Unemployment insurance in the presence of an informal sector

We study the effect of UI benefits in a typical developing country where the informal sector is sizeable and persistent. In a partial equilibrium environment, ruling out the macroeconomic consequences of UI benefits, we characterize the stationary equilibrium of an economy where policyholders may be employed in the formal sector, short-run unemployed receiving UI benefits or long-run unemployed without UI benefits. We perform comparative static exercises to understand how UI benefits affect unemployed worker´s effort to secure a formal job, their labor supply in the informal sector and leisure time. Our model reveals that an increase in UI benefits generates two opposing effects for the short-run unemployed. First, since search efforts cannot be monitored it generates moral hazard behaviours that lower effort. Second, it generates an income effect as it reduces the marginal cost of searching for a formal job and increases effort.The overall effect is ambiguous and depends on the relative strength of these two effects. Additionally, we show that an increase in UI benefits increases the efforts of long-run unemployed workers. We provide a simple simulation exercise which suggests that the income effect pointed out is not necessarily of second-order importance in comparison with moral hazard strength. This result softens the widespread opinion, usually based on the microeconomic/partial equilibrium argument that the presence of dual labor markets is an obstacle to providing UI in developing countries.

Modelo para la definición e implementación de procesos de gobierno de tecnologías de la información aplicado a CENIT Transporte y Logística de Hidrocarburos S.A.S.

El crecimiento que ha venido presentando CENIT Transporte y logística de hidrocarburos S.A.S. ha conducido a su área de tecnología a revisar los procesos tecnológicos con los que apoya a todas las áreas de negocio para el logro de la estrategia empresarial. Para poder cumplir con esta promesa de valor hacia la organización, el área de tecnología bajo un marco de trabajo reconocido debe analizar, definir, estructurar e implementar formalmente sus procesos y de esta manera también cumplirá con los lineamientos establecidos por la casa matriz Ecopetrol S.A. COBIT 5-ISACA (2012) como marco de trabajo que integra las mejores practicas a nivel de tecnología, permite ser usado como el estándar que mejor se adecua a la necesidad del área de tecnología para definir e implementar un gobierno de TI en CENIT. Este trabajo propone un modelo para la definición e implementación de procesos de gobierno de tecnologías de la información que cuenta con una herramienta que basada en el nivel de importancia, aporte al foco de análisis y esfuerzo requerido permite de manera automática que los procesos se clasifiquen y prioricen generando las bases para estructurar el plan de trabajo que permitirá de manera organizada lograr la formalización de sus procesos. Este modelo y su herramienta se usaron para definir y clasificar los procesos que permitirán la implementación del gobierno de TI en CENIT. El resultado es que tres (3) de los procesos de COBIT 5.0 que inicialmente ayudarán a implementar formalmente el gobierno de TI, son en su orden APO01, APO02 y EDM01. Adicionalmente este modelo y herramienta propuesta pueden ser usadas para clasificar los procesos de COBIT 5.0 bajo diferentes focos de análisis.

The effect of counterpoise correction and relaxation energy term to the internal rotation barriers: application to the BF3 ...NH3 and C2H4 ...SO2 dimers

The relevance of the fragment relaxation energy term and the effect of the basis set superposition error on the geometry of the BF3⋯NH3 and C2H4⋯SO2 van der Waals dimers have been analyzed. Second-order Møller-Plesset perturbation theory calculations with the d95(d,p) basis set have been used to calculate the counterpoise-corrected barrier height for the internal rotations. These barriers have been obtained by relocating the stationary points on the counterpoise-corrected potential energy surface of the processes involved. The fragment relaxation energy can have a large influence on both the intermolecular parameters and barrier height. The counterpoise correction has proved to be important for these systems

Ab initio benchmark study for the oxidative addition of CH4 to Pd: importance of basis-set flexibility and polarization

