Decarbonising urban transportation

18 p.

An economic air pollution control model-application : photochemical smog in Los Angeles County in 1975

An economic air pollution control model, which determines the least cost of reaching various air quality levels, is formulated. The model takes the form of a general, nonlinear, mathematical programming problem. Primary contaminant emission levels are the independent variables. The objective function is the cost of attaining various emission levels and is to be minimized subject to constraints that given air quality levels be attained.

The model is applied to a simplified statement of the photochemical smog problem in Los Angeles County in 1975 with emissions specified by a two-dimensional vector, total reactive hydrocarbon, (RHC), and nitrogen oxide, (NO_x), emissions. Air quality, also two-dimensional, is measured by the expected number of days per year that nitrogen dioxide, (NO₂), and mid-day ozone, (O₃), exceed standards in Central Los Angeles.

The minimum cost of reaching various emission levels is found by a linear programming model. The base or "uncontrolled" emission levels are those that will exist in 1975 with the present new car control program and with the degree of stationary source control existing in 1971. Controls, basically "add-on devices", are considered here for used cars, aircraft, and existing stationary sources. It is found that with these added controls, Los Angeles County emission levels [(1300 tons/day RHC, 1000 tons /day NO_x) in 1969] and [(670 tons/day RHC, 790 tons/day NO_x) at the base 1975 level], can be reduced to 260 tons/day RHC (minimum RHC program) and 460 tons/day NO_x (minimum NO_x program).

"Phenomenological" or statistical air quality models provide the relationship between air quality and emissions. These models estimate the relationship by using atmospheric monitoring data taken at one (yearly) emission level and by using certain simple physical assumptions, (e. g., that emissions are reduced proportionately at all points in space and time). For NO₂, (concentrations assumed proportional to NO_x emissions), it is found that standard violations in Central Los Angeles, (55 in 1969), can be reduced to 25, 5, and 0 days per year by controlling emissions to 800, 550, and 300 tons /day, respectively. A probabilistic model reveals that RHC control is much more effective than NO_x control in reducing Central Los Angeles ozone. The 150 days per year ozone violations in 1969 can be reduced to 75, 30, 10, and 0 days per year by abating RHC emissions to 700, 450, 300, and 150 tons/day, respectively, (at the 1969 NO_x emission level).

The control cost-emission level and air quality-emission level relationships are combined in a graphical solution of the complete model to find the cost of various air quality levels. Best possible air quality levels with the controls considered here are 8 O₃ and 10 NO₂ violations per year (minimum ozone program) or 25 O₃ and 3 NO₂ violations per year (minimum NO₂ program) with an annualized cost of $230,000,000 (above the estimated $150,000,000 per year for the new car control program for Los Angeles County motor vehicles in 1975).

Programming chemical kinetics: engineering dynamic reaction networks with DNA strand displacement

Over the last century, the silicon revolution has enabled us to build faster, smaller and more sophisticated computers. Today, these computers control phones, cars, satellites, assembly lines, and other electromechanical devices. Just as electrical wiring controls electromechanical devices, living organisms employ "chemical wiring" to make decisions about their environment and control physical processes. Currently, the big difference between these two substrates is that while we have the abstractions, design principles, verification and fabrication techniques in place for programming with silicon, we have no comparable understanding or expertise for programming chemistry.

In this thesis we take a small step towards the goal of learning how to systematically engineer prescribed non-equilibrium dynamical behaviors in chemical systems. We use the formalism of chemical reaction networks (CRNs), combined with mass-action kinetics, as our programming language for specifying dynamical behaviors. Leveraging the tools of nucleic acid nanotechnology (introduced in Chapter 1), we employ synthetic DNA molecules as our molecular architecture and toehold-mediated DNA strand displacement as our reaction primitive.

