¿Hacia una recentralización en Colombia?: una mirada desde el control fiscal excepcional

En materia de control fiscal territorial, se ha evidenciado la urgencia de una reforma en su estructura orgánica como consecuencia de los casos de corrupción que se han presentado en las entidades territoriales, los cuales han generado la intervención de la Contraloría General de la República en asuntos de carácter territorial, a través de una facultad constitucional denominada control fiscal excepcional. Dicha facultad no es ampliamente conocida y genera inquietud, pues no ha recibido un profundo estudio que permita determinar con claridad su carácter de excepcional, ya que en ciertos casos limita la competencia de las contralorías territoriales que puede traducirse en una nueva centralización. Es entonces que se emprende un análisis desde la perspectiva de la estructura del Estado, en el modelo descentralizado de las funciones de la Contraloría General de la República, donde el carácter limitante del control fiscal excepcional puede ser parte de un fenómeno que se denomina “recentralización. Es así que, a través del primer capítulo se desarrollan los conceptos de control fiscal, terminando con el análisis del modelo en la constitución de 1991, en el cual quedó establecido la facultad excepcional objeto de estudio. En el mismo sentido se estudia los pronunciamientos jurisprudenciales, como también los conceptos de descentralización y centralización para entender la finalidad del objeto de análisis, asimismo se revisó los casos relevantes entorno al control fiscal excepcional. Adicionalmente se construye un marco jurisprudencial para identificar la posición dominante de la Corte Constitucional y del Consejo de Estado, respecto al control fiscal excepcional. En la segunda parte del documento, primero se analiza cómo ha sido el proceso de centralización a la descentralización respecto del control fiscal, asimismo se expondrá el concepto de recentralización. Finalmente, se establece cuáles son los retos que se presentan en el fortalecimiento del control fiscal territorial, el papel en la lucha contra la corrupción y cómo se ha planteado desde otras esferas, un cambio del modelo del control fiscal territorial y una propuesta que recoge las apreciaciones estudiadas a lo largo de los cuatro capítulos de la investigación. Sobre la base de las consideraciones anteriores, se pretende dar un punto de vista diferente a la comunidad académica y además un estudio que permita una visión sobre la necesidad de reforzar el control fiscal territorial, como también frenar el retroceso que ha tenido a través del control fiscal excepcional, y de la misma manera la descentralización en Colombia.

L'enriquiment instrumental segons R. Feuerstein : vers la caracterització d'un model d'acció pedagògica per a l'adquisició d'habilitats de pensament. 'El enriquecimiento instrumental según R. Feuerstein : hacia la caracterización de un modelo de acción pedagógica para la adquisición de habilidades de pensamiento'.

Valorar el modelo de Feuerstein (FIE) en su ámbito de adquisición de habilidades de pensamiento, en alumnos de escolaridad normal, desde la perspectiva de la acción pedagógica y desde una óptica teórica y experimental. Grupo experimental: 85 alumnos de sexto nivel de EGB, de un centro privado, procedentes de familias de status socioeconómico medio-alto, del curso académico 1986-87 y 1987-88. Grupo control: alumnos de las mismas características que los anteriores de otro centro privado. Describe la teoría y materiales de Feuerstein. Discusión de las bases teóricas del FIE. Valora el programa y lo contrasta con otros modelos. Experimenta el modelo para evaluar las aptitudes mentales que mejoran en los alumnos después de la aplicación del programa. Plantea un diseño con grupo control pretest posttest. V.I.: Participación o no en el programa. V.D.: Mejora en las aptitudes. Controla variables intervinientes. Aplica el programa al grupo experimental y una batería de tests pretest y posttest a los dos grupos para medir las aptitudes. Analiza los datos y complementa los resultados con un un estudio sobre las actitudes del profesorado y los alumnos hacia el FIE. Instrumentos del programa: organización de puntos, orientación espacial I y II, comparaciones, clasificaciones, percepción analítica y relaciones familiares. Batería de tests: test de comprensión verbal, test de fluidez verbal, test de razonamiento abstracto, test de aptitud numérica, test de comprensión espacial, test de memoria y test de rapidez perceptiva. ANCOVA, ANOVA, t de Student, índices de fiabilidad y validez y representaciones gráficas. El FIE mejora fluidez verbal y rapidez perceptiva. Potencia la eficacia en tareas donde se requiere una estrategia sencilla. Es suficiente para desarrollar el razonamiento abstracto, la memoria o el razonamiento numérico. Puede contrarestar déficits en la comprensión verbal pero no mejora el razonamiento espacial. Los alumnos tienen una opinión positiva hacia el FIE y los profesores creen que los alumnos han mejorado en sus hábitos de estudio, autoconcepto y capacidad de comunicación verbal, pero no puede generalizarse una mejora en el rendimiento académico. El modelo cognitivo-natural de acción pedagógica en el ámbito de la adquisición de habilidades de pensamiento queda corroborado. Es uno de los programas más completos para aprender a pensar. Plantea la prospectiva de investigar los efectos del FIE en la esfera emotiva, mejorar los instrumentos de medida y estudiar el grado de generabilidad de las conclusiones.

