured gas or to another water temperature can be erroneous if the basis of that extrapolation is flawed. This issue is readily demonstrated for the most well-known empirical gas transfer velocity models where the influence of bubble-mediated transfer, which can vary between gases, is not explicitly accounted for. Mechanistic models are hindered by an incomplete knowledge of the mechanisms of air-sea gas transfer. We describe a hybrid model that incorporates a simple mechanistic view—strictly enforcing a distinction between direct and bubble-mediated transfer—but also uses parameterizations based on data from eddy flux measurements of dimethyl sulphide (DMS) to calibrate the model together with dual tracer results to evaluate the model. This model underpins simple algorithms that can be easily applied within schemes to calculate local, regional, or global air-sea fluxes of gases.

A reconciliation of empirical and mechanistic models of the air-sea gas transfer velocity

Models of the air-sea transfer velocity of gases may be either empirical or mechanistic. Extrapolations of empirical models to an unmeasured gas or to another water temperature can be erroneous if the basis of that extrapolation is flawed. This issue is readily demonstrated for the most well-known empirical gas transfer velocity models where the influence of bubble-mediated transfer, which can vary between gases, is not explicitly accounted for. Mechanistic models are hindered by an incomplete knowledge of the mechanisms of air-sea gas transfer. We describe a hybrid model that incorporates a simple mechanistic view—strictly enforcing a distinction between direct and bubble-mediated transfer—but also uses parameterizations based on data from eddy flux measurements of dimethyl sulphide (DMS) to calibrate the model together with dual tracer results to evaluate the model. This model underpins simple algorithms that can be easily applied within schemes to calculate local, regional, or global air-sea fluxes of gases.

