Discription of a New Calculation Method for Determination of Stoichiometric Dissociation Constants of WeakAcid in Salt Solutions from Potentiometric Titration Data

A recently developed calculation method to determine stoichiometric dissociation constants of weak acids from potentiometric titration data is described. The titration data from three different weak acids in aqueous salt solutions at 25 °C were used as examples of the use of the method. The salt alone determined the ionic strength of the solutions considered in this study, and salt molalities up to 0,5 mol kg -1 were used.

Change points detection in crime-related time series: an on-line fuzzy approach based on a shape space representation

The extension of traditional data mining methods to time series has been effectively applied to a wide range of domains such as finance, econometrics, biology, security, and medicine. Many existing mining methods deal with the task of change points detection, but very few provide a flexible approach. Querying specific change points with linguistic variables is particularly useful in crime analysis, where intuitive, understandable, and appropriate detection of changes can significantly improve the allocation of resources for timely and concise operations. In this paper, we propose an on-line method for detecting and querying change points in crime-related time series with the use of a meaningful representation and a fuzzy inference system. Change points detection is based on a shape space representation, and linguistic terms describing geometric properties of the change points are used to express queries, offering the advantage of intuitiveness and flexibility. An empirical evaluation is first conducted on a crime data set to confirm the validity of the proposed method and then on a financial data set to test its general applicability. A comparison to a similar change-point detection algorithm and a sensitivity analysis are also conducted. Results show that the method is able to accurately detect change points at very low computational costs. More broadly, the detection of specific change points within time series of virtually any domain is made more intuitive and more understandable, even for experts not related to data mining.

Correcting the Errors : A Note on Volatility Forecast Evaluation Based on High-Frequency Data and Realized Volatilities

This note develops general model-free adjustment procedures for the calculation of unbiased volatility loss functions based on practically feasible realized volatility benchmarks. The procedures, which exploit the recent asymptotic distributional results in Barndorff-Nielsen and Shephard (2002a), are both easy to implement and highly accurate in empirically realistic situations. On properly accounting for the measurement errors in the volatility forecast evaluations reported in Andersen, Bollerslev, Diebold and Labys (2003), the adjustments result in markedly higher estimates for the true degree of return-volatility predictability.

L’utilisation de la polarimétrie radar et de la décomposition de Touzi pour la caractérisation et la classification des physionomies végétales des milieux humides : le cas du Lac Saint-Pierre.

