Valley evolution by meandering rivers

Fluvial systems form landscapes and sedimentary deposits with a rich hierarchy of structures that extend from grain- to valley scale. Large-scale pattern formation in fluvial systems is commonly attributed to forcing by external factors, including climate change, tectonic uplift, and sea-level change. Yet over geologic timescales, rivers may also develop large-scale erosional and depositional patterns that do not bear on environmental history. This dissertation uses a combination of numerical modeling and topographic analysis to identify and quantify patterns in river valleys that form as a consequence of river meandering alone, under constant external forcing. Chapter 2 identifies a numerical artifact in existing, grid-based models that represent the co-evolution of river channel migration and bank strength over geologic timescales. A new, vector-based technique for bank-material tracking is shown to improve predictions for the evolution of meander belts, floodplains, sedimentary deposits formed by aggrading channels, and bedrock river valleys, particularly when spatial contrasts in bank strength are strong. Chapters 3 and 4 apply this numerical technique to establishing valley topography formed by a vertically incising, meandering river subject to constant external forcing—which should serve as the null hypothesis for valley evolution. In Chapter 3, this scenario is shown to explain a variety of common bedrock river valley types and smaller-scale features within them—including entrenched channels, long-wavelength, arcuate scars in valley walls, and bedrock-cored river terraces. Chapter 4 describes the age and geometric statistics of river terraces formed by meandering with constant external forcing, and compares them to terraces in natural river valleys. The frequency of intrinsic terrace formation by meandering is shown to reflect a characteristic relief-generation timescale, and terrace length is identified as a key criterion for distinguishing these terraces from terraces formed by externally forced pulses of vertical incision. In a separate study, Chapter 5 utilizes image and topographic data from the Mars Reconnaissance Orbiter to quantitatively identify spatial structures in the polar layered deposits of Mars, and identifies sequences of beds, consistently 1-2 meters thick, that have accumulated hundreds of kilometers apart in the north polar layered deposits.

Methods for melting temperature calculation

Melting temperature calculation has important applications in the theoretical study of phase diagrams and computational materials screenings. In this thesis, we present two new methods, i.e., the improved Widom's particle insertion method and the small-cell coexistence method, which we developed in order to capture melting temperatures both accurately and quickly.

We propose a scheme that drastically improves the efficiency of Widom's particle insertion method by efficiently sampling cavities while calculating the integrals providing the chemical potentials of a physical system. This idea enables us to calculate chemical potentials of liquids directly from first-principles without the help of any reference system, which is necessary in the commonly used thermodynamic integration method. As an example, we apply our scheme, combined with the density functional formalism, to the calculation of the chemical potential of liquid copper. The calculated chemical potential is further used to locate the melting temperature. The calculated results closely agree with experiments.

We propose the small-cell coexistence method based on the statistical analysis of small-size coexistence MD simulations. It eliminates the risk of a metastable superheated solid in the fast-heating method, while also significantly reducing the computer cost relative to the traditional large-scale coexistence method. Using empirical potentials, we validate the method and systematically study the finite-size effect on the calculated melting points. The method converges to the exact result in the limit of a large system size. An accuracy within 100 K in melting temperature is usually achieved when the simulation contains more than 100 atoms. DFT examples of Tantalum, high-pressure Sodium, and ionic material NaCl are shown to demonstrate the accuracy and flexibility of the method in its practical applications. The method serves as a promising approach for large-scale automated material screening in which the melting temperature is a design criterion.

We present in detail two examples of refractory materials. First, we demonstrate how key material properties that provide guidance in the design of refractory materials can be accurately determined via ab initio thermodynamic calculations in conjunction with experimental techniques based on synchrotron X-ray diffraction and thermal analysis under laser-heated aerodynamic levitation. The properties considered include melting point, heat of fusion, heat capacity, thermal expansion coefficients, thermal stability, and sublattice disordering, as illustrated in a motivating example of lanthanum zirconate (La₂Zr₂O₇). The close agreement with experiment in the known but structurally complex compound La₂Zr₂O₇ provides good indication that the computation methods described can be used within a computational screening framework to identify novel refractory materials. Second, we report an extensive investigation into the melting temperatures of the Hf-C and Hf-Ta-C systems using ab initio calculations. With melting points above 4000 K, hafnium carbide (HfC) and tantalum carbide (TaC) are among the most refractory binary compounds known to date. Their mixture, with a general formula Ta_xHf_1-xC_y, is known to have a melting point of 4215 K at the composition Ta₄HfC₅, which has long been considered as the highest melting temperature for any solid. Very few measurements of melting point in tantalum and hafnium carbides have been documented, because of the obvious experimental difficulties at extreme temperatures. The investigation lets us identify three major chemical factors that contribute to the high melting temperatures. Based on these three factors, we propose and explore a new class of materials, which, according to our ab initio calculations, may possess even higher melting temperatures than Ta-Hf-C. This example also demonstrates the feasibility of materials screening and discovery via ab initio calculations for the optimization of "higher-level" properties whose determination requires extensive sampling of atomic configuration space.

