Temporal variability and trends of the downward solar radiation over Europe during the 20th century, with regional focus in the dimming/brightening phenomena on the Iberian Peninsula

Proyecto de investigación elaborado a partir de una estancia en el Institute for Atmospheric and Climate Science, a Alemanya, entre 2010 y 2012. La radiación solar que alcanza la superficie terrestre es un factor clave entre los procesos que controlan el clima de la Tierra, dado el papel que desempeñan en el balance energético y el ciclo hidrológico. Establecer su contribución al cambio climático reciente supone una gran dificultad debido a la complejidad de los procesos implicados, la gran cantidad de información requerida, y la incertidumbre de las bases de datos disponibles en la actualidad. Así, el objetivo principal del proyecto ha consistido en generar una base de datos de insolación incluyendo las series más largas (desde finales del siglo XIX) disponibles en toda Europa. Esta base de datos complementa para nuestro continente el Global Energy Balance Archive (GEBA) que mantiene y gestiona el grupo que ha acogido al receptor de la ayuda postdoctoral, y permite extender espacial (especialmente en países del sur de Europa) y temporalmente las series climáticas disponibles de mediciones de irradiancia solar. Como la insolación es un proxy de la irradiancia solar, el proyecto actual también ha tratado de calibrar de forma exhaustiva ambas variables, a fin de generar una nueva base de datos reconstruida de esta segunda variable que esté disponible desde finales del siglo XIX en Europa. Un segundo objetivo del proyecto ha consistido en continuar trabajando a escala de mayor detalle sobre la Península Ibérica, con el fin de proporcionar una mejor comprensión del fenómeno del “global dimming/brightening” y su impacto en el ciclo hidrológico y balance energético. Finalmente, un tercer objetivo del presente proyecto postdoctoral ha consistido en continuar estudiando los posibles ciclos semanales a gran escala de diferentes variables climáticas, línea de investigación de interés para la detección de posibles efectos de los aerosoles antrópicos en el clima a escalas temporales breves, y consecuentemente estrechamente vinculado al fenómeno del “global dimming/brightening”.

The Generational contract in the family : explaining regime differences in financial transfers from parents to children in Europe

The exchange of social and economic support between the generationsis one of the main pillars of both family life and welfare systems. Thedebate on how to reform the generational contract is still truncated, however, by focusing on its public dimension only, especially on pensions and health care provisions. For a full account, the transfer of resources between adult generations in the family needs to be included as well. In our previous research we have shown that intergenerationalexchange is more likely to take place but less intense in the Nordicwelfare regime than in the Continental and Southern ones. In thepresent paper we analyze the social mechanisms that create and explain this nexus between patterns of intergenerational transfers and welfare regimes. The notion that Southern European family support networksare stronger and more effective than those of Continental and Northern European countries is only partially confirmed. In Southern (and partly in Continental) countries, children are mostly supported by means of co-residence with their parents till their complete economicindependence. However, once they have left the parental home thereare fewer transfers; support tends to be restricted to children who have special needs (such as for the formation of their own family), and depends more on their parents’ resources. In the Nordic countries, in contrast, transfers are less driven by children’s needs and parentalresources.

Are cold winters in Europe associated with low solar activity?

Solar activity during the current sunspot minimum has fallen to levels unknown since the start of the 20th century. The Maunder minimum (about 1650–1700) was a prolonged episode of low solar activity which coincided with more severe winters in the United Kingdom and continental Europe. Motivated by recent relatively cold winters in the UK, we investigate the possible connection with solar activity. We identify regionally anomalous cold winters by detrending the Central England temperature (CET) record using reconstructions of the northern hemisphere mean temperature. We show that cold winter excursions from the hemispheric trend occur more commonly in the UK during low solar activity, consistent with the solar influence on the occurrence of persistent blocking events in the eastern Atlantic. We stress that this is a regional and seasonal effect relating to European winters and not a global effect. Average solar activity has declined rapidly since 1985 and cosmogenic isotopes suggest an 8% chance of a return to Maunder minimum conditions within the next 50 years (Lockwood 2010 Proc. R. Soc. A 466 303–29): the results presented here indicate that, despite hemispheric warming, the UK and Europe could experience more cold winters than during recent decades.

