Sibling rivalry and vocal negotiation in the barn owl Tyto alba

Chez les animaux, les jeunes dépendant des parents durant leur développement sont en compétition pour obtenir la nourriture, qu'ils quémandent par des cris et postures ostentatoires et se disputent physiquement. Les frères et soeurs n'ont pas la même compétitivité, en particulier s'ils diffèrent en âge, et leur niveau de faim fluctue dans le temps. Comme dans tout type de compétition, chacun doit ajuster son investissement aux rivaux, c'est à dire aux besoins et comportements de ses frères et soeurs. Dans le contexte de la famille, selon la théorie de sélection de parentèle, les jeunes bénéficient de leur survie mutuelle et donc de la propagation de la part de gènes qu'ils ont en commun. L'hypothèse de la « négociation frères-soeurs » prédit que, sous certaines conditions, les jeunes négocient entre eux la nourriture, ce qui réduit les coûts de compétition et permet de favoriser les frères et soeurs les plus affamés. La littérature actuelle se focalise sur les signaux de quémande entre enfants et parents et les interactions compétitives frères-soeurs sont étudiées principalement au sein de paires, alors que les nichées ou portées en comprennent souvent de nombreux. Cette thèse vise à mieux comprendre comment et jusqu'à quel point plusieurs jeunes ajustent mutuellement leurs signaux de besoin. C'est une question importante, étant donné que cela influence la répartition de nourriture entre eux, donc la résolution du conflit qui les oppose et à terme leur valeur évolutive. Le modèle d'étude est la chouette effraie (Tyto alba), chez laquelle jusqu'à neufs poussins émettent des milliers de cris chacun par nuit. Ils négocieraient entre eux la prochaine proie indivisible rapportée au nid avant que les parents ne reviennent : un poussin affamé crie plus qu'un autre moins affamé, ce qui dissuade ce dernier de crier en retour et par la suite de quémander la nourriture aux parents. L'investissement optimal correspondrait donc à écarter son frère en permanence vu que l'arrivée des parents est imprévisible, mais à moindre coût. Dans un premier axe, nous avons exploré au sein de dyades les mécanismes acoustiques permettant aux poussins de doser leur effort vocal durant les heures de compétition où ils sont laissés seuls au nid. Nous avons trouvé que les poussins évitent de crier simultanément, ce qui optimiserait la discrimination du nombre et de la durée de leurs cris, lesquels reflètent de façon honnête leur niveau de faim et donc leur motivation. L'alternance des cris paraît particulièrement adaptée au fait que les poussins se fient à des variations temporelles subtiles dans le rythme et la durée de leurs vocalisations pour prendre la parole. En particulier, allonger ses cris tout en criant moins dissuade efficacement le rival de répondre, ce qui permet de monopoliser la parole dans de longs « monologues ». Ces règles seraient universelles puisqu'elles ne dépendent pas de la séniorité, de la faim, ni de la parenté et les poussins répondent à un playback de façon similaire à un vrai frère. Tous ces résultats apportent la première preuve expérimentale que les juvéniles communiquent de façon honnête sur leurs besoins, ajustent activement le rythme de leurs cris et utilisent des composantes multiples de leurs vocalisations d'une façon qui réduit le coût de la compétition. De plus, il s'agit de la première démonstration que des règles de conversation régissent de longs échanges vocaux chez les animaux de façon comparable aux règles basiques observées chez l'Homme. Dans un second axe, nous avons exploré les stratégies comportementales que les poussins adoptent pour rivaliser avec plusieurs frères et soeurs, par le biais d'expériences de playback. Nous avons trouvé que les poussins mémorisent des asymétries de compétitivité entre deux individus qui dialoguent et répondent plus agressivement au moins compétitif une fois qu'ils sont confrontés à chacun isolément. Dans la même ligne, quand ils entendent un nombre variable d'individus criant à un taux variable, les poussins investissent le plus contre des rivaux moins nombreux et moins motivés. En accord avec les prédictions des modèles théoriques, les poussins de chouette effraie escaladent donc les conflits pour lesquels leur chance de gagner contrebalance le plus l'énergie dépensée. Nous révélons ainsi que 1) les jeunes frères et soeurs 'espionnent' les interactions de leurs rivaux pour évaluer leur compétitivité relative, ce qui est sans doute moins coûteux qu'une confrontation directe avec chacun, et 2) dosent leur investissement vocal en fonction du nombre de rivaux actuellement en compétition et de leur motivation de façon concomitante. Ces résultats montrent que les interactions entre frères et soeurs au nid reposent sur des mécanismes similaires à ceux observés, mais encore de façon anecdotique, chez les adultes non apparentés qui se disputent les territoires et partenaires sexuels. Cette thèse souligne donc combien il est crucial de considérer dorénavant la famille comme un réseau de communication à part entière