Les milieux humides remplissent plusieurs fonctions écologiques d’importance et contribuent à la biodiversité de la faune et de la flore. Même s’il existe une reconnaissance croissante sur l’importante de protéger ces milieux, il n’en demeure pas moins que leur intégrité est encore menacée par la pression des activités humaines. L’inventaire et le suivi systématique des milieux humides constituent une nécessité et la télédétection est le seul moyen réaliste d’atteindre ce but. L’objectif de cette thèse consiste à contribuer et à améliorer la caractérisation des milieux humides en utilisant des données satellites acquises par des radars polarimétriques en bande L (ALOS-PALSAR) et C (RADARSAT-2). Cette thèse se fonde sur deux hypothèses (chap. 1). La première hypothèse stipule que les classes de physionomies végétales, basées sur la structure des végétaux, sont plus appropriées que les classes d’espèces végétales car mieux adaptées au contenu informationnel des images radar polarimétriques. La seconde hypothèse stipule que les algorithmes de décompositions polarimétriques permettent une extraction optimale de l’information polarimétrique comparativement à une approche multipolarisée basée sur les canaux de polarisation HH, HV et VV (chap. 3). En particulier, l’apport de la décomposition incohérente de Touzi pour l’inventaire et le suivi de milieux humides est examiné en détail. Cette décomposition permet de caractériser le type de diffusion, la phase, l’orientation, la symétrie, le degré de polarisation et la puissance rétrodiffusée d’une cible à l’aide d’une série de paramètres extraits d’une analyse des vecteurs et des valeurs propres de la matrice de cohérence. La région du lac Saint-Pierre a été sélectionnée comme site d’étude étant donné la grande diversité de ses milieux humides qui y couvrent plus de 20 000 ha. L’un des défis posés par cette thèse consiste au fait qu’il n’existe pas de système standard énumérant l’ensemble possible des classes physionomiques ni d’indications précises quant à leurs caractéristiques et dimensions. Une grande attention a donc été portée à la création de ces classes par recoupement de sources de données diverses et plus de 50 espèces végétales ont été regroupées en 9 classes physionomiques (chap. 7, 8 et 9). Plusieurs analyses sont proposées pour valider les hypothèses de cette thèse (chap. 9). Des analyses de sensibilité par diffusiogramme sont utilisées pour étudier les caractéristiques et la dispersion des physionomies végétales dans différents espaces constitués de paramètres polarimétriques ou canaux de polarisation (chap. 10 et 12). Des séries temporelles d’images RADARSAT-2 sont utilisées pour approfondir la compréhension de l’évolution saisonnière des physionomies végétales (chap. 12). L’algorithme de la divergence transformée est utilisé pour quantifier la séparabilité entre les classes physionomiques et pour identifier le ou les paramètres ayant le plus contribué(s) à leur séparabilité (chap. 11 et 13). Des classifications sont aussi proposées et les résultats comparés à une carte existante des milieux humide du lac Saint-Pierre (14). Finalement, une analyse du potentiel des paramètres polarimétrique en bande C et L est proposé pour le suivi de l’hydrologie des tourbières (chap. 15 et 16). Les analyses de sensibilité montrent que les paramètres de la 1re composante, relatifs à la portion dominante (polarisée) du signal, sont suffisants pour une caractérisation générale des physionomies végétales. Les paramètres des 2e et 3e composantes sont cependant nécessaires pour obtenir de meilleures séparabilités entre les classes (chap. 11 et 13) et une meilleure discrimination entre milieux humides et milieux secs (chap. 14). Cette thèse montre qu’il est préférable de considérer individuellement les paramètres des 1re, 2e et 3e composantes plutôt que leur somme pondérée par leurs valeurs propres respectives (chap. 10 et 12). Cette thèse examine également la complémentarité entre les paramètres de structure et ceux relatifs à la puissance rétrodiffusée, souvent ignorée et normalisée par la plupart des décompositions polarimétriques. La dimension temporelle (saisonnière) est essentielle pour la caractérisation et la classification des physionomies végétales (chap. 12, 13 et 14). Des images acquises au printemps (avril et mai) sont nécessaires pour discriminer les milieux secs des milieux humides alors que des images acquises en été (juillet et août) sont nécessaires pour raffiner la classification des physionomies végétales. Un arbre hiérarchique de classification développé dans cette thèse constitue une synthèse des connaissances acquises (chap. 14). À l’aide d’un nombre relativement réduit de paramètres polarimétriques et de règles de décisions simples, il est possible d’identifier, entre autres, trois classes de bas marais et de discriminer avec succès les hauts marais herbacés des autres classes physionomiques sans avoir recours à des sources de données auxiliaires. Les résultats obtenus sont comparables à ceux provenant d’une classification supervisée utilisant deux images Landsat-5 avec une exactitude globale de 77.3% et 79.0% respectivement. Diverses classifications utilisant la machine à vecteurs de support (SVM) permettent de reproduire les résultats obtenus avec l’arbre hiérarchique de classification. L’exploitation d’une plus forte dimensionalitée par le SVM, avec une précision globale maximale de 79.1%, ne permet cependant pas d’obtenir des résultats significativement meilleurs. Finalement, la phase de la décomposition de Touzi apparaît être le seul paramètre (en bande L) sensible aux variations du niveau d’eau sous la surface des tourbières ouvertes (chap. 16). Ce paramètre offre donc un grand potentiel pour le suivi de l’hydrologie des tourbières comparativement à la différence de phase entre les canaux HH et VV. Cette thèse démontre que les paramètres de la décomposition de Touzi permettent une meilleure caractérisation, de meilleures séparabilités et de meilleures classifications des physionomies végétales des milieux humides que les canaux de polarisation HH, HV et VV. Le regroupement des espèces végétales en classes physionomiques est un concept valable. Mais certaines espèces végétales partageant une physionomie similaire, mais occupant un milieu différent (haut vs bas marais), ont cependant présenté des différences significatives quant aux propriétés de leur rétrodiffusion.

