Downwelling spectral irradiance as measured in different depths, remote sensing reflectance and phytoplankton pigment concentration during POLARSTERN cruises ANT-XXIV/1, ANT-XXIV/4, ANT-XXVI/4 and Maria S. Merian cruise MSM18/3

The composition and abundance of algal pigments provide information on phytoplankton community characteristics such as photoacclimation, overall biomass and taxonomic composition. In particular, pigments play a major role in photoprotection and in the light-driven part of photosynthesis. Most phytoplankton pigments can be measured by high-performance liquid chromatography (HPLC) techniques applied to filtered water samples. This method, as well as other laboratory analyses, is time consuming and therefore limits the number of samples that can be processed in a given time. In order to receive information on phytoplankton pigment composition with a higher temporal and spatial resolution, we have developed a method to assess pigment concentrations from continuous optical measurements. The method applies an empirical orthogonal function (EOF) analysis to remote-sensing reflectance data derived from ship-based hyperspectral underwater radiometry and from multispectral satellite data (using the Medium Resolution Imaging Spectrometer - MERIS - Polymer product developed by Steinmetz et al., 2011, doi:10.1364/OE.19.009783) measured in the Atlantic Ocean. Subsequently we developed multiple linear regression models with measured (collocated) pigment concentrations as the response variable and EOF loadings as predictor variables. The model results show that surface concentrations of a suite of pigments and pigment groups can be well predicted from the ship-based reflectance measurements, even when only a multispectral resolution is chosen (i.e., eight bands, similar to those used by MERIS). Based on the MERIS reflectance data, concentrations of total and monovinyl chlorophyll a and the groups of photoprotective and photosynthetic carotenoids can be predicted with high quality. As a demonstration of the utility of the approach, the fitted model based on satellite reflectance data as input was applied to 1 month of MERIS Polymer data to predict the concentration of those pigment groups for the whole eastern tropical Atlantic area. Bootstrapping explorations of cross-validation error indicate that the method can produce reliable predictions with relatively small data sets (e.g., < 50 collocated values of reflectance and pigment concentration). The method allows for the derivation of time series from continuous reflectance data of various pigment groups at various regions, which can be used to study variability and change of phytoplankton composition and photophysiology.

Synthèse totale de trois produits naturels : la curacine A, la curacine B et la cystothiazole A

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Synthèse d'oligosaccharides bioactifs ; Synthèse totale de la (-)-doliculide

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Comparaison de deux méthodes de positionnement acétabulaire lors de l'arthroplastie totale de la hanche

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Synthèse totale de trois produits naturels : la curacine A, la curacine B et la cystothiazole A

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Synthèse d'oligosaccharides bioactifs ; Synthèse totale de la (-)-doliculide

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Comparaison de deux méthodes de positionnement acétabulaire lors de l'arthroplastie totale de la hanche

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Efficacité comparée du lavage pulmonaire thérapeutique par ventilation liquidienne totale et par solution diluée de surfactant exogène dans un modèle ovin de syndrome d’inhalation méconiale

Introduction : Le syndrome d’aspiration méconiale (SAM) est une pathologie respiratoire du nouveau-né qui, dans les cas les plus sévères, peut rester réfractaire aux traitements couramment utilisés et nécessiter in fine le recours à une oxygénation membranaire extracorporelle. Le développement d’un ventilateur liquidien par l’équipe Inolivent a ouvert une nouvelle voie thérapeutique en rendant possible l’utilisation de la ventilation liquidienne totale (VLT) qui utilise un perfluorocarbone liquide afin d’assurer les échanges gazeux tout en effectuant un lavage pulmonaire thérapeutique. En 2011, l’équipe Inolivent a montré la supériorité de la VLT pour retirer le méconium et assurer les échanges gazeux de façon plus efficace que le traitement contrôle, le lavage thérapeutique avec une solution diluée de surfactant exogène (S-LBA). À ce jour, il n’a jamais été montré la possibilité de ramener des agneaux en respiration spontanée au décours d’une VLT pour le traitement d’un SAM sévère. Les objectifs de cette étude sont i) montrer la possibilité de ramener des agneaux nouveau-nés en respiration spontanée sans aide respiratoire après le traitement d’un SAM sévère par VLT, ii) comparer l’efficacité avec le lavage par S-LBA. Méthodes : 12 agneaux nouveau-nés anesthésiés et curarisés ont été instrumentés chirurgicalement. Après l’induction d’un SAM sévère, les agneaux ont subi un lavage pulmonaire thérapeutique soit par VLT (n = 6) ou par S-LBA (n = 6). Les agneaux ont été sevrés de toute ventilation mécanique et suivit en respiration spontanée durant 36 h. Résultats : Il est possible de ramener en respiration spontanée des agneaux nouveau-nés traités par VLT pour le traitement d’un SAM sévère. Le temps nécessaire au sevrage de la ventilation mécanique conventionelle a été plus court chez le groupe S-LBA. Conclusion : Notre étude met en lumière pour la première fois connue à ce jour, la possibilité de ramener en respiration spontanée des agneaux nouveau-nés suivant une VLT dans le traitement d’un SAM sévère. Ces résultats très importants ouvrent la voie à des études sur l’utilisation de la VLT dans le traitement de détresses respiratoires aigües.

