Computing probable maximum loss in catastrophe reinsurance portfolios on multi-core and many-core architectures

In the reinsurance market, the risks natural catastrophes pose to portfolios of properties must be quantified, so that they can be priced, and insurance offered. The analysis of such risks at a portfolio level requires a simulation of up to 800 000 trials with an average of 1000 catastrophic events per trial. This is sufficient to capture risk for a global multi-peril reinsurance portfolio covering a range of perils including earthquake, hurricane, tornado, hail, severe thunderstorm, wind storm, storm surge and riverine flooding, and wildfire. Such simulations are both computation and data intensive, making the application of high-performance computing techniques desirable.

In this paper, we explore the design and implementation of portfolio risk analysis on both multi-core and many-core computing platforms. Given a portfolio of property catastrophe insurance treaties, key risk measures, such as probable maximum loss, are computed by taking both primary and secondary uncertainties into account. Primary uncertainty is associated with whether or not an event occurs in a simulated year, while secondary uncertainty captures the uncertainty in the level of loss due to the use of simplified physical models and limitations in the available data. A combination of fast lookup structures, multi-threading and careful hand tuning of numerical operations is required to achieve good performance. Experimental results are reported for multi-core processors and systems using NVIDIA graphics processing unit and Intel Phi many-core accelerators.

Alzheimer's disease-like pathology has transient effects on the brain and blood metabolome

The pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) is complex involving multiple contributing factors. The extent to which AD pathology impacts upon the metabolome is still not understood, nor is it known how disturbances change as the disease progresses. For the first time we have profiled longitudinally (6, 8, 10, 12 and 18 months) both the brain and plasma metabolome of APP/PS1 double transgenic and wild type (WT) mice. A total of 187 metabolites were quantified using a targeted metabolomics methodology. Multivariate statistical analysis produced models that distinguished APP/PS1 from WT mice at 8, 10 and 12 months.Metabolic pathway analysis found perturbed polyamine metabolism in both brain and blood plasma. There were other disturbances in essential amino acids,branched chain amino acids and also in the neurotransmitter serotonin.Pronounced imbalances in phospholipid and acylcarnitine homeostasis was evident in two age groups. AD-like pathology therefore impacts greatly on both the brain and blood metabolomes, although there appears to be a clear temporal sequence whereby changes to brain metabolites precede those in blood.

LL-37 quantification in gingival crevicular fluid (GCF) from periodontitis patients

Background: LL-37, an anti-microbial peptide belonging to the cathelicidin family, derives its name from two N-terminal leucine residues and the 37 amino acids comprising the peptide. LL-37 is the only known cathelicidin to exist in humans. It exhibits both anti-bacterial and immunomodulatory properties. Objectives: In the current study, LL-37 was quantified in GCF from periodontitis patients. Previous studies have relied on qualitative results from Western blotting to detect LL-37 in GCF. This study aims to quantitatively determine LL-37 levels in GCF. Methods: GCF and bacterial plaque samples, pre- and post non-surgical periodontal treatment, were collected from 4 sites in 12 patients presenting with advanced periodontitis. Plaque samples were analysed by QPCR for the presence or absence of the periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). The concentrations of LL-37 in patient samples pre- and post-treatment were deduced by indirect enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). Results: Concentrations of LL-37 in samples varied between a minimum and maximum of 1 and 40 ng/ml. LL-37 levels were shown, pre-treatment, to be higher in deep pockets (6-9 mm) compared with shallower pockets (3-5 mm) and highest in those sites which were positive for P. gingivalis. Non-surgical therapy resulted in a significant improvement in clinical indices while expression levels of P. gingivalis were reduced. Following treatment, LL-37 levels in GCF decreased from an average of 6.5 ± 1 - 5.8 ± 1.2 ng/ml. The most interesting observation however was the reduction in LL-37 levels, from an average of 7 ± 1.3 – 2.5 ± 1.1 ng/ml in those sites where P. gingivalis infection was eradicated post-treatment. Conclusions: LL-37 levels are increased at sites showing advanced periodontal disease, reduce following treatment and appear to be linked to the presence of P. gingivalis. This study will further our knowledge of host defence in chronic diseases such as periodontitis.