pour mieux comprendre comment les jeunes résolvent les conflits autour du partage des ressources parentales. Plus généralement, elle révèle l'importance de la dynamique temporelle des vocalisations dans les conflits et la communication des animaux. A la lumière de nos résultats, la chouette effraie apparaît comme un modèle clé pour de futures recherches sur la résolution des conflits et la communication acoustique. - In species with parental care, offspring contest priority access to food by begging through conspicuous postures and vocalisations and by physically jockeying. Siblings differ in their competitiveness, especially in the case of age and size hierarchies, and their hunger level fluctuates in time. As in competition in general, each individual should adjust its investment to opponents that is to say to its siblings' needs and behaviours. In the particular context of family, according to kin selection theory, siblings derive extra fitness benefits from their mutual survival and hence the spreading of the genes they share. The "sibling negotiation" predicts that, under certain conditions, young would negotiate among them priority access to food, which reduces competition costs and enables promoting the most hungry siblings. To date, the literature focuses on signals of need between parents and offspring and competitive interactions (in particular among siblings) are mostly studied within pairwise interactions, yet they commonly involve more numerous rivals. This PhD aims at better understanding how and the extent to which several young siblings compete through signalling. This is important since this influences how food is allocated among them, thus the outcome of sibling rivalry and ultimately their fitness. I use the barn owl (Tyto alba) as a model, in which the one to nine nestlings emit a simple noisy call thousands of times per night. Thereby, they would negotiate among them priority access to the indivisible food next delivered prior to parents' feeding visits. A hungry nestling emits more calls than a less hungry sibling, which deters it to call in return and ultimately beg food at parents. The optimal investment thus corresponds to constantly deterring the rival to compete, given that parents' arrival is unpredictable, but at the lowest costs. In the first axis of my thesis, we explored within dyads the acoustic mechanisms by which owlets dose vocal effort when competing during the hours they are left alone. We found that owlets avoid overlapping each other's calls. This would enhance the discrimination of both call number and duration, which honestly reflect individuals' hunger level and hence motivation to compete. Such antiphony seems best adapted to the fact that siblings actually use subtle temporal variations in the rhythm and duration of their calls to take or give their turn. Owlets alternate monologs, in which lengthening calls efficiently deters the rival to respond while reducing call number. Such rules depend neither on seniority, hunger level nor kinship since nestlings responded similarly to a live sibling and an unrelated playback individual. Taken together, these findings provide the first experimental proof that dependent young honestly communicate about their need, actively adjust the timing of their calls and use multicomponent signals in a way that reduces vocal costs. Moreover, this is the first demonstration of conversational rules underlying animal long-lasting vocal exchanges comparable to the basic turn-taking signals observed in humans. In the second axis, we focused on the behavioural strategies owlets adopt to compete with more than one sibling, using playback experiments. We found that singleton bystanders memorised competitive asymmetries between two playback individuals dialoguing and responded more aggressively to the submissive one once they later faced each of both alone. Moreover, when hearing a varying number of nestlings calling at varying rates, owlets vocally invested the most towards fewer and less motivated rivals. In line with predictions from models on conflict settlement, barn owls thus escalate contests in which their chance of winning best counterbalances the energy spent. These results reveal that young socially eavesdrop on their siblings' interactions to assess their relative competitiveness at likely lower costs than direct confrontation, and dose vocal effort relative to both their number and motivation. This shows that young siblings' interactions imply mechanisms similar to those observed, yet still anecdotally, in unrelated adults that contest mates and territories. This PhD therefore highlights how crucial it is to further consider family as a communication network to better understand how siblings resolve conflicts over the share of parental resources. More generally, it provides important insights into the role of the temporal dynamics of signalling during animal contests and communication. In the light of our findings, the barn owl emerges as a key model for future research on conflict resolution and acoustic communication in animals.