Reprodutibilidade de um índice para diagnóstico e avaliação da atividade de lesões de cárie dentária na dentição decídua

O objetivo do presente estudo clínico é verificar a reprodutibilidade intra e interexaminadores de um critério de diagnóstico de cárie dentária (Nyvad et al. 1999) aplicado na dentição decídua, e avaliar o tempo médio necessário para a realização do exame clínico utilizando o referido critério. O mesmo é baseado na combinação de métodos visuais e táteis e propõe a diferenciação entre lesões ativas e inativas, tanto para lesões cavitadas quanto para não cavitadas. A amostra total consistiu de 80 crianças de três a sete anos de idade, de ambos os sexos, estudantes do Centro Educacional Terra Santa (Petrópolis/ RJ). Os responsáveis assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido e o trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do HUPE-UERJ. Os exames foram realizados após escovação supervisionada, em consultório odontológico sob iluminação artificial, após 3-5s de secagem com ar comprimido, por dois examinadores treinados pelas autoras do índice e calibrados. As concordâncias intra e interexaminadores foram avaliadas pelo percentual de concordância (%) e pelo teste kappa (k), considerando a superfície dentária como unidade de análise e os seguintes pontos de corte: 1) hígida versus cariada; 2) ativa versus inativa; 3) descontinuidade versus hígida; e 4) cavitada versus hígida. O % e o valor de k para confiabilidade interexaminadores para cada ponto de corte foram: 1) % = 0,97 e k = 0,82 (IC: 0,80 - 0,85); 2) % = 0,98 e k = 0,80 (IC: 0,76 - 0,83); 3) % = 0,99 e k = 0,90 (IC: 0,88 - 0,93); 4) % = 99,0 e k = 0,95 (IC: 0,92 - 0,97). O % e o valor de k para confiabilidade intraexaminador para cada ponto de corte foram: 1) % = 0,98 e k = 0,86 (IC: 0,84 - 0,86); 2) % = 0,99 e k = 0,86 (IC: 0,83 - 0,89); 3) % = 0,99 e k = 0,94 (IC: 0,92 - 0,96); 4) % = 0,99 e k = 0,98 (IC: 0,96 - 0,99). O maior % de discordância (65,3% - 158/242) concentrou-se na diferenciação entre supefícies hígidas e lesões não cavitadas: 33,5% (81/242) entre superfície hígida e lesão não cavitada inativa; 26,0% (63/242), entre superfície hígida e lesão não cavitada ativa; e 5,8% (14/242), entre lesão não cavitada ativa e lesão não cavitada inativa. O tempo necessário para realização do exame clínico foi em média 226,5s (128,53). Conclui-se que o índice apresentou reprodutibilidade variando de substancial à quase perfeita e um tempo de exame viável, mostrando-se consistente e reproduzível para a realização de estudos clínicos de cárie dentária na dentição decídua.

Theoretical investigation of nonvolatile holographic storage in doubly doped lithium niobate crystals

We have studied theoretically the inherent mechanisms of nonvolatile holographic storage in doubly doped LiNbO3 crystals. The photochromic effect of doubly doped LiNbO3 crystals is discussed, and the criterion for this effect is obtained through the photochromism-bleach factor a = S(21)gamma(1)/S(11)gamma(2) that we define. The two-center recording and fixing processes are analytically discussed with extended Kukhtarev equations, and analytical expressions for recorded and fixed steady-state space-charge fields as well as temporal behavior during the fixing process are obtained. The effects of microphysical quantities, the macrophotochromic effect on fixing efficiency, and recorded and fixed steady-state space-charge fields, are discussed analytically and numerically. (C) 2002 Optical Society of America.