Neuropeptides regulate expression of angiogenic growth factors in pulpal fibroblasts

In the dental pulp angiogenesis is crucial for tooth development and a prerequisite for successful repair following injury and inflammation. The role of neuropeptides in pulpal inflammation has been well documented but their role in the regulation of angiogenesis in the dental pulp has not been elucidated. Objectives: The aim was to profile the expression of angiogenic growth factors produced by pulp fibroblasts and to study the effects of neuropeptides on their expression. Methods: Human pulp fibroblasts derived from healthy molar teeth were stimulated with neuropeptides previously identified in dental pulp, namely, Substance P (SP), neuropeptide Y (NPY), vasoactive intestinal polypeptide (VIP) and calcitonin related gene peptide (CGRP) for 24 and 48 hrs. Simultaneous expression of ten growth factors was quantified using a novel human angiogenesis array (Ray Biotech, USA). Results: Pulp fibroblasts expressed human angiogenic growth factors, VEGF, bFGF, PDGF-BB, HGF, ANG2, HB-EGF, PIGF, angiogenin and leptin. Among the growth factors expressed VEGF, angiogenin and HGF were abundantly expressed compared to others. Neuropeptides induced variable effects on the expression of the angiogenic factors: CGRP potently up-regulated VEGF, bFGF, HGF and PIGF after 24 hr, while NPY tended to down regulate growth factors after 24 hr in culture but markedly up regulated ANG2, bFGF and leptin after 48 hr. SP down regulated expression of all angiogenic growth factors except for leptin, while VIP induced a small increase in expression of each growth factor, irrespective of time. Conclusion: Pulp fibroblasts express a range of angiogenic growth factors including angiogenin and leptin. Neuropeptides regulate the expression of these factors, suggesting an additional role for neuropeptides in the regulation of inflammation and healing in the dental pulp.
This work is supported by TC White Research Fund

Rapid, objective detection of cataract-induced blur using a bull's eye photodetector.

PURPOSE: To determine whether optical aberrations caused by cataract can be detected and quantified objectively using a newly described focus detection system (FDS). SETTING: The Wilmer Opthalmological Institute, The Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland, USA. METHODS: The FDS uses a bull's eye photodetector to measure the double-pass blur produced from a point source of light. To determine the range and level of focus, signals are measured with a series of trial lenses in the light path selected to span the point of best focus to generate focus curves. The best corrected visual acuity (BCVA), refractive error, lens photograph grades, and FDS signals were obtained in 18 patients scheduled to have cataract surgery. The tests were repeated 6 weeks after surgery. RESULTS: The mean FDS outcome measures improved after cataract surgery, with increased peak height (P=.001) and decreased peak width (P=.001). Improvement in signal strength (integral of signal within +/-1.5 diopters of the point of best focus) strongly correlated with improvement in peak height (R(2)=.88, P<.0001) and photographic cataract grade (R(2)=.72, P<.0001). The mean BCVA improved from 20/50 to 20/26 (P<.0001). The improvement in BCVA correlated more closely with FDS signal strength (R(2)=.44, P=.001) than with cataract grade (R(2)=.25, P=.06). CONCLUSIONS: Improvement in FDS outcome measures correlated with cataract severity and improvement in visual acuity. This objective approach may be useful in long-term studies of cataract progression.

Lewis Superacidic Ionic Liquids with Tricoordinate Borenium Cations

The first examples of ionic liquids based on borenium cations, [BCl2L](+), are reported. These compounds form highly Lewis acidic liquids under solvent-free conditions. Their acidity was quantified by determining the Gutmann acceptor number (AN). Extremely high ANs were recorded (up to AN=182, delta(31P)=120 ppm), demonstrating that these borenium ionic liquids are the strongest Lewis superacids reported to date, with the acidity enhanced by the ionic liquid environment.

