A natural philosophy : embracing the most recent discoveries in the various branches of physics, and exhibiting the application of scientific principles in every-day life : adapted to use with or without apparatus, and accompanied with full descriptions of experiments, practical exercises, and numerous illustrations /

Includes index.

Discovery of a large-scale wall in the direction of Abell 22

We report on the discovery of a large-scale wall in the direction of Abell 22. Using photometric and spectroscopic data from the Las Campanas Observatory and Anglo-Australian Telescope Rich Cluster Survey, Abell 22 is found to exhibit a highly unusual and striking redshift distribution. We show, by examining the galaxy distributions both in redshift space and on the colour-magnitude plane, that Abell 22 exhibits a foreground wall-like structure. A search for other galaxies and clusters in the nearby region using the 2dF Galaxy Redshift Survey data base suggests that the wall-like structure is a significant large-scale, non-virialized filament which runs between two other Abell clusters either side of Abell 22. The filament stretches over at least > 40 h(-1) Mpc in length and 10 h(-1) Mpc in width at the redshift of Abell 22.

Cost-reduction using non-uniform traffic in optical networks

Next-generation networks are likely to be non-uniform in all their aspects, including number of lightpaths carried per link, number of wavelengths per link, number of fibres per link, asymmetry of the links, and traffic flows. Routing and wavelength allocation models generally assume that the optical network is uniform and that the number of wavelengths per link is a constant. In practice however, some nodes and links carry heavy traffic and additional wavelengths are needed in those links. We study a wavelength-routed optical network based on the UK JANET topology where traffic demands between nodes are assumed to be non-uniform. We investigate how network capacity can be increased by locating congested links and suggesting cost-effective upgrades. Different traffic demands patterns, hop distances, number of wavelengths per link, and routing algorithms are considered. Numerical results show that a 95% increase in network capacity is possible by overlaying fibre on just 5% of existing links. We conclude that non-uniform traffic allocation can be beneficial to localize traffic in nodes and links deep in the network core and provisioning of additional resources there can efficiently and cost-effectively increase network capacity. © 2013 IEEE.

Advantages of a modified gastroscope for video-assisted internal mammary artery harvesting.

Instead of standard rigid thoracoscopes, we used a modified gastroscope for video assistance during 12 minimally invasive left internal mammary harvesting. Flexibility and remote control of its last centimeters give to the gastroscope a total freedom of movements, and perfect positioning in every direction. The scope is equipped with cold light, a suction canal and an irrigation canal, which allow for in situ washing without needing to remove it from the thoracic cavity. Thanks to these advantages, vision and lighting are always perfect.

