Time Discretization of the SST-generalized Navier-Stokes Equations: Positive and Negative Results

In the theory of the Navier-Stokes equations, the proofs of some basic known results, like for example the uniqueness of solutions to the stationary Navier-Stokes equations under smallness assumptions on the data or the stability of certain time discretization schemes, actually only use a small range of properties and are therefore valid in a more general context. This observation leads us to introduce the concept of SST spaces, a generalization of the functional setting for the Navier-Stokes equations. It allows us to prove (by means of counterexamples) that several uniqueness and stability conjectures that are still open in the case of the Navier-Stokes equations have a negative answer in the larger class of SST spaces, thereby showing that proof strategies used for a number of classical results are not sufficient to affirmatively answer these open questions. More precisely, in the larger class of SST spaces, non-uniqueness phenomena can be observed for the implicit Euler scheme, for two nonlinear versions of the Crank-Nicolson scheme, for the fractional step theta scheme, and for the SST-generalized stationary Navier-Stokes equations. As far as stability is concerned, a linear version of the Euler scheme, a nonlinear version of the Crank-Nicolson scheme, and the fractional step theta scheme turn out to be non-stable in the class of SST spaces. The positive results established in this thesis include the generalization of classical uniqueness and stability results to SST spaces, the uniqueness of solutions (under smallness assumptions) to two nonlinear versions of the Euler scheme, two nonlinear versions of the Crank-Nicolson scheme, and the fractional step theta scheme for general SST spaces, the second order convergence of a version of the Crank-Nicolson scheme, and a new proof of the first order convergence of the implicit Euler scheme for the Navier-Stokes equations. For each convergence result, we provide conditions on the data that guarantee the existence of nonstationary solutions satisfying the regularity assumptions needed for the corresponding convergence theorem. In the case of the Crank-Nicolson scheme, this involves a compatibility condition at the corner of the space-time cylinder, which can be satisfied via a suitable prescription of the initial acceleration.

The prediction of seasonal and inter-annual climate variations and their impacts on the water resources in the eastern seaboard of Thailand

The research of this thesis dissertation covers developments and applications of short-and long-term climate predictions. The short-term prediction emphasizes monthly and seasonal climate, i.e. forecasting from up to the next month over a season to up to a year or so. The long-term predictions pertain to the analysis of inter-annual- and decadal climate variations over the whole 21st century. These two climate prediction methods are validated and applied in the study area, namely, Khlong Yai (KY) water basin located in the eastern seaboard of Thailand which is a major industrial zone of the country and which has been suffering from severe drought and water shortage in recent years. Since water resources are essential for the further industrial development in this region, a thorough analysis of the potential climate change with its subsequent impact on the water supply in the area is at the heart of this thesis research. The short-term forecast of the next-season climate, such as temperatures and rainfall, offers a potential general guideline for water management and reservoir operation. To that avail, statistical models based on autoregressive techniques, i.e., AR-, ARIMA- and ARIMAex-, which includes additional external regressors, and multiple linear regression- (MLR) models, are developed and applied in the study region. Teleconnections between ocean states and the local climate are investigated and used as extra external predictors in the ARIMAex- and the MLR-model and shown to enhance the accuracy of the short-term predictions significantly. However, as the ocean state – local climate teleconnective relationships provide only a one- to four-month ahead lead time, the ocean state indices can support only a one-season-ahead forecast. Hence, GCM- climate predictors are also suggested as an additional predictor-set for a more reliable and somewhat longer short-term forecast. For the preparation of “pre-warning” information for up-coming possible future climate change with potential adverse hydrological impacts in the study region, the long-term climate prediction methodology is applied. The latter is based on the downscaling of climate predictions from several single- and multi-domain GCMs, using the two well-known downscaling methods SDSM and LARS-WG and a newly developed MLR-downscaling technique that allows the incorporation of a multitude of monthly or daily climate predictors from one- or several (multi-domain) parent GCMs. The numerous downscaling experiments indicate that the MLR- method is more accurate than SDSM and LARS-WG in predicting the recent past 20th-century (1971-2000) long-term monthly climate in the region. The MLR-model is, consequently, then employed to downscale 21st-century GCM- climate predictions under SRES-scenarios A1B, A2 and B1. However, since the hydrological watershed model requires daily-scale climate input data, a new stochastic daily climate generator is developed to rescale monthly observed or predicted climate series to daily series, while adhering to the statistical and geospatial distributional attributes of observed (past) daily climate series in the calibration phase. Employing this daily climate generator, 30 realizations of future daily climate series from downscaled monthly GCM-climate predictor sets are produced and used as input in the SWAT- distributed watershed model, to simulate future streamflow and other hydrological water budget components in the study region in a multi-realization manner. In addition to a general examination of the future changes of the hydrological regime in the KY-basin, potential future changes of the water budgets of three main reservoirs in the basin are analysed, as these are a major source of water supply in the study region. The results of the long-term 21st-century downscaled climate predictions provide evidence that, compared with the past 20th-reference period, the future climate in the study area will be more extreme, particularly, for SRES A1B. Thus, the temperatures will be higher and exhibit larger fluctuations. Although the future intensity of the rainfall is nearly constant, its spatial distribution across the region is partially changing. There is further evidence that the sequential rainfall occurrence will be decreased, so that short periods of high intensities will be followed by longer dry spells. This change in the sequential rainfall pattern will also lead to seasonal reductions of the streamflow and seasonal changes (decreases) of the water storage in the reservoirs. In any case, these predicted future climate changes with their hydrological impacts should encourage water planner and policy makers to develop adaptation strategies to properly handle the future water supply in this area, following the guidelines suggested in this study.

