Spatial and temporal influences of in-stream factors on the chemistry and epilithic biomasses of upland stream metal deposits

The density and composition of stream bed metal deposits are affected by physical, chemical and biological processes. In this paper we investigate the importance of these processes and their relation to algal and non-photosynthetic detrital (NPD) biomass in a set of upland streams in Northern Ireland. Deposit density and Fe, Mn, Al and P concentrations varied with stream pH across sites but not seasonally. No effects of stream bed erosion or photoreduction were detected on deposit densities. Seasonal variation in stream water metal concentrations was correlated with rainfall. NPD biomass was a significant predictor of both spatial and seasonal variation in deposit concentrations. There were strong, non-linear, relations between NPD biomass and deposit metal concentrations, with Fe and Mn becoming relatively more important and algal biomass declining above threshold deposit/NPD densities. The results suggest that NPD biomass influences deposit density and reduces the biomass of photosynthetic autotrophs above a threshold deposit density.

A Steganalysis System Utilizing Temporal Pixel Correlation Of HEVC Video

High Efficiency Video Coding (HEVC) is the most recent video codec coming after currently most popular H.264/MPEG4 codecs and has promising compression capabilities. It is conjectured that it will be a substitute for current video compression standards. However, to the best knowledge of the authors, none of the current video steganalysis methods designed or tested with HEVC video. In this paper, pixel domain steganography applied on HEVC video is targeted for the first time. Also, its the first paper that employs accordion unfolding transformation, which merges temporal and spatial correlation, in pixel domain video steganalysis. With help of the transformation, temporal correlation is incorporated into the system. Its demonstrated for three different feature sets that integrating temporal dependency substantially increased the detection accuracy.

Spatio-Temporal Rich Model For Motion Vector Steganalysis

We propose a spatio-temporal rich model of motion vector planes as a part of a full steganalytic system against motion vector based steganography. Superior detection accuracy of the rich model over the previous methods has been lately demonstrated for digital images in both spatial and DCT domain. It has not been heretofore used for detection of motion vector steganography. We also introduced a transformation so as to extend the feature set with temporal residuals. We carried out the tests along with most recent motion vector steganalysis and steganography methods. Test results show that the proposed model delivers an outstanding performance compared to the previous methods.

Detecting localized homogeneous anomalies over spatio-temporal data

The last decade has witnessed an unprecedented growth in availability of data having spatio-temporal characteristics. Given the scale and richness of such data, finding spatio-temporal patterns that demonstrate significantly different behavior from their neighbors could be of interest for various application scenarios such as – weather modeling, analyzing spread of disease outbreaks, monitoring traffic congestions, and so on. In this paper, we propose an automated approach of exploring and discovering such anomalous patterns irrespective of the underlying domain from which the data is recovered. Our approach differs significantly from traditional methods of spatial outlier detection, and employs two phases – i) discovering homogeneous regions, and ii) evaluating these regions as anomalies based on their statistical difference from a generalized neighborhood. We evaluate the quality of our approach and distinguish it from existing techniques via an extensive experimental evaluation.

Composition and temporal variation of the algal assemblage associated with the haplosclerid sponge Haliclona indistincta (Bowerbank)

Although interactions between seaweeds and sponges have been studied in detail, general information concerning the whole epibiontic algal assemblage associated with a sponge species is virtually non-existent. We present here the first study in which the macroalgal community associated with a sponge, Haliclona indistincta (Bowerbank), was examined in detail. In the period October 2009-September 2010, the seaweed assemblage epibiontic on H. indistincta at a site of the Irish West coast was composed of 66 algal taxa (48 red algae, 7 green algae, 11 brown algae). The red algae Gelidium spinosum and Rhodothamniella floridula were the only epibionts associated with H. indistincta for the whole annual cycle. Most of the algal epibionts were filamentous species, which colonized the surface of the sponge and did not penetrate deeply into it. The algal assemblage was most abundant and species-diverse in the period late winter-spring; multivariate analyses revealed a significant variation of the community on the temporal scale of season and sampling date (weeks to months). The results indicate that the algal communities associated with sponges may be very diverse, showing that this type of assemblage deserves further detailed studies. © 2012 Elsevier B.V.