Funció de l'educador especialitzat en residències assistides per grans disminuïts físics, en el model de treball comunitari. 'Función del educador especializado en residencias asistidas para adultos disminuidos físicos, en el modelo de trabajo comunitario'.

Analizar una muestra de recursos institucionales que acogen a disminuidos físicos.Analizar los objetivos, medios, y el modelo de trabajo, así como los professionales implicados. Detectar y formular la posibilidad de adoptar el modelo de trabajo comunitario en dichas instituciones. Exponer los elementos que componen cada institución. 8 instituciones para personas adultas con disminución física de Cataluña: Taller Sant Miquel de Vilanova i la Geltrú; Residencia Amíclar; LLars de l'Amistat; Residencia Tarragona; Associación Pere Mitjans; Instituto Guttmann. Recoge las diferentes tipologías de las instituciones que acogen personas con disminución: alojamientos integrados, residencias asistidas y residencias para la tercera edad. Expone los dos modelos de acción social existentes en las diversas instituciones en Cataluña: el modelo comunitario, que se considera el más extendido, y el modelo asistencial, que está en proceso de desaparición en este ámbito debida a la dependencia que genera en los sujetos. Informaciones proporcionadas por las diversas instituciones. Visitas a algunas de las instituciones incluyendo material fotográfico de las instalaciones para ilustrar la descripción de los mismos. Se destaca la dificultad que aún existe en generalizar un modelo de trabajo común, sí como también los objetivos, y los recursos que disponen. Refleja que en las instituciones privadas no existe ningún control para constatar el trabajo que se realiza en ellas, ni sus objetivos. En cambio, las residencias públicas demuestran estar controladas y trabajar con un modelo bastante compartido. Buena parte de las instituciones visitadas tienden a acoger a sujetos disminuidos de forma terminal, sin prever su emancipación del centro e integración social. Concluye que las instituciones deberían potenciar su configuración como un recurso social en red, para que la sociedad disponga de ellas, encuanto sea necesario. Considera que en ningún momento se deben definir como un sistema paralelo a la sociedad, que margine socialmente a los disminuidos físicos. Se quiere hacer constar que las residencias para la tercera edad suelen acoger personas con disminución física aún sin tener suficientes infrastructuras para acogerlos. Sugiere que los profesionales de la educación consigan para estos sujetos la forma de vida más normalizada posible.

Characterization and mechanism of action of the biological control agent Pantoea agglomerans EPS125

La soca EPS125 ha mostrat ser un efectiu agent de control biològic de diferents patògens fúngics de postcollita en diferents fruits. Degut a la seva elevada eficàcia, es va plantejar desenvolupar aquesta soca comercialment i per aquest motiu en el present treball es plantejà complementar la informació necessària pel seu registre. D'acord amb els resultats obtinguts mitjançant proves fenotípiques i genotípiques, la soca EPS125 queda inclosa dins l'espècie Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola). En relació a la utilització de fonts de carboni, en el perfil i contingut d'àcids grassos cel·lulars i en el polimorfisme en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica (MRFLP), la soca EPS125 mostrà trets característics que la diferencien d'altres soques. Els dos marcadors moleculars (125.2 i 125.3) específics per la soca EPS125 dissenyats en el present treball mostraren ser semiespecífics per la seva detecció mitjançant la tècnica PCR i Real Time PCR. Quedant pendent l'anàlisi d'especificitat de l'ús combinat dels dos marcadors moleculars en una reacció PCR multiplex. P. agglomerans EPS125 ha mostrat ser molt efectiva en el control de Penicillium expansum en poma amb una dosi efectiva mitjana de 2.7x105 a 7x105 ufc/ml, i una ratio de 25-101 cèl·lules de la soca EPS125 per inactivar una espora del patogen segons el model de saturació hiperbòlica. Segons les aproximacions fenotípiques i estudis genotípics realitzats, sembla que els mecanismes de biocontrol utilitzats per la soca EPS125 contra P. expansum en poma estan directament relacionats amb la capacitat de formació de biofilm per aquesta soca.

