Effects of coastal submarine canyons on tsunami propagation and impact

We analyse the variations produced on tsunami propagation and impact over a straight coastline because of the presence of a submarine canyon incised in the continental margin. For ease of calculation we assume that the shoreline and the shelf edge are parallel and that the incident wave approaches them normally. A total of 512 synthetic scenarios have been computed by combining the bathymetry of a continental margin incised by a parameterised single canyon and the incident tsunami waves. The margin bathymetry, the canyon and the tsunami waves have been generated using mathematical functions (e.g. Gaussian). Canyon parameters analysed are: (i) incision length into the continental shelf, which for a constant shelf width relates directly to the distance from the canyon head to the coast, (ii) canyon width, and (iii) canyon orientation with respect to the shoreline. Tsunami wave parameters considered are period and sign. The COMCOT tsunami model from Cornell University was applied to propagate the waves across the synthetic bathymetric surfaces. Five simulations of tsunami propagation over a non-canyoned margin were also performed for reference. The analysis of the results reveals a strong variation of tsunami arrival times and amplitudes reaching the coastline when a tsunami wave travels over a submarine canyon, with changing maximum height location and alongshore extension. In general, the presence of a submarine canyon lowers the arrival time to the shoreline but prevents wave build-up just over the canyon axis. This leads to a decrease in tsunami amplitude at the coastal stretch located just shoreward of the canyon head, which results in a lower run-up in comparison with a non-canyoned margin. Contrarily, an increased wave build-up occurs on both sides of the canyon head, generating two coastal stretches with an enhanced run-up. These aggravated or reduced tsunami effects are modified with (i) proximity of the canyon tip to the coast, amplifying the wave height, (ii) canyon width, enlarging the areas with lower and higher maximum height wave along the coastline, and (iii) canyon obliquity with respect to the shoreline and shelf edge, increasing wave height shoreward of the leeward flank of the canyon. Moreover, the presence of a submarine canyon near the coast produces a variation of wave energy along the shore, eventually resulting in edge waves shoreward of the canyon head. Edge waves subsequently spread out alongshore reaching significant amplitudes especially when coupling with tsunami secondary waves occurs. Model results have been groundtruthed using the actual bathymetry of Blanes Canyon area in the North Catalan margin. This paper underlines the effects of the presence, morphology and orientation of submarine canyons as a determining factor on tsunami propagation and impact, which could prevail over other effects deriving from coastal configuration.

The Caribbean-North America-Cocos Triple Junction and the dynamics of the Polochic-Motagua fault systems: Pull-up and zipper models

The Polochic-Motagua fault systems (PMFS) are part of the sinistral transform boundary between the North American and Caribbean plates. To the west, these systems interact with the subduction zone of the Cocos plate, forming a subduction-subduction-transform triple junction. The North American plate moves westward relative to the Caribbean plate. This movement does not affect the geometry of the subducted Cocos plate, which implies that deformation is accommodated entirely in the two overriding plates. Structural data, fault kinematic analysis, and geomorphic observations provide new elements that help to understand the late Cenozoic evolution of this triple junction. In the Miocene, extension and shortening occurred south and north of the Motagua fault, respectively. This strain regime migrated northward to the Polochic fault after the late Miocene. This shift is interpreted as a ``pull-up'' of North American blocks into the Caribbean realm. To the west, the PMFS interact with a trench-parallel fault zone that links the Tonala fault to the Jalpatagua fault. These faults bound a fore-arc sliver that is shared by the two overriding plates. We propose that the dextral Jalpatagua fault merges with the sinistral PMFS, leaving behind a suturing structure, the Tonala fault. This tectonic ``zipper'' allows the migration of the triple junction. As a result, the fore-arc sliver comes into contact with the North American plate and helps to maintain a linear subduction zone along the trailing edge of the Caribbean plate. All these processes currently make the triple junction increasingly diffuse as it propagates eastward and inland within both overriding plates.

