Stationary states and phase diagram for a model of the Gunn effect under realistic boundary conditions

A general formulation of boundary conditions for semiconductor-metal contacts follows from a phenomenological procedure sketched here. The resulting boundary conditions, which incorporate only physically well-defined parameters, are used to study the classical unipolar drift-diffusion model for the Gunn effect. The analysis of its stationary solutions reveals the presence of bistability and hysteresis for a certain range of contact parameters. Several types of Gunn effect are predicted to occur in the model, when no stable stationary solution exists, depending on the value of the parameters of the injecting contact appearing in the boundary condition. In this way, the critical role played by contacts in the Gunn effect is clearly established.

MANAGEMENT OF IRRIGATION AND NITROGEN FERTILIZERS TO REDUCE AMMONIA VOLATILIZATION

ABSTRACT Nitrogen losses by ammonia (NH3) volatilization can be reduced by appropriate irrigation management or by alternative N sources, replacing urea. The objective of this study was to evaluate the efficiency of irrigation management and N source combinations in decreasing NH3 volatilization from an Argissolo Vermelho Distrófico típico cultivated for 28 years with black oat (Avena strigosa) and maize (Zea mays), under no-tillage in the region of Depressão Central, Rio Grande do Sul, Brazil. The experiment was arranged in a randomized block design with split plots with three replications, where the main plots consisted of irrigation systems: no irrigation; irrigation immediately before and irrigation immediately after fertilization. The subplots were treated with different N sources: urea, urea with urease inhibitor and slow-release fertilizer, at an N rate of 180 kg ha-1, broadcast over maize, plus a control treatment without N fertilization. Ammonia volatilization was assessed using semi-open static collectors for 1, 2, 4, 6, and 10 days after N fertilization. In general, more than 90 % of total NH3-N losses occurred until three days after N fertilization, with peaks up to 15.4 kg ha-1 d-1. The irrigation was efficient to reduce NH3 losses only when applied after N fertilization. However, reductions varied according to the N fertilizer, and were higher for urea (67 %) and slightly lower for urea with urease inhibitor (50 %) and slow-release fertilizer (40 %), compared with the mean of the treatments without irrigation and irrigation before fertilization. The use of urea with urease inhibitor instead of urea was only promising under volatilization-favorable conditions (no irrigation or irrigation before N fertilization). Compared to urea, slow-release fertilizer did not reduce ammonia volatilization in any of the rainfed or irrigated treatments.

Planosols Developed in Different Geoenvironmental Conditions in Northeastern Brazil

ABSTRACT The semiarid region of northeastern Brazil has a large area occupied by Planosols, where in the State of Pernambuco these soils are mainly used for livestock farming and subsistence crops. The knowledge on these soils is limited, which compromises the understanding on their behavior, potentialities and limitations.This study aimed to analyze morphological, chemical, physical and mineralogical attributes of Planosols developed under different geoenvironmental conditions. Morphological descriptions and chemical, physical and mineralogical analyses were performed in four profiles of Planosols along a rainfall gradient. An increase in rainfall allowed for an increase in the clay content in the Bt horizon and a reduction in ESP, EC, Na+, CEC, S, pH (water and KCl) and soil density. Horizons A and E were thicker in Planosols in more humid environments. The increase in ESP associated with the presence of expansive minerals (smectite and vermiculite) allowed the development of a prismatic structure in Haplic Planosols and a columnar structure in Natric Planosols. The mineralogical assembly is indicative of poorly weathered soils. The mineralogical assemblies of the silt and clay fractions were similar in the different geoenvironments, while higher contents of easily alterable minerals were observed in the composition of the sand fraction in environments with a drier climate.