Dynamic graphics of parametrically linked multivariate methods used in compositional data analysis

Many multivariate methods that are apparently distinct can be linked by introducing one or more parameters in their definition. Methods that can be linked in this way are correspondence analysis, unweighted or weighted logratio analysis (the latter also known as "spectral mapping"), nonsymmetric correspondence analysis, principal component analysis (with and without logarithmic transformation of the data) and multidimensional scaling. In this presentation I will show how several of these methods, which are frequently used in compositional data analysis, may be linked through parametrizations such as power transformations, linear transformations and convex linear combinations. Since the methods of interest here all lead to visual maps of data, a "movie" can be made where where the linking parameter is allowed to vary in small steps: the results are recalculated "frame by frame" and one can see the smooth change from one method to another. Several of these "movies" will be shown, giving a deeper insight into the similarities and differences between these methods

Linear algebra with applications

Lecture slides and notes for a PhD level course on linear algebra for electrical engineers and computer scientists. This course is given in in the framework of the School of Electronics and Computer Science Mathematics Training Courses https://secure.ecs.soton.ac.uk/notes/pg_maths/ (ECS password required)

La onda de pletismografía y su correlación con la reposición de líquidos intraoperatorios en pacientes sometidos a anestesia general

Introducción: Se ha conocido la necesidad de la monitoria del estado hemodinámico de los pacientes quirúrgicos de forma dinámica, que permita realizar una valoración rápida, menos invasiva y confiable para un diagnóstico acertado y evaluar la respuesta a las conductas tomadas. El delta de pletismografía es una herramienta confiable, no invasiva y dinámica que logra cumplir con las características antes mencionadas y que además puede llegar a tener un papel preponderante en la terapia hídrica dirigida. Metodología: Estudio de correlación, se realizaron evaluaciones sistemáticas de la onda de pletismografía y las variables del paciente desde la inducción anestésica hasta el inicio del procedimiento quirúrgico, se determinó la correlación entre la variabilidad de la onda de pletismografía, el delta de pletismografía y el requerimiento de líquidos intraoperatorios. Se incluyeron pacientes adultos en el rango de 18 a 80 años, que cumplían los criterios de inclusión, programados para cirugía bajo anestesia general en la Fundación Cardioinfantil Instituto de Cardiología, hasta lograr la muestra calculada de 31 pacientes. Siguiendo los principios éticos de la declaración de Helsinki y la normatividad colombiana, este estudio no consideró la realización de ningún tipo de intervención en los pacientes lo que lo cataloga de bajo riesgo. Resultados: El 80.6% presentó variabilidad aumentada, con correlación entre la variabilidad de la onda del pulso, el delta POP y la cantidad de líquidos intraoperatorios (0.245 IC 95%). Disminución del delta POP en T3, sugiriendo respuesta a líquidos, correlación entre uso de vasopresores, analgesia y náuseas y vómito postoperatorio. Conclusión: Existe correlación entre la variabilidad de la onda de pletismografía, el delta de pletismografía y la reposición de líquidos endovenosos en los pacientes ventilados mecánicamente durante anestesia general. Además se encuentra asociación entre uso de vasopresores, analgesia y náuseas y vómito postoperatorio.

e-Research Methods Theme 7 Data Analysis

In this theme you will work through a series of texts and activities and reflect on your view of research and the process of analysis of data and information. Most activities are supported by textual or audio material and are there to stimulate your thinking in a given area. The purpose of this theme is to help you gain a general overview of the main approaches to research design. Although the theme comprises two main sections, one on quantitative research and the other on qualitative research, this is purely to guide your study. The two approaches may be viewed as being part of a continuum with many research studies now incorporating elements of both styles. Eventually you will need to choose a research approach or methodology that will be practical, relevant, appropriate, ethical, of good quality and effective for the research idea or question that you have in mind.