UV index measurement and model agreement: uncertainties and limitations

En les últimes dècades, l'increment dels nivells de radiació solar ultraviolada (UVR) que arriba a la Terra (principalment degut a la disminució d'ozó estratosfèric) juntament amb l'augment detectat en malalties relacionades amb l'exposició a la UVR, ha portat a un gran volum d'investigacions sobre la radiació solar en aquesta banda i els seus efectes en els humans. L'índex ultraviolat (UVI), que ha estat adoptat internacionalment, va ser definit amb el propòsit d'informar al públic general sobre els riscos d'exposar el cos nu a la UVR i per tal d'enviar missatges preventius. L'UVI es va definir inicialment com el valor màxim diari. No obstant, el seu ús actual s'ha ampliat i té sentit referir-se a un valor instantani o a una evolució diària del valor d'UVI mesurat, modelitzat o predit. El valor concret d'UVI està afectat per la geometria Sol-Terra, els núvols, l'ozó, els aerosols, l'altitud i l'albedo superficial. Les mesures d'UVI d'alta qualitat són essencials com a referència i per estudiar tendències a llarg termini; es necessiten també tècniques acurades de modelització per tal d'entendre els factors que afecten la UVR, per predir l'UVI i com a control de qualitat de les mesures. És d'esperar que les mesures més acurades d'UVI s'obtinguin amb espectroradiòmetres. No obstant, com que els costs d'aquests dispositius són elevats, és més habitual trobar dades d'UVI de radiòmetres eritemàtics (de fet, la majoria de les xarxes d'UVI estan equipades amb aquest tipus de sensors). Els millors resultats en modelització s'obtenen amb models de transferència radiativa de dispersió múltiple quan es coneix bé la informació d'entrada. No obstant, habitualment no es coneix informació d'entrada, com per exemple les propietats òptiques dels aerosols, la qual cosa pot portar a importants incerteses en la modelització. Sovint, s'utilitzen models més simples per aplicacions com ara la predicció d'UVI o l'elaboració de mapes d'UVI, ja que aquests són més ràpids i requereixen menys paràmetres d'entrada. Tenint en compte aquest marc de treball, l'objectiu general d'aquest estudi és analitzar l'acord al qual es pot arribar entre la mesura i la modelització d'UVI per condicions de cel sense núvols. D'aquesta manera, en aquest estudi es presenten comparacions model-mesura per diferents tècniques de modelització, diferents opcions d'entrada i per mesures d'UVI tant de radiòmetres eritemàtics com d'espectroradiòmeters. Com a conclusió general, es pot afirmar que la comparació model-mesura és molt útil per detectar limitacions i estimar incerteses tant en les modelitzacions com en les mesures. Pel que fa a la modelització, les principals limitacions que s'han trobat és la falta de coneixement de la informació d'aerosols considerada com a entrada dels models. També, s'han trobat importants diferències entre l'ozó mesurat des de satèl·lit i des de la superfície terrestre, la qual cosa pot portar a diferències importants en l'UVI modelitzat. PTUV, una nova i simple parametrització pel càlcul ràpid d'UVI per condicions de cel serens, ha estat desenvolupada en base a càlculs de transferència radiativa. La parametrització mostra una bona execució tant respecte el model base com en comparació amb diverses mesures d'UVI. PTUV ha demostrat la seva utilitat per aplicacions particulars com ara l'estudi de l'evolució anual de l'UVI per un cert lloc (Girona) i la composició de mapes d'alta resolució de valors d'UVI típics per un territori concret (Catalunya). En relació a les mesures, es constata que és molt important saber la resposta espectral dels radiòmetres eritemàtics per tal d'evitar grans incerteses a la mesura d'UVI. Aquest instruments, si estan ben caracteritzats, mostren una bona comparació amb els espectroradiòmetres d'alta qualitat en la mesura d'UVI. Les qüestions més importants respecte les mesures són la calibració i estabilitat a llarg termini. També, s'ha observat un efecte de temperatura en el PTFE, un material utilitzat en els difusors en alguns instruments, cosa que potencialment podria tenir implicacions importants en el camp experimental. Finalment, i pel que fa a les comparacions model-mesura, el millor acord s'ha trobat quan es consideren mesures d'UVI d'espectroradiòmetres d'alta qualitat i s'usen models de transferència radiativa que consideren les millors dades disponibles pel que fa als paràmetres òptics d'ozó i aerosols i els seus canvis en el temps. D'aquesta manera, l'acord pot ser tan alt dins un 0.1º% en UVI, i típicament entre menys d'un 3%. Aquest acord es veu altament deteriorat si s'ignora la informació d'aerosols i depèn de manera important del valor d'albedo de dispersió simple dels aerosols. Altres dades d'entrada del model, com ara l'albedo superficial i els perfils d'ozó i temperatura introdueixen una incertesa menor en els resultats de modelització.