Méthodes sismiques actives adaptées à l'étude de milieux hétérogènes : application aux glissements de terrain

Résumé Les glissements de terrain représentent un des principaux risques naturels dans les régions montagneuses. En Suisse, chaque année les glissements de terrains causent des dégâts qui affectent les infrastructures et ont des coûts financiers importants. Une bonne compréhension des mécanismes des glissements peut permettre d'atténuer leur impact. Celle-ci passe notamment par la connaissance de la structure interne du glissement, la détermination de son volume et de son ou ses plans de glissement. Dans un glissement de terrain, la désorganisation et la présence de fractures dans le matériel déplacé engendre un changement des paramètres physiques et en particulier une diminution des vitesses de propagation des ondes sismiques ainsi que de la densité du matériel. Les méthodes sismiques sont de ce fait bien adaptées à l'étude des glissements de terrain. Parmi les méthodes sismiques, l'analyse de la dispersion des ondes de surface est une méthode simple à mettre en oeuvre. Elle présente l'avantage d'estimer les variations des vitesses de cisaillement avec la profondeur sans avoir spécifiquement recours à l'utilisation d'une source d'onde S et de géophones horizontaux. Sa mise en oeuvre en trois étapes implique la mesure de la dispersion des ondes de surface sur des réseaux étendus, la détermination des courbes de dispersion pour finir par l'inversion de ces courbes. Les modèles de vitesse obtenus à partir de cette procédure ne sont valides que lorsque les milieux explorés ne présentent pas de variations latérales. En pratique cette hypothèse est rarement vérifiée, notamment pour un glissement de terrain dans lequel les couches remaniées sont susceptibles de présenter de fortes hétérogénéités latérales. Pour évaluer la possibilité de déterminer des courbes de dispersion à partir de réseaux de faible extension des mesures testes ont été effectuées sur un site (Arnex, VD) équipé d'un forage. Un profil sismique de 190 m de long a été implanté dans une vallée creusée dans du calcaire et remplie par des dépôts glacio-lacustres d'une trentaine de mètres d'épaisseur. Les données acquises le long de ce profil ont confirmé que la présence de variations latérales sous le réseau de géophones affecte l'allure des courbes de dispersion jusqu'à parfois empêcher leur détermination. Pour utiliser l'analyse de la dispersion des ondes de surface sur des sites présentant des variations latérales, notre approche consiste à déterminer les courbes de dispersions pour une série de réseaux de faible extension, à inverser chacune des courbes et à interpoler les différents modèles de vitesse obtenus. Le choix de la position ainsi que de l'extension des différents réseaux de géophones est important. Il tient compte de la localisation des hétérogénéités détectées à partir de l'analyse de sismique réfraction, mais également d'anomalies d'amplitudes observées sur des cartes qui représentent dans le domaine position de tir - position du récepteur, l'amplitude mesurée pour différentes fréquences. La procédure proposée par Lin et Lin (2007) s'est avérée être une méthode efficace permettant de déterminer des courbes de dispersion à partir de réseaux de faible extension. Elle consiste à construire à partir d'un réseau de géophones et de plusieurs positions de tir un enregistrement temps-déports qui tient compte d'une large gamme de distances source-récepteur. Au moment d'assembler les différentes données une correction de phase est appliquée pour tenir compte des hétérogénéités situées entre les différents points de tir. Pour évaluer cette correction nous suggérons de calculer pour deux tir successif la densité spectrale croisée des traces de même offset: Sur le site d'Arnex, 22 courbes de dispersions ont été déterminées pour de réseaux de géophones de 10 m d'extension. Nous avons également profité du forage