Induction optimale d'hypothermie par ventilation liquidienne totale : validation expérimentale et projection à l'humain

La ventilation liquidienne totale (VLT) consiste à remplir les poumons d'un liquide perfluorocarbone (PFC). Un respirateur liquidien assure la ventilation par un renouvellement cyclique de volume courant de PFC oxygéné et à température contrôlée. Ayant une capacité thermique volumique 1665 fois plus élevée que l'air, le poumon rempli de PFC devient un échangeur de chaleur performant avec la circulation pulmonaire. La température du PFC inspiré permet ainsi de contrôler la température artérielle, et par le fait même, le refroidissement des organes et des tissus. Des résultats récents d'expérimentations animales sur petits animaux ont démontré que le refroidissement ultra-rapide par VLT hypothermisante (VLTh) avait d'importants effets neuroprotecteurs et cardioprotecteurs. Induire rapidement et efficacement une hypothermie chez un patient par VLTh est une technique émergente qui suscite de grands espoirs thérapeutiques. Par contre, aucun dispositif approuvé pour la clinique n'est disponible et aucun résultat de VLTh sur humain n'est encore disponible. Le problème se situe dans le fait de contrôler la température du PFC inspiré de façon optimale pour induire une hypothermie chez l'humain tout en s'assurant que la température cardiaque reste supérieure à 30 °C pour éviter tout risque d'arythmie. Cette thèse présente le développement d'un modèle thermique paramétrique d'un sujet en VLTh complètement lié à la physiologie. Aux fins de validation du modèle sur des ovins pédiatriques et adultes, le prototype de respirateur liquidien Inolivent pour nouveau-né a dû être reconçu et adapté pour ventiler de plus gros animaux. Pour arriver à contrôler de façon optimale la température du PFC inspiré, un algorithme de commande optimale sous-contraintes a été développé. Après la validation du modèle thermique du nouveau-né à l'adulte par expérimentations animales, celui-ci a été projeté à l'humain. Afin de réduire le temps de calcul, un passage du modèle thermique en temps continu vers un modèle discret cycle-par-cycle a été effectué. À l'aide de la commande optimale et du développement numérique d'un profil de ventilation liquidienne chez des patients humains, des simulations d'induction d'hypothermie par VLTh ont pu être réalisées. La validation expérimentale du modèle thermique sur ovins nouveau-nés (5 kg), juvéniles (22 kg) et adultes (61 kg) a montré que celui-ci permettait de prédire les températures artérielles systémiques, du retour veineux et rectales. La projection à l'humain a permis de démontrer qu'il est possible de contrôler la température du PFC de façon optimale en boucle ouverte si le débit cardiaque et le volume mort thermique sont connus. S'ils ne peuvent être mesurés, la commande optimale pour le pire cas peut être calculée rendant l'induction d'hypothermie par VLTh sécuritaire pour tous les patients, mais diminuant quelque peu les vitesses de refroidissement.

Multifractal analysis of geomagnetic storm and solar flare indices and their class dependence

The multifractal properties of two indices of geomagnetic activity, D st (representative of low latitudes) and a p (representative of the global geomagnetic activity), with the solar X-ray brightness, X l , during the period from 1 March 1995 to 17 June 2003 are examined using multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA). The h(q) curves of D st and a p in the MF-DFA are similar to each other, but they are different from that of X l , indicating that the scaling properties of X l are different from those of D st and a p . Hence, one should not predict the magnitude of magnetic storms directly from solar X-ray observations. However, a strong relationship exists between the classes of the solar X-ray irradiance (the classes being chosen to separate solar flares of class X-M, class C, and class B or less, including no flares) in hourly measurements and the geomagnetic disturbances (large to moderate, small, or quiet) seen in D st and a p during the active period. Each time series was converted into a symbolic sequence using three classes. The frequency, yielding the measure representations, of the substrings in the symbolic sequences then characterizes the pattern of space weather events. Using the MF-DFA method and traditional multifractal analysis, we calculate the h(q), D(q), and τ (q) curves of the measure representations. The τ (q) curves indicate that the measure representations of these three indices are multifractal. On the basis of this three-class clustering, we find that the h(q), D(q), and τ (q) curves of the measure representations of these three indices are similar to each other for positive values of q. Hence, a positive flare storm class dependence is reflected in the scaling exponents h(q) in the MF-DFA and the multifractal exponents D(q) and τ (q). This finding indicates that the use of the solar flare classes could improve the prediction of the D st classes.