Encodage des forces tactiles dans le cortex somatosensoriel primaire

Les deux fonctions principales de la main sont la manipulation d’objet et l’exploration tactile. La détection du glissement, rapportée par les mécanorécepteurs de la peau glabre, est essentielle pour l’exécution de ces deux fonctions. Durant la manipulation d’objet, la détection rapide du micro-glissement (incipient slip) amène la main à augmenter la force de pince pour éviter que l’objet ne tombe. À l’opposé, le glissement est un aspect essentiel à l’exploration tactile puisqu’il favorise une plus grande acuité tactile. Pour ces deux actions, les forces normale et tangentielle exercées sur la peau permettent de décrire le glissement mais également ce qui arrive juste avant qu’il y ait glissement. Toutefois, on ignore comment ces forces contrôlées par le sujet pourraient être encodées au niveau cortical. C’est pourquoi nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones du cortex somatosensoriel primaire (S1) durant l’exécution de deux tâches haptiques chez les primates. Dans la première tâche, deux singes devaient saisir une pastille de métal fixe et y exercer des forces de cisaillement sans glissement dans une de quatre directions orthogonales. Des 144 neurones enregistrés, 111 (77%) étaient modulés à la direction de la force de cisaillement. L’ensemble de ces vecteurs préférés s’étendait dans toutes les directions avec un arc variant de 50° à 170°. Plus de 21 de ces neurones (19%) étaient également modulés à l’intensité de la force de cisaillement. Bien que 66 neurones (59%) montraient clairement une réponse à adaptation lente et 45 autres (41%) une réponse à adaptation rapide, cette classification ne semblait pas expliquer la modulation à l’intensité et à la direction de la force de cisaillement. Ces résultats montrent que les neurones de S1 encodent simultanément la direction et l’intensité des forces même en l’absence de glissement. Dans la seconde tâche, deux singes ont parcouru différentes surfaces avec le bout des doigts à la recherche d’une cible tactile, sans feedback visuel. Durant l’exploration, les singes, comme les humains, contrôlaient les forces et la vitesse de leurs doigts dans une plage de valeurs réduite. Les surfaces à haut coefficient de friction offraient une plus grande résistance tangentielle à la peau et amenaient les singes à alléger la force de contact, normale à la peau. Par conséquent, la somme scalaire des composantes normale et tangentielle demeurait constante entre les surfaces. Ces observations démontrent que les singes contrôlent les forces normale et tangentielle qu’ils appliquent durant l’exploration tactile. Celles-ci sont également ajustées selon les propriétés de surfaces telles que la texture et la friction. Des 230 neurones enregistrés durant la tâche d’exploration tactile, 96 (42%) ont montré une fréquence de décharge instantanée reliée aux forces exercées par les doigts sur la surface. De ces neurones, 52 (54%) étaient modulés avec la force normale ou la force tangentielle bien que l’autre composante orthogonale avait peu ou pas d’influence sur la fréquence de décharge. Une autre sous-population de 44 (46%) neurones répondait au ratio entre la force normale et la force tangentielle indépendamment de l’intensité. Plus précisément, 29 (30%) neurones augmentaient et 15 (16%) autres diminuaient leur fréquence de décharge en relation avec ce ratio. Par ailleurs, environ la moitié de tous les neurones (112) étaient significativement modulés à la direction de la force tangentielle. De ces neurones, 59 (53%) répondaient à la fois à la direction et à l’intensité des forces. L’exploration de trois ou quatre différentes surfaces a permis d’évaluer l’impact du coefficient de friction sur la modulation de 102 neurones de S1. En fait, 17 (17%) neurones ont montré une augmentation de leur fréquence de décharge avec l’augmentation du coefficient de friction alors que 8 (8%) autres ont montré le comportement inverse. Par contre, 37 (36%) neurones présentaient une décharge maximale sur une surface en particulier, sans relation linéaire avec le coefficient de friction des surfaces. La classification d’adaptation rapide ou lente des neurones de S1 n’a pu être mise en relation avec la modulation aux forces et à la friction. Ces résultats montrent que la fréquence de décharge des neurones de S1 encode l’intensité des forces normale et tangentielle, le ratio entre les deux composantes et la direction du mouvement. Ces résultats montrent que le comportement d’une importante sous-population des neurones de S1 est déterminé par les forces normale et tangentielle sur la peau. La modulation aux forces présentée ici fait le pont entre les travaux évaluant les propriétés de surfaces telles que la rugosité et les études touchant à la manipulation d’objets. Ce système de référence s’applique en présence ou en absence de glissement entre la peau et la surface. Nos résultats quant à la modulation des neurones à adaptation rapide ou lente nous amènent à suggérer que cette classification découle de la manière que la peau est stimulée. Nous discuterons aussi de la possibilité que l’activité des neurones de S1 puisse inclure une composante motrice durant ces tâches sensorimotrices. Finalement, un nouveau cadre de référence tridimensionnel sera proposé pour décrire et rassembler, dans un même continuum, les différentes modulations aux forces normale et tangentielle observées dans S1 durant l’exploration tactile.

Beyond the Cosmological Principle

Simplifying the Einstein field equation by assuming the cosmological principle yields a set of differential equations which governs the dynamics of the universe as described in the cosmological standard model. The cosmological principle assumes the space appears the same everywhere and in every direction and moreover, the principle has earned its position as a fundamental assumption in cosmology by being compatible with the observations of the 20th century. It was not until the current century when observations in cosmological scales showed significant deviation from isotropy and homogeneity implying the violation of the principle. Among these observations are the inconsistency between local and non-local Hubble parameter evaluations, baryon acoustic features of the Lyman-α forest and the anomalies of the cosmic microwave background radiation. As a consequence, cosmological models beyond the cosmological principle have been studied vastly; after all, the principle is a hypothesis and as such should frequently be tested as any other assumption in physics. In this thesis, the effects of inhomogeneity and anisotropy, arising as a consequence of discarding the cosmological principle, is investigated. The geometry and matter content of the universe becomes more cumbersome and the resulting effects on the Einstein field equation is introduced. The cosmological standard model and its issues, both fundamental and observational are presented. Particular interest is given to the local Hubble parameter, supernova explosion, baryon acoustic oscillation, and cosmic microwave background observations and the cosmological constant problems. Explored and proposed resolutions emerging by violating the cosmological principle are reviewed. This thesis is concluded by a summary and outlook of the included research papers.

A two-dimensional finite element model of front surface current flow in cells under non-uniform, concentrated illumination

A two-dimensional finite element model of current flow in the front surface of a PV cell is presented. In order to validate this model we perform an experimental test. Later, particular attention is paid to the effects of non-uniform illumination in the finger direction which is typical in a linear concentrator system. Fill factor, open circuit voltage and efficiency are shown to decrease with increasing degree of non-uniform illumination. It is shown that these detrimental effects can be mitigated significantly by reoptimization of the number of front surface metallization fingers to suit the degree of non-uniformity. The behavior of current flow in the front surface of a cell operating at open circuit voltage under non-uniform illumination is discussed in detail.