Abstraction, modular design and systematic fabrication can work only with well-understood and quantitatively characterized tools. Therefore, we embark on a detailed study of the "device physics" of DNA strand displacement (Chapter 2). We present a unified view of strand displacement biophysics and kinetics by studying the process at multiple levels of detail, using an intuitive model of a random walk on a 1-dimensional energy landscape, a secondary structure kinetics model with single base-pair steps, and a coarse-grained molecular model that incorporates three-dimensional geometric and steric effects. Further, we experimentally investigate the thermodynamics of three-way branch migration. Our findings are consistent with previously measured or inferred rates for hybridization, fraying, and branch migration, and provide a biophysical explanation of strand displacement kinetics. Our work paves the way for accurate modeling of strand displacement cascades, which would facilitate the simulation and construction of more complex molecular systems.

In Chapters 3 and 4, we identify and overcome the crucial experimental challenges involved in using our general DNA-based technology for engineering dynamical behaviors in the test tube. In this process, we identify important design rules that inform our choice of molecular motifs and our algorithms for designing and verifying DNA sequences for our molecular implementation. We also develop flexible molecular strategies for "tuning" our reaction rates and stoichiometries in order to compensate for unavoidable non-idealities in the molecular implementation, such as imperfectly synthesized molecules and spurious "leak" pathways that compete with desired pathways.

We successfully implement three distinct autocatalytic reactions, which we then combine into a de novo chemical oscillator. Unlike biological networks, which use sophisticated evolved molecules (like proteins) to realize such behavior, our test tube realization is the first to demonstrate that Watson-Crick base pairing interactions alone suffice for oscillatory dynamics. Since our design pipeline is general and applicable to any CRN, our experimental demonstration of a de novo chemical oscillator could enable the systematic construction of CRNs with other dynamic behaviors.

Sektore automobilistikoaren denborazko prezio-analisia

Lan honek 2007 eta 2013 urteen bitartean autoen prezioak nola aldatzen diren erakusten digu. Horretarako, autoen hainbat ezaugarri hartu dira kontuan, hala nola, modeloa, mota, zilindrada, zilindroen posizioa, potentzia, luzera, zabalera, altuera, kontsumoa, abiadura maximoa, azelerazioa eta maleteroaren kapazitatea. Gaur egungo egoera dela eta, hasiera batean pentsa genezake kotxeen prezioak jaitsi egin direla, baina dituzten aurrerapenak kontuan izanda, logikoena izango zen zenbat eta aldagai garatuagoak izan orduan eta garestiagoak izatea. Beraz, lanaren helburu izango da, emaitza horiek bete diren edo ez frogatzea, eredu ekonometriko bat zehaztuz. Ereduaren estimazioa egiteko erabilitako metodologia Karratu Txikien Arruntak izan dira, baina heterozedastizitatearen arazoa agertu denez, eredu honek ez du bariantza txikiena izango eta beraz estimatzaile berria erabili beharko da, kasu honetan, Karratu Txikienen Zabalduen metodoa erabili da. Urte bakoitzerako egokiagoa den eredua hautatu ondoren eredu orokorra egin dut, horretarako 2007 eta 2013ko datuak begiraturik, bakoitzari dagokion aldagai azaltzaile bat eratu diot, hau da, ezaugarri bakoitza bere urtearekin elkartu dut. Murriztutako eredura heltzerakoan, lortutako emaitzak ikusirik ondorio batera heldu naiz, ondorio hori hasieran planteatutako hipotesiarekin bat datorrela ikusi da, hau da, autoen prezioak proportzionalki jaitsi egin dira, eta ondorioz, autoen ezaugarriak gutxiago baloratzen dira.

Diseño y simulación de diferencial electrónico

[ES]En este proyecto, se plantean dos diseños de diferenciales electrónicos así como un modelo de vehículo para comprobar su validez. Se han programado ambos métodos en LabView2013 así como el modelo para llevar a cabo una serie de simulaciones que permitan validar los diseños realizados. Los resultados obtenidos por ambos diferenciales son satisfactorios y podrían utilizarse indistintamente. El estudio realizado sirve como punto de partida para simulaciones más complejas, así como de paso previo para la implementación de estos modelos de diferenciales en vehículos reales.