pour acquérir un profil de sismique verticale en ondes S. Le modèle de vitesse S déduit de l'interprétation du profil de sismique verticale est utilisé comme information à priori lors l'inversion des différentes courbes de dispersion. Finalement, le modèle en deux dimension qui a été établi grâce à l'analyse de la dispersion des ondes de surface met en évidence une structure tabulaire à trois couches dont les limites coïncident bien avec les limites lithologiques observées dans le forage. Dans celui-ci des argiles limoneuses associées à une vitesse de propagation des ondes S de l'ordre de 175 m/s surmontent vers 9 m de profondeur des dépôts de moraine argilo-sableuse caractérisés par des vitesses de propagation des ondes S de l'ordre de 300 m/s jusqu'à 14 m de profondeur et supérieur ou égal à 400 m/s entre 14 et 20 m de profondeur. Le glissement de la Grande Combe (Ballaigues, VD) se produit à l'intérieur du remplissage quaternaire d'une combe creusée dans des calcaires Portlandien. Comme dans le cas du site d'Arnex les dépôts quaternaires correspondent à des dépôts glacio-lacustres. Dans la partie supérieure la surface de glissement a été localisée à une vingtaine de mètres de profondeur au niveau de l'interface qui sépare des dépôts de moraine jurassienne et des dépôts glacio-lacustres. Au pied du glissement 14 courbes de dispersions ont été déterminées sur des réseaux de 10 m d'extension le long d'un profil de 144 m. Les courbes obtenues sont discontinues et définies pour un domaine de fréquence de 7 à 35 Hz. Grâce à l'utilisation de distances source-récepteur entre 8 et 72 m, 2 à 4 modes de propagation ont été identifiés pour chacune des courbes. Lors de l'inversion des courbes de dispersion la prise en compte des différents modes de propagation a permis d'étendre la profondeur d'investigation jusqu'à une vingtaine de mètres de profondeur. Le modèle en deux dimensions permet de distinguer 4 couches (Vs1 < 175 m/s, 175 m/s < Vs2 < 225 m/s, 225 m/s < Vs3 < 400 m/s et Vs4 >.400 m/s) qui présentent des variations d'épaisseur. Des profils de sismiques réflexion en ondes S acquis avec une source construite dans le cadre de ce travail, complètent et corroborent le modèle établi à partir de l'analyse de la dispersion des ondes de surface. Un réflecteur localisé entre 5 et 10 m de profondeur et associé à une vitesse de sommation de 180 m/s souligne notamment la géométrie de l'interface qui sépare la deuxième de la troisième couche du modèle établi à partir de l'analyse de la dispersion des ondes de surface. Abstract Landslides are one of the main natural hazards in mountainous regions. In Switzerland, landslides cause damages every year that impact infrastructures and have important financial costs. In depth understanding of sliding mechanisms may help limiting their impact. In particular, this can be achieved through a better knowledge of the internal structure of the landslide, the determination of its volume and its sliding surface or surfaces In a landslide, the disorganization and the presence of fractures in the displaced material generate a change of the physical parameters and in particular a decrease of the seismic velocities and of the material density. Therefoe, seismic methods are well adapted to the study of landslides. Among seismic methods, surface-wave dispersion analysis is a easy to implement. Through it, shearwave velocity variations with depth can be estimated without having to resort to an S-wave source and to horizontal geophones. Its 3-step implementation implies measurement of surface-wave dispersion with long arrays, determination of the dispersion curves and finally inversion of these curves. Velocity models obtained through this approach are only valid when the investigated medium does not include lateral variations. In practice, this assumption is seldom correct, in particular for landslides in which reshaped layers likely include strong lateral