Modelling and estimating models of physician labour supply and productivity

Ma thèse s’intéresse aux politiques de santé conçues pour encourager l’offre de services de santé. L’accessibilité aux services de santé est un problème majeur qui mine le système de santé de la plupart des pays industrialisés. Au Québec, le temps médian d’attente entre une recommandation du médecin généraliste et un rendez-vous avec un médecin spécialiste était de 7,3 semaines en 2012, contre 2,9 semaines en 1993, et ceci malgré l’augmentation du nombre de médecins sur cette même période. Pour les décideurs politiques observant l’augmentation du temps d’attente pour des soins de santé, il est important de comprendre la structure de l’offre de travail des médecins et comment celle-ci affecte l’offre des services de santé. Dans ce contexte, je considère deux principales politiques. En premier lieu, j’estime comment les médecins réagissent aux incitatifs monétaires et j’utilise les paramètres estimés pour examiner comment les politiques de compensation peuvent être utilisées pour déterminer l’offre de services de santé de court terme. En second lieu, j’examine comment la productivité des médecins est affectée par leur expérience, à travers le mécanisme du "learning-by-doing", et j’utilise les paramètres estimés pour trouver le nombre de médecins inexpérimentés que l’on doit recruter pour remplacer un médecin expérimenté qui va à la retraite afin de garder l’offre des services de santé constant. Ma thèse développe et applique des méthodes économique et statistique afin de mesurer la réaction des médecins face aux incitatifs monétaires et estimer leur profil de productivité (en mesurant la variation de la productivité des médecins tout le long de leur carrière) en utilisant à la fois des données de panel sur les médecins québécois, provenant d’enquêtes et de l’administration. Les données contiennent des informations sur l’offre de travail de chaque médecin, les différents types de services offerts ainsi que leurs prix. Ces données couvrent une période pendant laquelle le gouvernement du Québec a changé les prix relatifs des services de santé. J’ai utilisé une approche basée sur la modélisation pour développer et estimer un modèle structurel d’offre de travail en permettant au médecin d’être multitâche. Dans mon modèle les médecins choisissent le nombre d’heures travaillées ainsi que l’allocation de ces heures à travers les différents services offerts, de plus les prix des services leurs sont imposés par le gouvernement. Le modèle génère une équation de revenu qui dépend des heures travaillées et d’un indice de prix représentant le rendement marginal des heures travaillées lorsque celles-ci sont allouées de façon optimale à travers les différents services. L’indice de prix dépend des prix des services offerts et des paramètres de la technologie de production des services qui déterminent comment les médecins réagissent aux changements des prix relatifs. J’ai appliqué le modèle aux données de panel sur la rémunération des médecins au Québec fusionnées à celles sur l’utilisation du temps de ces mêmes médecins. J’utilise le modèle pour examiner deux dimensions de l’offre des services de santé. En premierlieu, j’analyse l’utilisation des incitatifs monétaires pour amener les médecins à modifier leur production des différents services. Bien que les études antérieures ont souvent cherché à comparer le comportement des médecins à travers les différents systèmes de compensation,il y a relativement peu d’informations sur comment les médecins réagissent aux changementsdes prix des services de santé. Des débats actuels dans les milieux de politiques de santé au Canada se sont intéressés à l’importance des effets de revenu dans la détermination de la réponse des médecins face à l’augmentation des prix des services de santé. Mon travail contribue à alimenter ce débat en identifiant et en estimant les effets de substitution et de revenu résultant des changements des prix relatifs des services de santé. En second lieu, j’analyse comment l’expérience affecte la productivité des médecins. Cela a une importante implication sur le recrutement des médecins afin de satisfaire la demande croissante due à une population vieillissante, en particulier lorsque les médecins les plus expérimentés (les plus productifs) vont à la retraite. Dans le premier essai, j’ai estimé la fonction de revenu conditionnellement aux heures travaillées, en utilisant la méthode des variables instrumentales afin de contrôler pour une éventuelle endogeneité des heures travaillées. Comme instruments j’ai utilisé les variables indicatrices des âges des médecins, le taux marginal de taxation, le rendement sur le marché boursier, le carré et le cube de ce rendement. Je montre que cela donne la borne inférieure de l’élasticité-prix direct, permettant ainsi de tester si les médecins réagissent aux incitatifs monétaires. Les résultats montrent que les bornes inférieures des élasticités-prix de l’offre de services sont significativement positives, suggérant que les médecins répondent aux incitatifs. Un changement des prix relatifs conduit les médecins à allouer plus d’heures de travail au service dont le prix a augmenté. Dans le deuxième essai, j’estime le modèle en entier, de façon inconditionnelle aux heures travaillées, en analysant les variations des heures travaillées par les médecins, le volume des services offerts et le revenu des médecins. Pour ce faire, j’ai utilisé l’estimateur de la méthode des moments simulés. Les résultats montrent que les élasticités-prix direct de substitution sont élevées et significativement positives, représentant une tendance des médecins à accroitre le volume du service dont le prix a connu la plus forte augmentation. Les élasticitésprix croisées de substitution sont également élevées mais négatives. Par ailleurs, il existe un effet de revenu associé à l’augmentation des tarifs. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle structurel pour simuler une hausse générale de prix des services de 32%. Les résultats montrent que les médecins devraient réduire le nombre total d’heures travaillées (élasticité moyenne de -0,02) ainsi que les heures cliniques travaillées (élasticité moyenne de -0.07). Ils devraient aussi réduire le volume de services offerts (élasticité moyenne de -0.05). Troisièmement, j’ai exploité le lien naturel existant entre le revenu d’un médecin payé à l’acte et sa productivité afin d’établir le profil de productivité des médecins. Pour ce faire, j’ai modifié la spécification du modèle pour prendre en compte la relation entre la productivité d’un médecin et son expérience. J’estime l’équation de revenu en utilisant des données de panel asymétrique et en corrigeant le caractère non-aléatoire des observations manquantes à l’aide d’un modèle de sélection. Les résultats suggèrent que le profil de productivité est une fonction croissante et concave de l’expérience. Par ailleurs, ce profil est robuste à l’utilisation de l’expérience effective (la quantité de service produit) comme variable de contrôle et aussi à la suppression d’hypothèse paramétrique. De plus, si l’expérience du médecin augmente d’une année, il augmente la production de services de 1003 dollar CAN. J’ai utilisé les paramètres estimés du modèle pour calculer le ratio de remplacement : le nombre de médecins inexpérimentés qu’il faut pour remplacer un médecin expérimenté. Ce ratio de remplacement est de 1,2.

Essays on Machine Learning and Hedonic Models

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Monitoring Infection Risk for Air and Soil Borne Fungal Plant Pathogens using Antibody and DNA Techniques and Mathematical Models describing Environmental Parameters

Economic losses resulting from disease development can be reduced by accurate and early detection of plant pathogens. Early detection can provide the grower with useful information on optimal crop rotation patterns, varietal selections, appropriate control measures, harvest date and post harvest handling. Classical methods for the isolation of pathogens are commonly used only after disease symptoms. This frequently results in a delay in application of control measures at potentially important periods in crop production. This paper describes the application of both antibody and DNA based systems to monitor infection risk of air and soil borne fungal pathogens and the use of this information with mathematical models describing risk of disease associated with environmental parameters.

Design investigation of the Lake Calumet Complex: improving water quality to regenerate local industrial, community, and ecosystem resources

This design thesis is an inquiry of the highly industrialized urban landscape of the Lake Calumet Complex on the South Side of the City of Chicago. It examines geologic and anthropogenic strata within this region as waste used for staging various social, industrial, and ecological systems. Today, these social, industrial, and ecological systems are not responsive to each other and certainly do not possess resilient attributes that would allow them to interact within the landscape in perpetuity. The resulting design strategy seeks to re-think the treatment of waste in the landscape into a new framework for future park design. This park will serve as grounds to interweave these complex systems in order to rehabilitate ecosystem functions and improve water quality. Additionally the park hybridizes many social and ecological functions to improve community recreational opportunities and gain public acceptance and appeal.