Determinação de compostos monoaromáticos voláteis provenientes de emissões de veículos leves, em estacionamentos subterrâneos.

Este trabalho visa determinar a contribuição das emissões evaporativas provenientes dos veículos leves de passageiro, para a degradação da qualidade do ar atmosférico. O objetivo principal é avaliar as concentrações compostos monoaromáticos voláteis Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos (BTEX) em ambientes confinados, sendo este realizado em um local que caracterize a realidade da frota veicular da Região metropolitana do Rio de Janeiro. As amostras foram coletadas em um estacionamento subterrâneo de um Shopping Center da zona norte do Rio de Janeiro, através do sistema de amostragem ativa, utilizando cartucho de carvão ativo como adsorvente. As amostras foram extraídas com solvente orgânico e analisadas posteriormente por Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CGEM). As médias dos resultados obtidos foram 52,7 g.m-3 para o benzeno, 203,6 g.m-3 para o tolueno, 44,6 g.m-3 para o etilbenzeno, 115,7 g.m-3 para os xilenos, sendo o tolueno o composto encontrado em maior abundância. Esses resultados foram comparados com resultados encontrados na literatura de emissões veiculares em ambientes confinados como garagens e túneis. Foi investigada a correlação com as emissões do veículo em movimento, obtidas através de estudos previamente realizados em um túnel de grande circulação e as emissões obtidas no estacionamento subterrâneo. Através desses dados ficou demonstrada diferença das fontes de emissão.

Variaciones de la estructura del consumo en España de la autarquía a la crisis actual.

En este trabajo se propone un análisis de cómo el consumo ha variado en España de la autarquía a la crisis actual (1939-2014). Se analizan ciertos grupos de consumo como el alimentario, el ocio, el turismo, la enseñanza, transporte y consumo de bienes no perecederos (vehículos y vivienda). El aspecto más relevante del análisis es el aumento porcentual de consumo en el sector servicios reduciéndose la importancia del consumo en alimentación sobre el total.

Impact of the California sea lion (Zalophus californianus) on salmon fisheries in Monterey Bay, California

To assess the impact of California sea lions (Zalophus californianus) on salmon fisheries in the Monterey Bay region of California, the percentages of hooked fish taken by sea lions in commercial and recreational salmon fisheries were estimated from 1997 to 1999. Onboard surveys of sea lion interactions with the commercial and recreational f isheries and dockside interviews with fishermen after their return to port were conducted in the ports of Santa Cruz, Moss Landing, and Monterey. Approximately 1745 hours of onboard and dockside surveys were conducted—924 hours in the commercial fishery and 821 hours in the recreational fishery (commercial passenger fishing vessels [CPFVs] and personal skiffs combined). Adult male California sea lions were responsible for 98.4% of the observed depredations of hooked salmon in the commercial and recreational fisheries in Monterey Bay. Mean annual percentages of hooked salmon taken by sea lions ranged from 8.5% to 28.6% in the commercial fishery, 2.2% to 18.36% in the CPFVs, and 4.0% to 17.5% in the personal skiff fishery. Depredation levels in the commercial and recreational salmon fisheries were greatest in 1998—likely a result of the large El Niño Southern Oscillation (ENSO) event that occurred from 1997 to 1998 that reduced natural prey resources. Commercial fishermen lost an estimated $18,031−$60,570 of gear and $225,833−$498,076 worth of salmon as a result of interactions with sea lions. Approximately 1.4−6.2% of the available salmon population was removed from the system as a result of sea lion interactions with the fishery. Assessing the impact of a growing sea lion population on fisheries stocks is difficult, but may be necessary for effective fisheries management.