Possible consequences of increasing life expectancy in Brazil: the perspective of a European historical demographer

Those over sixty years of age accounted for 6.6% of the total population of Brazil in 1985, in the Federal Republic of Germany this proportion was 20.3% in 1984. As early as 1950 it had been 14.5%. This proportion will not even be reached in Brazil in the year 2000 when persons aged sixty years and older are only projected to make up 8.8% of the total population. Similarly, in 1982/84 life expectancy at birth in the Federal Republic was 70.8 years for men and 77.5 for women; in Brazil the figures for 1980/85 were, by contrast, "only" 61.0 and 66.0. Against this background it is easy to understand why the discussion concerning an ageing society with its many related medical, economic, individual and social problems has been so slow in coming into its own in Brazil. As important as a more intensive consideration of these aspects may be in Brazil at present, they are, nevertheless, only one side of the story. For a European historical demographer with a long-term perspective of three of four hundred years, the other side of the story is just as important. The life expectancy which is almost ten years lower in Brazil is not a result of the fact that no one in Brazil lives to old age. In 1981 people sixty-five years and older accounted for 34.4% of all deaths! At the same time infants accounted for only 22.1% of total mortality. They are responsible, along with the "premature" deaths among youths and adults, for the low, "average" life expectancy figure. In Europe, by contrast, these "premature" deaths no longer play much of a role. In 1982/84 more than half of the women (52.8%) in the Federal Republic of Germany lived to see their eightieth birthdays and almost half of the men (47.3%) lived to see their seventy-fifth. Our biological existence is guaranteed to an extent today that would have been unthinkable a few generations ago. Then, the classic troika of "plague, hunger and war" threatened our forefathers all the time and everywhere. The radical transition from the formerly uncertain to a present-day certain lifetime, which is the result of the repression of "plague, hunger and war", led to unexpected consequences for our living together. Our forefathers were forced to live in closely knit Gemeinschaften in the interest of physical survival and to subordinate their egoistic goals to a common value, but now these pressures have, for the most part, fallen away. Correspondingly, this much more certain EGO has taken center stage. An ever greater number of us chooses to live life as single beings: the number of marriages is lower every year; the number of divorces is on the increase; in Berlin (West) more than half (sic! 52.3%) of all households are already composed on only one person. For the last dozen years the annual number of births in the Federal Republic has been insufficient to ensure population replacement. Not a population explosion but rather the opposite, a population implosion, is our problem. Human beings do not appear to be "social animals", as was axiomatically assumed for so long. They were only forced to behave as such for as long as "plague, hunger and war" forced them to do so. When these life endangering conditions no longer exist and life becomes certain even without their being integrated into a Gemeinschaft then humans suddenly show themselves more and more to be independent single beings. It is not the percentage of the population that is over sixty or sixty-five that is decisive in this context but rather how certain adults perceive their biological lives to be, since they are the ones who organize their lives, who build communities or who are ever more often willing only to enter into means-to-an-end personal unions without lasting or close ties and mutual responsibilities. There are many signs which seem to point to a development in this direction in Brazil as well. More and more adults in Brazil are caught up in the deep-seated transition from an uncertain to a certain lifetime. A third of them die after having reached their sixty-fifth birthday. It therefore seems to me to be high time that one began to give more consideration to the other side of the story in Brazil as well. And who is more suited intensively to consider the long-term perspectives than those engaged in the public health sector in whose competence, after all, such aspects, as "life certainty", "life expectancy" and "age at death" belong?

Growing up in Ireland. Key findings: infant cohort (at 3 years).