Optical measurement of the temporal delay between two ultra-short and focussed laser pluses

Temporal overlapping of ultra-short and focussed laser pulses is a particularly challenging task, as this timescale lies orders of magnitude below the typical range of fast electronic devices. Here we present an optical technique that allows for the measurement of the temporal delay between two focussed and ultra-short laser pulses. This method is virtually applicable to any focussing geometry and relative intensity of the two lasers. Experimental implementation of this technique provides excellent quantitative agreement with theoretical expectations. The proposed technique will prove highly beneficial for high-power multiple-beam laser experiments.

Temporal structure of attosecond pulses from laser-driven coherent synchrotron emission

The microscopic dynamics of laser-driven coherent synchrotron emission transmitted through thin foils are investigated using particle-in-cell simulations. For normal incidence interactions, we identify the formation of two distinct electron nanobunches from which emission takes place each half-cycle of the driving laser pulse. These emissions are separated temporally by 130 attoseconds and are dominant in different frequency ranges, which is a direct consequence of the distinct characteristics of each electron nanobunch. This may be exploited through spectral filtering to isolate these emissions, generating electromagnetic pulses of duration ~70 as.

Climate drives temporal replacement and nested‐resultant richness patterns of Scottish coastal vegetation

Beta diversity quantifies spatial and/or temporal variation in species composition. It is comprised of two distinct components, species replacement and nestedness, which derive from opposing ecological processes. Using Scotland as a case study and a β-diversity partitioning framework, we investigate temporal replacement and nestedness patterns of coastal grassland species over a 34-yr time period. We aim to 1) understand the influence of two potentially pivotal processes (climate and land-use changes) on landscape-scale (5 × 5 km) temporal replacement and nestedness patterns, and 2) investigate whether patterns from one β-diversity component can mask observable patterns in the other.

We summarised key aspects of climate driven macro-ecological variation as measures of variance, long-term trends, between-year similarity and extremes, for three important climatic predictors (minimum temperature, water-balance and growing degree-days). Shifts in landscape-scale heterogeneity, a proxy of land-use change, was summarised as a spatial multiple-site dissimilarity measure. Together, these climatic and spatial predictors were used in a multi-model inference framework to gauge the relative contribution of each on temporal replacement and nestedness patterns.

Temporal β-diversity patterns were reasonably well explained by climate change but weakly explained by changes in landscape-scale heterogeneity. Climate was shown to have a greater influence on temporal nestedness than replacement patterns over our study period, linking nestedness patterns, as a result of imbalanced gains and losses, to climatic warming and extremes respectively. Important climatic predictors (i.e. growing degree-days) of temporal β-diversity were also identified, and contrasting patterns between the two β-diversity components revealed.

Results suggest climate influences plant species recruitment and establishment processes of Scotland's coastal grasslands, and while species extinctions take time, they are likely to be facilitated by climatic perturbations. Our findings also highlight the importance of distinguishing between different components of β-diversity, disentangling contrasting patterns than can mask one another.

Spatio-temporal Rich Model Based Video Steganalysis on Cross Sections of Motion Vector Planes

A rich model based motion vector steganalysis benefiting from both temporal and spatial correlations of motion vectors is proposed in this work. The proposed steganalysis method has a substantially superior detection accuracy than the previous methods, even the targeted ones. The improvement in detection accuracy lies in several novel approaches introduced in this work. Firstly, it is shown that there is a strong correlation, not only spatially but also temporally, among neighbouring motion vectors for longer distances. Therefore, temporal motion vector dependency along side the spatial dependency is utilized for rigorous motion vector steganalysis. Secondly, unlike the filters previously used, which were heuristically designed against a specific motion vector steganography, a diverse set of many filters which can capture aberrations introduced by various motion vector steganography methods is used. The variety and also the number of the filter kernels are substantially more than that of used in previous ones. Besides that, filters up to fifth order are employed whereas the previous methods use at most second order filters. As a result of these, the proposed system captures various decorrelations in a wide spatio-temporal range and provides a better cover model. The proposed method is tested against the most prominent motion vector steganalysis and steganography methods. To the best knowledge of the authors, the experiments section has the most comprehensive tests in motion vector steganalysis field including five stego and seven steganalysis methods. Test results show that the proposed method yields around 20% detection accuracy increase in low payloads and 5% in higher payloads.