Rockfall monitoring by Terrestrial Laser Scanning ¿ case study of the basaltic rock face at Castellfollit de la Roca (Catalonia, Spain)

This case study deals with a rock face monitoring in urban areas using a Terrestrial Laser Scanner. The pilot study area is an almost vertical, fifty meter high cliff, on top of which the village of Castellfollit de la Roca is located. Rockfall activity is currently causing a retreat of the rock face, which may endanger the houses located at its edge. TLS datasets consist of high density 3-D point clouds acquired from five stations, nine times in a time span of 22 months (from March 2006 to January 2008). The change detection, i.e. rockfalls, was performed through a sequential comparison of datasets. Two types of mass movement were detected in the monitoring period: (a) detachment of single basaltic columns, with magnitudes below 1.5 m3 and (b) detachment of groups of columns, with magnitudes of 1.5 to 150 m3. Furthermore, the historical record revealed (c) the occurrence of slab failures with magnitudes higher than 150 m3. Displacements of a likely slab failure were measured, suggesting an apparent stationary stage. Even failures are clearly episodic, our results, together with the study of the historical record, enabled us to estimate a mean detachment of material from 46 to 91.5 m3 year¿1. The application of TLS considerably improved our understanding of rockfall phenomena in the study area.

Commentary : beyond vague causal effect estimation of obesity on health outcomes

In the current issue of epidemiology, Danaei and colleagues elegantly estimated both the direct effect and the indirect effect-that is, the effect mediated by blood pressure, cholesterol, glucose, fibrinogen, and high-sensitivity C-reactive protein-of body mass index (BMI) on the risk of coronary heart disease (CHD). they analyzed data from 9 cohort studies including 58,322 patients and 9459 CHD events, with baseline measurements between 1954 and 2001. Using sophisticated and cutting-edge methods for direct and indirect effect estimations, the authors estimated that half of the risk of overweight and obesity would be mediated by blood pressure, cholesterol, and glucose. Few additional percentage points of the risk would be mediated by fibrinogen and hs-CRP. How should we understand these estimates? Can we say that if obese persons reduce their body weight and reach a normal body weight, their excess risk of CHD would be reduced by half through an improvement in these mediators and by half through the reduction in BmI itself? Is that also true if these individuals are prevented from becoming obese in the first place? Can we also conclude that if these mediators are well controlled in obese individuals through other means than a body weight reduction, their excess risk of CHD would be reduced by half? Let us confront these estimates with observations from studies evaluating 2 interventions to reduce body weight, that is, bariatric surgery in patients with severe obesity and intensive lifestyle intervention in overweight patients with diabetes

Subjectively adapted high capacity lossless image data hiding based on prediction errors

This article reports on a lossless data hiding scheme for digital images where the data hiding capacity is either determined by minimum acceptable subjective quality or by the demanded capacity. In the proposed method data is hidden within the image prediction errors, where the most well-known prediction algorithms such as the median edge detector (MED), gradient adjacent prediction (GAP) and Jiang prediction are tested for this purpose. In this method, first the histogram of the prediction errors of images are computed and then based on the required capacity or desired image quality, the prediction error values of frequencies larger than this capacity are shifted. The empty space created by such a shift is used for embedding the data. Experimental results show distinct superiority of the image prediction error histogram over the conventional image histogram itself, due to much narrower spectrum of the former over the latter. We have also devised an adaptive method for hiding data, where subjective quality is traded for data hiding capacity. Here the positive and negative error values are chosen such that the sum of their frequencies on the histogram is just above the given capacity or above a certain quality.

Lossless Image Data Embedding in Plain Areas

This letter presents a lossless data hiding scheme for digital images which uses an edge detector to locate plain areas for embedding. The proposed method takes advantage of the well-known gradient adjacent prediction utilized in image coding. In the suggested scheme, prediction errors and edge values are first computed and then, excluding the edge pixels, prediction error values are slightly modified through shifting the prediction errors to embed data. The aim of proposed scheme is to decrease the amount of modified pixels to improve transparency by keeping edge pixel values of the image. The experimental results have demonstrated that the proposed method is capable of hiding more secret data than the known techniques at the same PSNR, thus proving that using edge detector to locate plain areas for lossless data embedding can enhance the performance in terms of data embedding rate versus the PSNR of marked images with respect to original image.