Validação do processo de limpeza de tanque multiuso utilizado para formulação de vacinas

A validação de limpeza de equipamentos é requisito regulatório para assegurar que os procedimentos de limpeza removem os resíduos de produto e agente de limpeza existentes até um nível de aceitação pré-determinado, garantindo que não haja contaminação cruzada. A metodologia analítica escolhida para monitorar a ocorrência de contaminação cruzada foi a determinação de carbono orgânico total (TOC) por ser uma técnica não específica permitindo assim quantificar os resíduos antes e após o procedimento de limpeza. Para execução desta validação foi selecionado o pior caso em relação ao contaminante. A vacina Hib foi escolhida como pior caso, pois possui maior aderência ao aço inox 316L, apresentando uma menor percentagem de recuperação, quando comparada à vacina Meningite A e C, sendo respectivamente de 93,0% e 98,4% para o tempo de extração de 30 segundos e 67,8% e 72,6% para o tempo de extração de 10 segundos. O resíduo aceitável de produto em água de rinsagem foi de 0,0007 g/mL de polissacarídeo (0,49 g/mL de TOC) e em swab foi de 0,006 g/mL de polissacarídeo (3,49 g/mL de TOC). As amostras retiradas para determinação de resíduo de produto foram analisadas e corrigidas pelo fator de recuperação deste resíduo para amostras de água de rinsagem que é de 98,5% e para amostras em swab que é de 98,4%. Já o resíduo aceitável para agente de limpeza (NaOH) foi de 3,5 g/mL que fornece um pH de 9,94, porém não existem evidências que a concentração calculada de resíduo de NaOH não interferirá quimicamente ao entrar em contato com a vacina. Assim o critério adotado foi o mesmo da água para injetáveis, segundo USP que é pH entre 5 e 7. As amostras retiradas para determinação de resíduo de agente de limpeza não foram corrigidas pelo fator de recuperação uma vez que o critério utilizado é muito mais crítico que o calculado. Todas as análises realizadas apresentaram resultados dentro dos parâmetros aceitáveis permitindo a conclusão de que o procedimento de limpeza para tanque de aço inox 316L é eficiente removendo os resíduos até níveis aceitáveis, evitando assim uma contaminação cruzada

On the formation of ephippia in some Cladocera (Crustacea) [Translation from: Zoologicheskie Zhurnal 61, 1425-1427, 1982]

The determination of relative connections between families and genera of Cladocera, necessary for the construction of their natural systems, must be based on various criteria, among them on the structure of the ephippia. Of particular interest is the study of the process of formation and structure of the ephippium in Macrothricidae, different representatives of which differ significantly among themselves according to this criterion. In this article are presented the results of an investigation of the features of formation of the ephippium in seven species of Macrothricidae and in the moinid Moina weismanni Ishikawa (Moinidae).

A common axiom for classical division rules for claims problems

In this paper we introduce a new axiom, denoted claims separability, that is satisfied by several classical division rules defined for claims problems. We characterize axiomatically the entire family of division rules that satisfy this new axiom. In addition, employing claims separability, we characterize the minimal overlap rule, given by O'Neill (1982), Piniles rule and the rules in the TAL-family, introduced by Moreno-Ternero and Villar (2006), which includes the uniform gains rule, the uniform losses rule and the Talmud rule.

The minimal overlap cost sharing rule

In this paper we introduce a new cost sharing rule-the minimal overlap cost sharing rule-which is associated with the minimal overlap rule for claims problems defined by O'Neill (1982). An axiomatic characterization is given by employing a unique axiom: demand separability. Variations of this axiom enable the serial cost sharing rule (Moulin and Shenker, 1992) and the rules of a family (Albizuri, 2010) that generalize the serial cost sharing rule to be characterized. Finally, a family that includes the minimal overlap cost sharing rule is defined and obtained by means of an axiomatic characterization.

On the toxicity of some pesticides for fish [Translation from: Izv.gos.nauchno-issled.Inst.ozern.rybn.Khoz. 121, 95-96, 1977]

In the piscicide laboratory of GosNIORKh over a series of years was carried out the ichthyological evaluation of different agricultural pesticides, used both in our country and abroad. In all more than 300 different chemical substances were tested. Here, it was established that around 10% of them possessed high ichthyotoxic properties. Experiments were conducted under laboratory conditions on aquarium fish in groups, and also on representatives of different species of lake ichthyofauna. The basic criterion of evaluation of toxicity was the death of experimental fish during 120 hours. This short paper summarises the findings of this reasearch and offers a table presenting acute toxicity of pesticides for fish.