Analysis of ten years historical weather data in Australia

Typical reference year (TRY) weather data is often used to represent the long term weather pattern for building simulation and design. Through the analysis of ten year historical hourly weather data for seven Australian major capital cities using the frequencies procedure of descriptive statistics analysis (by SPSS software), this paper investigates: • the closeness of the typical reference year (TRY) weather data in representing the long term weather pattern; • the variations and common features that may exist between relatively hot and cold years. It is found that for the given set of input data, in comparison with the other weather elements, the discrepancy between TRY and multiple years is much smaller for the dry bulb temperature, relative humidity and global solar irradiance. The overall distribution patterns of key weather elements are also generally similar between the hot and cold years, but with some shift and/or small distortion. There is little common tendency of change between the hot and the cold years for different weather variables at different study locations.

Intrinsic kinetics of titania photocatalysis : simplified models for their investigation

Even though titanium dioxide photocatalysis has been promoted as a leading green technology for water purification, many issues have hindered its application on a large commercial scale. For the materials scientist the main issues have centred the synthesis of more efficient materials and the investigation of degradation mechanisms; whereas for the engineers the main issues have been the development of appropriate models and the evaluation of intrinsic kinetics parameters that allow the scale up or re-design of efficient large-scale photocatalytic reactors. In order to obtain intrinsic kinetics parameters the reaction must be analysed and modelled considering the influence of the radiation field, pollutant concentrations and fluid dynamics. In this way, the obtained kinetic parameters are independent of the reactor size and configuration and can be subsequently used for scale-up purposes or for the development of entirely new reactor designs. This work investigates the intrinsic kinetics of phenol degradation over titania film due to the practicality of a fixed film configuration over a slurry. A flat plate reactor was designed in order to be able to control reaction parameters that include the UV irradiance, flow rates, pollutant concentration and temperature. Particular attention was paid to the investigation of the radiation field over the reactive surface and to the issue of mass transfer limited reactions. The ability of different emission models to describe the radiation field was investigated and compared to actinometric measurements. The RAD-LSI model was found to give the best predictions over the conditions tested. Mass transfer issues often limit fixed film reactors. The influence of this phenomenon was investigated with specifically planned sets of benzoic acid experiments and with the adoption of the stagnant film model. The phenol mass transfer coefficient in the system was calculated to be km,phenol=8.5815x10-7Re0.65(ms-1). The data obtained from a wide range of experimental conditions, together with an appropriate model of the system, has enabled determination of intrinsic kinetic parameters. The experiments were performed in four different irradiation levels (70.7, 57.9, 37.1 and 20.4 W m-2) and combined with three different initial phenol concentrations (20, 40 and 80 ppm) to give a wide range of final pollutant conversions (from 22% to 85%). The simple model adopted was able to fit the wide range of conditions with only four kinetic parameters; two reaction rate constants (one for phenol and one for the family of intermediates) and their corresponding adsorption constants. The intrinsic kinetic parameters values were defined as kph = 0.5226 mmol m-1 s-1 W-1, kI = 0.120 mmol m-1 s-1 W-1, Kph = 8.5 x 10-4 m3 mmol-1 and KI = 2.2 x 10-3 m3 mmol-1. The flat plate reactor allowed the investigation of the reaction under two different light configurations; liquid and substrate side illumination. The latter of particular interest for real world applications where light absorption due to turbidity and pollutants contained in the water stream to be treated could represent a significant issue. The two light configurations allowed the investigation of the effects of film thickness and the determination of the catalyst optimal thickness. The experimental investigation confirmed the predictions of a porous medium model developed to investigate the influence of diffusion, advection and photocatalytic phenomena inside the porous titania film, with the optimal thickness value individuated at 5 ìm. The model used the intrinsic kinetic parameters obtained from the flat plate reactor to predict the influence of thickness and transport phenomena on the final observed phenol conversion without using any correction factor; the excellent match between predictions and experimental results provided further proof of the quality of the parameters obtained with the proposed method.