Modelled and observed changes in aerosols and surface solar radiation over Europe between 1960 and 2009

Substantial changes in anthropogenic aerosols and precursor gas emissions have occurred over recent decades due to the implementation of air pollution control legislation and economic growth. The response of atmospheric aerosols to these changes and the impact on climate are poorly constrained, particularly in studies using detailed aerosol chemistry–climate models. Here we compare the HadGEM3-UKCA (Hadley Centre Global Environment Model-United Kingdom Chemistry and Aerosols) coupled chemistry–climate model for the period 1960–2009 against extensive ground-based observations of sulfate aerosol mass (1978–2009), total suspended particle matter (SPM, 1978–1998), PM10 (1997–2009), aerosol optical depth (AOD, 2000–2009), aerosol size distributions (2008–2009) and surface solar radiation (SSR, 1960–2009) over Europe. The model underestimates observed sulfate aerosol mass (normalised mean bias factor (NMBF) = −0.4), SPM (NMBF = −0.9), PM10 (NMBF = −0.2), aerosol number concentrations (N30 NMBF = −0.85; N50 NMBF = −0.65; and N100 NMBF = −0.96) and AOD (NMBF = −0.01) but slightly overpredicts SSR (NMBF = 0.02). Trends in aerosol over the observational period are well simulated by the model, with observed (simulated) changes in sulfate of −68 % (−78 %), SPM of −42 % (−20 %), PM10 of −9 % (−8 %) and AOD of −11 % (−14 %). Discrepancies in the magnitude of simulated aerosol mass do not affect the ability of the model to reproduce the observed SSR trends. The positive change in observed European SSR (5 %) during 1990–2009 ("brightening") is better reproduced by the model when aerosol radiative effects (ARE) are included (3 %), compared to simulations where ARE are excluded (0.2 %). The simulated top-of-the-atmosphere aerosol radiative forcing over Europe under all-sky conditions increased by > 3.0 W m−2 during the period 1970–2009 in response to changes in anthropogenic emissions and aerosol concentrations.

Analisi dinamica del ciclo integrato dell'acciaio: un approccio basato sulla simulazione

Nella presente tesi viene analizzato in modo approfondito il ciclo integrato dell'acciaio che è uno dei metodi più consolidati e affermati per la produzione sia di semilavorati, sia di prodotti finiti di acciaio. L'approccio all'analisi del ciclo integrato dell'acciaio è di tipo dinamico e basato sulla simulazione, vale a dire che si cerca di capire come e in che modo i vari fattori del ciclo integrato interagiscono e si influenzano fra di loro per cercare in seguto di esplicitare tali dinamiche in un unico modello di simulazione. Sino ad ora infatti nella letteratura si possono trovare modelli che analizzano separatamente solo alcuni aspetti del ciclo integrato dell'acciaio. L'intenzione ultima di questa tesi è quella di fornire uno strumento in più che possa far capire, date determinate caratteristiche e obiettivi dell'azienda, quale sia la direzione più plausibile e giustificabile da seguire.

Analisi del moto di particelle in sospensione mediante simulazioni di fluidodinamica computazionale

La mobilitazione di polveri radioattive nel caso di un incidente di perdita di vuoto (LOVA) all’interno di ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), è uno dei problemi di sicurezza che si sono posti durante la costruzione di tale reattore. Le polveri vengono generate dalla continua erosione da parte del plasma del materiale di contenimento. Ciò porta ad un accumulo delle stesse all’interno della camera di vuoto. Nel caso di un incidente LOVA il rilascio di tali polveri in atmosfera rappresenta un rischio per la salute di lavoratori e della popolazione circostante. Per raccogliere dati su tale tipo di incidente è stata costruita presso il laboratorio dell’università di Tor Vergata una piccola facility, STARDUST, in cui sono stati eseguiti vari esperimenti con delle condizioni iniziali simili a quelle presenti all’interno di ITER. Uno di questi esperimenti in particolare simula la rottura della camera di vuoto mediante l’ingresso di aria in STARDUST, inizialmente posto a 100 Pa, con un rateo di pressurizzazione di 300 Pa s−1. All’interno del serbatoio sono presenti delle polveri che, in differente percentuale, vengono portate in sospensione dal flusso di fluido entrante. In particolare le polveri sono composte da tungsteno (W), acciaio inossidabile (SS – 316 ) e carbonio ( C ). Scopo del presente lavoro è quello di riprodurre il campo di velocità che si genera all’interno di STARDUST nel caso dell’esperimento appena descritto e valutare il moto delle particelle portate in sospensione e la loro successiva deposizione. Ciò viene fatto mediante l’utilizzo di una geometria bidimensionale creata con Salome. Su tale geometria sono costruite differenti mesh strutturate in base al tipo di simulazione che si vuole implementare. Quest’ultima viene poi esportata nel solutore utilizzato, Code_Saturne. Le simulazioni eseguite possono essere suddivise in tre categorie principali. Nella prima (Mesh A) si è cercato di riprodurre i risultati numerici presentati dagli autori della parte sperimentale, che hanno utilizzato il software commerciale Fluent. Nella seconda si è riprodotto il campo di velocità interno a STARUDST sulla base dei dati sperimentali in possesso. Infine nell’ultima parte delle simulazioni si è riprodotto il moto delle particelle sospese all’interno del fluido in STARDUST, valutandone la deposizione. Il moto del fluido pressurizzante è stato considerato come compressibile. Il regime di moto è stato considerato turbolento viste le elevate velocità che provocavano elevati valori del numero di Reynolds per l’aria. I modelli con cui si è trattata la turbolenza sono stati di tre tipi. Il campo di velocità ottenuto è stato leggermente differente nei tre casi e si è proceduto ad un confronto per valutare le cause che hanno portato a tali differenze. Il moto delle particelle è stato trattato mediante l’utilizzo del modello di tracciamento lagrangiano delle particelle implementato in Code_Saturne. Differenti simulazioni sono state eseguite per tenere in considerazione i vari modelli di turbolenza adottati. Si è dunque proceduto ad analizzare similitudini e differenze dei risultati ottenuti.