Soil Physical Quality and Soybean Yield as Affected by Chiseling and Subsoiling of a No-Till Soil

ABSTRACT The concept of soil physical quality (SPQ) is currently under discussion, and an agreement about which soil physical properties should be included in the SPQ characterization has not been reached. The objectives of this study were to evaluate the ability of SPQ indicators based on static and dynamic soil properties to assess the effects of two loosening treatments (chisel plowing to 0.20 m [ChT] and subsoiling to 0.35 m [DL]) on a soil under NT and to compare the performance of static- and dynamic-based SPQ indicators to define soil proper soil conditions for soybean yield. Soil sampling and field determinations were carried out after crop harvest. Soil water retention curve was determined using a tension table, and field infiltration was measured using a tension disc infiltrometer. Most dynamic SPQ indicators (field saturated hydraulic conductivity, K0, effective macroporosity, εma, total connectivity and macroporosity indexes [CwTP and Cwmac]) were affected by the studied treatments, and were greater for DL compared to NT and ChT (K0 values were 2.17, 2.55, and 4.37 cm h-1 for NT, ChT, and DL, respectively). However, static SPQ indicators (calculated from the water retention curve) were not capable of distinguishing effects among treatments. Crop yield was significantly lower for the DL treatment (NT: 2,400 kg ha-1; ChT: 2,358 kg ha-1; and DL: 2,105 kg ha1), in agreement with significantly higher values of the dynamic SPQ indicators, K0, εma, CwTP, and Cwmac, in this treatment. The results support the idea that SPQ indicators based on static properties are not capable of distinguishing tillage effects and predicting crop yield, whereas dynamic SPQ indicators are useful for distinguishing tillage effects and can explain differences in crop yield when used together with information on weather conditions. However, future studies, monitoring years with different weather conditions, would be useful for increasing knowledge on this topic.

Analysis of linear networks with inconsistent initial conditions

This paper presents a new method to analyze timeinvariant linear networks allowing the existence of inconsistent initial conditions. This method is based on the use of distributions and state equations. Any time-invariant linear network can be analyzed. The network can involve any kind of pure or controlled sources. Also, the transferences of energy that occur at t=O are determined, and the concept of connection energy is introduced. The algorithms are easily implemented in a computer program.

Development of LRFD Procedures for Bridge Pile Foundations in Iowa Final Report, June 2010

For well over 100 years, the Working Stress Design (WSD) approach has been the traditional basis for geotechnical design with regard to settlements or failure conditions. However, considerable effort has been put forth over the past couple of decades in relation to the adoption of the Load and Resistance Factor Design (LRFD) approach into geotechnical design. With the goal of producing engineered designs with consistent levels of reliability, the Federal Highway Administration (FHWA) issued a policy memorandum on June 28, 2000, requiring all new bridges initiated after October 1, 2007, to be designed according to the LRFD approach. Likewise, regionally calibrated LRFD resistance factors were permitted by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) to improve the economy of bridge foundation elements. Thus, projects TR-573, TR-583 and TR-584 were undertaken by a research team at Iowa State University’s Bridge Engineering Center with the goal of developing resistance factors for pile design using available pile static load test data. To accomplish this goal, the available data were first analyzed for reliability and then placed in a newly designed relational database management system termed PIle LOad Tests (PILOT), to which this first volume of the final report for project TR-573 is dedicated. PILOT is an amalgamated, electronic source of information consisting of both static and dynamic data for pile load tests conducted in the State of Iowa. The database, which includes historical data on pile load tests dating back to 1966, is intended for use in the establishment of LRFD resistance factors for design and construction control of driven pile foundations in Iowa. Although a considerable amount of geotechnical and pile load test data is available in literature as well as in various State Department of Transportation files, PILOT is one of the first regional databases to be exclusively used in the development of LRFD resistance factors for the design and construction control of driven pile foundations. Currently providing an electronically organized assimilation of geotechnical and pile load test data for 274 piles of various types (e.g., steel H-shaped, timber, pipe, Monotube, and concrete), PILOT (http://srg.cce.iastate.edu/lrfd/) is on par with such familiar national databases used in the calibration of LRFD resistance factors for pile foundations as the FHWA’s Deep Foundation Load Test Database. By narrowing geographical boundaries while maintaining a high number of pile load tests, PILOT exemplifies a model for effective regional LRFD calibration procedures.