Highly sensitive wave-front sensor with a non-zero-order phase plate

We propose a novel highly sensitive wave front detection method for a quick check of a flat wave front by taking advantage of a non-zero-order pi phase plate that yields a non-zero-order diffraction pattern. When a light beam with a flat wave front illuminates a phase plate, the zero-order intensity is zero. When there is a slight distortion of the wave front, the zero-order intensity increases. The ratio of first-order intensity to that of zero-order intensity is used as the criterion with which to judge whether the wave front under test is flat, eliminating the influence of background light. Experimental results demonstrate that this method is efficient, robust, and cost-effective and should be highly interesting for a quick check of a flat wave front of a large-aperture laser beam and adaptive optical systems. (c) 2005 Optical Society of America.

Equivalent differential equations for nonlinear dynamical systems

A technique for obtaining approximate periodic solutions to nonlinear ordinary differential equations is investigated. The approach is based on defining an equivalent differential equation whose exact periodic solution is known. Emphasis is placed on the mathematical justification of the approach. The relationship between the differential equation error and the solution error is investigated, and, under certain conditions, bounds are obtained on the latter. The technique employed is to consider the equation governing the exact solution error as a two point boundary value problem. Among other things, the analysis indicates that if an exact periodic solution to the original system exists, it is always possible to bound the error by selecting an appropriate equivalent system.

Three equivalence criteria for minimizing the differential equation error are compared, namely, minimum mean square error, minimum mean absolute value error, and minimum maximum absolute value error. The problem is analyzed by way of example, and it is concluded that, on the average, the minimum mean square error is the most appropriate criterion to use.

A comparison is made between the use of linear and cubic auxiliary systems for obtaining approximate solutions. In the examples considered, the cubic system provides noticeable improvement over the linear system in describing periodic response.

A comparison of the present approach to some of the more classical techniques is included. It is shown that certain of the standard approaches where a solution form is assumed can yield erroneous qualitative results.

Pulsed neutron measurements in two adjacent finite media

The pulsed neutron technique has been used to investigate the decay of thermal neutrons in two adjacent water-borated water finite media. Experiments were performed with a 6x6x6 inches cubic assembly divided in two halves by a thin membrane and filled with pure distilled water on one side and borated water on the other side.

The fundamental decay constant was measured versus the boric acid concentration in the poisoned medium. The experimental results showed good agreement with the predictions of the time dependent diffusion model. It was assumed that the addition of boric acid increases the absorption cross section of the poisoned medium without affecting its diffusion properties: In these conditions, space-energy separability and the concept of an “effective” buckling as derived from diffusion theory were introduced. Their validity was supported by the experimental results.

Measurements were performed with the absorption cross section of the poisoned medium increasing gradually up to 16 times its initial value. Extensive use of the IBM 7090-7094 Computing facility was made to analyze properly the decay data (Frantic Code). Attention was given to the count loss correction scheme and the handling of the statistics involved. Fitting of the experimental results into the analytical form predicted by the diffusion model led to

Ʃ_av = 4721 sec^-1 (±150)

D_o = 35972 cm²sec^-1 (±800) for water at 21˚C

C (given) = 3420 cm⁴sec^-1

These values, when compared with published data, show that the diffusion model is adequate in describing the experiment.

Informe técnico sobre posibles alternativas de valorización energética de residuos forestales

[ES]Mediante este proyecto, se trata de buscar diferentes alternativas de valorización energética de residuos forestales, analizar su proceso y los equipos involucrados, y al final elegir la más adecuada en base a ciertos criterios.