Improvement of strategies for the management of fire blight (Erwinia amylovora). Evaluation and optimization of physical and chemical control methods, and use of decision support systems

El foc bacterià és una malaltia que afecta a plantes de la família de la rosàcies, causada pel bacteri Erwinia amylovora. El seu rang d'hostes inclou arbres fruiters, com la perera, la pomera o el codonyer, i plantes ornamentals de gran interès comercial i econòmic. Actualment, la malaltia s'ha dispersat i es troba àmpliament distribuïda en totes les zones de clima temperat del món. A Espanya, on la malaltia no és endèmica, el foc bacterià es va detectar per primer cop al 1995 al nord del país (Euskadi) i posteriorment, han aparegut varis focus en altres localitzacions, que han estat convenientment eradicats. El control del foc bacterià, és molt poc efectiu en plantes afectades per la malaltia, de manera que es basa en mesures encaminades a evitar la dispersió del patogen, i la introducció de la malaltia en regions no endèmiques. En aquest treball, la termoteràpia ha estat avaluada com a mètode d'eradicació d'E. amylovora de material vegetal de propagació asimptomàtic. S'ha demostrat que la termoteràpia és un mètode viable d'eradicar E. amylovora de material de propagació. Gairebé totes les espècies i varietats de rosàcies mantingudes en condicions d'humitat sobrevivien 7 hores a 45 ºC i més de 3 hores a 50 ºC, mentre que més d'1 hora d'exposició a 50 ºC amb calor seca produïa danys en el material vegetal i reduïa la brotació. Tractaments de 60 min a 45 ºC o 30 min a 50 ºC van ser suficients per reduir la població epífita d'E. amylovora a nivells no detectables (5 x 102 ufc g-1 p.f.) en branques de perera. Els derivats dels fosfonats i el benzotiadiazol són efectius en el control del foc bacterià en perera i pomera, tant en condicions de laboratori, com d'hivernacle i camp. Els inductors de defensa de les plantes redueixen els nivells de malaltia fins al 40-60%. Els intervals de temps mínims per aconseguir el millor control de la malaltia van ser 5 dies pel fosetil-Al, i 7 dies per l'etefon i el benzotiadiazol, i les dosis òptimes pel fosetil-Al i el benzotiadiazol van ser 3.72 g HPO32- L-1 i 150 mg i.a. L-1, respectivament. Es millora l'eficàcia del fosetil-Al i del benzotiadiazol en el control del foc bacterià, quan es combinen amb els antibiòtics a la meitat de la dosi d'aquests últims. Tot i que l'estratègia de barrejar productes és més pràctica i fàcil de dur a terme a camp, que l'estratègia de combinar productes, el millor nivell de control de la malaltia s'aconsegueix amb l'estratègia de combinar productes. Es va analitzar a nivell histològic i ultrastructural l'efecte del benzotiadiazol i dels fosfonats en la interacció Erwinia amylovora-perera. Ni el benzotiadiazol, ni el fosetil-Al, ni l'etefon van induir canvis estructurals en els teixits de perera 7 dies després de la seva aplicació. No obstant, després de la inoculació d'E. amylovora es va observar en plantes tractades amb fosetil-Al i etefon una desorganització estructural cel·lular, mentre que en les plantes tractades amb benzotiadiazol aquestes alteracions tissulars van ser retardades. S'han avaluat dos models (Maryblyt, Cougarblight) en un camp a Espanya afectat per la malaltia, per determinar la precisió de les prediccions. Es van utilitzar dos models per elaborar el mapa de risc, el BRS-Powell combinat i el BIS95 modificat. Els resultats van mostrar dos zones amb elevat i baix risc de la malaltia. Maryblyt i Cougarblight són dos models de fàcil ús, tot i que la seva implementació en programes de maneig de la malaltia requereix que siguin avaluats i validats per un període de temps més llarg i en àrees on la malaltia hi estigui present.