Declining Rockfish Lengths in the Monterey Bay, California, Recreational Fishery, 1959–94

California’s Monterey Bay area is an important center of recreational fishing for rockfish of various Sebastes species. The species composition of commercial passenger fishing vessel catches from 1959 to 1994 varied with changes in fishing location and depth. The shift from shallow nearshore locations to deeper offshore locations in the late 1970’s and 1980’s changed the emphasis from the blue rockfish, S. mystinus, of shallow waters to the deeper, commercially fished chilipepper, S. goodei, and bocaccio, S. paucispinis. The mean size of rockfish in the catch increased as the latter species were targeted at greater depths but then declined as stocks of older fish disappeared by the mid 1980’s. During 1960–94 the mean size of all ten leading species in the recreational catch declined. The declines ranged from 1% for canary rockfish, S. pinniger, to 27% for chilipepper. The sizes of the deeper living species declined more than those of shallower species. The low frequency of strong recruitment events and increase in fishing mortality and natural mortality appear to have contributed to the declining mean size. The scarcity of older fish, observed as a drop in mean size to below the size of maturity for 50% of females, leads to concern for future recruitment of the larger species, especially bocaccio, chilipepper, yellowtail rockfish, S. flavidus, and canary rockfish.

Species Trends in Sport Fisheries, Monterey Bay, Calif., 1959-86

Three surveys spanning 28 years were examined for changes in species caught by recreational fishermen from small boats (skiffs) and commercial passenger fishing vessels (CPFV's) in California's Monterey Bay region. As fishing effort increased, the catch of certain nearshore species of rockfish, Sebastes spp., declined. CPFV fishing was conducted farther from port and in deeper water to compensate for declining abundance while most skiffs remained in traditional areas close to port. The trend toward deeper water CPFV fishing has been interrupted only temporarily by increased availability of nearshore species. Life history characteristics of rockfish including residential behavior, variable recruitment, and natural longevity contribute to a vulnerability to localized overfishing for several species.

Influência da Velocidade, do Espaçamento e do Número de Veículos sobre a Resposta Dinâmica de Pontes Rodoviárias de Concreto Armado.

Nesta dissertação são avaliados os efeitos dinâmicos provenientes da travessia de comboios de veículos sobre o tabuleiro irregular de obras de arte rodoviárias de concreto armado. O modelo matemático empregado para simular o comportamento do sistema veículo-ponte considera a participação da massa e da rigidez das viaturas na definição das freqüências do sistema e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. A ponte é modelada a partir do emprego de elementos finitos de barra unidimensionais e discretizado com massas concentradas e flexibilidade distribuída. O modelo de veículo empregado baseia-se no veículo TB-12 preconizado pela norma brasileira NBR 7188. Este veículo é simulado por sistemas de massas, molas e amortecedores sendo descrito por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo não-determinístico com base na densidade espectral do pavimento. O carregamento sobre a ponte é constituído por sucessões de veículos deslocando-se com velocidade constante sobre a obra. Devido à própria natureza das irregularidades da pista e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos, em concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo T e duplo T, respectivamente, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões do trabalho versam sobre a influência da velocidade, espaçamento e do número de veículos, referentes a situações distintas de carregamento, no que tange a resposta dinâmica das pontes rodoviárias de concreto armado. A magnitude dos efeitos dinâmicos associados à interação dos veículos com o pavimento irregular também é investigada.

History of the Fisheries of Raritan Bay, New York and New Jersey

Raritan Bay is the body of water bounded by New York and New Jersey and lying immediately south of New York City (Fig. 1). It has close proximity to the most concentrated urban and industrial area in the United States. Its history has been one of extensive multiple use by the surrounding human population. Dating from the precolonial and colonial periods, people have employed many types of gear to catch and gather its once abundant fishes and shellfishes. Its beaches were once popular for sun bathing and swimming, but after the 1940's they were essentially abandoned because the water became too polluted. Another large use has been for pleasure boating and the transit and dockage of merchant, passenger, and military vessels. Channels and basins were dug in the bay, bulkheads and jetties were constructed along its shores, and it was a donor source of sand and gravel for construction projects. It has also been a receptor for large quantities of domestic and industrial wastes and, mainly for this reason, it is one ofthe most deteriorated estuaries in the United States.