 The latest results from the study paint a picture of how these families are faring across a range of areas in their lives including their health, family life and financial and economic circumstances. In general the findings show that three-year-olds in Ireland are in good health with a few notable public health and related issues (including overweight and obesity), there is overall stability in family structures over the short term and that the recession has had a substantial effect on families with young children over the last number of years. These are the first longitudinal findings from the study. The first wave of fieldwork with the families of the Infant Cohort included approximately 11,100 nine-month-olds, their parents and carers. Interviews began in September 2008 and were completed in March 2009. Interviews for the second round of interviews with this cohort took place between January and August 2011. A total of 90% of the original sample of nine-month-olds were successfully re-interviewed. (A full download of the results released today, presented in three briefing documents can be found by clicking here. Key findings include: Health â?¢ Most of the children were described as being in good health; 75% were rated as very healthy and a further 23% were rated as healthy, but a few minor problems. Girls were more likely to be reported as very healthy (78%) compared with boys (72%). â?¢ One in four or almost one quarter of three-year-old children were overweight (19%) or obese (6%). â?¢ Childrenâ?Ts weight was related to household social class. 5% of children in families in the professional/managerial group were classified as obese at three years of age compared with 9% of those in the most disadvantaged social class group. However, at least one-fifth of children in every social class were overweight. â?¢ Childrens consumption of energy-dense foods such as crisps, sweets, chips, and non-diet fizzy drinks increased as parental education fell. 63% of children whose mother had a lower secondary education or less ate at least one portion of crisps compared with 36% of those from degree-level backgrounds, although consumption of biscuits/chocolates was over 70% for both groups of children. â?¢ Two-thirds (66%) of three-year-olds had received at least one course of antibiotics in the 12 months preceding the interview. Children with a full medical card (35% of the sample) or a GP-only medical card (5% of the sample) were more likely to have received a course of antibiotics than â?¢ Children with a full medical card received a higher number of antibiotic courses on average (2.6) compared with those without a medical card (2.1). â?¢ Just under 16% of three-year-old children were reported as having at least one longstanding illness, condition or disability. The most commonly reported illness types included Asthma (5.8%), Eczema/Skin allergies (3.9%) and Food/digestive allergies (1.2%) Family Life and Childcare â?¢ While the overall distribution of family structure was stable, there have been transitions from one-parent families to two-parent families and vice-versa over the 27 months between interview â?" approximately 2 to 3 percent in each direction. â?¢ 50% of three year olds were in some form of non-parental childcare for eight or more hours a week. The most common form used was centre-based childcare which almost tripled between nine months and three years, from 11% to 30%. â?¢ A similar percentage of grandparents were caring for children at both nine months and three years, 12% and 11% respectively. A total of 10% of three-year-olds were being minded by a childminder, an increase of 3 percentage points from when the children were nine months of age. â?¢ Children who were in some form of non-parental childcare were spending an average of 23 hours a week in their main type of childcare. â?¢ At time of interview the vast majority of mothers reported that they had regular contact with the Study Childâ?Ts grandparents (91%). In offering support to parents, grandparents were most likely to babysit (50%), and buy clothes (40%) at least on a monthly basis. One-parent families were more likely than two-parent families to receive financial support from grandparents with just under one-third (66%) of one-parent families receiving financial support from grandparents at least once every three months. â?¢ The most frequently used discipline technique was â?~discussing or explaining why the behaviour was wrongâ?T, with 63% of mothers saying they always did this. â?¢ 12% of mothers said they used â?~smackingâ?T as a form of discipline now and again and less than 1% used â?~smackingâ?T as a form of discipline more frequently. Over half reported that they never smacked the Study Child. Financial and Economic Circumstances â?¢ Just over half (53%) of mothers of three-year-olds worked outside the home, 38% said they were on home duties and 6% said they were unemployed. â?¢ The biggest change in terms of the work status of three-year-oldsâ?T parents was an increase in the percentage of unemployed fathers â?" 6% when the child was nine months rising to almost 14% when s/he was three years of age. â?¢ 61% of families of three-year-olds reported experiencing difficulties in making â?~ends meetâ?T. This was a substantial increase from 44% in the first round of interviews when the children were nine-months-old. â?¢ Almost two thirds (63%) of all families with three-year-olds reported that the recession had had a very significant or significant effect on them. â?¢ The most frequently recorded effects were: a reduction in wages (63%); canâ?Tt afford luxuries (54%), social welfare reduction (53%) and canâ?Tt afford/cut back on basics (32%). Growing Up in Ireland is a Government funded study tracking the development of two nationally representative cohorts of children: an Infant Cohort which was interviewed initially at nine months and subsequently at three years of age; and a Child Cohort which was interviewed initially at nine years and subsequently at 13 years of age. The study is being conducted by a consortium of researchers led by the Economic and Social Research Institute (ESRI) and Trinity College Dublin. For Further Information Please Contact: Jillian Heffernan Communications Officer, Growing Up in Ireland Tel: 01 896 3378 Mobile: 087 9016880This resource was contributed to our repository by the National Documentation Centre on Drug Use.

Development of a 3D very high-resolution seismic reflection system for lacustrine settings - a case study over a thrust fault zone in Lake Geneva