Modelling, control and supervision for a class of hybrid systems

The aim of this thesis is to narrow the gap between two different control techniques: the continuous control and the discrete event control techniques DES. This gap can be reduced by the study of Hybrid systems, and by interpreting as Hybrid systems the majority of large-scale systems. In particular, when looking deeply into a process, it is often possible to identify interaction between discrete and continuous signals. Hybrid systems are systems that have both continuous, and discrete signals. Continuous signals are generally supposed continuous and differentiable in time, since discrete signals are neither continuous nor differentiable in time due to their abrupt changes in time. Continuous signals often represent the measure of natural physical magnitudes such as temperature, pressure etc. The discrete signals are normally artificial signals, operated by human artefacts as current, voltage, light etc. Typical processes modelled as Hybrid systems are production systems, chemical process, or continuos production when time and continuous measures interacts with the transport, and stock inventory system. Complex systems as manufacturing lines are hybrid in a global sense. They can be decomposed into several subsystems, and their links. Another motivation for the study of Hybrid systems is the tools developed by other research domains. These tools benefit from the use of temporal logic for the analysis of several properties of Hybrid systems model, and use it to design systems and controllers, which satisfies physical or imposed restrictions. This thesis is focused in particular types of systems with discrete and continuous signals in interaction. That can be modelled hard non-linealities, such as hysteresis, jumps in the state, limit cycles, etc. and their possible non-deterministic future behaviour expressed by an interpretable model description. The Hybrid systems treated in this work are systems with several discrete states, always less than thirty states (it can arrive to NP hard problem), and continuous dynamics evolving with expression: with Ki ¡ Rn constant vectors or matrices for X components vector. In several states the continuous evolution can be several of them Ki = 0. In this formulation, the mathematics can express Time invariant linear system. By the use of this expression for a local part, the combination of several local linear models is possible to represent non-linear systems. And with the interaction with discrete events of the system the model can compose non-linear Hybrid systems. Especially multistage processes with high continuous dynamics are well represented by the proposed methodology. Sate vectors with more than two components, as third order models or higher is well approximated by the proposed approximation. Flexible belt transmission, chemical reactions with initial start-up and mobile robots with important friction are several physical systems, which profits from the benefits of proposed methodology (accuracy). The motivation of this thesis is to obtain a solution that can control and drive the Hybrid systems from the origin or starting point to the goal. How to obtain this solution, and which is the best solution in terms of one cost function subject to the physical restrictions and control actions is analysed. Hybrid systems that have several possible states, different ways to drive the system to the goal and different continuous control signals are problems that motivate this research. The requirements of the system on which we work is: a model that can represent the behaviour of the non-linear systems, and that possibilities the prediction of possible future behaviour for the model, in order to apply an supervisor which decides the optimal and secure action to drive the system toward the goal. Specific problems can be determined by the use of this kind of hybrid models are: - The unity of order. - Control the system along a reachable path. - Control the system in a safe path. - Optimise the cost function. - Modularity of control The proposed model solves the specified problems in the switching models problem, the initial condition calculus and the unity of the order models. Continuous and discrete phenomena are represented in Linear hybrid models, defined with defined eighth-tuple parameters to model different types of hybrid phenomena. Applying a transformation over the state vector : for LTI system we obtain from a two-dimensional SS a single parameter, alpha, which still maintains the dynamical information. Combining this parameter with the system output, a complete description of the system is obtained in a form of a graph in polar representation. Using Tagaki-Sugeno type III is a fuzzy model which include linear time invariant LTI models for each local model, the fuzzyfication of different LTI local model gives as a result a non-linear time invariant model. In our case the output and the alpha measure govern the membership function. Hybrid systems control is a huge task, the processes need to be guided from the Starting point to the desired End point, passing a through of different specific states and points in the trajectory. The system can be structured in different levels of abstraction and the control in three layers for the Hybrid systems from planning the process to produce the actions, these are the planning, the process and control layer. In this case the algorithms will be applied to robotics ¡V a domain where improvements are well accepted ¡V it is expected to find a simple repetitive processes for which the extra effort in complexity can be compensated by some cost reductions. It may be also interesting to implement some control optimisation to processes such as fuel injection, DC-DC converters etc. In order to apply the RW theory of discrete event systems on a Hybrid system, we must abstract the continuous signals and to project the events generated for these signals, to obtain new sets of observable and controllable events. Ramadge & Wonham¡¦s theory along with the TCT software give a Controllable Sublanguage of the legal language generated for a Discrete Event System (DES). Continuous abstraction transforms predicates over continuous variables into controllable or uncontrollable events, and modifies the set of uncontrollable, controllable observable and unobservable events. Continuous signals produce into the system virtual events, when this crosses the bound limits. If this event is deterministic, they can be projected. It is necessary to determine the controllability of this event, in order to assign this to the corresponding set, , controllable, uncontrollable, observable and unobservable set of events. Find optimal trajectories in order to minimise some cost function is the goal of the modelling procedure. Mathematical model for the system allows the user to apply mathematical techniques over this expression. These possibilities are, to minimise a specific cost function, to obtain optimal controllers and to approximate a specific trajectory. The combination of the Dynamic Programming with Bellman Principle of optimality, give us the procedure to solve the minimum time trajectory for Hybrid systems. The problem is greater when there exists interaction between adjacent states. In Hybrid systems the problem is to determine the partial set points to be applied at the local models. Optimal controller can be implemented in each local model in order to assure the minimisation of the local costs. The solution of this problem needs to give us the trajectory to follow the system. Trajectory marked by a set of set points to force the system to passing over them. Several ways are possible to drive the system from the Starting point Xi to the End point Xf. Different ways are interesting in: dynamic sense, minimum states, approximation at set points, etc. These ways need to be safe and viable and RchW. And only one of them must to be applied, normally the best, which minimises the proposed cost function. A Reachable Way, this means the controllable way and safe, will be evaluated in order to obtain which one minimises the cost function. Contribution of this work is a complete framework to work with the majority Hybrid systems, the procedures to model, control and supervise are defined and explained and its use is demonstrated. Also explained is the procedure to model the systems to be analysed for automatic verification. Great improvements were obtained by using this methodology in comparison to using other piecewise linear approximations. It is demonstrated in particular cases this methodology can provide best approximation. The most important contribution of this work, is the Alpha approximation for non-linear systems with high dynamics While this kind of process is not typical, but in this case the Alpha approximation is the best linear approximation to use, and give a compact representation.