Os usos e sentidos do metilfenidato: experiências entre o tratamento e o aprimoramento da atenção.

O cloridrato de metilfenidato é um estimulante moderado do sistema nervoso central com propriedades semelhantes à anfetamina, indicado principalmente para tratar o Transtorno do Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH). Segundo relatórios da ONU, sua produção mundial cresceu em torno de 357% entre os anos de 1996 e 2012 enquanto que sua comercialização no Brasil, nesse mesmo período, passou de 9 Kg para 578 Kg, o que significou um aumento de aproximadamente 6.322%. A ampliação no consumo se justifica pela expansão da categoria diagnóstica de TDAH, visto que, a desordem transitória que atingia um número menor de crianças foi transformada em um quadro psiquiátrico incluindo um maior número de sinais e sintomas, persistindo durante a adolescência e toda a vida adulta. Outro possível motivo para o crescimento na comercialização do fármaco é o uso para aprimoramento cognitivo, ou seja, a utilização do metilfenidato por pessoas sem o citado diagnóstico, mas com a finalidade de melhorar o desempenho nos estudos e no trabalho. Assim, buscando entender os usos e sentidos associados ao consumo do remédio, fizemos uma pesquisa de campo de cunho qualitativo e exploratório. Foram realizadas dezesseis entrevistas semiestruturadas com usuários do medicamento. Participaram da investigação onze homens e cinco mulheres, entre 23 e 48 anos. A análise de dados mostrou que todos os entrevistados, independentemente de terem ou não o diagnóstico de TDAH, se reconheciam com dificuldades de atenção, que poderia ser constitucional ou passageiro. Mas, para a maioria dos entrevistados, a procura pelo remédio só ocorreu quando essa característica virou um problema, atrapalhando a preparação para uma importante etapa na vida profissional, como uma prova para concurso público ou residência. Também foi percebido que o relato dos amigos sobre os benefícios do remédio e a experiência pessoal do primeiro comprimido de metilfenidato foi fundamental para que a muitos usuários investigados buscassem a prescrição médica. Ou seja, a maior parte dos entrevistados da pesquisa iniciou a ingestão quando seus amigos lhes contaram sobre os benefícios do remédio para superar os problemas na concentração que atrapalhavam o alcance de uma importante meta profissional. Os participantes da pesquisa apontaram que o consumo do fármaco teria contribuído para melhorar o rendimento nos estudos, já que o estimulante teria aumentado a disposição, a concentração, a memória e a eficiência do desempenho cognitivo. Porém, não foi possível identificar o quanto os efeitos positivos podiam ser o resultado de uma sugestão psicológica, questão levantada por alguns usuários. A análise qualitativa dos dados também revelou que o uso do estimulante ora era vivido como um tratamento para TDAH, ora como aprimoramento cognitivo. Tal ambiguidade parece ser o reflexo de o discurso médico ser o principal meio para justificar o uso do remédio, sem precisar questionar aspectos emocionais, sociais e/ou éticos para alcançar uma melhor performance cognitiva. Assim, entendemos que o presente estudo é uma importante contribuição no campo da Saúde Coletiva por ampliar o conhecimento sobre os usos e sentidos que os seus usuários depositam no estimulante.

Os usos e sentidos do metilfenidato: experiências entre o tratamento e o aprimoramento da atenção.

