Second-order Stokes solutions for internal waves in three-layer density-stratified fluid

In this paper, internal waves in three-layer stratified fluid are investigated by using a perturbation method, and the second-order asymptotic solutions of the velocity potentials and the second-order Stokes solutions of the associated elevations of the interfacial waves are presented based on the small amplitude wave theory. As expected, the first-order solutions are consistent with ordinary linear theoretical results, and the second-order solutions describe the second-order modification on the linear theory and the interactions between the two interfacial waves. Both the first-order and second-order solutions derived depend on the depths and densities of the three-layer fluid. It is also noted that the solutions obtained from the present work include the theoretical results derived by Umeyama as special cases.

Ocean acidification impacts on nitrogen fixation in the coastal western Mediterranean Sea

The effects of ocean acidification on nitrogen (N2) fixation rates and on the community composition of N2-fixing microbes (diazotrophs) were examined in coastal waters of the North-Western Mediterranean Sea. Nine experimental mesocosm enclosures of ∼50 m3 each were deployed for 20 days during June-July 2012 in the Bay of Calvi, Corsica, France. Three control mesocosms were maintained under ambient conditions of carbonate chemistry. The remainder were manipulated with CO2 saturated seawater to attain target amendments of pCO2 of 550, 650, 750, 850, 1000 and 1250 μatm. Rates of N2 fixation were elevated up to 10 times relative to control rates (2.00 ± 1.21 nmol L-1d-1) when pCO2 concentrations were >1000 μatm and pHT (total scale) < 7.74. Diazotrophic phylotypes commonly found in oligotrophic marine waters, including the Mediterranean, were not present at the onset of the experiment and therefore, the diazotroph community composition was characterised by amplifying partial nifH genes from the mesocosms. The diazotroph community was comprised primarily of cluster III nifH sequences (which include possible anaerobes), and proteobacterial (α and γ) sequences, in addition to small numbers of filamentous (or pseudo-filamentous) cyanobacterial phylotypes. The implication from this study is that there is some potential for elevated N2 fixation rates in the coastal western Mediterranean before the end of this century as a result of increasing ocean acidification. Observations made of variability in the diazotroph community composition could not be correlated with changes in carbon chemistry, which highlights the complexity of the relationship between ocean acidification and these keystone organisms.

Internal curing in cement-based materials

O desenvolvimento de betões de elevado desempenho, durante o início da década de 80, revelou que este tipo particular de materiais com base em cimento é susceptível a problemas de cura. São bem conhecidos os efeitos dos fenómenos autogéneos em sistemas de elevado desempenho com base em cimento, nomeadamente a fissuração em idade jovem. Esta é, aliás vista como a maior limitação no desenvolvimento de novos materiais com durabilidade superior. Desenvolvimentos recentes de métodos de cura interna provaram ser uma boa estratégia de mitigação dos efeitos da auto-dissecação destes sistemas, onde a presente tese ganha o seu espaço no tempo. Este estudo centra-se essencialmente em sistemas de elevado desempenho com base em cimento com cura interna através de partículas superabsorventes, dando particular importância à alteração de volume em idade jovem. Da análise mais aprofundada deste método, resultam algumas limitações na sua aplicabilidade, especialmente em sistemas modificados com sílica de fumo. Conclui-se que a natureza física e química dos polímeros superabsorventes pode afectar significativamente a eficiência da cura interna. Em adição, os mecanismos de cura interna são discutidos mais profundamente, sendo que para além dos mecanismos baseados em fenómenos físicos e químicos, parecem existir efeitos mecânicos significativos. Várias técnicas foram utilizadas durante o decorrer desta investigação, com o objectivo, para além da caracterização de certas propriedades dos materiais, de perseguir as questões deixadas em aberto pela comunidade internacional, relativamente aos mecanismos que fundamentam a explicação dos fenómenos autogéneos. Como exemplo, são apresentados os estudos sobre hidratação dos sistemas para avaliação do problema numa escala microscópica, em vez de macroscópica. Uma nova técnica de cura interna emerge da investigação, baseada na utilização de agregados finos como veiculo para mitigar parcialmente a retracção autogénea. Até aqui, esta técnica não encontra par em investigação anterior, mas a extensão da cura interna ou a eficácia na mitigação baseada neste conceito encontra algumas limitações. A significância desta técnica em prevenir a micro fissuração é um aspecto que está ainda em aberto, mas pode concluir-se que os agregados finos podem ser benéficos na redução dos efeitos da restrição localizada no sistema, reduzindo o risco de micro fissuração. A utilização combinada de partículas finas de agregado e polímeros super absorventes pode ter como consequência betão sem microfissuração, ou pelo menos com nanofissuração.