Persistent endothelial activation and inflammation after Plasmodium falciparum Infection in Malawian children

Endothelial dysregulation is central to the pathogenesis of acute Plasmodium falciparum infection. It has been assumed that this dysregulation resolves rapidly after treatment, but this return to normality has been neither demonstrated nor quantified. We therefore measured a panel of plasma endothelial markers acutely and in convalescence in Malawian children with uncomplicated or cerebral malaria. Evidence of persistent endothelial activation and inflammation, indicated by increased plasma levels of soluble intracellular adhesion molecule 1, angiopoetin 2, and C-reactive protein, were observed at 1 month follow-up visits. These vascular changes may represent a previously unrecognized contributor to ongoing malaria-associated morbidity and mortality.

Studies into the effect of temperature on the impact of model particles in co-melt granulation

In co-melt granulation, collisions occur between the particles to be agglomerated and the binder material. Depending on the stage of granulation, the binder material can be in the solid or liquid phase. The outcome of these collisions controls the dynamics of the granulation process and the fundamental physics of the impacts are of interest. This paper examines the impact of glass beads (model particles) and solid Poly Ethylene Glycol (PEG) flakes on a substrate of PEG as the temperature of the PEG layer is increased from below its melting point to above it. While the layer is in the solid state, the result of the impact can be quantified by the coefficient of restitution. When the layer is in the liquid state, the impact can be quantified by the immersion behaviour. The results obtained show that the coefficient of restitution between either glass beads and PEG flakes and the PEG layer is strongly affected by temperatures. As the PEG layer approaches its melting point, the coefficient of restitution falls to zero. Once the temperature of the PEG layer exceeds the melting point, the impact is characterised by a transient maximum indentation and then rebound to an equilibrium position. These too are strongly dependent on temperature.

mRNA Levels of BACE1 and its interacting proteins, RTN3 and PPIL2, correlate in human post mortem brain tissue

β-Site amyloid precursor protein cleaving enzyme (BACE1) is the rate-limiting enzyme for production of Aβ peptides, proposed to drive the pathological changes found in Alzheimer’s disease (AD). Reticulon 3 (RTN3) is a negative modulator of BACE1 (β-secretase) proteolytic activity, while peptidylprolyl isomerase (cyclophilin)-like 2 (PPIL2) positively regulated BACE1 gene expression in a cell-based assay. This study aimed to analyze RTN3 and PPIL2 mRNA levels in four brain regions from individuals with AD and controls. BACE1 mRNA had been previously quantified in the samples, as had glial fibrillary acidic protein (GFAP) and neuron-specific enolase (NSE), to track changing cell populations in the tissue. mRNA levels in the human post mortem brain tissue were assayed using quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) and qbasePLUS, employing validated stably expressed reference genes. No differences in RTN3 or PPIL2 mRNA levels were found in individuals with AD, compared to controls. Both RTN3 and PPIL2 mRNA levels correlated significantly with BACE1 mRNA and all three showed similar disease stage-dependent changes with respect to NSE and GFAP. These findings indicated that the in vitro data demonstrating an effect of PPIL2 on BACE1 expression have functional relevance in vivo. Further research into BACE1-interacting proteins could provide a fruitful approach to the modulation of this protease and consequently Aβ production.

Nonlinearity as a resource for nonclassicality in anharmonic systems

Nonclassicality is a key ingredient for quantum enhanced technologies and experiments involving macro- scopic quantum coherence. Considering various exactly-solvable quantum-oscillator systems, we address the role played by the anharmonicity of their potential in the establishment of nonclassical features. Specifically, we show that a monotonic relation exists between the the entropic nonlinearity of the considered potentials and their ground state nonclassicality, as quantified by the negativity of the Wigner function. In addition, in order to clarify the role of squeezing--which is not captured by the negativity of the Wigner function--we focus on the Glauber-Sudarshan P-function and address the nonclassicality/nonlinearity relation using the entanglement potential. Finally, we consider the case of a generic sixth-order potential confirming the idea that nonlinearity is a resource for the generation of nonclassicality and may serve as a guideline for the engineering of quantum oscillators.