heterogeneities. To assess the possibility of determining dispersion curves from short array lengths we carried out tests measurements on a site (Arnex, VD) that includes a borehole. A 190 m long seismic profile was acquired in a valley carved into limestone and filled with 30 m of glacio-lacustrine sediments. The data acquired along this profile confirmed that the presence of lateral variations under the geophone array influences the dispersion-curve shape so much that it sometimes preventes the dispersion curves determination. Our approach to use the analysis of surface-wave dispersion on sites that include lateral variations consists in obtaining dispersion curves for a series of short length arrays; inverting each so obtained curve and interpolating the different obtained velocity model. The choice of the location as well as the geophone array length is important. It takes into account the location of the heterogeneities that are revealed by the seismic refraction interpretation of the data but also, the location of signal amplitude anomalies observed on maps that represent, for a given frequency, the measured amplitude in the shot position - receiver position domain. The procedure proposed by Lin and Lin (2007) turned out to be an efficient one to determine dispersion curves using short extension arrays. It consists in building a time-offset from an array of geophones with a wide offset range by gathering seismograms acquired with different source-to-receiver offsets. When assembling the different data, a phase correction is applied in order to reduce static phase error induced by lateral variation. To evaluate this correction, we suggest to calculate, for two successive shots, the cross power spectral density of common offset traces. On the Arnex site, 22 curves were determined with 10m in length geophone-arrays. We also took advantage of the borehole to acquire a S-wave vertical seismic profile. The S-wave velocity depth model derived from the vertical seismic profile interpretation is used as prior information in the inversion of the dispersion-curves. Finally a 2D velocity model was established from the analysis of the different dispersion curves. It reveals a 3-layer structure in good agreement with the observed lithologies in the borehole. In it a clay layer with a shear-wave of 175 m/s shear-wave velocity overlies a clayey-sandy till layer at 9 m depth that is characterized down to 14 m by a 300 m/s S-wave velocity; these deposits have a S-wave velocity of 400 m/s between depths of 14 to 20 m. The La Grand Combe landslide (Ballaigues, VD) occurs inside the Quaternary filling of a valley carved into Portlandien limestone. As at the Arnex site, the Quaternary deposits correspond to glaciolacustrine sediments. In the upper part of the landslide, the sliding surface is located at a depth of about 20 m that coincides with the discontinuity between Jurassian till and glacio-lacustrine deposits. At the toe of the landslide, we defined 14 dispersion curves along a 144 m long profile using 10 m long geophone arrays. The obtained curves are discontinuous and defined within a frequency range of 7 to 35 Hz. The use of a wide range of offsets (from 8 to 72 m) enabled us to determine 2 to 4 mode of propagation for each dispersion curve. Taking these higher modes into consideration for dispersion curve inversion allowed us to reach an investigation depth of about 20 m. A four layer 2D model was derived (Vs1< 175 m/s, 175 m/s <Vs2< 225 m/s, 225 m/s < Vs3 < 400 m/s, Vs4> 400 m/s) with variable layer thicknesses. S-wave seismic reflection profiles acquired with a source built as part of this work complete and the velocity model revealed by surface-wave analysis. In particular, reflector at a depth of 5 to 10 m associated with a 180 m/s stacking velocity image the geometry of the discontinuity between the second and third layer of the model derived from the surface-wave dispersion analysis.