Laboratory Performance Evaluation of CIR-Emulsion and it Comparison Against CIR-Form Test Result from Phase II, Final Report TR-578 Phase III, December 2009

Currently, no standard mix design procedure is available for CIR-emulsion in Iowa. The CIR-foam mix design process developed during the previous phase is applied for CIR-emulsion mixtures with varying emulsified asphalt contents. Dynamic modulus test, dynamic creep test, static creep test and raveling test were conducted to evaluate the short- and long-term performance of CIR-emulsion mixtures at various testing temperatures and loading conditions. A potential benefit of this research is a better understanding of CIR-emulsion material properties in comparison with those of CIR-foam material that would allow for the selection of the most appropriate CIR technology and the type and amount of the optimum stabilization material. Dynamic modulus, flow number and flow time of CIR-emulsion mixtures using CSS-h were generally higher than those of HFMS-2p. Flow number and flow time of CIR-emulsion using RAP materials from Story County was higher than those from Clayton County. Flow number and flow time of CIR-emulsion with 0.5% emulsified asphalt was higher than CIR-emulsion with 1.0% or 1.5%. Raveling loss of CIR-emulsion with 1.5% emulsified was significantly less than those with 0.5% and 1.0%. Test results in terms of dynamic modulus, flow number, flow time and raveling loss of CIR-foam mixtures are generally better than those of CIR-emulsion mixtures. Given the limited RAP sources used for this study, it is recommended that the CIR-emulsion mix design procedure should be validated against several RAP sources and emulsion types.

Circum-Alpine marine circulation and paleoenvironmental conditions during the Miocene

