On the diurnal soil water content dynamics during evaporation using dielectric methods

The water content dynamics in the upper soil surface during evaporation is a key element in land-atmosphere exchanges. Previous experimental studies have suggested that the soil water content increases at the depth of 5 to 15 cm below the soil surface during evapo- ration, while the layer in the immediate vicinity of the soil surface is drying. In this study, the dynamics of water content profiles exposed to solar radiative forcing was monitored at a high temporal resolution using dielectric methods both in the presence and absence of evaporation. A 4-d comparison of reported moisture content in coarse sand in covered and uncovered buckets using a commercial dielectric-based probe (70 MHz ECH2O-5TE, Decagon Devices, Pullman, WA) and the standard 1-GHz time domain reflectometry method. Both sensors reported a positive correlation between temperature and water content in the 5- to 10-cm depth, most pronounced in the morning during heating and in the afternoon during cooling. Such positive correlation might have a physical origin induced by evaporation at the surface and redistribution due to liquid water fluxes resulting from the temperature- gradient dynamics within the sand profile at those depths. Our experimental data suggest that the combined effect of surface evaporation and temperature-gradient dynamics should be considered to analyze experimental soil water profiles. Additional effects related to the frequency of operation and to protocols for temperature compensation of the dielectric sensors may also affect the probes' response during large temperature changes.

Can a Halo CME from the limb be geoeffective?

The probability for a halo coronal mass ejection (CME) to be geoeffective is assumed to be higher the closer the CME launch site is located to the solar central meridian. However, events far from the central meridian may produce severe geomagnetic storms, like the case in April 2000. In this work, we study the possible geoeffectiveness of full halo CMEs with the source region situated at solar limb. For this task, we select all limb full halo (LFH) CMEs that occurred during solar cycle 23, and we search for signatures of geoeffectiveness between 1 and 5 days after the first appearance of each CME in the LASCO C2 field of view. When signatures of geomagnetic activity are observed in the selected time window, interplanetary data are carefully analyzed in order to look for the cause of the geomagnetic disturbance. Finally, a possible association between geoeffective interplanetary signatures and every LFH CME in solar cycle 23 is checked in order to decide on the CME's geoeffectiveness. After a detailed analysis of solar, interplanetary, and geomagnetic data, we conclude that of the 25 investigated events, there are only four geoeffective LFH CMEs, all coming from the west limb. The geoeffectiveness of these events seems to be moderate, turning to intense in two of them as a result of cumulative effects from previous mass ejections. We conclude that ejections from solar locations close to the west limb should be considered in space weather, at least as sources of moderate disturbances.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

Potential of antimicrobial volatile organic compounds to control Sclerotinia sclerotiorum in bean seeds

The objective of this work was to evaluate the potential of an artificial mixture of volatile organic compounds (VOCs), produced by Saccharomyces cerevisiae, to control Sclerotinia sclerotiorum in vitro and in bean seeds. The phytopathogenic fungus was exposed, in polystyrene plates, to an artificial atmosphere containing a mixture of six VOCs formed by alcohols (ethanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol and phenylethyl alcohol) and esters (ethyl acetate and ethyl octanoate), in the proportions found in the atmosphere naturally produced by yeast. Bean seeds artificially contamined with the pathogen were fumigated with the mixture of VOCs in sealed glass flasks for four and seven days. In the in vitro assays, the compounds 2-methyl-1-butanol and 3-methyl-1-butanol were the most active against S. sclerotiorum, completely inhibiting its mycelial growth at 0.8 µL mL-1, followed by the ethyl acetate, at 1.2 µL mL-1. Bean seeds fumigated with the VOCs at 3.5 µL mL-1 showed a 75% reduction in S. sclerotiorum incidence after four days of fumigation. The VOCs produced by S. cerevisiae have potential to control the pathogen in stored seeds.