Trait decoupling promotes evolutionary diversification of the trophic and acoustic system of damselfishes.

Trait decoupling, wherein evolutionary release of constraints permits specialization of formerly integrated structures, represents a major conceptual framework for interpreting patterns of organismal diversity. However, few empirical tests of this hypothesis exist. A central prediction, that the tempo of morphological evolution and ecological diversification should increase following decoupling events, remains inadequately tested. In damselfishes (Pomacentridae), a ceratomandibular ligament links the hyoid bar and lower jaws, coupling two main morphofunctional units directly involved in both feeding and sound production. Here, we test the decoupling hypothesis by examining the evolutionary consequences of the loss of the ceratomandibular ligament in multiple damselfish lineages. As predicted, we find that rates of morphological evolution of trophic structures increased following the loss of the ligament. However, this increase in evolutionary rate is not associated with an increase in trophic breadth, but rather with morphofunctional specialization for the capture of zooplanktonic prey. Lineages lacking the ceratomandibular ligament also shows different acoustic signals (i.e. higher variation of pulse periods) from others, resulting in an increase of the acoustic diversity across the family. Our results support the idea that trait decoupling can increase morphological and behavioural diversity through increased specialization rather than the generation of novel ecotypes.

Pulse wave analysis of aortic pressure: diastole should also be considered.

BACKGROUND: : The systolic augmentation index (sAix), calculated from the central aortic pulse wave (reconstructed from the noninvasive recording of the radial pulse with applanation tonometry), is widely used as a simple index of central arterial stiffness, but has the disadvantage of also being influenced by the timing of the reflected with respect to the forward pressure wave, as shown by its inverse dependence on heart rate (HR). During diastole, the central aortic pulse also contains reflected waves, but their relationship to arterial stiffness and HR has not been studied. METHODS: : In 48 men and 45 women, all healthy, with ages ranging from 19 to 70 years, we measured pulse wave velocity (PWV, patients supine), a standard evaluator of arterial stiffness, and carried out radial applanation tonometry (patients sitting and supine). The impact of reflected waves on the diastolic part of the aortic pressure waveform was quantified in the form of a diastolic augmentation index (dAix). RESULTS: : Across ages, sexes, and body position, there was an inverse relationship between the sAix and the dAix. When PWV and HR were added as covariates to a prediction model including age, sex and body position as main factors, the sAix was directly related to PWV (P < 0.0001) and inversely to HR (P < 0.0001). With the same analysis, the dAix was inversely related to PWV (P < 0.0001) and independent of HR (P = 0.52). CONCLUSION: : The dAix has the same degree of linkage to arterial stiffness as the more conventional sAix, while being immune to the confounding effect of HR. The quantification of diastolic aortic pressure augmentation by reflected waves could be a useful adjunct to pulse wave analysis.

Les ondes séismiques et leur propagation / par M. E. Rothé

Collection : Mémorial des sciences physiques ; 12

Velocity estimates for signal propagation leading to systemic jasmonic acid accumulation in wounded Arabidopsis.

The wound response prohormone jasmonic acid (JA) accumulates rapidly in tissues both proximal and distal to injury sites in plants. Using quantitative liquid chromatography-mass spectrometry after flash freezing of tissues, we found that JA accumulated within 30 s of injury in wounded Arabidopsis leaves (p = 3.5 e(-7)). JA augmentation distal to wounds was strongest in unwounded leaves with direct vascular connections to wounded leaves wherein JA levels increased significantly within 120 s of wounding (p = 0.00027). This gave conservative and statistically robust temporal boundaries for the average velocity of the long distance signal leading to distal JA accumulation in unwounded leaves of 3.4-4.5 cm min(-1). Like JA, transcripts of the JA synthesis gene LIPOXYGENASE2 (LOX2) and the jasmonate response gene JAZ10.3 also accumulated to higher levels in directly interconnected leaves than in indirectly connected leaves. JA accumulation in a lox2-1 mutant plant was initiated rapidly after wounding then slowed progressively compared with the wild type (WT). Despite this, JAZ10.3 expression in the two genotypes was similar. Free cyclopentenone jasmonate levels were similar in both resting WT and lox2-1. In contrast, bound cyclopentenone jasmonates (arabidopsides) were far lower in lox2-1 than in the WT. The major roles of LOX2 are to generate arabidopsides and the large levels of JA that accumulate proximal to the wound. LOX2 is not essential for some of the most rapid events elicited by wounding.

Twitch and M-wave potentiation induced by intermittent maximal voluntary quadriceps contractions: Differences between direct quadriceps and femoral nerve stimulation.