To obtain a state-of-the-art benchmark potential energy surface (PES) for the archetypal oxidative addition of the methane C-H bond to the palladium atom, we have explored this PES using a hierarchical series of ab initio methods (Hartree-Fock, second-order Møller-Plesset perturbation theory, fourth-order Møller-Plesset perturbation theory with single, double and quadruple excitations, coupled cluster theory with single and double excitations (CCSD), and with triple excitations treated perturbatively [CCSD(T)]) and hybrid density functional theory using the B3LYP functional, in combination with a hierarchical series of ten Gaussian-type basis sets, up to g polarization. Relativistic effects are taken into account either through a relativistic effective core potential for palladium or through a full four-component all-electron approach. Counterpoise corrected relative energies of stationary points are converged to within 0.1-0.2 kcal/mol as a function of the basis-set size. Our best estimate of kinetic and thermodynamic parameters is -8.1 (-8.3) kcal/mol for the formation of the reactant complex, 5.8 (3.1) kcal/mol for the activation energy relative to the separate reactants, and 0.8 (-1.2) kcal/mol for the reaction energy (zero-point vibrational energy-corrected values in parentheses). This agrees well with available experimental data. Our work highlights the importance of sufficient higher angular momentum polarization functions, f and g, for correctly describing metal-d-electron correlation and, thus, for obtaining reliable relative energies. We show that standard basis sets, such as LANL2DZ+ 1f for palladium, are not sufficiently polarized for this purpose and lead to erroneous CCSD(T) results. B3LYP is associated with smaller basis set superposition errors and shows faster convergence with basis-set size but yields relative energies (in particular, a reaction barrier) that are ca. 3.5 kcal/mol higher than the corresponding CCSD(T) values

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Desenvolupament, implementació i aplicació de noves metodologies per a l'estudi de la reactivitat química i de les propietats òptiques no lineals

El coneixement de la superfície d'energia potencial (PES) ha estat essencial en el món de la química teòrica per tal de discutir tant la reactivitat química com l'estructura i l'espectroscòpia molecular. En el camp de la reactivitat química es hem proposat continuar amb el desenvolupament de nova metodologia dins el marc de la teoria del funcional de la densitat conceptual. En particular aquesta tesis es centrarà en els següents punts: a) El nombre i la naturalesa dels seus punts estacionaris del PES poden sofrir canvis radicals modificant el nivell de càlcul utilitzats, de tal manera que per estar segurs de la seva naturalesa cal anar a nivells de càlcul molt elevats. La duresa és una mesura de la resistència d'un sistema químic a canviar la seva configuració electrònica, i segons el principi de màxima duresa on hi hagi un mínim o un màxim d'energia trobarem un màxim o un mínim de duresa, respectivament. A l'escollir tot un conjunt de reaccions problemàtiques des del punt de vista de presència de punts estacionaris erronis, hem observat que els perfils de duresa són més independents de la base i del mètode utilitzats, a més a més sempre presenten el perfil correcte. b) Hem desenvolupat noves expressions basades en les integracions dels kernels de duresa per tal de determinar la duresa global d'una molècula de manera més precisa que la utilitzada habitualment que està basada en el càlcul numèric de la derivada segona de l'energia respecte al número d'electrons. c) Hem estudiat la validesa del principis de màxima duresa i de mínima polaritzabiliat en les vibracions asimètriques en sistemes aromàtics. Hem trobat que per aquests sistemes alguns modes vibracionals incompleixen aquests principis i hem analitzat la relació d'aquest l'incompliment amb l'efecte de l'acoblament pseudo-Jahn-Teller. A més a més, hem postulat tot un conjunt de regles molt senzilles que ens permetien deduir si una molècula compliria o no aquests principis sense la realització de cap càlcul previ. Tota aquesta informació ha estat essencial per poder determinar exactament quines són les causes del compliment o l'incompliment del MHP i MPP. d) Finalment, hem realitzat una expansió de l'energia funcional en termes del nombre d'electrons i de les coordenades normals dintre del conjunt canònic. En la comparació d'aquesta expansió amb l'expansió de l'energia del nombre d'electrons i del potencial extern hem pogut recuperar d'una altra forma diferent tot un conjunt de relacions ja conegudes entre alguns coneguts descriptors de reactivitat del funcional de la densitat i en poden establir tot un conjunt de noves relacions i de nous descriptors. Dins del marc de les propietats moleculars es proposa generalitzar i millorar la metodologia pel càlcul de la contribució vibracional (Pvib) a les propietats òptiques no lineals (NLO). Tot i que la Pvib no s'ha tingut en compte en la majoria dels estudis teòrics publicats de les propietats NLO, recentment s'ha comprovat que la Pvib de diversos polímers orgànics amb altes propietats òptiques no lineals és fins i tot més gran que la contribució electrònica. Per tant, tenir en compte la Pvib és essencial en el disseny dels nous materials òptics no lineals utilitzats en el camp de la informàtica, les telecomunicacions i la tecnologia làser. Les principals línies d'aquesta tesis sobre aquest tema són: a) Hem calculat per primera vegada els termes d'alt ordre de Pvib de diversos polímers orgànics amb l'objectiu d'avaluar la seva importància i la convergència de les sèries de Taylor que defineixen aquestes contribucions vibracionals. b) Hem avaluat les contribucions electròniques i vibracionals per una sèrie de molècules orgàniques representatives utilitzant diferents metodologies, per tal de poder de determinar quina és la manera més senzilla per poder calcular les propietats NLO amb una precisió semiquantitativa.