'Royal Gala' apple quality stored under ultralow oxygen concentration and low temperature conditions

The objective of this work was to evaluate the interaction of ultralow oxygen concentrations (ULO) with storage temperatures and carbon dioxide partial pressures and its influence on fruit quality preservation and on the occurrence of physiological disorders in 'Royal Gala' apples. The experiment was carried out in a completely randomized design, with four replicates 25-fruit. ULO conditions (1.0 kPa O2 + 2.0 kPa CO2; 0.8 kPa O2 + 1.5 kPa CO2; 0.8 kPa O2 + 1.0 kPa CO2; 0.6 kPa O2 + 1.5 kPa CO2; and 0.6 kPa O2 + 1.0 kPa CO2) were tested at 0, 0.5 and 1.0°C, in a 5x3 factorial arrangement. Fruit quality and ripening analyses were performed after eight-month storage plus seven days of shelf-life at 20°C. Oxygen partial pressures below 0.8 kPa increased the occurrence of internal breakdown and mealiness. The best ULO condition was 1.0 kPa O2 + plus 2.0 kPa CO2 at 1.0°C. The interaction of ULO conditions and storage temperatures shows the need of increasing O2 partial pressure at higher storage temperatures.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

Soil diffuse degassing and thermal energy fluxes from the southern Lakki plain, Nisyros (Greece)

Two diffuse soil CO2 flux surveys from the southern Lakki plain show that CO2 is mainly released from the hydrothermal explosion craters. The correspondence between high CO2 fluxes and elevated soil temperatures suggests that a flux of hot hydrothermal fluids ascends towards the surface. Steam mostly condenses near the surface and the heat given off is conductively transferred to the atmosphere through the soil, accompanied by a large CO2 flux. Tt was calculated, that 68 t d(-1) of hydrothermal CO2 are released through the total surveyed area of similar to1.3 km(2) Admitting that a steam flux of 2200 t d(-1) accompanies this CO2 flux, the thermal energy released through steam condensation amounts to 58 MW.

La producció vinícola i els tallers d’àmfores a l’ager Tarraconensis i l’ager Dertosanus

L’objectiu d’aquest estudi és plantejar un estat de la qüestió sobre la producció vinària i d’àmfores en època romana a l’àrea de l’ager Tarraconensis i les terres de l’Ebre (possiblement corresponents al territorium de Dertosa), intentant posar en relació el testimoni arqueològic sobre els elements de transformació agrícola (premses, dipòsits) i la producció i distribució de les àmfores. S’ha pogut documentar una producció primerenca d’àmfores de la forma Dressel 1 en època tardorepublicana, reduïda pel que ara sabem a la zona de l’Alt Camp, i potser també present a la zona de Dertosa (forn del Mas d’Aragó). Tanmateix, la producció més important correspon a l’època altimperial. En època d’August es documenta l’aparició dels tallers de l’ager Dertosanus, així com a la part oriental de l’ager Tarraconensis (Darró, el Vilarenc) i al taller de la Canaleta (Vila-seca), on es produïren àmfores de la forma Oberaden 74. Tanmateix, fou en plena època julioclàudia quan les figlinae de l’àrea del Baix Camp es posaren en marxa, amb la producció d’àmfores de les formes Dressel 2-4 i 7-11. Aquesta producció es relaciona amb el vi de Tarraco al qual fan referència les fonts escrites llatines, i arqueològicament sembla que es pot perllongar almenys fins a final del segle II i inici del III.