Quantified real constraint solving using modal intervals with applications to control

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia. La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts. Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals. Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela.

Evaluating the century C model using long-term fertilizer trials in the Indo-Gangetic Plains, India

The GEFSOC Project developed a system for estimating soil carbon (C) stocks and changes at the national and sub-national scale. As part of the development of the system, the Century ecosystem model was evaluated for its ability to simulate soil organic C (SOC) changes in environmental conditions in the Indo-Gangetic Plains, India (IGP). Two long-term fertilizer trials (LTFT), with all necessary parameters needed to run Century, were used for this purpose: a jute (Corchorus capsularis L.), rice (Oryza sativa L.) and wheat (Triticum aestivum L.) trial at Barrackpore, West Bengal, and a rice-wheat trial at Ludhiana, Punjab. The trials represent two contrasting climates of the IGP, viz. semi-arid, dry with mean annual rainfall (MAR) of < 800 mm and humid with > 1600 turn. Both trials involved several different treatments with different organic and inorganic fertilizer inputs. In general, the model tended to overestimate treatment effects by approximately 15%. At the semi-arid site, modelled data simulated actual data reasonably well for all treatments, with the control and chemical N + farm yard manure showing the best agreement (RMSE = 7). At the humid site, Century performed less well. This could have been due to a range of factors including site history. During the study, Century was calibrated to simulate crop yields for the two sites considered using data from across the Indian IGP. However, further adjustments may improve model performance at these sites and others in the IGP. The availability of more longterm experimental data sets (especially those involving flooded lowland rice and triple cropping systems from the IGP) for testing and validation is critical to the application of the model's predictive capabilities for this area of the Indian sub-continent. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modeling the mechanisms that control in-stream dissolved organic carbon dynamics in upland and forested catchments