Análisis de la calidad en la atención del paciente de cirugía general de urgencia

Objetivo: proponer un instrumento para el seguimiento de la calidad de la atención de pacientes con patologías quirúrgicas abdominales urgentes. Métodos: se revisaron restropectivamente historias clínicas de pacientes quienes requirieron cirugía general de urgencia (CGU) en agosto de 2013. Se analizaron variables demográficas, factores de riesgo, severidad y desenlace hasta el día 30 postoperatorio. Se incluyeron los indicadores de calidad del National Surgical Quality Improvement Program (NSQIP) y el National Trauma Data Bank, y se adicionaron otros. Resultados: Se intervinieron 231 pacientes de 261 procedimientos de CGU. La edad promedio fue 49 años. Los procedimientos más comunes fueron la colecistectomía laparoscópica (37.2%), la apendicectomía (35.6%), la laparotomía exploratoria (12.6%), el drenaje de colección abdominal (9.1%) y la liberación de adherencias (6.9%). La mortalidad fue de 3.46% (n=8), la morbilidad severa fue de 8.04%. La duración de la hospitalización fue de 6.54 días +/- 5.180 y la de hospitalización en Unidad de Cuidado Intensivo fue de 5.7 días +/- 4.42. La oportunidad de salas de cirugía para la apendicetomía fue de 5 horas para las apendicitis con peritonitis generalizada, y de 8 horas para las apendicitis localizadas, 37 horas para colecistitis, 7.48 horas para colangitis y 2.42 horas para diverticulitis. Conclusiones: Crear de un instrumento para la medición de la calidad de la atención de los pacientes en CGU, es necesario para la autoevaluación institucional y para definir planes de mejoramiento y distribución de los recursos.

Análisis del impacto del tamaño de los activos en la cuenta de resultados mediante la utilización de espacios de fase y análisis de recurrencia

Los resultados financieros de las organizaciones son objeto de estudio y análisis permanente, predecir sus comportamientos es una tarea permanente de empresarios, inversionistas, analistas y académicos. En el presente trabajo se explora el impacto del tamaño de los activos (valor total de los activos) en la cuenta de resultados operativos y netos, analizando inicialmente la relación entre dichas variables con indicadores tradicionales del análisis financiero como es el caso de la rentabilidad operativa y neta y con elementos de estadística descriptiva que permiten calificar los datos utilizados como lineales o no lineales. Descubriendo posteriormente que los resultados financieros de las empresas vigiladas por la Superintendencia de Sociedades para el año 2012, tienen un comportamiento no lineal, de esta manera se procede a analizar la relación de los activos y los resultados con la utilización de espacios de fase y análisis de recurrencia, herramientas útiles para sistemas caóticos y complejos. Para el desarrollo de la investigación y la revisión de la relación entre las variables de activos y resultados financieros se tomó como fuente de información los reportes financieros del cierre del año 2012 de la Superintendencia de Sociedades (Superintendencia de Sociedades, 2012).

Comparación de la anestesia espinal con anestesia general endovenosa para legrado uterino obstétrico

Introducción: La elección de la técnica anestésica para cualquier procedimiento quirúrgico debe estar basada en su seguridad, la rapidez para su aplicación, la recuperación óptima para el paciente y minimización de los efectos secundarios, la anestesia raquídea es una técnica anestésica que puede ser utilizada con buenos resultados clínicos y minimas complicaciones . Materiales y métodos: Se realizó un estudio observacional con recolección prospectiva en mujeres clasificadas como ASA I - II y que posteriormente fueron llevadas a la realización de legrado uterino obstétrico por embarazo no viable durante las primeras 12 semanas de gestación, las técnicas anestésicas fueron anestesia espinal o anestesia general endovenosa dependiendo de la elección hecha por el anestesiólogo previo al procedimiento. Se midieron variables hemodinámicas, control del dolor postoperatorio, tiempo de recuperación y complicaciones perioperatorias con el fin de determinar si se presentaban diferencias significativas entre estas dos técnicas anestésicas. Resultados: Se incluyeron un total de 110 pacientes, 63.6% (n=70) con anestesia general y 36.4% (n40) con anestesia espinal. Ambas poblaciones fueron comparables. Se presentaron menos efectos secundarios con la técnica espinal, hay una diferencia estadísticamente significativa en cuanto al dolor a favor de la anestesia espinal (p0,000) Discusión: La anestesia raquídea es una opción viable, sencilla , fácil y eficaz para la realización de legrados obstétricos, se puede realizar con monitorización básica y las complicaciones son mínimas. Se requieren estudios más amplios para determinar el papel de cual es la mejor técnica. Palabras claves: legrado uterino instrumentado, anestesia espinal, anestesia general endovenosa