Un système efficace de sismique tridimensionnelle (3-D) haute-résolution adapté à des cibles lacustres de petite échelle a été développé. Dans le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, en Suisse, des investigations récentes en deux dimension (2-D) ont mis en évidence une zone de faille complexe qui a été choisie pour tester notre système. Les structures observées incluent une couche mince (<40 m) de sédiments quaternaires sub-horizontaux, discordants sur des couches tertiaires de molasse pentées vers le sud-est. On observe aussi la zone de faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau de la Molasse Subalpine. Deux campagnes 3-D complètes, d?environ d?un kilomètre carré, ont été réalisées sur ce site de test. La campagne pilote (campagne I), effectuée en 1999 pendant 8 jours, a couvert 80 profils en utilisant une seule flûte. Pendant la campagne II (9 jours en 2001), le nouveau système trois-flûtes, bien paramétrés pour notre objectif, a permis l?acquisition de données de très haute qualité sur 180 lignes CMP. Les améliorations principales incluent un système de navigation et de déclenchement de tirs grâce à un nouveau logiciel. Celui-ci comprend un contrôle qualité de la navigation du bateau en temps réel utilisant un GPS différentiel (dGPS) à bord et une station de référence près du bord du lac. De cette façon, les tirs peuvent être déclenchés tous les 5 mètres avec une erreur maximale non-cumulative de 25 centimètres. Tandis que pour la campagne I la position des récepteurs de la flûte 48-traces a dû être déduite à partir des positions du bateau, pour la campagne II elle ont pu être calculées précisément (erreur <20 cm) grâce aux trois antennes dGPS supplémentaires placées sur des flotteurs attachés à l?extrémité de chaque flûte 24-traces. Il est maintenant possible de déterminer la dérive éventuelle de l?extrémité des flûtes (75 m) causée par des courants latéraux ou de petites variations de trajet du bateau. De plus, la construction de deux bras télescopiques maintenant les trois flûtes à une distance de 7.5 m les uns des autres, qui est la même distance que celle entre les lignes naviguées de la campagne II. En combinaison avec un espacement de récepteurs de 2.5 m, la dimension de chaque «bin» de données 3-D de la campagne II est de 1.25 m en ligne et 3.75 m latéralement. L?espacement plus grand en direction « in-line » par rapport à la direction «cross-line» est justifié par l?orientation structurale de la zone de faille perpendiculaire à la direction «in-line». L?incertitude sur la navigation et le positionnement pendant la campagne I et le «binning» imprécis qui en résulte, se retrouve dans les données sous forme d?une certaine discontinuité des réflecteurs. L?utilisation d?un canon à air à doublechambre (qui permet d?atténuer l?effet bulle) a pu réduire l?aliasing observé dans les sections migrées en 3-D. Celui-ci était dû à la combinaison du contenu relativement haute fréquence (<2000 Hz) du canon à eau (utilisé à 140 bars et à 0.3 m de profondeur) et d?un pas d?échantillonnage latéral insuffisant. Le Mini G.I 15/15 a été utilisé à 80 bars et à 1 m de profondeur, est mieux adapté à la complexité de la cible, une zone faillée ayant des réflecteurs pentés jusqu?à 30°. Bien que ses fréquences ne dépassent pas les 650 Hz, cette source combine une pénétration du signal non-aliasé jusqu?à 300 m dans le sol (par rapport au 145 m pour le canon à eau) pour une résolution verticale maximale de 1.1 m. Tandis que la campagne I a été acquise par groupes de plusieurs lignes de directions alternées, l?optimisation du temps d?acquisition du nouveau système à trois flûtes permet l?acquisition en géométrie parallèle, ce qui est préférable lorsqu?on utilise une configuration asymétrique (une source et un dispositif de récepteurs). Si on ne procède pas ainsi, les stacks sont différents selon la direction. Toutefois, la configuration de flûtes, plus courtes que pour la compagne I, a réduit la couverture nominale, la ramenant de 12 à 6. Une séquence classique de traitement 3-D a été adaptée à l?échantillonnage à haute fréquence et elle a été complétée par deux programmes qui transforment le format non-conventionnel de nos données de navigation en un format standard de l?industrie. Dans l?ordre, le traitement comprend l?incorporation de la géométrie, suivi de l?édition des traces, de l?harmonisation des «bins» (pour compenser l?inhomogénéité de la couverture due à la dérive du bateau et de la flûte), de la correction de la divergence sphérique, du filtrage passe-bande, de l?analyse de vitesse, de la correction DMO en 3-D, du stack et enfin de la migration 3-D en temps. D?analyses de vitesse détaillées ont été effectuées sur les données de couverture 12, une ligne sur deux et tous les 50 CMP, soit un nombre total de 600 spectres de semblance. Selon cette analyse, les vitesses d?intervalles varient de 1450-1650 m/s dans les sédiments non-consolidés et de 1650-3000 m/s dans les sédiments consolidés. Le fait que l?on puisse interpréter plusieurs horizons et surfaces de faille dans le cube, montre le potentiel de cette technique pour une interprétation tectonique et géologique à petite échelle en trois dimensions. On distingue cinq