O novo perfil da culpa na responsabilidade civil: a culpa como critério para gradação da indenização

A presente tese propõe um estudo teórico dos perfis estrutural e funcional da culpa a partir do novo marco normativo introduzido no direito brasileiro pelo parágrafo único, do artigo 944 do Código Civil. Por meio de uma análise da disciplina normativa da culpa na seara da responsabilidade civil extracontratual, demonstra-se, neste trabalho que, a despeito do incremento das hipóteses de responsabilidade objetiva, a culpa ainda detém papel relevante no Direito Civil brasileiro. Além de atuar como fator de surgimento do dever de indenizar, a culpa também desempenha hoje a importante função de critério para fixação do valor da indenização. Os estudos realizados comprovam que esses diferentes papéis da culpa lhe imprimem contornos normativos distintos, não sendo mais possível hoje a adoção de uma teoria unitária para a descrição desse instituto jurídico. Ao contrário de seu perfil na esfera das regras de imputação de responsabilidade, onde é apreciada de forma abstrata e objetiva, no plano em que atua como critério de definição da extensão da indenização, a culpa assume feições concretas e pessoais. O estudo foi realizado mediante pesquisa bibliográfica, que compreendeu levantamento de doutrina, jurisprudência e legislação pertinentes.

Desenvolvimento e validação de modelo preditivo e avaliação de testes de diagnóstico por classe latente para o parasitismo por L. chagasi em cães atendidos no Hospital Veterinário Universitário da UFPI, Teresina

A leishmaniose visceral americana (LVA) é uma doença em expansão no Brasil, para a qual se dispõem de poucas, e aparentemente ineficientes, estratégias de controle. Um dos grandes problemas para a contenção da leishmaniose visceral americana é a falta de um método acurado de identificação dos cães infectados, considerados os principais reservatórios da doença no meio urbano. Neste sentido, a caracterização de marcadores clínico-laboratoriais da infecção neste reservatório e a avaliação mais adequada do desempenho de testes para diagnóstico da infecção podem contribuir para aumentar a efetividade das estratégias de controle da LVA. Com isso, o presente estudo tem dois objetivos principais: (1) desenvolver e validar um modelo de predição para o parasitismo por Leishmania chagasi em cães, baseado em resultados de testes sorológicos e sinais clínicos e (2) avaliar a sensibilidade e especificidade de critérios clínicos, sorológicos e parasitológicos para detecção de infecção canina por L. chagasi mediante análise de classe latente. O primeiro objetivo foi desenvolvido a partir de estudo em que foram obtidos dados de exames clínico, sorológico e parasitológico de todos os cães, suspeitos ou não de LVA, atendidos no Hospital Veterinário Universitário da Universidade Federal do Piauí (HVU-UFPI), em Teresina, nos anos de 2003 e 2004, totalizando 1412 animais. Modelos de regressão logística foram construídos com os animais atendidos em 2003 com a finalidade de desenvolver um modelo preditivo para o parasitismo com base nos sinais clínicos e resultados de sorologia por Imunofluorescência Indireta (IFI). Este modelo foi validado nos cães atendidos no hospital em 2004. Para a avaliação da área abaixo da curva ROC (auROC), sensibilidade, especificidade, valores preditivos positivo (VPP), valores preditivos negativo (VPN) e acurácia global, foram criados três modelos: um somente baseado nas variáveis clínicas, outro considerando somente o resultado sorológico e um último considerando conjuntamente a clínica e a sorologia. Dentre os três, o último modelo apresentou o melhor desempenho (auROC=90,1%, sensibilidade=82,4%, especificidade=81,6%, VPP=73,4%, VPN=88,2% e acurácia global=81,9%). Conclui-se que o uso de modelos preditivos baseados em critérios clínicos e sorológicos para o diagnóstico da leishmaniose visceral canina pode ser de utilidade no processo de avaliação da infecção canina, promovendo maior agilidade na contenção destes animais com a finalidade de reduzir os níveis de transmissão. O segundo objetivo foi desenvolvido por meio de um estudo transversal com 715 cães de idade entre 1 mês e 13 anos, com raça variada avaliados por clínicos veterinários no HVU-UFPI, no período de janeiro a dezembro de 2003. As sensibilidades e especificidades de critérios clínicos, sorológicos e parasitológicos para detecção de infecção canina por Leishmania chagasi foram estimadas por meio de análise de classe latente, considerando quatro modelos de testes e diferentes pontos de corte. As melhores sensibilidades estimadas para os critérios clínico, sorológico e parasitológico foram de 60%, 95% e 66%, respectivamente. Já as melhores especificidades estimadas para os critérios clínico, sorológico e parasitológico foram de 77%, 90% e 100%, respectivamente. Conclui-se que o uso do exame parasitológico como padrão-ouro para validação de testes diagnósticos não é apropriado e que os indicadores de acurácia dos testes avaliados são insuficientes e não justificam que eles sejam usados isoladamente para diagnóstico da infecção com a finalidade de controle da doença.