Estudio descriptivo sobre la pérdida de cabello de patrón femenino en una consulta dermatológica general

La prevalencia de la Pérdida de Cabello de Patrón Femenino (FPHL) aumenta con la edad y no ha sido documentada en la población latinoamericana. Este estudio describe la prevalencia y variables asociadas a la FPHL en una consulta Dermatológica. Métodos: Estudio descriptivo en 99 mujeres mayores de 18 años asistentes a consulta dermatológica con diagnóstico de FPHL. Se realizó una prueba piloto en 22 pacientes, y posteriormente se analizaron los datos de las 99 pacientes acorde a la clasificación de Ludwig, edad, comorbilidades y alteraciones del estado del ánimo. Resultados: La prevalencia estimada de FPHL fue de 20.84%. 43,4% de las pacientes estudiadas pertenecen a edades entre 31 a 49 años; el 50,5% fueron diagnosticadas con FPHL grado II. El 62,6% tienen algún antecedente médico de importancia. El 54,4% manifestaron alguna alteración del estado del ánimo. La totalidad de las pacientes con Grado III tuvieron algún antecedente médico de importancia (ORP= 1,14 IC95% (1; 1,26) (p < 0,05)). De las pacientes con Grado II, el 61,1% presentaron alguna alteración secundaria del estado del ánimo (ORP=2,58 IC95% (1,14; 5,84) (p<0,05)). Conclusiones: Debido al aumento de la FPHL en la población colombiana la cual conlleva a múltiples gastos del sistema salud, se hacen necesarios más estudios con el fin de caracterizar la enfermedad. Se recomienda un estudio con un mayor marco muestral con el fin de caracterizar la prevalencia y las variables relacionadas con la FPHL en toda la población Colombiana.

Determinants of demand for antenatal care in Colombia

Even though antenatal care is universally regarded as important, determinants of demand for antenatal care have not been widely studied. Evidence concerning which and how socioeconomic conditions influence whether a pregnant woman attends or not at least one antenatal consultation or how these factors affect the absences to antenatal consultations is very limited. In order to generate this evidence, a two-stage analysis was performed with data from the Demographic and Health Survey carried out by Profamilia in Colombia during 2005. The first stage was run as a logit model showing the marginal effects on the probability of attending the first visit and an ordinary least squares model was performed for the second stage. It was found that mothers living in the pacific region as well as young mothers seem to have a lower probability of attending the first visit but these factors are not related to the number of absences to antenatal consultation once the first visit has been achieved. The effect of health insurance was surprising because of the differing effects that the health insurers showed. Some familiar and personal conditions such as willingness to have the last children and number of previous children, demonstrated to be important in the determination of demand. The effect of mother’s educational attainment was proved as important whereas the father’s educational achievement was not. This paper provides some elements for policy making in order to increase the demand inducement of antenatal care, as well as stimulating research on demand for specific issues on health.

Caracterización del ausentismo laboral de una IPS que presta servicios de consulta externa de medicina general, 2014

RESUMEN El ausentismo laboral genera un gran impacto económico en las empresas y a la sociedad en general. Es un problema difícil de manejar ya que es multifactorial, porque a pesar de que en su gran mayoría es generado por enfermedad general, al analizarlo se puede encontrar otros factores que conlleven a la ausencia del trabajador y con ello producir alteración al normal funcionamiento de la empresa, por lo que resulta indispensable estudiar este tema. Objetivo Caracterizar las principales causas de ausentismo laboral en los médicos generales de una IPS que presta servicios de consulta externa de medicina general a nivel nacional durante el año 2014. Materiales y Métodos: es un estudio de corte transversal sobre datos secundarios correspondientes al registro de incapacidades que presento la IPS durante el año 2014. Los criterios de inclusión fueron los médicos generales con los que contaba la IPS que presta servicios de salud a nivel nacional durante el año 2014 y los criterios de exclusión fueron las licencias de maternidad y paternidad. El tamaño de la muestra final fue de 202 médicos y el número de incapacidades que se presentó durante el año 2014 fue 313. Se realizó análisis de distribución de frecuencias, porcentaje y prevalencia de las incapacidades. Resultados: durante el año 2014 se presentaron 313 incapacidades, en una población de 202 médicos generales con prevalencia en las mujeres. El diagnóstico más frecuente de las incapacidades fue la categoría diagnostica “otros” en el cual se encuentra migraña, vértigo, alteraciones de la mama con 59 incapacidades, seguida por enfermedades gastrointestinales con 25 incapacidades. Conclusiones y recomendaciones: Las incapacidades fueron más frecuentes en mujeres que en hombres. El diagnóstico de las incapacidades más frecuente fue “enfermedad genérica o ausencia de diagnóstico”. La incapacidad más frecuente de un día que se presentaron 46 registros. El médico que mayor número de incapacidades presento fue de 18 para el año 2014. Se recomienda a la empresa tener un seguimiento de las incapacidades repetitivas, ya que estas podrían tener relación con enfermedad laboral que aún no ha sido calificada. Se recomienda complementar la base de datos con información como el antecedente de enfermedad crónica y el sedentarismo, lo que puede permitir realizar nuevos estudios respecto al riesgo cardiovascular de esta población.