Sea state effect on the sea surface emissivity at L-band

In May 1999, the European Space Agency (ESA) selected the Earth Explorer Opportunity Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission to obtain global and frequent soil moisture and ocean salinity maps. SMOS' single payload is the Microwave Imaging Radiometer by Aperture Synthesis (MIRAS), an L-band two-dimensional aperture synthesis radiometer with multiangular observation capabilities. At L-band, the brightness temperature sensitivity to the sea surface salinity (SSS) is low, approximately 0.5 K/psu at 20/spl deg/C, decreasing to 0.25 K/psu at 0/spl deg/C, comparable to that to the wind speed /spl sim/0.2 K/(m/s) at nadir. However, at a given time, the sea state does not depend only on local winds, but on the local wind history and the presence of waves traveling from far distances. The Wind and Salinity Experiment (WISE) 2000 and 2001 campaigns were sponsored by ESA to determine the impact of oceanographic and atmospheric variables on the L-band brightness temperature at vertical and horizontal polarizations. This paper presents the results of the analysis of three nonstationary sea state conditions: growing and decreasing sea, and the presence of swell. Measured sea surface spectra are compared with the theoretical ones, computed using the instantaneous wind speed. Differences can be minimized using an "effective wind speed" that makes the theoretical spectrum best match the measured one. The impact on the predicted brightness temperatures is then assessed using the small slope approximation/small perturbation method (SSA/SPM).

A model of the wind direction signature in the Stokes emission vector from the ocean surface at microwave frequencies

This paper presents a model of the Stokes emission vector from the ocean surface. The ocean surface is described as an ensemble of facets with Cox and Munk's (1954) Gram-Charlier slope distribution. The study discusses the impact of different up-wind and cross-wind rms slopes, skewness, peakedness, foam cover models and atmospheric effects on the azimuthal variation of the Stokes vector, as well as the limitations of the model. Simulation results compare favorably, both in mean value and azimuthal dependence, with SSM/I data at 53° incidence angle and with JPL's WINDRAD measurements at incidence angles from 30° to 65°, and at wind speeds from 2.5 to 11 m/s.

Esityksen valmistaminen muistojen pohjalta

Opinnäytteeni pohtii esitystä ja työtapaa, jossa lähtökohtana ovat työryhmän muistot. Työryhmän jäsenten yksityisistä muistoista muokataan julkinen esitys. Tutkin esityksen valmistamista muistoja hyväksikäyttäen sekä tuon esille omia kokemuksia tällaisesta työskentelystä. Käytän muistoja lähtökohtana taiteelliseen lopputulokseen, joka tässä tapauksessa on teatteriesitys. Koen muistot luonnonvarana, joita hyödyntämällä saadaan ainutkertainen, mielenkiintoinen esitys. Esitys valmistetaan ryhmätyönä, yhden työryhmän jäsenen kuitenkin toimiessa projektissa ohjaajana. Pidän esitysprosessia tärkeänä kaikille asianosaisille, sillä sen aikana kohdataan kunkin jäsenen muisto uudelleen ja siitä muokkautuu uusi, julkinen tulkinta, joka voi taas synnyttää samaistumista katsojan omassa muistomaailmassa. Teatterin tekeminen on muodon antamista jollekin asialle. Tässä prosessissa annetaan muoto ennalta valitulle teemalle työryhmän muistoja rakennusmateriaaleina käyttäen. Prosessi on avoin ja siinä ohjaajalla ei ole etukäteissuunnitelmaa esityksen kulusta muutoin kuin teeman suhteen. Ohjaaja ei ole suunnitellut projektia valmiiksi, vaan yhdessä työryhmän kanssa hän työskentelee prosessoiden sitä materiaalia, mikä nousee työryhmän jäsenten omista muistoista.

Tracing of the Rhône River, wastewater, and mixing within Lake Geneva : stable isotope compositions of water and dissolved inorganic carbon