Analisi tramite simulazione fem del processo di stampaggio ad iniezione di un componente automotive in polimero termoplastico

Nel presente elaborato vengono esposti in maniera esaustiva il processo di stampaggio ad iniezione dei polimeri termoplastici, la simulazione del processo mediante il codice fem fino ad arrivare alla simulazione con il software Autodesk® Simulation Moldflow® di un componente automotive. In particolare viene analizzato tramite simulazione fem il processo di stampaggio ad iniezione dell’asta di spinta del comando frizione in PA66 GF50 evidenziando la previsione dell’orientazione delle fibre di rinforzo.

Ethnic Politics, Regime Support and Conflict in Central and Eastern Europe

Ethnicity and ethnic parties have often been portrayed as a threat to political stability. There is also no shortage of conflicts with an ethnic flavor. Yet, this book challenges the notion that the organization of politics in heterogeneous societies should necessarily overcome ethnicity. Rather, descriptive representation of ethnic groups arguably has potential to increase regime support and reduce conflict. The book studies partisan-descriptive representation of up to 130 ethnic groups in central and eastern European democracies. Ethnic minority parties are found to only run and succeed if they can expect electoral support sufficient to pass the electoral threshold. Conditional on gender and strategies of representation, ethnic representation increases satisfaction with democracy among the minority population. While protest rises given moderate levels of representation, it is reduced once ethnic groups have access to executives. In conclusion, a proportional vision of power-sharing between ethnic groups receives some qualified empirical support.

Simulazione Monte Carlo applicata all'analisi di scenari di intrusione salina in acquiferi costieri

Il presente elaborato analizza il problema dell'intrusione salina e valuta l'influenza dei parametri idrologici e idrogeologici sulle dinamiche del processo mediate simulazioni Monte Carlo. A scopo esemplificativo, l’intrusione salina viene studiata in condizioni stazionarie e nell’ipotesi di interfaccia netta. La tecnica di simulazione viene descritta a partire dai concetti statistici di base che includono la definizione delle distribuzioni di probabilità scelte per descrviere il comportamento dei parametri del modello concettuale e la procedura di campionamento di tali distribuzioni. Un codice in Matlab è stato realizzato per l’applicazione ad un semplice caso studio.

Analisi degli effetti dell’iniezione d’acqua mediante simulazione CFD in un motore GDI ad alta potenza specifica

Negli ultimi anni il panorama evolutivo delle normative omologative ha dettato una severa evoluzione dei limiti sulla concentrazione degli inquinanti gassosi allo scarico, inclusa la CO2 per ragioni legate all'effetto serra ed al contenimento dei consumi di fonti energetiche non rinnovabili. L'obiettivo di sviluppo dei nuovi motori a combustione interna è principalmente rivolto all'incremento dell'efficienza di conversione limitato da fenomeni di combustione anomala quali la detonazione. Per superare tale limite è necessario individuare nuove soluzioni che riducano il rischio di detonazione all'aumentare della potenza specifica del motore tra cui trova interesse l'iniezione d'acqua in fase liquida perché l'elevato calore latente di vaporizzazione può fornire il raffreddamento della miscela desiderato. Il progetto sviluppato in questa tesi consiste nella valutazione degli effetti dell'iniezione d'acqua in un motore ad accensione comandata ad alta potenza specifica al fine di analizzarne gli effetti termo-fluidodinamici e valutarne i possibili benefici e svantaggi. La metodica di ricerca è stata di tipo numerico tramite l'adozione della simulazione CFD tridimensionale. Dopo una valutazione preliminare dei tempi caratteristici evaporativi e del rischio di saturazione, lo sviluppo di questa tesi si è articolato in un confronto tra le due soluzioni tecnologiche disponibili, iniezione d'acqua diretta e indiretta, analizzando l'influenza dell'iniezione d'acqua sulle grandezze motoristiche di maggiore interesse, quali titolo della miscela, intensità di turbolenza e temperatura, la cui ottimizzazione e il cui controllo sono fondamentali per il raggiungimento della massima efficienza di un motore ad accensione comandata e per superare il limite della detonazione.