Nonbreeding-Season Drivers of Population Dynamics in Seasonal Migrants: Conservation Parallels Across Taxa

For seasonal migrants, logistical constraints have often limited conservation efforts to improving survival and reproduction during the breeding season only. Yet, mounting empirical evidence suggests that events occurring throughout the migratory life cycle can critically alter the demography of many migrant species. Herein, we build upon recent syntheses of avian migration research to review the role of non-breeding seasons in determining the population dynamics and fitness of diverse migratory taxa, including salmonid fishes, marine mammals, ungulates, sea turtles, butterflies, and numerous bird groups. We discuss several similarities across these varied migrants: (i) non-breeding survivorship tends to be a strong driver of population growth; (ii) non-breeding events can affect fitness in subsequent seasons through seasonal interactions at individual- and population-levels; (iii) broad-scale climatic influences often alter non-breeding resources and migration timing, and may amplify population impacts through covariation among seasonal vital rates; and (iv) changes to both stationary and migratory non-breeding habitats can have important consequences for abundance and population trends. Finally, we draw on these patterns to recommend that future conservation research for seasonal migrants will benefit from: (1) more explicit recognition of the important parallels among taxonomically diverse migratory animals; (2) an expanded research perspective focused on quantification of all seasonal vital rates and their interactions; and (3) the development of detailed population projection models that account for complexity and uncertainty in migrant population dynamics.

Sudden stratospheric warmings as noise-induced transitions

Sudden stratospheric warmings (SSWs) are usually considered to be initiated by planetary wave activity. Here it is asked whether small-scale variability (e.g., related to gravity waves) can lead to SSWs given a certain amount of planetary wave activity that is by itself not sufficient to cause a SSW. A highly vertically truncated version of the Holton–Mass model of stratospheric wave–mean flow interaction, recently proposed by Ruzmaikin et al., is extended to include stochastic forcing. In the deterministic setting, this low-order model exhibits multiple stable equilibria corresponding to the undisturbed vortex and SSW state, respectively. Momentum forcing due to quasi-random gravity wave activity is introduced as an additive noise term in the zonal momentum equation. Two distinct approaches are pursued to study the stochastic system. First, the system, initialized at the undisturbed state, is numerically integrated many times to derive statistics of first passage times of the system undergoing a transition to the SSW state. Second, the Fokker–Planck equation corresponding to the stochastic system is solved numerically to derive the stationary probability density function of the system. Both approaches show that even small to moderate strengths of the stochastic gravity wave forcing can be sufficient to cause a SSW for cases for which the deterministic system would not have predicted a SSW.