This study presents an evaluation of the stable isotopic composition of water (hydrogen and oxygen) and dissolved inorganic carbon (DIC) of Lake Geneva, a deep, peri-alpine lake situated at the border between Switzerland and France. The research goal is to apply vertical and seasonal variations of the isotope compositions to evaluate mixing processes of pollutants, nutrients and oxygen. Depth profiles were sampled at different locations throughout Lake Geneva on a monthly and seasonal basis over the course of three years (2009-2011). The results of the oxygen isotopic composition indicate a Rhône River interflow, which can be traced for about 55 km throughout the lake during summer. The Rhône River interflow is 7 to 15 m thick and the molar fraction of Rhône water is estimated to amount up to 37 %. Calculated density of the water and measured isotopic compositions demonstrate that the interflow depth changes in conjunction with the density gradient in the water column during fall. Partial pressure of CO2 indicates that the epilimnion is taking up CO2 from the atmosphere between spring and fall. The epilimnion is most enriched in 13CDIC in September and a progressive depletion of 13CDIC can be observed in the metalimnion from spring to late fall. This stratification is dependent on the local density stratification and the results demonstrate that parameters, which are indicating photosynthesis, are not necessarily linked to δ13CDIC values. In addition, the amount of primary production shows a strong discrepancy between summer 2009 and 2010, but δ13CDIC values of the epilimnion and metalimnion do not indicate variations. In the hypolimnion of the deep lake δ13CDIC values are constant and the progressive depletion allows tracing remineralization processes. The combination of stable carbon and oxygen isotopic compositions allows furthermore tracing Rhône River water fractions, as well as wastewater, stormwater and anthropogenic induced carbon in the water column of the shallow Bay of Vidy. In combination with the results of measured micropollutants, the study underlines that concentrations of certain substances may be related to the Rhône River interflow and/or remineralization of particulate organic carbon. Water quality monitoring and research should therefore be extended to the metalimnion as well as sediment water interface.

Sormijatketun rakennesahatavaran lujuuteen vaikuttavat tekijät puun jatkojalostuksessa

Diplomityö tehtiin Stora Enson Kiteen sahalla, tuotantokäytössä olevaa sormijatkoslinjaa tutkien. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää raaka-aineen keskikosteuden, kosteusgradientin, mitallistamishöyläyksen ja liitettävien aihioiden pituuden vaikutus jatketun tuotteen laatuun. Koekappaleita valmistettiin viisi höylättyä ja viisi sahapintaista luokkaa. Luokat valmistettiin eripituisista aihioista, puolen metrin jaolla. Koekappaleiden taivutuslujuus mitattiin nelipistetaivutuksella, standardin EN 408 mukaan. Taivutuskokeen jälkeen kappaleista mitattiin keskikosteus ja sahattiin koepalat kosteusgradientin mittaamiseksi. Koekappaleita valmistettiin yhteensä 37.8 m3. Tutkimuksissa selvisi, että kappaleiden keskikosteuden ja taivutuslujuuden välillä vallitsee heikko positiivinen riippuvuus. Kosteusgradientin ja taivutuslujuuden välillä riippuvuus on selkeämpi, kosteusgradientin kasvaessa myös taivutuslujuus lisääntyy. Tämä selittyy kappaleiden tiheyden vaihtelulla. Tiheämpiin kappaleisiin jää kuivauksessa suurempi kosteusgradientti. Aihioiden mitallistaminen pienentää taivutuslujuuden hajontaa ja vähentää raaka-aineen mittaheittojen aiheuttamia häiriöitä tuotannossa. Aihionpituus vaikuttaa murtumatyyppien jakaumiin ja aihioiden kierouteen. Sopivin aihionpituus on tässä tapauksessa 0.8-1.0 m. Puolet kappaleista murtui liitoksen ulkopuolelta, useimmiten oksan kohdalta. Paras tapa parantaa kappaleiden lujuutta on lujuuslajitella raaka-aine.