Trace element and isotopic compositions of marine fossils and sediment were analyzed from several Miocene deposits in the circum-Alpine region in order to reconstruct the paleoceanographic and paleoclimatic changes related to sea level changes, basin evolution and Alpine orogeny. To the north and the east the Alps were border by an epicontinental sea, the Paratethys, while to the south the Mediterranean surrounded the uplifting mountains during the Miocene. The thesis mainly focused on sediments and fossils sampled from Miocene beds of these two oceanic provinces. The north Alpine Molasse, the Vienna and Pannonian Basins were located in the Western and Central Paratethys. O-isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils in these sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures between 14 to 28 °C for the Miocene. δ18O values of fossil shark teeth from different horizons vary similarly to those of the global trend until the end of the Badenian, however the δ18O values show wider range, which indicates local effects iii the sub-basins. The trend of 87Sr/86Sr in the samples roughly agrees with an open ocean environment for the Miocene. Yet a number of samples deviate from typical open ocean compositions with higher ratios suggesting modification of seawater by local and old terrestrial sources. In contrast, two exceptional teeth from the locality of La Moliere have extremely low δ18O values and low 87Sr/86Sr. However, the REE patterns of their enameloid are similar to those of teeth having O and Sr isotopic compositions typical of a marine setting at this site. Collectively, this suggests that the two teeth formed while the sharks frequented a freshwater environment with very low 18O-content and 87Sr/86Sr controlled by Mesozoic calcareous rocks. This is consistent with a paleogeography of high-elevation (~2300m) Miocene Alps adjacent to a marginal sea. The local effects are also reflected in the εNd values of the Paratethyan fossils, which is compatible with input from ancient crystalline rocks and Mesozoic sediments, while other samples with elevated εNd values indicate an influence of Neogene volcanism on the water budget. Excluding samples whose isotopic compositions reflect a local influence on the water column, an average εNd value of -7.9 ± 0.5 may be inferred for the Paratethys seawater. This value is indistinguishable from the Miocene value of the Indian Ocean, supporting a dominant role of ludo-Pacific water masses in the Paratethys. Regarding the Mediterranean, stable C-and O-isotope compositions of benthic and planktonic foraminifera from the Umbria-Marche region (UMC) have an offset typical for their habitats and the changes in composition mimic global changes, suggesting that the regional conditions of climate and the carbon cycle were controlled by global changes. The radiogenic isotope compositions of the fossil assemblages allow for distinction of periods. From 25 to 19 Ma, high εNd values and low 87Sr/86Sr of sediments and fossils support intense tectonism and volcanism, related to the opening of the western Mediterranean. Between 19 and 13 Ma the Mediterranean has εNd values that are largely controlled by incursion of Indian Ocean water. Brief periods of local hinterland control on seawater compositions are indicated by spikes in the εNd record, coinciding with volcanic events and a short sea-level decrease at about 15.2 Ma. Lower 87Sr/86Sr compared to the open ocean is compatible with rapid uplift of the hinterland and intense influx of Sr from Mesozoic carbonates of the western Apennines, while higher 87Sr/86Sr for other sites indicates erosion of old crustal silicate rocks. Finally, from 13 to 7 Ma the fossils have 87Sr/86Sr similar to those of Miocene seawater and their εNd values indicates fluctuating influence of Atlantic, and Indian Ocean or Paratethys sources of seawater entering the Mediterranean, driven by global sealevel changes and local tectonism. RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les compositions en éléments traces et isotopiques de fossiles marins et de sédiments on été analysées à partir de nombreux dépôts marins dans la région circum Alpine dans le but de reconstruire les changements paléocéanographiques et paléoclimatiques liés aux changements du niveau marin, à l'évolution en bassins et à l'orogénie alpine. Au nord et à l'est des Alpes, une mer épicontinentale appelée Paratéthys s'est ouverte, alors que plus au sud la mer Méditerranée bordait au Miocène les Alpes naissantes. Le but de cette recherche est de se concentrer sur les sédiments et les fossiles provenant des couches du Miocènes de ces deux provinces marines. Les bassins de la Molasse Alpine du nord, de Vienne et Pannonien étaient situés au niveau de la Paratéthys Occidentale et Centrale. Les compositions isotopiques de l'oxygène de fossiles phosphatés bien préservés dans ces sédiments étayent la théorie d'un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures entre 14 et 28°C pendant le Miocène. Les valeurs δ18O des fossiles sont similaires à la tendance globale jusqu'à la fin du Badénien. Cependant les larges fluctuations en δ18O indiquent des effets locaux au niveau des sous bassins. En outre, deux dents de requin exceptionnelles présentent des valeurs extrêmement basses de δ18O. Ces données suggèrent que ces deux dents se sont formées alors que les requins fréquentaient un environnement d'eau douce avec de faibles valeurs de 18O. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévatian moyenne des Alpes du Miocène (~2300m). La tendance 87Sr/86Sr pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert au cours du Miocène. Toutefois un nombre d'échantillons dévie des compositions d'océan ouvert typiques, avec des rapports élevés suggérant des modifications de l'eau de mer par des sources locales et terrestres. Les effets locaux sont aussi reflétés au niveau des valeurs en εNd des fossiles paratéthysiens. Ceci est cohérent avec un apport d'anciennes roches cristallines et de sédiments mésozoïques, tandis que d'autres échantillons avec des valeurs hautes de εNd indiquent une influence d'un volcanisme néogène dans le budget marin. En excluant les échantillons dont les compositions isotopiques confirment une influence locale, une valeur moyenne de εNd de 7.9 t 0.5 peut être déduite pour l'eau de la Parathétys. Cette valeur est semblable à la valeur correspondant à l'Océan Indien durant le Miocène, confirmant un rôle dominant de cet océan dans la Paratéthys. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 millions d'années (Ma), des valeurs élevées de εNd et un faible rapport 87Sr/86Sr dans les sédiments soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée montre des valeurs de εNd qui sont largement contrôlées par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs de εNd, coïncidant avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Enfin, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports ß7Sr/8fiSr similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Leurs valeurs de εNd indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de merde la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les analyses des compositions en éléments traces et isotopiques des fossiles marins sont un outil très utile pour reconstruire les conditions océaniques et climatiques anciennes. Ce travail de thèse se concentre sur les sédiments déposés dans un environnement marin proches des Alpes au cours du Miocène, entre 23 et 7 millions d'années (Ma). Cette période est caractérisée par une tectonique alpine active, ainsi que par des changements climatiques et océanographiques globaux importants. Dans le but de tracer ces changements, les compositions isotopiques du Strontium, du Néodyme, de l'Oxygène et du Carbone ont été analysées dans des fossiles bien préservés ainsi que les sédiments contemporains. Les échantillons proviennent de deux provinces océaniques distinctes, la première est la Mer Méditerranée, et l'autre est une mer épicontinentale appelée Parathétys, qui existait au nord et à l'est des Alpes durant le Miocène. Au niveau de la Parathétys Occidentale et Orientale, les compositions isotopiques d'oxygène de dents de requins confirment un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures d'eau entre 14 et 28°C au Miocène. En outre, deux dents de requins exceptionnelles ont enregistré des compositions isotopiques d'oxygène extrêmement basses. Cela suggère que ces deux dents se sont formées alors que les requins entraient dans un système d'eau douce. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévation des Alpes au Miocène qui est aussi élevée que celle d'aujourd'hui. La tendance isotopique du Strontium pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert. Cependant un certain nombre d'échantillons indique des modifications de l'eau de mer par des sources terrestres locales. Les effets locaux sont aussi visibles au niveau des compositions isotopiques du Néodyme, qui sont en accord avec un apport provenant de roches cristallines anciennes et de sédiments du Mésozoïque, alors que d'autres échantillons indiquent une influence volcanique néogène dans le budget marin. A l'exclusion des échantillons dont les compositions correspondent à une influence locale, les compositions isotopiques du Néodyme de la Parathétys sont très similaires aux valeurs de l'Océan Indien, montrant ainsi un rôle important des masses d'eau IndoPacifiques dans cette région. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus, les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 Ma, des rapport isotopiques élevés pour le Néodyme et faibles pour le Strontium dans les sédiments et les fossiles soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée présente des rapports isotopiques du Néodyme qui sont largement contrôlés par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs des isotopes du Néodyme coïncident avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Finalement, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports isotope Strontium similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Les rapports isotopiques du Néodyme indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de mer de la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale.