O cloridrato de metilfenidato é um estimulante moderado do sistema nervoso central com propriedades semelhantes à anfetamina, indicado principalmente para tratar o Transtorno do Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH). Segundo relatórios da ONU, sua produção mundial cresceu em torno de 357% entre os anos de 1996 e 2012 enquanto que sua comercialização no Brasil, nesse mesmo período, passou de 9 Kg para 578 Kg, o que significou um aumento de aproximadamente 6.322%. A ampliação no consumo se justifica pela expansão da categoria diagnóstica de TDAH, visto que, a desordem transitória que atingia um número menor de crianças foi transformada em um quadro psiquiátrico incluindo um maior número de sinais e sintomas, persistindo durante a adolescência e toda a vida adulta. Outro possível motivo para o crescimento na comercialização do fármaco é o uso para aprimoramento cognitivo, ou seja, a utilização do metilfenidato por pessoas sem o citado diagnóstico, mas com a finalidade de melhorar o desempenho nos estudos e no trabalho. Assim, buscando entender os usos e sentidos associados ao consumo do remédio, fizemos uma pesquisa de campo de cunho qualitativo e exploratório. Foram realizadas dezesseis entrevistas semiestruturadas com usuários do medicamento. Participaram da investigação onze homens e cinco mulheres, entre 23 e 48 anos. A análise de dados mostrou que todos os entrevistados, independentemente de terem ou não o diagnóstico de TDAH, se reconheciam com dificuldades de atenção, que poderia ser constitucional ou passageiro. Mas, para a maioria dos entrevistados, a procura pelo remédio só ocorreu quando essa característica virou um problema, atrapalhando a preparação para uma importante etapa na vida profissional, como uma prova para concurso público ou residência. Também foi percebido que o relato dos amigos sobre os benefícios do remédio e a experiência pessoal do primeiro comprimido de metilfenidato foi fundamental para que a muitos usuários investigados buscassem a prescrição médica. Ou seja, a maior parte dos entrevistados da pesquisa iniciou a ingestão quando seus amigos lhes contaram sobre os benefícios do remédio para superar os problemas na concentração que atrapalhavam o alcance de uma importante meta profissional. Os participantes da pesquisa apontaram que o consumo do fármaco teria contribuído para melhorar o rendimento nos estudos, já que o estimulante teria aumentado a disposição, a concentração, a memória e a eficiência do desempenho cognitivo. Porém, não foi possível identificar o quanto os efeitos positivos podiam ser o resultado de uma sugestão psicológica, questão levantada por alguns usuários. A análise qualitativa dos dados também revelou que o uso do estimulante ora era vivido como um tratamento para TDAH, ora como aprimoramento cognitivo. Tal ambiguidade parece ser o reflexo de o discurso médico ser o principal meio para justificar o uso do remédio, sem precisar questionar aspectos emocionais, sociais e/ou éticos para alcançar uma melhor performance cognitiva. Assim, entendemos que o presente estudo é uma importante contribuição no campo da Saúde Coletiva por ampliar o conhecimento sobre os usos e sentidos que os seus usuários depositam no estimulante.

Landing gear for a 'silent' aircraft

The Silent Aircraft Initiative aims to provide a conceptual design for a large passenger aircraft whose noise would be imperceptible above the background level outside an urban airfield. Landing gear noise presents a significant challenge to such an aircraft. 1/10th scale models have been examined with the aim of establishing a lower noise limit for large aircraft landing gear. Additionally, the landing gear has been included in an integrated design concept for the 'Silent' Aircraft. This work demonstrates the capabilities of the closed-section Markham wind tunnel and the installed phased microphone arrays for aerodynamic and acoustic measurements. Interpretation of acoustic data has been enhanced by use of the CLEAN algorithm to quantify noise levels in a repeatable way and to eliminate side lobes which result from the microphone array geometry. Results suggest that highly simplified landing gears containing only the main struts offer a 12dBA reduction from modern gear noise. Noise treatment of simplified landing gear with fairings offers a further reduction which appears to be limited by noise from the lower parts of the wheels. The importance of fine details and surface discontinuities for low noise design are also underlined.