faciès sismiques principaux et leurs géométries 3-D détaillées sur des sections verticales et horizontales: les sédiments lacustres (Holocène), les sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), la Molasse du Plateau, la Molasse Subalpine de la zone de faille (chevauchement) et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. Les couches de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine ont respectivement un pendage de ~8° et ~20°. La zone de faille comprend de nombreuses structures très déformées de pendage d?environ 30°. Des tests préliminaires avec un algorithme de migration 3-D en profondeur avant sommation et à amplitudes préservées démontrent que la qualité excellente des données de la campagne II permet l?application de telles techniques à des campagnes haute-résolution. La méthode de sismique marine 3-D était utilisée jusqu?à présent quasi-exclusivement par l?industrie pétrolière. Son adaptation à une échelle plus petite géographiquement mais aussi financièrement a ouvert la voie d?appliquer cette technique à des objectifs d?environnement et du génie civil.<br/><br/>An efficient high-resolution three-dimensional (3-D) seismic reflection system for small-scale targets in lacustrine settings was developed. In Lake Geneva, near the city of Lausanne, Switzerland, past high-resolution two-dimensional (2-D) investigations revealed a complex fault zone (the Paudèze thrust zone), which was subsequently chosen for testing our system. Observed structures include a thin (<40 m) layer of subhorizontal Quaternary sediments that unconformably overlie southeast-dipping Tertiary Molasse beds and the Paudèze thrust zone, which separates Plateau and Subalpine Molasse units. Two complete 3-D surveys have been conducted over this same test site, covering an area of about 1 km2. In 1999, a pilot survey (Survey I), comprising 80 profiles, was carried out in 8 days with a single-streamer configuration. In 2001, a second survey (Survey II) used a newly developed three-streamer system with optimized design parameters, which provided an exceptionally high-quality data set of 180 common midpoint (CMP) lines in 9 days. The main improvements include a navigation and shot-triggering system with in-house navigation software that automatically fires the gun in combination with real-time control on navigation quality using differential GPS (dGPS) onboard and a reference base near the lake shore. Shots were triggered at 5-m intervals with a maximum non-cumulative error of 25 cm. Whereas the single 48-channel streamer system of Survey I requires extrapolation of receiver positions from the boat position, for Survey II they could be accurately calculated (error <20 cm) with the aid of three additional dGPS antennas mounted on rafts attached to the end of each of the 24- channel streamers. Towed at a distance of 75 m behind the vessel, they allow the determination of feathering due to cross-line currents or small course variations. Furthermore, two retractable booms hold the three streamers at a distance of 7.5 m from each other, which is the same distance as the sail line interval for Survey I. With a receiver spacing of 2.5 m, the bin dimension of the 3-D data of Survey II is 1.25 m in in-line direction and 3.75 m in cross-line direction. The greater cross-line versus in-line spacing is justified by the known structural trend of the fault zone perpendicular to the in-line direction. The data from Survey I showed some reflection discontinuity as a result of insufficiently accurate navigation and positioning and subsequent binning errors. Observed aliasing in the 3-D migration was due to insufficient lateral sampling combined with the relatively high frequency (<2000 Hz) content of the water gun source (operated at 140 bars and 0.3 m depth). These results motivated the use of a double-chamber bubble-canceling air gun for Survey II. A 15 / 15 Mini G.I air gun operated at 80 bars and 1 m depth, proved to be better adapted for imaging the complexly faulted target area, which has reflectors dipping up to 30°. Although its frequencies do not exceed 650 Hz, this air gun combines a penetration of non-aliased signal to depths of 300 m below the water bottom (versus 145 m for the water gun) with a maximum vertical resolution of 1.1 m. While Survey I was shot in patches of alternating directions, the optimized surveying time of the new threestreamer system allowed acquisition in parallel geometry, which is preferable when using an asymmetric configuration (single source and receiver array). Otherwise, resulting stacks are different for the opposite directions. However, the shorter streamer configuration of Survey II reduced the nominal fold from 12 to 6. A 3-D conventional processing flow was adapted to the high sampling rates and was complemented by two computer programs that format the unconventional navigation data to industry standards. Processing included trace editing, geometry assignment, bin harmonization (to compensate for uneven fold due to boat/streamer drift), spherical divergence correction, bandpass filtering, velocity analysis, 3-D DMO correction, stack and 3-D time migration. A detailed semblance velocity analysis was performed on the 