[1] We present a new, process-based model of soil and stream water dissolved organic carbon (DOC): the Integrated Catchments Model for Carbon (INCA-C). INCA-C is the first model of DOC cycling to explicitly include effects of different land cover types, hydrological flow paths, in-soil carbon biogeochemistry, and surface water processes on in-stream DOC concentrations. It can be calibrated using only routinely available monitoring data. INCA-C simulates daily DOC concentrations over a period of years to decades. Sources, sinks, and transformation of solid and dissolved organic carbon in peat and forest soils, wetlands, and streams as well as organic carbon mineralization in stream waters are modeled. INCA-C is designed to be applied to natural and seminatural forested and peat-dominated catchments in boreal and temperate regions. Simulations at two forested catchments showed that seasonal and interannual patterns of DOC concentration could be modeled using climate-related parameters alone. A sensitivity analysis showed that model predictions were dependent on the mass of organic carbon in the soil and that in-soil process rates were dependent on soil moisture status. Sensitive rate coefficients in the model included those for organic carbon sorption and desorption and DOC mineralization in the soil. The model was also sensitive to the amount of litter fall. Our results show the importance of climate variability in controlling surface water DOC concentrations and suggest the need for further research on the mechanisms controlling production and consumption of DOC in soils.

Eutrophication control in river-systems: an application of INCA-P to the River Lugg

The Integrated Catchments model of Phosphorus dynamics (INCA-P) was applied to the River Lugg to determine the key factors controlling delivery of phosphorus to the main channel and to quantify the relative contribution of diffuse and point sources to the in-stream phosphorus (P) load under varying hydrological conditions. The model is able to simulate the seasonal variations and inter-annual variations in the in-stream total-phosphorus concentrations. However, difficulties in simulating diffuse inputs arise due to equifinality in the model structure and parameters. The River Lugg is split into upper and lower reaches. The upper reaches are dominated by grassland and woodland, so the patterns in the stream-water total-phosphorus concentrations are typical of diffuse source inputs; application of the model leads to estimates of the relative contribution to the in-stream P load from diffuse and point sources as 9:1. In the lower reaches, which are more intensively cultivated and urbanised, the stream-water total-phosphorus concentration dynamics are influenced more by point-sources; the simulated relative diffuse/point contribution to the in-stream P load is 1: 1. The model set-up and simulations are used to identify the key source-areas of P in the catchment, the P contribution of the Lugg to the River Wye during years with contrasting precipitation inputs, and the uptake and release of P from within-reach sediment. In addition, model scenarios are run to identify the impacts of likely P reductions at sewage treatment works on the in-stream soluble-reactive P concentrations and the suitability of this as a management option is assessed for reducing eutrophication.

Bjerknes compensation and the decadal variability of the energy transports in a coupled climate model

In the 1960s, Jacob Bjerknes suggested that if the top-of-the-atmosphere (TOA) fluxes and the oceanic heat storage did not vary too much, then the total energy transport by the climate system would not vary too much either. This implies that any large anomalies of oceanic and atmospheric energy transport should be equal and opposite. This simple scenario has become known as Bjerknes compensation. A long control run of the Third Hadley Centre Coupled Ocean-Atmosphere General Circulation Model (HadCM3) has been investigated. It was found that northern extratropical decadal anomalies of atmospheric and oceanic energy transports are significantly anticorrelated and have similar magnitudes, which is consistent with the predictions of Bjerknes compensation. ne degree of compensation in the northern extratropics was found to increase with increasing, time scale. Bjerknes compensation did not occur in the Tropics, primarily as large changes in the surface fluxes were associated with large changes in the TOA fluxes. In the ocean, the decadal variability of the energy transport is associated with fluctuations in the meridional overturning circulation in the Atlantic Ocean. A stronger Atlantic Ocean energy transport leads to strong warming of surface temperatures in the Greenland-Iceland-Norwegian (GIN) Seas. which results in a reduced equator-to-pole surface temperature gradient and reduced atmospheric baroclinicity. It is argued that a stronger Atlantic Ocean energy transport leads to a weakened atmospheric transient energy transport.

North Atlantic Oscillation response to transient greenhouse gas forcing and the impact on European winter climate: a CMIP2 multi-model assessment