Öljyvahinkojätteiden käsittely Kymenlaakson alueella alusonnettomuuden jälkeen

Työn tavoitteena oli selvittää Suomenlahdella tapahtuvasta alusöljyvahingosta syntyvän öljyisen jätteen käsittelymahdollisuudet ja -kapasiteetit sekä loppusijoitusmahdollisuudet ja -kapasiteetit Kymenlaakson alueella. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, miten öljy-vahinkojätettä voidaan esikäsitellä välivarastoinnin aikana puhdistuksen ja loppusijoituksen tehostamiseksi. Työn alussa on perehdytty öljyvahinkojätteen muodostumiseen vaikuttaviin tekijöihin: öljylaatujen ominaisuuksiin, öljyn kulkeutumiseen rannalle, ranta- ja saaristomaisemaan, öljyntorjuntaan jarantojen puhdistamiseen. Työssä on kuvattu öljyvahinkojätteen käsittelymenetelmien periaatteet ja menetelmien rajoituksia käsitellä öljyvahinkojätettä. Lisäksityö sisältää tutkimusta Suomen aluevesillä ja maailmalla tapahtuneista öljyonnettomuuksista. Onnettomuuksista on selvitetty erityisesti öljyvahinkojätteen määrä, koostumus ja käsittely. Työn loppuosassa on esitelty Kymenlaakson alueen laitosten mahdollisuuksia käsitellä öljyvahinkojätettä. Tietoa onkerätty haastattelemalla puhelimitse laitosten edustajia keväällä 2007. Alueella voidaan polttaa leijupedissä puhtaaseen polttoaineeseen sekoitettua öljyistä orgaanista ainesta ja puhdistustyössä käytettyjä varusteita arviolta 19 000 t/a, homogenoitua öljyistä orgaanista ainesta voidaan polttaa rumpu-uunissa arviolta 1200 t/a. Alueen polttokapasiteetti kasvaa, kun työn aikana rakenteilla oleva jätteenpolttolaitos valmistuu ja jätettä voidaan polttaa laitoksen arinalla. Lisäksi erityisesti öljyisiä maa-aineksia voidaan alipainekäsitellä, bitumistabiloida, kompostoida sekä pestä. Saadut tutkimustulokset ovat hyödynnettävissä erityisesti Kymenlaakson alueella. Tiedot käsittelymenetelmistä ja niiden rajoitteista ovat hyödynnettävissä valtakunnallisesti.

Sydänpuuvaltaisen erikoiskuivatun mäntysahatavaran kosteuspitoisuus kuivausjännitykset eri puuaineen tiheyksissä

Puualan lisääntyvä tarve tuottaa jatkojalosteita on asettanut kuivauksen laatutasolle uusia haasteita ja laadukkaan kuivauksen tulos on perusta jatkojalosteiden toimivuudelle. Yhä enemmän tarvitaan kuivausprosessin ja kuivattavan puumateriaalin kontrollointia läpi koko kuivausprosessin. Näillä toimenpiteillä varmistetaan haluttu kuivauslaatu sisäisille ja ulkoisille asiakkaille yrityksessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää männyn sydänpuuhun muodostuvaa kosteuspitoisuutta kamarikuivausprosessissa. Keinokuivauksen tavoitteellinen loppukosteus oli 12 % kuivapainosta puumateriaalia. Jo aikaisempien tutkimusten perusteella on voitu osoittaa, että loppukosteuden arvo vaihtelee kuivauserässä eri _kappaleiden välillä johtuen puumateriaalin epähomogeenisuudesta. Sydänpuuvaltainen ja tiheä mäntysahatavara, joka sahataan tyvitukeista läheltä juuriosaa sisältää tämän tutkimuksen mukaan runsaasti pihkaa verrattuna latvaosassaan samaa sahetta. Kosteusgradientti on myös suurempi sahatavarakappaleiden tyviosassa. Vuosikasvun ja tiheyden korrelaatio on heikko männyn sydänpuulla. Kesäpuuprosentin korrelaatio tiheyteen on erittäin merkittävä. Pihkapitoisuus lisää puuaineen tiheyttä tyviosassa sahetta. Pintakovuus on puumateriaalin muodonmuutos potentiaali, kun kosteuspitoisuudet tasaantuvat poikkileikkauksessa. Kosteusgradientilla on selvä yhteyspintakovuuteen eli muodonmuutospotentiaaliin.