Tropical and extratropical responses of the North Atlantic atmospheric circulation to a sustained weakening of the MOC

The tropospheric response to a forced shutdown of the North Atlantic Ocean’s meridional overturning circulation (MOC) is investigated in a coupled ocean–atmosphere GCM [the third climate configuration of the Met Office Unified Model (HadCM3)]. The strength of the boreal winter North Atlantic storm track is significantly increased and penetrates much farther into western Europe. The changes in the storm track are shown to be consistent with the changes in near-surface baroclinicity, which can be linked to changes in surface temperature gradients near regions of sea ice formation and in the open ocean. Changes in the SST of the tropical Atlantic are linked to a strengthening of the subtropical jet to the north, which, combined with the enhanced storm track, leads to a pronounced split in the jet structure over Europe. EOF analysis and stationary box indices methods are used to analyze changes to the North Atlantic Oscillation (NAO). There is no consistent signal of a change in the variability of the NAO, and while the changes in the mean flow project onto the positive NAO phase, they are significantly different from it. However, there is a clear eastward shift of the NAO pattern in the shutdown run, and this potentially has implications for ocean circulation and for the interpretation of proxy paleoclimate records.

Orographic Enhancement of Precipitation inside Hurricane Dean

On 17 August 2007, the center of Hurricane Dean passed within 92 km of the mountainous island of Dominica in the West Indies. Despite its distance from the island and its category 1–2 state, Dean brought significant total precipitation exceeding 500 mm and caused numerous landslides. Four rain gauges, a Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) image, and 5-min radar scans from Guadeloupe and Martinique are used to determine the storm’s structure and the mountains’ effect on precipitation. The encounter is best described in three phases: (i) an east-northeast dry flow with three isolated drifting cells; (ii) a brief passage of the narrow outer rainband; and (iii) an extended period with south-southeast airflow in a nearly stationary spiral rainband. In this final phase, from 1100 to 2400 UTC, heavy rainfall from the stationary rainband was doubled by orographic enhancement. This enhancement pushed the sloping soils past the landslide threshold. The enhancement was caused by a modified seeder–feeder accretion mechanism that created a “dipole” pattern of precipitation, including a dry zone over the ocean in the lee. In contrast to normal trade-wind conditions, no terrain triggering of convection was identified in the hurricane environment.

The zonal asymmetry of the Southern Hemisphere storm-track

Atmospheric general circulation model experiments have been performed to investigate how the significant zonal asymmetry in the Southern Hemisphere (SH) winter storm track is forced by sea surface temperature (SST) and orography. An experiment with zonally symmetric tropical SSTs expands the SH upper-tropospheric storm track poleward and eastward and destroys its spiral structure. Diagnosis suggests that these aspects of the observed storm track result from Rossby wave propagation from a wave source in the Indian Ocean region associated with the monsoon there. The lower-tropospheric storm track is not sensitive to this forcing. However, an experiment with zonally symmetric midlatitude SSTs exhibits a marked reduction in the magnitude of the maximum intensity of the lower-tropospheric storm track associated with reduced SST gradients in the western Indian Ocean. Experiments without the elevation of the South African Plateau or the Andes show reductions in the intensity of the major storm track downstream of them due to reduced cyclogenesis associated with the topography. These results suggest that the zonal asymmetry of the SH winter storm track is mainly established by stationary waves excited by zonal asymmetry in tropical SST in the upper troposphere and by local SST gradients in the lower troposphere, and that it is modified through cyclogenesis associated with the topography of South Africa and South America.

Dynamical evolution of the 2003 southern hemisphere stratospheric winter using Envisat trace-gas observations

Data from the MIPAS instrument on Envisat, supplemented by meteorological analyses from ECMWF and the Met Office, are used to study the meteorological and trace-gas evolution of the stratosphere in the southern hemisphere during winter and spring 2003. A pole-centred approach is used to interpret the data in the physically meaningful context of the evolving stratospheric polar vortex. The following salient dynamical and transport features are documented and analysed: the merger of anticyclones in the stratosphere; the development of an intense, quasi-stationary anticyclone in spring; the associated top-down breakdown of the polar vortex; the systematic descent of air into the polar vortex; and the formation of a three-dimensional structure of a tracer filament on a planetary scale. The paper confirms and extends existing paradigms of the southern hemisphere vortex evolution. The quality of the MIPAS observations is seen to be generally good. though the water vapour retrievals are unrealistic above 10 hPa in the high-latitude winter.