Evaluación temporal del uso actual del suelo del Bosque Protector Aguarongo y sus áreas colindantes. Área de estudio : Parroquias Santa Ana, San Bartolomé y Zhidmad

Se evaluó el uso actual del suelo, mediante la creación de mapas de uso/cobertura y capacidad de acogida; la problemática consiste en el crecimiento agropecuario; se validó esta información obteniendo que la expansión agropecuaria y las actividades antrópicas, aportan a la fragmentación del hábitat del bosque en detrimento de la biodiversidad existente.

Exploring the links between urban stucture and air quality

A poluição atmosférica constitui actualmente um grave problema ambiental cujos efeitos se fazem sentir a diversas escalas, desde os efeitos imediatos e de longo termo na saúde humana e nos materiais, até fenómenos regionais, como a acificação, e fenómenos globais que durante este século poderão alterar as condições de vida no globo. Apesar da redução das emissões de poluentes atmosféricos, conseguida através do uso de combustíveis mais limpos e tecnologias mais eficientes, as áreas urbanas continuam a evidenciar sinais de degradação ambiental. Para ser bem sucedida a cidade deve enfrentar as três dimensões da sustentabilidade: social, económica e ambiental. O modo de utilização do solo numa zona urbana é uma característica fundamental da cidade, com influência directa no seu desempenho ambiental e na qualidade de vida que proporciona à população. O presente trabalho explora a ligação entre a estrutura urbana e a qualidade do ar, um dos muitos aspectos do desenvolvimento urbano sustentável. A perspectiva histórica sobre o desenvolvimento urbano, a poluição atmosférica e a sua interligação é abordada, bem como o trabalho de investigação que tem vindo a ser conduzido na área. A aplicação de um sistema de modelação atmosférico a um caso de estudo idealizado demonstra a importância da estrutura espacial da cidade na sustentabilidade urbana, mostrando que cidades compactas com usos do solo misturados promovem uma melhor qualidade do ar quando comparadas com cidades dispersas, com baixa densidade populacional. De modo a explorar a relação entre a estrutura urbana e a qualidade do ar numa zona urbana real, a região urbana do Porto é identificada como um caso de estudo adequado, e o processo de crescimento urbano nas últimas décadas é analisado, assim como os níveis de qualidade do ar da região. De modo a definir a configuração do sistema de modelação mais adequada para a região de estudo, são efectuados diversos testes de sensibilidade com o modelo meteorológico. Relativamente ao modelo de qualidade do ar, é descrito e implementado um conjunto de acções de modo a melhorar o desempenho do modelo para a simulação das concentrações de poluentes na atmosfera urbana, no contexto de alterações do uso do solo. Finalmente, são desenvolvidos e testados, através da aplicação do sistema de modelação, dois cenários alternativos de desenvolvimento urbano para a área de estudo. Estes cenários alternativos implicam diferentes emissões de poluentes e diferentes distribuições espaciais dessas emissões, e como consequência, diferentes níveis de qualidade do ar. O estudo permite concluir que alterações nos padrões de uso do solo em áreas urbanas conduzem a alterações na meteorologia, emissões e qualidade do ar. As áreas urbanas dispersas, quando comparadas com estruturas urbanas compactas são responsáveis por temperaturas mais elevadas, emissões de poluentes para a atmosfera mais elevadas e maiores concentrações de poluentes.