Efficient Secure Computation for Real-world Settings and Security Models

Secure computation involves multiple parties computing a common function while keeping their inputs private, and is a growing field of cryptography due to its potential for maintaining privacy guarantees in real-world applications. However, current secure computation protocols are not yet efficient enough to be used in practice. We argue that this is due to much of the research effort being focused on generality rather than specificity. Namely, current research tends to focus on constructing and improving protocols for the strongest notions of security or for an arbitrary number of parties. However, in real-world deployments, these security notions are often too strong, or the number of parties running a protocol would be smaller. In this thesis we make several steps towards bridging the efficiency gap of secure computation by focusing on constructing efficient protocols for specific real-world settings and security models. In particular, we make the following four contributions: - We show an efficient (when amortized over multiple runs) maliciously secure two-party secure computation (2PC) protocol in the multiple-execution setting, where the same function is computed multiple times by the same pair of parties. - We improve the efficiency of 2PC protocols in the publicly verifiable covert security model, where a party can cheat with some probability but if it gets caught then the honest party obtains a certificate proving that the given party cheated. - We show how to optimize existing 2PC protocols when the function to be computed includes predicate checks on its inputs. - We demonstrate an efficient maliciously secure protocol in the three-party setting.

ADVERTISEMENT ALLOCATION AND TRUST MECHANISMS DESIGN IN SOCIAL NETWORKS

Social network sites (SNS), such as Facebook, Google+ and Twitter, have attracted hundreds of millions of users daily since their appearance. Within SNS, users connect to each other, express their identity, disseminate information and form cooperation by interacting with their connected peers. The increasing popularity and ubiquity of SNS usage and the invaluable user behaviors and connections give birth to many applications and business models. We look into several important problems within the social network ecosystem. The first one is the SNS advertisement allocation problem. The other two are related to trust mechanisms design in social network setting, including local trust inference and global trust evaluation. In SNS advertising, we study the problem of advertisement allocation from the ad platform's angle, and discuss its differences with the advertising model in the search engine setting. By leveraging the connection between social networks and hyperbolic geometry, we propose to solve the problem via approximation using hyperbolic embedding and convex optimization. A hyperbolic embedding method, \hcm, is designed for the SNS ad allocation problem, and several components are introduced to realize the optimization formulation. We show the advantages of our new approach in solving the problem compared to the baseline integer programming (IP) formulation. In studying the problem of trust mechanisms in social networks, we consider the existence of distrust (i.e. negative trust) relationships, and differentiate between the concept of local trust and global trust in social network setting. In the problem of local trust inference, we propose a 2-D trust model. Based on the model, we develop a semiring-based trust inference framework. In global trust evaluation, we consider a general setting with conflicting opinions, and propose a consensus-based approach to solve the complex problem in signed trust networks.

False Anglicisms in Legal and Business English as a Lingua Franca (ELF): A Process of Back-borrowing

False Anglicisms are words which technically are not part of the English language, but "seem" English, due to their shape or resemblance to English words. These are usually the result of new creations/coinages in other languages and/or semantic shifts. Due to the use of English as a Lingua Franca, it is becoming quite common to come across these words in English with the "re-imported" shape and meaning they bring from other languages.

Multiple solutions and numerical analysis to the dynamic and stationary models coupling a delayed energy balance model involving latent heat and discontinuous albedo with a deep ocean

We study a climatologically important interaction of two of the main components of the geophysical system by adding an energy balance model for the averaged atmospheric temperature as dynamic boundary condition to a diagnostic ocean model having an additional spatial dimension. In this work, we give deeper insight than previous papers in the literature, mainly with respect to the 1990 pioneering model by Watts and Morantine. We are taking into consideration the latent heat for the two phase ocean as well as a possible delayed term. Non-uniqueness for the initial boundary value problem, uniqueness under a non-degeneracy condition and the existence of multiple stationary solutions are proved here. These multiplicity results suggest that an S-shaped bifurcation diagram should be expected to occur in this class of models generalizing previous energy balance models. The numerical method applied to the model is based on a finite volume scheme with nonlinear weighted essentially non-oscillatory reconstruction and Runge–Kutta total variation diminishing for time integration.

Development of Planning And Evaluation Models For Superstreets

Despite the extensive implementation of Superstreets on congested arterials, reliable methodologies for such designs remain unavailable. The purpose of this research is to fill the information gap by offering reliable tools to assist traffic professionals in the design of Superstreets with and without signal control. The entire tool developed in this thesis consists of three models. The first model is used to determine the minimum U-turn offset length for an Un-signalized Superstreet, given the arterial headway distribution of the traffic flows and the distribution of critical gaps among drivers. The second model is designed to estimate the queue size and its variation on each critical link in a signalized Superstreet, based on the given signal plan and the range of observed volumes. Recognizing that the operational performance of a Superstreet cannot be achieved without an effective signal plan, the third model is developed to produce a signal optimization method that can generate progression offsets for heavy arterial flows moving into and out of such an intersection design.