Avaliação do aproveitamento da palha do milho (Zea mays L.) para bioenergia, nos sistemas de produção do Vale do Tejo

Dissertação de mestrado em Agricultura Sustentável, apresentada na Escola Superior Agrária de Santarém, Instituto Politécnico de Santarém.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Estudo de sistemas de protecção térmica húmidos sujeitos a condições de incêndio

O presente trabalho tem como principal objectivo o estudo e a interpretação dos mecanismos de transferência de calor e massa no interior de um meio poroso húmido actuando como barreira térmica de protecção em condições de incêndio, visando, sobretudo, melhorar o desempenho destes sistemas. A barreira térmica estudada é constituída por camadas de fibra de vidro, cuja face exposta à chama é protegida por uma folha de alumínio perfurada. A realização deste estudo envolveu a concepção, realização e operação de uma montagem experimental, com a qual se obteve a evolução temporal da temperatura e da taxa de evaporação de água no interior de uma amostra da barreira térmica, submetida à acção directa de uma chama. A análise do processo de protecção foi complementada com resultados obtidos por simulação numérica do processo, designadamente a evolução das propriedades térmicas, que determinam os mecanismos de transferência de calor e massa no interior da barreira. Para esse efeito foi desenvolvido um modelo matemático de simulação do processo de protecção para as barreiras em estudo, que permitiu obter resultados que acompanham bem as evoluções verificadas nos ensaios experimentais. A barreira térmica estudada mostrou claramente possuir um bom desempenho no processo de protecção, face às barreiras térmicas secas. Com a realização deste estudo identificaram-se e quantificaram-se os mecanismos de transferência de calor e massa dominantes nas diversas fases do processo de protecção, o que permitiu extrair conclusões valiosas quanto às características dos meios porosos que contribuem para o seu bom desempenho como barreiras térmicas húmidas.

Analytical methods to study fate of organic pollutants in environment

Environmental transport of pollutants comprises distinct processes such as volatilization, leaching and surface runoff. Sorption is one of the most important phenomena that affects leaching, and thus the fate of hydrophobic organic pollutants in soils and also control their distribution in the soil/water environment. The work developed focuses the optimization of analytical techniques for monitoring the sorption behaviour of organic pollutants, 17α- ethinylestradiol (EE2) and atrazine, and their fate in aqueous environment. Initially, the development of several analytical techniques, such as micellar electrokinetic chromatography, spectral deconvolution, using UV-Vis and fluorescence spectroscopy, and also enzyme linked immunosorbent assay was performed. Optimization, method performance and recovery tests are described and results discussed. Moreover, in order to evaluate the applicability of the previously optimized method, atrazine and EE2 sorption to soil samples was performed. The work developed provide several options, in terms of methodology to follow sorption of atrazine onto soils, however the choice depends on the laboratory conditions and on the analyst preferences. The advantages and disadvantages of each methodology should be evaluated first. The second part of this work consisted in the sorption behaviour study of those two different hydrophobic organic pollutants onto different soil samples. Soil organic matter chemical characterization, being essential to understand the binding mechanism responsible for the interactions, was made. The results of atrazine binding to organic matter pointed out that carboxyl units and aromaticrich organic matter are the most efficient binding agents for atrazine. EE2 adsorbs strongly to soil organic matter and is mainly stabilized by hydrophobic interactions, through aromatic nuclei face to face with surface and/or another EE2 molecule association. Farmyard manure soil contains higher aromatic and carboxyl units, indicating that this type of manure can be effectively used to minimize the residual toxicity of EE2 and atrazine present in soils, increasing the sorption and reducing leaching onto water resources. Since the final destination of organic pollutants can be ground, surface and/or waste water, atrazine and 17α-ethinylestradiol were quantified in several water samples.