12-fold data set for every second in-line and every 50th CMP, i.e. on a total of 600 spectra. According to this velocity analysis, interval velocities range from 1450-1650 m/s for the unconsolidated sediments and from 1650-3000 m/s for the consolidated sediments. Delineation of several horizons and fault surfaces reveal the potential for small-scale geologic and tectonic interpretation in three dimensions. Five major seismic facies and their detailed 3-D geometries can be distinguished in vertical and horizontal sections: lacustrine sediments (Holocene) , glaciolacustrine sediments (Pleistocene), Plateau Molasse, Subalpine Molasse and its thrust fault zone. Dips of beds within Plateau and Subalpine Molasse are ~8° and ~20°, respectively. Within the fault zone, many highly deformed structures with dips around 30° are visible. Preliminary tests with 3-D preserved-amplitude prestack depth migration demonstrate that the excellent data quality of Survey II allows application of such sophisticated techniques even to high-resolution seismic surveys. In general, the adaptation of the 3-D marine seismic reflection method, which to date has almost exclusively been used by the oil exploration industry, to a smaller geographical as well as financial scale has helped pave the way for applying this technique to environmental and engineering purposes.<br/><br/>La sismique réflexion est une méthode d?investigation du sous-sol avec un très grand pouvoir de résolution. Elle consiste à envoyer des vibrations dans le sol et à recueillir les ondes qui se réfléchissent sur les discontinuités géologiques à différentes profondeurs et remontent ensuite à la surface où elles sont enregistrées. Les signaux ainsi recueillis donnent non seulement des informations sur la nature des couches en présence et leur géométrie, mais ils permettent aussi de faire une interprétation géologique du sous-sol. Par exemple, dans le cas de roches sédimentaires, les profils de sismique réflexion permettent de déterminer leur mode de dépôt, leurs éventuelles déformations ou cassures et donc leur histoire tectonique. La sismique réflexion est la méthode principale de l?exploration pétrolière. Pendant longtemps on a réalisé des profils de sismique réflexion le long de profils qui fournissent une image du sous-sol en deux dimensions. Les images ainsi obtenues ne sont que partiellement exactes, puisqu?elles ne tiennent pas compte de l?aspect tridimensionnel des structures géologiques. Depuis quelques dizaines d?années, la sismique en trois dimensions (3-D) a apporté un souffle nouveau à l?étude du sous-sol. Si elle est aujourd?hui parfaitement maîtrisée pour l?imagerie des grandes structures géologiques tant dans le domaine terrestre que le domaine océanique, son adaptation à l?échelle lacustre ou fluviale n?a encore fait l?objet que de rares études. Ce travail de thèse a consisté à développer un système d?acquisition sismique similaire à celui utilisé pour la prospection pétrolière en mer, mais adapté aux lacs. Il est donc de dimension moindre, de mise en oeuvre plus légère et surtout d?une résolution des images finales beaucoup plus élevée. Alors que l?industrie pétrolière se limite souvent à une résolution de l?ordre de la dizaine de mètres, l?instrument qui a été mis au point dans le cadre de ce travail permet de voir des détails de l?ordre du mètre. Le nouveau système repose sur la possibilité d?enregistrer simultanément les réflexions sismiques sur trois câbles sismiques (ou flûtes) de 24 traces chacun. Pour obtenir des données 3-D, il est essentiel de positionner les instruments sur l?eau (source et récepteurs des ondes sismiques) avec une grande précision. Un logiciel a été spécialement développé pour le contrôle de la navigation et le déclenchement des tirs de la source sismique en utilisant des récepteurs GPS différentiel (dGPS) sur le bateau et à l?extrémité de chaque flûte. Ceci permet de positionner les instruments avec une précision de l?ordre de 20 cm. Pour tester notre système, nous avons choisi une zone sur le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, où passe la faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine. Deux campagnes de mesures de sismique 3-D y ont été réalisées sur une zone d?environ 1 km2. Les enregistrements sismiques ont ensuite été traités pour les transformer en images interprétables. Nous avons appliqué une séquence de traitement 3-D spécialement adaptée à nos données, notamment en ce qui concerne le positionnement. Après traitement, les données font apparaître différents faciès sismiques principaux correspondant notamment aux sédiments lacustres (Holocène), aux sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), à la Molasse du Plateau, à la Molasse Subalpine de la zone de faille et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. La géométrie 3-D détaillée des failles est visible sur les sections sismiques verticales et horizontales. L?excellente qualité des données et l?interprétation de plusieurs horizons et surfaces de faille montrent le potentiel de cette technique pour les investigations à petite échelle en trois dimensions ce qui ouvre des voies à son application dans les domaines de l?environnement et du génie civil.