Assessment of Convective Activity Using Stability Indices as Inferred from Radiosonde and MODIS Data

The combined use of both radiosonde data and three-dimensional satellite derived data over ocean and land is useful for a better understanding of atmospheric thermodynamics. Here, an attempt is made to study the ther-modynamic structure of convective atmosphere during pre-monsoon season over southwest peninsular India utilizing satellite derived data and radiosonde data. The stability indices were computed for the selected stations over southwest peninsular India viz: Thiruvananthapuram and Cochin, using the radiosonde data for five pre- monsoon seasons. The stability indices studied for the region are Showalter Index (SI), K Index (KI), Lifted In-dex (LI), Total Totals Index (TTI), Humidity Index (HI), Deep Convective Index (DCI) and thermodynamic pa-rameters such as Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition Energy (CINE). The traditional Showalter Index has been modified to incorporate the thermodynamics over tropical region. MODIS data over South Peninsular India is also used for the study. When there is a convective system over south penin-sular India, the value of LI over the region is less than −4. On the other hand, the region where LI is more than 2 is comparatively stable without any convection. Similarly, when KI values are in the range 35 to 40, there is a possibility for convection. The threshold value for TTI is found to be between 50 and 55. Further, we found that prior to convection, dry bulb temperature at 1000, 850, 700 and 500 hPa is minimum and the dew point tem-perature is a maximum, which leads to increase in relative humidity. The total column water vapor is maximum in the convective region and minimum in the stable region. The threshold values for the different stability indices are found to be agreeing with that reported in literature.

Technical note: a simple procedure for removing temporal discontinuities in ERA-Interim upper stratospheric temperatures for use in nudged chemistry-climate model simulations

This note describes a simple procedure for removing unphysical temporal discontinuities in ERA-Interim upper stratospheric global mean temperatures in March 1985 and August 1998 that have arisen due to changes in satellite radiance data used in the assimilation. The derived temperature adjustments (offsets) are suitable for use in stratosphere-resolving chemistry-climate models that are nudged (relaxed) to ERA-Interim winds and temperatures. Simulations using a nudged version of the Canadian Middle Atmosphere Model (CMAM) show that the inclusion of the temperature adjustments produces temperature time series that are devoid of the large jumps in 1985 and 1998. Due to its strong temperature dependence, the simulated upper stratospheric ozone is also shown to vary smoothly in time, unlike in a nudged simulation without the adjustments where abrupt changes in ozone occur at the times of the temperature jumps. While the adjustments to the ERA-Interim temperatures remove significant artefacts in the nudged CMAM simulation, spurious transient effects that arise due to water vapour and persist for about 5 yr after the 1979 switch to ERA-Interim data are identified, underlining the need for caution when analysing trends in runs nudged to reanalyses.

A morphometric comparison of the Namib and southwest Kalahari dunefields using ASTER GDEM data

The increased availability of digital elevation models and satellite image data enable testing of morphometric relationships between sand dune variables (dune height, spacing and equivalent sand thickness), which were originally established using limited field survey data. These long-established geomorphological hypotheses can now be tested against very much larger samples than were possible when available data were limited to what could be collected by field surveys alone. This project uses ASTER Global Digital Elevation Model (GDEM) data to compare morphometric relationships between sand dune variables in the southwest Kalahari dunefield to those of the Namib Sand Sea, to test whether the relationships found in an active sand sea (Namib) also hold for the fixed dune system of the nearby southwest Kalahari. The data show significant morphometric differences between the simple linear dunes of the Namib sand sea and the southwest Kalahari; the latter do not show the expected positive relationship between dune height and spacing. The southwest Kalahari dunes show a similar range of dune spacings, but they are less tall, on average, than the Namib sand sea dunes. There is a clear spatial pattern to these morphometric data; the tallest and most closely spaced dunes are towards the southeast of the Kalahari dunefield; and this is where the highest values of equivalent sand thickness result. We consider the possible reasons for the observed differences and highlight the need for more studies comparing sand seas and dunefields from different environmental settings.

Sea waves generated by extratropical cyclones in the South Atlantic Ocean: Hindcast and validation against altimeter data

This work presents analyses of the atmospheric conditions and the hindcast of the surface wave field when six extratropical cyclones formed and displaced over the South Atlantic Ocean (10degreesN, 60degreesS; 75degreesW, 15degreesE) between April and September 1999. These events caused high sea waves associated with hazardous conditions along the south and southeast coast of Brazil. The meteorological composite fields for these cyclones show a strong near-surface wind velocity (up to 14 m s(-1)) during its mature phase. The sea-state wave hindcast was obtained using a third-generation wave model forced by the 10-m above ground level wind field from the National Centers for Environmental Prediction-National Center for Atmospheric Research reanalysis dataset. Closer to the south and southeast Brazilian coast, the hindcast results showed significant wave heights of up to 5 m in some of the events. The wave hindcast results for the significant wave height were compared against satellite altimeter data at 6 h intervals. The statistical index showed a systematic underestimation of the significant wave height by 0.5 m. The correlation between wave hindcast and altimeter measurements was greater than 90%, showing a good phase reproduction by the wave model.