Introduction: To investigate differences in twitch and M-wave potentiation in the quadriceps femoris when electrical stimulation is applied over the quadriceps muscle belly versus the femoral nerve trunk. Methods: M-waves and mechanical twitches were evoked using direct quadriceps muscle and femoral nerve stimulation between 48 successive isometric maximal voluntary contractions (MVC) from 10 young, healthy subjects. Potentiation was investigated by analyzing the changes in M-wave amplitude recorded from the vastus medialis (VM) and vastus lateralis (VL) muscles and in quadriceps peak twitch force. Results: Potentiation of twitch, VM M-wave, and VL M-wave were greater for femoral nerve than for direct quadriceps stimulation (P<0.05). Despite a 50% decrease in MVC force, the amplitude of the M-waves increased significantly during exercise. Conclusions: In addition to enhanced electrogenic Na(+) -K(+) pumping, other factors (such as synchronization in activation of muscle fibers and muscle architectural properties) might significantly influence the magnitude of M-wave enlargement. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Audit report on Wave 2 of the Phase II Strategic Sourcing Initiative implemented by the Department of Administrative Services

Audit report on Wave 2 of the Phase II Strategic Sourcing Initiative implemented by the Department of Administrative Services

Sources and propagation of international cycles: Common shocks or transmission?

This paper studies the generation and transmission of international cycles in a multi-country model with production and consumption interdependencies. Two sources of disturbance are considered and three channels of propagation are compared. In the short run the contemporaneous correlation of disturbances determines the main features of the transmission. In the medium run production interdependencies account for the transmission of technology shocks and consumption interdependencies account for the transmission of government shocks. Technology disturbances, which are mildly correlated across countries, are more successful than government expenditure disturbances in reproducing actual data. The model also accounts for the low cross country consumption correlations observed in the data.

The Effects of Headcut and Knickpoint Propagation on Bridges in Iowa, October 2008

Headcuts (known also as primary knickpoints) and knickpoints (known also as secondary knickpoints) have been found to contribute to the accelerated riverbed degradation problem in the midwestern United States. Step-changes that occur at the head of channel networks are referred to as headcuts, and those that occur within the confines of channel banks are referred to as knickpoints. The formation of headcuts and knickpoints and their upstream migration have been linked to the over-steepening of stream reaches when the flow plunges to the bed and creates a plunge pool. Secondary flow currents and seepage are believed to be some other parameters contributing to the formation and evolution of headcuts and knickpoints. Ongoing research suggests that headcuts and knickpoints, where they form and migrate, may account for 60% (or more) of the bed erosion in the streams. Based on preliminary observations, there is a strong indication that headcuts and knickpoints can also have a greater influence on flow thalweg alignment (line of deepest flow) for small rivers. A shift in thalweg toward a riverbank or embankment is usually a prime factor contributing to riverbank erosion and scour.

Dispersal probability distributions and the wave-front speed problem

The speed and width of front solutions to reaction-dispersal models are analyzed both analytically and numerically. We perform our analysis for Laplace and Gaussian distribution kernels, both for delayed and nondelayed models. The results are discussed in terms of the characteristic parameters of the models

Statistical analysis and modelling of weather radar beam propagation conditions in the Po Valley (Italy)

Ground clutter caused by anomalous propagation (anaprop) can affect seriously radar rain rate estimates, particularly in fully automatic radar processing systems, and, if not filtered, can produce frequent false alarms. A statistical study of anomalous propagation detected from two operational C-band radars in the northern Italian region of Emilia Romagna is discussed, paying particular attention to its diurnal and seasonal variability. The analysis shows a high incidence of anaprop in summer, mainly in the morning and evening, due to the humid and hot summer climate of the Po Valley, particularly in the coastal zone. Thereafter, a comparison between different techniques and datasets to retrieve the vertical profile of the refractive index gradient in the boundary layer is also presented. In particular, their capability to detect anomalous propagation conditions is compared. Furthermore, beam path trajectories are simulated using a multilayer ray-tracing model and the influence of the propagation conditions on the beam trajectory and shape is examined. High resolution radiosounding data are identified as the best available dataset to reproduce accurately the local propagation conditions, while lower resolution standard TEMP data suffers from interpolation degradation and Numerical Weather Prediction model data (Lokal Model) are able to retrieve a tendency to superrefraction but not to detect ducting conditions. Observing the ray tracing of the centre, lower and upper limits of the radar antenna 3-dB half-power main beam lobe it is concluded that ducting layers produce a change in the measured volume and in the power distribution that can lead to an additional error in the reflectivity estimate and, subsequently, in the estimated rainfall rate.