Correcting surface coil excitation inhomogeneities in single-shot SPEN MRI.

Given their high sensitivity and ability to limit the field of view (FOV), surface coils are often used in magnetic resonance spectroscopy (MRS) and imaging (MRI). A major downside of surface coils is their inherent radiofrequency (RF) B1 heterogeneity across the FOV, decreasing with increasing distance from the coil and giving rise to image distortions due to non-uniform spatial responses. A robust way to compensate for B1 inhomogeneities is to employ adiabatic inversion pulses, yet these are not well adapted to all imaging sequences - including to single-shot approaches like echo planar imaging (EPI). Hybrid spatiotemporal encoding (SPEN) sequences relying on frequency-swept pulses provide another ultrafast MRI alternative, that could help solve this problem thanks to their built-in heterogeneous spatial manipulations. This study explores how this intrinsic SPEN-based spatial discrimination, could be used to compensate for the B1 inhomogeneities inherent to surface coils. Experiments carried out in both phantoms and in vivo rat brains demonstrate that, by suitably modulating the amplitude of a SPEN chirp pulse that progressively excites the spins in a direction normal to the coil, it is possible to compensate for the RF transmit inhomogeneities and thus improve sensitivity and image fidelity.

Photograph - Unidentified Male in Uniform

A photograph of a male in uniform standing in front of a horse. In background are tents and trees.

Photograph - Samuel DeVeaux Woodruff in Uniform with others

A photograph of Samuel Deveaux Woodruff in uniform, standing in a garden with three women and a man.

Spechte als ökologische Indikatoren in Natur- und Wirtschaftswäldern im Bialowiera-Wald (Ostpolen)

Die vorliegende Untersuchung analysiert die Eignung der "Spechtgemeinschaft" als ökologische Indikatorengruppe und formuliert vor dem Hintergrund der Ergebnisse Forderungen und Empfehlungen für einen "spechtgerechten" Umgang mit Wäldern. Die Habitatnutzung von sieben Spechtarten beim Nahrungserwerb wurde über einen Zeitraum von zwei Jahren in urwaldartigen und forstlich genutzten Beständen verschiedener Waldgesellschaften systematisch beobachtet. Das Untersuchungsgebiet ist der Bialowieza-Wald im äußersten Osten Polens, wo in enger räumlicher Nachbarschaft Natur- und Wirtschaftswaldflächen bearbeitet werden konnten. Die Beobachtungen erfolgten zwischen Anfang März 1999 und Ende Februar 2001 und wurden zu allen Jahreszeiten durchgeführt. Vier der insgesamt sechs Probeflächen repräsentieren die wichtigste Laubwaldgesellschaft des Gebietes, das Tilio-Carpinetum, die übrigen zwei die wichtigste Nadelwaldgesellschaft, das Peucedano-Pinetum. Die Hälfte der zwischen 42 und 54 ha großen Probeflächen lag im streng geschützten Urwaldreservat des Bialowieza-Nationalparkes, die übrigen in forstlich genutzten Waldbeständen. Zusätzlich wurde ein 2,5 km langes Transekt durch bewirtschafteten Erlen-Eschen-Auenwald und sehr naturnahen Erlenbruch bearbeitet. Die Probeflächen wurden in ein Raster aus 50x50m großen Quadranten unterteilt. Zur Beobachtung der Spechte beim Nahrungserwerb erfolgten 21 Begehungen je Probefläche bzw. Transekt. Die Probeflächen wurden dazu auf parallelen Linien mit Abständen von je 100m begangen, Startpunkt und Startrichtung wurden variiert. Zur Charakterisierung der Vegetation und Bestandesstruktur erfolgten Erhebungen zur Baumartenzusammensetzung, Größenklassenverteilung der Bäume, Totholzanteil und Krautvegetation. 1332 Beobachtungen von Spechten beim Nahrungserwerb konnten ausgewertet werden. Der Buntspecht wurde in allen Flächen am häufigsten gesehen. Mittel-, Weißrücken- und Kleinspecht wurden überwiegend in den Tilio-Carpineten beobachtet, in den Naturwäldern häufiger als in den bewirtschafteten Beständen. Der Dreizehenspecht wurde im Nadelwald und stärker mit Fichten durchmischtem Laubwald angetroffen. Bei Schwarz- und Grauspecht konnte keine klare Vorliebe für bestimmte Waldgesellschaften ermittelt werden. Der Buntspecht ernährte sich vor allem im Herbst und Winter überwiegend von fetthaltigen Samen und wurde dann meist beim Bearbeiten von Fichten- oder Kiefernzapfen in Schmieden beobachtet. Der Mittelspecht suchte als "Sammelspecht" seine Nahrung vor allem an den Oberflächen der Stämme und Äste. Klein-, Weißrücken-, Dreizehen- und Schwarzspecht traten als Hackspechte in Erscheinung. Die wenigen Daten zum Grauspecht reichen nicht zur Ermittlung der bevorzugten Nahrungserwerbstechnik aus. Bei Bunt-, Mittel- und Weißrückenspecht konnte eine deutliche Vorliebe für die Stieleiche als Nahrungsbaum nachgewiesen werden. Der Dreizehenspecht ist jedoch die einzige der beobachteten Arten mit einer weitgehenden Spezialisierung auf eine bestimmte Baumart, er nutzte in allen Waldgesellschaften meist die Fichte. Insgesamt bevorzugten die Spechte Bäume mit großen Stammdurchmessern, beim Kleinspecht ist diese Vorliebe allerdings nur schwach ausgeprägt. Totholz wurde von Weißrücken-, Dreizehen- und Kleinspecht bei der Nahrungssuche bevorzugt, vom Mittelspecht jedoch nur gelegentlich genutzt. Beim Buntspecht zeigte der Totholz-Nutzungsanteil erhebliche Unterschiede zwischen verschiedenen Baumarten. Liegendes Totholz spielte in den Tilio-Carpineten im Vergleich zu stehendem Totholz und toten Teilen lebender Bäume nur eine geringe Rolle für Nahrung suchende Spechte.