Quantum transport phenomena and shallow impurity states in CdSb

This work is dedicated to investigation of the energy spectrum of one of the most anisotropic narrow-gap semiconductors, CdSb. At the beginning of the present studies even the model of its energy band structure was not clear. Measurements of galvanomagnetic effects in wide temperature range (1.6 - 300 K) and in magnetic fields up to 30 T were chosen for clarifying of the energy spectrum in the intentionally undoped CdSb single crystals and doped with shallow impurities (In, Ag). Detection of the Shubnikov - de Haas oscillations allowed estimating the fundamental energy spectrum parameters. The shapes of the Fermi surfaces of electrons (sphere) and holes (ellipsoid), the number of the equivalent extremums for valence band (2) and their positions in the Brillouin zone were determined for the first time in this work. Also anisotropy coefficients, components of the tensor of effective masses of carriers, effective masses of density of states, nonparabolicity of the conduction and valence bands, g-factor and its anisotropy for n- and p-CdSb were estimated for the first time during these studies. All the results obtained are compared with the cyclotron resonance data and the corresponding theoretical calculations for p-CdSb. This is basic information for the analyses of the complex transport properties of CdSb and for working out the energy spectrum model of the shallow energy levels of defects and impurities in this semiconductor. It was found out existence of different mechanisms of hopping conductivity in the presence of metal - insulator transition induced by magnetic field in n- and p-CdSb. Quite unusual feature opened in CdSb is that different types of hopping conductivity may take place in the same crystal depending on temperature, magnetic field or even orientation of crystal in magnetic field. Transport properties of undoped p-CdSb samples show that the anisotropy of the resistivity in weak and strong magnetic fields is determined completely by the anisotropy of the effective mass of the holes. Temperature and magnetic field dependence of the Hall coefficient and magnetoresistance is attributed to presence of two groups of holes with different concentrations and mobilities. The analysis demonstrates that below Tcr ~ 20 K and down to ~ 6 - 7 K the low-mobile carriers are itinerant holes with energy E2 ≈ 6 meV. The high-mobile carriers, at all temperatures T < Tcr, are holes activated thermally from a deeper acceptor band to itinerant states of a shallower acceptor band with energy E1 ≈ 3 meV. Analysis of temperature dependences of mobilities confirms the existence of the heavy-hole band or a non-equivalent maximum and two equivalent maxima of the light-hole valence band. Galvanomagnetic effects in n-CdSb reveal the existence of two groups of carriers. These are the electrons of a single minimum in isotropic conduction band and the itinerant electrons of the narrow impurity band, having at low temperatures the energies above the bottom of the conduction band. It is found that above this impurity band exists second impurity band of only localized states and the energy of both impurity bands depend on temperature so that they sink into the band gap when temperature is increased. The bands are splitted by the spin, and in strong magnetic fields the energy difference between them decreases and redistribution of the electrons between the two impurity bands takes place. Mobility of the conduction band carriers demonstrates that scattering in n-CdSb at low temperatures is strongly anisotropic. This is because of domination from scattering on the neutral impurity centers and increasing of the contribution to mobility from scattering by acoustic phonons when temperature increases. Metallic conductivity in zero or weak magnetic field is changed to activated conductivity with increasing of magnetic field. This exhibits a metal-insulator transition (MIT) induced by the magnetic field due to shift of the Fermi level from the interval of extended states to that of the localized states of the electron spectrum near the edge of the conduction band. The Mott variablerange hopping conductivity is observed in the low- and high-field intervals on the insulating side of the MIT. The results yield information about the density of states, the localization radius of the resonant impurity band with completely localized states and about the donor band. In high magnetic fields this band is separated from the conduction band and lies below the resonant impurity bands.