Population genetics of C. Maenas : oceanography and larval dispersal

Decifrar a complexa interacção entre os ciclos de vida de espécies marinhas e a oceanografia revela-se fundamental para a compreensão do fluxo genético e da conectividade no meio marinho. Nas espécies marinhas com desenvolvimento indirecto o fluxo de genes entre populações depende da distância que separa as populações, bem como da interacção entre a duração do desenvolvimento larvar, do comportamento das larvas e dos padrões de circulação oceânica. A conectividade larvar influencia uma variedade de processos como a dinâmica de stocks e de populações, a distribuição e limites geográficos das espécies, a estrutura genética das populações e a dispersão de espécies invasivas e reveste-se consequentemente de uma importância fundamental na identificação das unidades populacionais evolucionariamente relevantes e para a gestão e conservação marinhas. Os marcadores genéticos e os Modelos Individuais Acoplados a Modelos Físico-Biológicos (“ICPBMs”) são actualmente ferramentas fundamentais para o estudo dos padrões de dispersão larvar e para avaliar o nível de conectividade populacional. A presente tese respeita à avaliação das escalas espaciais de conectividade de populações de uma espécie costeira, o caranguejo Carcinus maenas, e utiliza conjuntamente informação de marcadores genéticos, análise de séries temporais de fornecimento de larvas e um modelo numérico de circulação oceânica. O primeiro capítulo introduz a temática da conectividade em espécies marinhas e inclui algumas referências aos métodos moleculares, analíticos e de modelação seguidos ao longo da tese. Através da utilização de múltiplas ferramentas – avaliação da estrutura genética geográfica de C. maenas na sua distribuição nativa com recurso a marcadores de DNA (microssatélites) (Capítulo 2), avaliação da estrutura genética temporal das larvas que formam os eventos de fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 3), descrição da variabilidade inter-anual do fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 4) e validação de um modelo ICPBM que descreve os padrões observados de fornecimento (Capítulo 5) – esta tese espera poder contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos que regulam o fluxo de genes e a conectividade entre populações de organismos marinhos. No Capítulo 6 são apresentadas as principais conclusões da investigação. A análise genética com recurso a microssatélites indicou que as populações de C. maenas são geneticamente homogéneas ao longo de várias centenas de km, dentro da distribuição nativa da espécie. Paralelamente, não foram encontrados indícios da existência de reprodução por “sweepstakes” em C. maenas de populações da costa oeste da Península Ibérica, visto que não se obtiveram diferenças genéticas significativas entre os eventos larvares. Também não se encontrou qualquer estrutura familiar entre as larvas que formam cada episódio de fornecimento, e não houve nenhuma redução significativa da variabilidade genética das larvas quando comparada com a de caranguejos adultos. A análise de séries temporais de suprimento de larvas na Ria de Aveiro em cinco anos estudados indica que este é um fenómeno episódico e variável, sendo os maiores episódios de fornecimento coincidentes com as marés vivas e acentuados por fortes ventos de sul. O modelo ICPBM foi validado com sucesso e parece fornecer uma estimativa realística das escalas espaciais e temporais de dispersão larvar, de acordo com as observações da estrutura genética e da ausência de reprodução por “sweepstake” em C. maenas da costa oeste da Península Ibérica

Infra-estrutura para portal internet integrador de serviços

Esta tese surge no contexto de sistemas e serviços web. O objectivo é propor uma solução para o problema da integração de informação de diversas fontes, numa plataforma web única, personalizável e adaptável ao utilizador. Nos casos de empresas ou organizações que tenham para diferentes tarefas, diferentes sistemas de informação independentes, o problema da integração de informação surge com a necessidade de integração destes numa única interface disponibilizada aos seus utilizadores. A integração de serviços numa mesma interface pressupõe que haja comunicação entre um sistema central (que fornece a interface) e os diversos sistemas existentes (que detêm a totalidade – ou parte – da informação a apresentar). Assim, será necessário garantir a identidade do utilizador a cada um dos serviços apresentados, bem como assegurar que cada utilizador tem à sua disposição de forma centralizada, apenas e só a informação e operações a que realmente tem acesso em cada um dos sistemas. Trata-se de uma plataforma que pretende por um lado, fornecer a informação correcta e orientada ao utilizador e, por outro lado, garantir que a organização que suporta o sistema consegue informar e interagir com os seus utilizadores de forma mais eficaz. O cenário adoptado é a Universidade de Aveiro. Esta pretende disponibilizar uma plataforma electrónica, onde os diferentes interlocutores (alunos, docentes, funcionários, ex-alunos, etc.) possam ter acesso a informação dirigida e orientada aos seus interesses e funções na Universidade. De modo a que cada utilizador seja realmente visto como um utilizador único, serão estudados e comparados serviços de modelação de utilizador e perfis de utilizador. Será proposto um serviço de modelação de utilizador e uma lógica de criação de perfis de utilizador, distintos do existente no estado de arte. Esta lógica conjuga a personalização da interface por parte do utilizador, com a gestão de operações e definição de políticas de segurança por parte da organização, de forma independente relativamente ao sistema de informação subjacente.