Oaxaca-Blinder type counterfactual decomposition methods for duration outcomes

Los métodos disponibles para realizar análisis de descomposición que se pueden aplicar cuando los datos son completamente observados, no son válidos cuando la variable de interés es censurada. Esto puede explicar la escasez de este tipo de ejercicios considerando variables de duración, las cuales se observan usualmente bajo censura. Este documento propone un método del tipo Oaxaca-Blinder para descomponer diferencias en la media en el contexto de datos censurados. La validez de dicho método radica en la identificación y estimación de la distribución conjunta de la variable de duración y un conjunto de covariables. Adicionalmente, se propone un método más general que permite descomponer otros funcionales de interés como la mediana o el coeficiente de Gini, el cual se basa en la especificación de la función de distribución condicional de la variable de duración dado un conjunto de covariables. Con el fin de evaluar el desempeño de dichos métodos, se realizan experimentos tipo Monte Carlo. Finalmente, los métodos propuestos son aplicados para analizar las brechas de género en diferentes características de la duración del desempleo en España, tales como la duración media, la probabilidad de ser desempleado de largo plazo y el coeficiente de Gini. Los resultados obtenidos permiten concluir que los factores diferentes a las características observables, tales como capital humano o estructura del hogar, juegan un papel primordial para explicar dichas brechas.

Selected configuration interaction with truncation energy error and application to the Ne atom

Selected configuration interaction (SCI) for atomic and molecular electronic structure calculations is reformulated in a general framework encompassing all CI methods. The linked cluster expansion is used as an intermediate device to approximate CI coefficients BK of disconnected configurations (those that can be expressed as products of combinations of singly and doubly excited ones) in terms of CI coefficients of lower-excited configurations where each K is a linear combination of configuration-state-functions (CSFs) over all degenerate elements of K. Disconnected configurations up to sextuply excited ones are selected by Brown's energy formula, ΔEK=(E-HKK)BK2/(1-BK2), with BK determined from coefficients of singly and doubly excited configurations. The truncation energy error from disconnected configurations, Δdis, is approximated by the sum of ΔEKS of all discarded Ks. The remaining (connected) configurations are selected by thresholds based on natural orbital concepts. Given a model CI space M, a usual upper bound ES is computed by CI in a selected space S, and EM=E S+ΔEdis+δE, where δE is a residual error which can be calculated by well-defined sensitivity analyses. An SCI calculation on Ne ground state featuring 1077 orbitals is presented. Convergence to within near spectroscopic accuracy (0.5 cm-1) is achieved in a model space M of 1.4× 109 CSFs (1.1 × 1012 determinants) containing up to quadruply excited CSFs. Accurate energy contributions of quintuples and sextuples in a model space of 6.5 × 1012 CSFs are obtained. The impact of SCI on various orbital methods is discussed. Since ΔEdis can readily be calculated for very large basis sets without the need of a CI calculation, it can be used to estimate the orbital basis incompleteness error. A method for precise and efficient evaluation of ES is taken up in a companion paper

Variational calculation of vibrational linear and nonlinear optical properties

A variational approach for reliably calculating vibrational linear and nonlinear optical properties of molecules with large electrical and/or mechanical anharmonicity is introduced. This approach utilizes a self-consistent solution of the vibrational Schrödinger equation for the complete field-dependent potential-energy surface and, then, adds higher-level vibrational correlation corrections as desired. An initial application is made to static properties for three molecules of widely varying anharmonicity using the lowest-level vibrational correlation treatment (i.e., vibrational Møller-Plesset perturbation theory). Our results indicate when the conventional Bishop-Kirtman perturbation method can be expected to break down and when high-level vibrational correlation methods are likely to be required. Future improvements and extensions are discussed