Sormijatketun rakennesahatavaran lujuuteen vaikuttavat tekijät puun jatkojalostuksessa

Diplomityö tehtiin Stora Enson Kiteen sahalla, tuotantokäytössä olevaa sormijatkoslinjaa tutkien. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää raaka-aineen keskikosteuden, kosteusgradientin, mitallistamishöyläyksen ja liitettävien aihioiden pituuden vaikutus jatketun tuotteen laatuun. Koekappaleita valmistettiin viisi höylättyä ja viisi sahapintaista luokkaa. Luokat valmistettiin eripituisista aihioista, puolen metrin jaolla. Koekappaleiden taivutuslujuus mitattiin nelipistetaivutuksella, standardin EN 408 mukaan. Taivutuskokeen jälkeen kappaleista mitattiin keskikosteus ja sahattiin koepalat kosteusgradientin mittaamiseksi. Koekappaleita valmistettiin yhteensä 37.8 m3. Tutkimuksissa selvisi, että kappaleiden keskikosteuden ja taivutuslujuuden välillä vallitsee heikko positiivinen riippuvuus. Kosteusgradientin ja taivutuslujuuden välillä riippuvuus on selkeämpi, kosteusgradientin kasvaessa myös taivutuslujuus lisääntyy. Tämä selittyy kappaleiden tiheyden vaihtelulla. Tiheämpiin kappaleisiin jää kuivauksessa suurempi kosteusgradientti. Aihioiden mitallistaminen pienentää taivutuslujuuden hajontaa ja vähentää raaka-aineen mittaheittojen aiheuttamia häiriöitä tuotannossa. Aihionpituus vaikuttaa murtumatyyppien jakaumiin ja aihioiden kierouteen. Sopivin aihionpituus on tässä tapauksessa 0.8-1.0 m. Puolet kappaleista murtui liitoksen ulkopuolelta, useimmiten oksan kohdalta. Paras tapa parantaa kappaleiden lujuutta on lujuuslajitella raaka-aine.

Erään hienopaperikoneen paksuusprofiilin hallinta

Työn kirjallisuusosassa perehdytään paperikoneen online-mittarien toimintaan, poikkisuuntaisten profiilien säätämiseen ja kalanterointiin. Työn tavoitteena oli löytää syyt erään hienopaperikoneen heikkoon paksuusprofiiliin ja siitä aiheutuvaan suureen rullahylkymäärään. Syitä heikkoon paksuusprofiiliin on haettu kalanterin, päällystysasemien ja laatusäätöjärjestelmän toiminnoista. Työssä on tutkittu myös karheusprofiilin vaikutusta paksuusmittaukseen. Työssä löydettiin selvä yhteys paperin karheusprofiilin ja paperikoneen paksuusmittarin mittaaman paksuusprofiilin välille. Radan reuna-alueiden karheus suurentaa online-paksuusmittarin mittaustulosta. Karheusprofiili ei kuitenkaan vaikuta laboratoriomittareilla mitattuun paksuusprofiiliin. Paperikoneen onlinepaksuusmittarin mittausvirhe on kompensoitava, jotta paperin todellinen paksuusprofiili saadaan suoraksi. Työssä tehtyjen tutkimusten perusteella muodostettiin ajomalli, jolla ajettiin koeajojakso. Ajomallin päällimmäinen tarkoitus oli kompensoida paperikoneen online- paksuusmittarin mittausvirhe. Koeajo onnistui hyvin. Koeajojakson profiilivioista johtuva rullahylyn määräoli merkittävästi pienempi kuin referenssijakson profiilivioista johtuva rullahylyn määrä.

Hiljaisen tiedon tallennusHämeen Puhelin Oy:ssä vuosina 2006-2010

Moderni liiketoiminta kohtaa uusia haasteita. Haasteiden aiheuttajia ovat mm. alenevat tuotantokustannukset ja kiihtyvä kilpailu. Jotta yritys kykenisi vastaamaan näihin moderneihin haasteisiin, sen tulee toimissaan hyödyntää tehokkaasti omat resurssit. Yrityksen suurimmat resurssit sijaitsevat henkilöstössä, heihin sitoutuneessa tiedossa. Tästä tiedosta iso osa on ns. hiljaista tietoa, jota ei voida perinteisin keinoin tallentaa. Tämä työ, tutkimus keskittyy tuon hiljaisen tiedon tallentamiseen. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda malli, joka sisältää hiljaisen tiedon keruun, analyysin ja siirtämisen. Kokonaisuus muodostaa työkalun jolla teettävän yrityksen eläkkeelle jäävä henkilöstön hiljainen tieto tallennetaan yritykseen. Mallin lisäksi tutkimuksessa tuodaan esille aihetta koskevat erilaiset kehitysmahdollisuudet ja visiot.