Essays on supply chain's flexibility: a real options approach

A presente tese investiga o processo de tomada de decisão na gestão de cadeias de abastecimento, utilizando um quadro de análise de opções reais. Especificamente, estudamos tópicos como o nível de inventário ideal para protecção contra a incerteza da procura, o momento para implementação de capacidade flexível em mercados onde existe complexidade no mix de produtos, o tempo para o reforço do factor trabalho visando requisitos de serviço ao mercado, e as decisões entre integração e outsourcing num ambiente de incerteza. Foram usadas metodologias de tempo discreto e contínuo para identificar o valor ideal e o calendário das opções a adoptar, quando a procura é estocástica. Além disso, foram considerados os efeitos dos requisitos dos mercados, como a complexidade na oferta de produtos e o nível de serviço. A procura é representada recorrendo a diferentes processos estocásticos, o impacto de saltos inesperados também é explorado, reforçando a generalização dos modelos a diferentes condições de negócio. A aplicabilidade dos modelos que apresentamos permite a diversificação e o enriquecimento da literatura sobre a abordagem de opções reais, no âmbito das cadeias de abastecimento. Níveis de inventário flexíveis e capacidades flexíveis são característicos das cadeias de abastecimento e podem ser usados como resposta à incerteza do mercado. Esta tese é constituída por ensaios que suportam a aplicação dos modelos, e consiste num capítulo introdutório (designado por ensaio I) e mais seis ensaios sobre factores que discutem o uso de medidas de flexibilidade nas cadeias de abastecimento, em ambientes de incerteza, e um último ensaio sobre a extensão do conceito de flexibilidade ao tratamento da avaliação de planos de negócio. O segundo ensaio que apresentamos é sobre o valor do inventário num único estádio, enquanto medida de flexibilidade, sujeita ao crescente condicionalismo dos custos com posse de activos. Introduzimos uma nova classificação de artigos para suportar o indicador designado por overstock. No terceiro e quarto ensaio ampliamos a exploração do conceito de overstock, promovendo a interacção e o balanceamento entre vários estádios de uma cadeia de abastecimento, como forma de melhorar o desempenho global. Para sustentar a aplicação prática das abordagens, adaptamos o ensaio número três à gestão do desempenho, para suportar o estabelecimento de metas coordenadas e alinhadas; e adaptamos o quarto ensaio à coordenação das cadeias de abastecimento, como auxiliar ao planeamento integrado e sequencial dos níveis de inventário. No ensaio cinco analisamos o factor de produção “tecnologia”, em relação directa com a oferta de produtos de uma empresa, explorando o conceito de investimento, como medida de flexibilidade nas componentes de volume da procura e gama de produtos. Dedicamos o ensaio número seis à análise do factor de produção “Mão-de-Obra”, explorando as condicionantes para aumento do número de turnos na perspectiva económica e determinando o ponto crítico para a tomada de decisão em ambientes de incerteza. No ensaio número sete exploramos o conceito de internalização de operações, demarcando a nossa análise das demais pela definição do momento crítico que suporta a tomada de decisão em ambientes dinâmicos. Complementamos a análise com a introdução de factores temporais de perturbação, nomeadamente, o estádio de preparação necessário e anterior a uma eventual alteração de estratégia. Finalmente, no último ensaio, estendemos a análise da flexibilidade em ambientes de incerteza ao conceito de planos de negócio. Em concreto, exploramos a influência do número de pontos de decisão na flexibilidade de um plano, como resposta à crescente incerteza dos mercados. A título de exemplo, usamos o mecanismo de gestão sequencial do orçamento para suportar o nosso modelo. A crescente incerteza da procura obrigou a um aumento da agilidade e da flexibilidade das cadeias de abastecimento, limitando o uso de muitas das técnicas tradicionais de suporte à gestão, pela incapacidade de incorporarem os efeitos da incerteza. A flexibilidade é claramente uma vantagem competitiva das empresas que deve, por isso, ser quantificada. Com os modelos apresentados e com base nos resultados analisados, pretendemos demonstrar a utilidade da consideração da incerteza nos instrumentos de gestão, usando exemplos numéricos para suportar a aplicação dos modelos, o que claramente promove a aproximação dos desenvolvimentos aqui apresentados às práticas de negócio.