Analisi dei parametri fluidodinamici calcolati tramite simulazione dell'occlusione dell'auricola sinistra e della dislocazione del dispositivo in condizioni di fibrillazione atriale.

La fibrillazione atriale (FA) è la forma di aritmia cardiaca più diffusa nella pratica clinica. Attualmente, sono più di 30 milioni le persone affette da FA e si prevede una forte crescita di tale numero, conseguentemente al progressivo invecchiamento della popolazione. Ad oggi, la terapia anticoagulante orale è la principale strategia impiegata per la prevenzione di ictus ischemico. Nonostante l’efficacia degli anticoagulanti, un numero rilevante di pazienti non possono assumerli, a causa di un aumentato rischio emorragico e della pericolosa interazione con altri farmaci. È stato dimostrato che nel 90% dei casi la formazione dei trombi intracardiaci in pazienti con FA avviene in un punto ben preciso dell’atrio sinistro, ossia nell’auricola. Ciò è dovuto al fatto che essa, avendo una particolare morfologia, in condizioni non fisiologiche (emodinamica rallentata), tende a favorire la stasi del sangue al suo interno. Di conseguenza, la chiusura meccanica dell’auricola è emersa come alternativa clinica alla prevenzione farmacologica. I risultati relativi a recenti trials hanno suggerito che la chiusura percutanea della LAA attraverso l’impianto di opportuni occlusori è una terapia sicura, con un’efficacia non inferiore alla terapia di anticoagulanti orali nella prevenzione dell’ictus. L’obiettivo di questo elaborato di tesi è valutare in simulazione l’effetto dell’occlusione dell’auricola sinistra e di un eventuale dislocazione del dispositivo sulla fluidodinamica atriale in pazienti affetti da FA. Sono stati realizzati modelli 3D che simulano sia il risultato della procedura di LAAO con i dispositivi Amulet e Watchman, sia l’effetto della dislocazione dell’occlusore. Successivamente, sono state effettuate le simulazioni fluidodinamiche CFD sui modelli di atrio intero, sui modelli occlusi (privi di auricola) e sui modelli parzialmente occlusi (dislocazione Amulet) per studiare e valutare i parametri fluidodinamici (velocità, vorticità e stasi).

Moisture recycling in the Iberian Peninsula from a regional climate simulation: spatiotemporal analysis and impact on the precipitation regime

The contribution of the evapotranspiration from a certain region to the precipitation over the same area is referred to as water recycling. In this paper, we explore the spatiotemporal links between the recycling mechanism and the Iberian rainfall regime. We use a 9 km resolution Weather Research and Forecasting simulation of 18 years (1990-2007) to compute local and regional recycling ratios over Iberia, at the monthly scale, through both an analytical and a numerical recycling model. In contrast to coastal areas, the interior of Iberia experiences a relative maximum of precipitation in spring, suggesting a prominent role of land-atmosphere interactions on the inland precipitation regime during this period of the year. Local recycling ratios are the highest in spring and early summer, coinciding with those areas where this spring peak of rainfall represents the absolute maximum in the annual cycle. This confirms that recycling processes are crucial to explain the Iberian spring precipitation, particularly over the eastern and northeastern sectors. Average monthly recycling values range from 0.04 in December to 0.14 in June according to the numerical model and from 0.03 in December to 0.07 in May according to the analytical procedure. Our analysis shows that the highest values of recycling are limited by the coexistence of two necessary mechanisms: (1) the availability of sufficient soil moisture and (2) the occurrence of appropriate synoptic configurations favoring the development of convective regimes. The analyzed surplus of rainfall in spring has a critical impact on agriculture over large semiarid regions of the interior of Iberia.