Oxygen adsorption on Cu(510)

Tässä työssä on tutkittu kuparin (510)-askelpinnan reaktiivisuutta käyttäen apuna kvanttimekaanisia ab initio laskentamenetelmiä. Tutkimus on toteutettu laskemalla happiatomin adsorptioenergia ja tilatiheys erilaisissa potentiaalisissa adsorptiopaikoissa pinnalla. Myös happimolekyylin adsorptiota ja hajoamista ontarkasteltu laskemalla pintaa lähestyvälle molekyylille potentiaalienergiapintoja. Energiapintojen tuloksia on myös täydennetty kvanttimekaanisilla molekyylidynamiikkalaskuilla. Metallisia askelpintoja pidetään yleisesti sileitä pintoja reaktiivisempina happea kohtaan, johtuen askeleen reunan pienentävästä vaikutuksesta molekyylin hajoamisen tiellä olevaan energiavaliin. On kuitenkin olemassa myös tuloksia, jotka osoittavat hapen tarttumisprosessin olevan hallitseva juuri terassialueella, askeleen reunan sijasta. Tässä työssä on todettu hapen adsorboituvan Cu(510)-pinnalla tehokkaimmin juuri terassilla olevaan hollow-paikkaan. Myös adsorptioenergiat ovat tällä pinnalla pienempiä kuin sileällä (100)-pinnalla. Potentiaalienergiapintojen perusteella Cu(510)-pinnan todetaan myös olevan vähemmän reaktiivinen kuin askelpintojen yleisesti odotetaan olevan, vaikka askeleen reunan todetaankin pienentävän happiatominhajoamisen esteenä olevaa energiavallia.

Oxygen adsorption on Cu(211) and structurally and chemically modified Cu(100)

Kuparipinnan hapettuminen on viimevuosina ollut suosittu tutkimuskohde materiaalitieteissä kuparin laajan teollisuuskäytön vuoksi. Teollisuussovellusten, kuten suojaavien pintaoksidien kehittäminen vaatii kuitenkin syvällistä tuntemusta hapettumisprosessista ja toisaalta myös normaaliolosuhteissa materiaalissa esiintyvien hilavirheiden vaikutuksesta siihen. Tässä työssä keskitytäänkin tutkimaan juuri niitä mekanismeja, joilla erilaiset pintavirheet ja porrastettu pintarakenne vaikuttavathapen adsorptioprosessiin kuparipinnalla. Tutkimus on tehty käyttämällä laskennallisia menetelmiä sekä VASP- ja SIESTA-ohjelmistoja. Työssätutkittiin kemiallisia ja rakenteellisia virheitä Cu(100)-pinnalla, joka on reaktiivisin matalanMillerin indeksin pinta ja porrastetun pinnan tutkimuksessa käytettiin Cu(211)-pintaa, joka puolestaan on yksinkertainen, stabiili ja aiemmissa tutkimuksissa usein käytetty pintarakenne. Työssä tutkitut hilavirheet, adatomit, vähentävät molekyylin dissosiaatiota kuparipinnalla, kun taas vakanssit toimivat dissosiaation keskuksina. Kemiallisena epäpuhtautena käytetty hopeakerros ei estä kuparin hapettumista, sillä happi aiheuttaa mielenkiintoisen segregaatioilmiön, jossa hopeatyöntyy syvemmälle pinnassa jättäen kuparipinnan suojaamattomaksi. Porrastetulla pinnalla (100)-hollow on todennäköisin paikka molekyylin dissosiaatiolle, kun taas portaan bridge-paikka on suotuisin molekulaariselle adsorptiolle. Lisäksi kuparin steppipinnan todettiin olevan reaktiivisempi kuin tasaiset kuparipinnat.