This study investigates the response of wintertime North Atlantic Oscillation (NAO) to increasing concentrations of atmospheric carbon dioxide (CO2) as simulated by 18 global coupled general circulation models that participated in phase 2 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP2). NAO has been assessed in control and transient 80-year simulations produced by each model under constant forcing, and 1% per year increasing concentrations of CO2, respectively. Although generally able to simulate the main features of NAO, the majority of models overestimate the observed mean wintertime NAO index of 8 hPa by 5-10 hPa. Furthermore, none of the models, in either the control or perturbed simulations, are able to reproduce decadal trends as strong as that seen in the observed NAO index from 1970-1995. Of the 15 models able to simulate the NAO pressure dipole, 13 predict a positive increase in NAO with increasing CO2 concentrations. The magnitude of the response is generally small and highly model-dependent, which leads to large uncertainty in multi-model estimates such as the median estimate of 0.0061 +/- 0.0036 hPa per %CO2. Although an increase of 0.61 hPa in NAO for a doubling in CO2 represents only a relatively small shift of 0.18 standard deviations in the probability distribution of winter mean NAO, this can cause large relative increases in the probabilities of extreme values of NAO associated with damaging impacts. Despite the large differences in NAO responses, the models robustly predict similar statistically significant changes in winter mean temperature (warmer over most of Europe) and precipitation (an increase over Northern Europe). Although these changes present a pattern similar to that expected due to an increase in the NAO index, linear regression is used to show that the response is much greater than can be attributed to small increases in NAO. NAO trends are not the key contributor to model-predicted climate change in wintertime mean temperature and precipitation over Europe and the Mediterranean region. However, the models' inability to capture the observed decadal variability in NAO might also signify a major deficiency in their ability to simulate the NAO-related responses to climate change.

El Nino-mean state-seasonal cycle interactions in a multi-model ensemble

The modelled El Nino-mean state-seasonal cycle interactions in 23 coupled ocean-atmosphere GCMs, including the recent IPCC AR4 models, are assessed and compared to observations and theory. The models show a clear improvement over previous generations in simulating the tropical Pacific climatology. Systematic biases still include too strong mean and seasonal cycle of trade winds. El Nino amplitude is shown to be an inverse function of the mean trade winds in agreement with the observed shift of 1976 and with theoretical studies. El Nino amplitude is further shown to be an inverse function of the relative strength of the seasonal cycle. When most of the energy is within the seasonal cycle, little is left for inter-annual signals and vice versa. An interannual coupling strength (ICS) is defined and its relation with the modelled El Nino frequency is compared to that predicted by theoretical models. An assessment of the modelled El Nino in term of SST mode (S-mode) or thermocline mode (T-mode) shows that most models are locked into a S-mode and that only a few models exhibit a hybrid mode, like in observations. It is concluded that several basic El Nino-mean state-seasonal cycle relationships proposed by either theory or analysis of observations seem to be reproduced by CGCMs. This is especially true for the amplitude of El Nino and is less clear for its frequency. Most of these relationships, first established for the pre-industrial control simulations, hold for the double and quadruple CO2 stabilized scenarios. The models that exhibit the largest El Nino amplitude change in these greenhouse gas (GHG) increase scenarios are those that exhibit a mode change towards a T-mode (either from S-mode to hybrid or hybrid to T-mode). This follows the observed 1976 climate shift in the tropical Pacific, and supports the-still debated-finding of studies that associated this shift to increased GHGs. In many respects, these models are also among those that best simulate the tropical Pacific climatology (ECHAM5/MPI-OM, GFDL-CM2.0, GFDL-CM2.1, MRI-CGM2.3.2, UKMO-HadCM3). Results from this large subset of models suggest the likelihood of increased El Nino amplitude in a warmer climate, though there is considerable spread of El Nino behaviour among the models and the changes in the subsurface thermocline properties that may be important for El Nino change could not be assessed. There are no clear indications of an El Nino frequency change with increased GHG.

ENSO at 6ka and 21ka from ocean–atmosphere coupled model simulations

We analyze how the characteristics of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) are changed in coupled ocean–atmosphere simulations of the mid-Holocene (MH) and the Last Glacial Maximum (LGM) performed as part of the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project phase 2 (PMIP2). Comparison of the model results with present day observations show that most of the models reproduce the large scale features of the tropical Pacific like the SST gradient, the mean SST and the mean seasonal cycles. All models simulate the ENSO variability, although with different skill. Our analyses show that several relationships between El Niño amplitude and the mean state across the different control simulations are still valid for simulations of the MH and the LGM. Results for the MH show a consistent El Niño amplitude decrease. It can be related to the large scale atmospheric circulation changes. While the Northern Hemisphere receives more insolation during the summer time, the Asian summer monsoon system is strengthened which leads to the enhancement of the Walker circulation. Easterlies prevailing over the central eastern Pacific induce an equatorial upwelling that damps the El Niño development. Results are less conclusive for 21ka. Large scale dynamic competes with changes in local heat fluxes, so that model shows a wide range of responses, as it is the case in future climate projections.