The interannual variability of energy transports within and over the Atlantic Ocean in a coupled climate model

To gain a new perspective on the interaction of the Atlantic Ocean and the atmosphere, the relationship between the atmospheric and oceanic meridional energy transports is studied in a version of HadCM3, the U.K. Hadley Centre's coupled climate model. The correlation structure of the energy transports in the atmosphere and Atlantic Ocean as a function of latitude, and the cross correlation between the two systems are analyzed. The processes that give rise to the correlations are then elucidated using regression analyses. In northern midlatitudes, the interannual variability of the Atlantic Ocean energy transport is dominated by Ekman processes. Anticorrelated zonal winds in the subtropics and midlatitudes, particularly associated with the North Atlantic Oscillation (NAO), drive anticorrelated meridional Ekman transports. Variability in the atmospheric energy transport is associated with changes in the stationary waves, but is only weakly related to the NAO. Nevertheless, atmospheric driving of the oceanic Ekman transports is responsible for a bipolar pattern in the correlation between the atmosphere and Atlantic Ocean energy transports. In the Tropics, the interannual variability of the Atlantic Ocean energy transport is dominated by an adjustment of the tropical ocean to coastal upwelling induced along the Venezuelan coast by a strengthening of the easterly trade winds. Variability in the atmospheric energy transport is associated with a cross-equatorial meridional overturning circulation that is only weakly associated with variability in the trade winds along the Venezuelan coast. In consequence, there is only very limited correlation between the atmosphere and Atlantic Ocean energy transports in the Tropics of HadCM3

The formation mechanism of the Bonin high in August

The Bonin high is a subtropical anticyclone that is predominant near Japan in the summer. This anticyclone is associated with an equivalent-barotropic structure, often extending throughout the entire troposphere. Although the equivalent-barotropic structure of the Bonin high has been known for years among synopticians because of its importance to the summer climate in east Asia, there are few dynamical explanations for such a structure. The present paper attempts to provide a formation mechanism for the deep ridge near Japan. We propose a new hypothesis that this equivalent-barotropic ridge near Japan is formed as a result of the propagation of stationary Rossby waves along the Asian jet in the upper troposphere (‘the Silk Road pattern’). First, the monthly mean climatology is examined in order to demonstrate this hypothesis. It is shown that the enhanced Asian jet in August is favourable for the propagation of stationary Rossby waves and that the regions of descent over the eastern Mediterranean Sea and the Aral Sea act as two major wave sources. Second, a primitive-equation model is used to simulate the climatology of August. The model successfully simulates the Bonin high with an equivalent-barotropic structure. The upper-tropospheric ridge is found to be enhanced by a height anomaly of more than 80 m at 200 hPa, when a wave packet arrives. Sensitivity experiments are conducted to show that the removal of the diabatic cooling over the Asian jet suppresses the Silk Road pattern and formation of an equivalent-barotropic ridge near Japan, while the removal of the diabatic heating in the western Pacific does not. Copyright © 2003 Royal Meteorological Society

Krakatoa lives: The effect of volcanic eruptions on ocean heat content and thermal expansion

A suite of climate model experiments indicates that 20th Century increases in ocean heat content and sea-level ( via thermal expansion) were substantially reduced by the 1883 eruption of Krakatoa. The volcanically-induced cooling of the ocean surface is subducted into deeper ocean layers, where it persists for decades. Temporary reductions in ocean heat content associated with the comparable eruptions of El Chichon ( 1982) and Pinatubo ( 1991) were much shorter lived because they occurred relative to a non-stationary background of large, anthropogenically-forced ocean warming. Our results suggest that inclusion of the effects of Krakatoa ( and perhaps even earlier eruptions) is important for reliable simulation of 20th century ocean heat uptake and thermal expansion. Inter-model differences in the oceanic thermal response to Krakatoa are large and arise from differences in external forcing, model physics, and experimental design. Systematic experimentation is required to quantify the relative importance of these factors. The next generation of historical forcing experiments may require more careful treatment of pre-industrial volcanic aerosol loadings.