Sulpun kuvantaminen painelajittelussa

Painelajittelussa sellusta poistetaan epäpuhtauksia. Painelajittimien suunnittelussa on tärkeää ymmärtää lajittimessa tapahtuvia ilmiöitä. Työn tavoitteena oli kehittää kuvaamiseen perustuva mittausjärjestelmä kuitujen liikkeiden mittaamista varten. Mittauksen kohteena ovat sellusulpun kuitujen ja epäpuhtauksien nopeudet. Kuvaamisessa käytetyllä kaksoisvalotuksella pystytään mittaamaan kuitujen ja roskien nopeuksia. Nopeuksien mittaamiseen kuvista kehitettiin järjestelmä ja tutkittiin mahdollisuutta automatisoida mittaaminen. Yksittäisten kuitujen havaitsemiseen sellumassasta käytettiin optisella kirkasteella kirkastettuja kuituja ja UV-valoa. Kuituja värjättiin myös mustiksi ja kuvattiin näkyvällä valolla. Kaksoisvalotukseen käytettiin kahta stroboskooppia. Prosessin kuvaamisessa käytettiin ulkoisella herätteellä ohjattavaa kameraa. Kuvan tuomiseen kameralle ja kohteen valaistukseen käytettiin boroskooppia. Saatujen kuvien käsittelyä ja nopeuksien mittausta varten tehtiin tietokoneohjelma. Käytetyn boroskoopin valovoima ei ollut riittävä kuvausten suorittamiseen, mutta muilta osin laitteisto havaittiin toimivaksi. Kuitujen ja roskien nopeuksia pystyttiin laskemaan ohjelmalla kuvista, joita otettiin ilman boroskooppia. Mittaustiedon hankinnan automatisointi näyttää mahdolliselta tekemällä muutoksia kuvauslaitteistoon.

Sähkön omatuotannon kannattavuustarkastelu

Tässä diplomityössä tutkitaan sähkön omatuotannon kannattavuutta M-realin Simpeleen tehtaiden voimalaitoksella. Erityisesti työssä arvioidaan lauhdesähköntuotannon kannattavuutta polttoaine- ja päästökustannuksista muodostuvien marginaalikustannusten osalta. Koska voimalaitoksen rakennusaste on varsin alhainen,sähköntuotannon kannattavuutta on tarkasteltu arvioimalla sähkön ja lämmön yhteistuotannon kustannuksia ja jakamalla syntyneet kustannukset suhdemenetelmän avulla eri tuotteille. Diplomityössä etsitään kustannustehokkain seospolttosuhde annettujen reunaehtojen puitteissa muodostamalla polttoaineista aiheutuvista kustannuksista laskentamalli, jota optimoidaan Microsoft Excelin Solver-toiminnolla. Lauhdesähköntuotannon marginaalikustannuksia verrataan Nord Poolin SPOT-tuntihintaan. Lauhdesähköntuotanto voimalaitoksella on kannattavaa, mikäli SPOT-tuntihinnan vuorokautinen keskiarvo ylittää lauhdesähköntuotannon marginaalikustannukset.

Fibronectin in the area opaca of the young chick embryo. Immunofluorescence and immuno-electron-microscopic study

Distribution of fibronectin-like immunoreactivity was studied in the area opaca of the young chick embryo (stages 4-6 HH) by use of the immunofluorescence and protein A-coupled to colloidal gold techniques. Fibronectin, associated to the basement membrane, formed a fibrillar network, the pattern of which changed from the centre to the periphery of the area opaca. At the ultrastructural level, differences in fibronectin distribution were found between non-moving and moving cells. The epithelial-like cells presented fibronectin staining exclusively on their basal side. Actively migrating cells (edge and mesodermal cells) showed immunoreactive material localized around their entire surface and within the cytoplasm. The fibronectin distribution is discussed in relation to three important phenomena taking place during the early growth of the area opaca: anchorage and migration of the edge cells, modification of cell shape in relation to mechanical tension, and expansion of the area vasculosa.