Conditions de travail et santé dans les centres d'appels téléphoniques

A la demande d'une quarantaine de médecins du travail préoccupés par les conditions de travail dans les centres d'appels téléphoniques (CT) et la santé des téléopérateurs (TO), une enquête épidémiologique a été conduite par l'INRS.Il s'agit d'étudier, chez des TO, les relations entre, d'une part des contraintes de travail perçues et des marqueurs de santé et d'autre part, des facteurs organisationnels (FO) déclarés par les responsables de plateaux et des contraintes au travail perçues par les TO. Il s'agissait donc de mettre en évidence les caractéristiques organisationnelles qui ont des conséquences, via les contraintes, sur la santé en tenant compte des principaux facteurs de confusion.Quatorze FO ont été identifiés comme étant les plus souvent associés aux contraintes. Par ailleurs cette étude met en évidence que les relations entre FO et marqueurs de santé ne sont pas directes et passent le plus souvent par la perception des contraintes.Malgré son caractère transversal, cette étude permet de conclure sur le rôle de certains FO et l'implication de certaines contraintes dans l'apparition de problèmes de santé ouvrant des perspectives de prévention primaire et secondaire tant individuelle (dépistage, surveillance...) que collective (évaluation des conditions de travail et de la santé).Le questionnaire sur les caractéristiques organisationnelles, spécialement élaboré, sera bientôt accessible, et pourra être un instrument utile pour les évaluations de terrain. [Auteurs]