Decoherence of quantum kinematical correlations: Elastic scattering of identical particles

We include the dynamics of the angular straggling process in the angular distributions of Mott scattering of heavy ions. We model the passage of an incoming nucleus through a target as a diffusion process. It is then possible to derive a simple and physically transparent expression for the angular dispersion due to the straggling. The angular dispersion should be folded with the theoretical Mott cross section to see its effect on the amplitude of the Mott oscillations. Our results agree very well with data of Pb-208 + Pb-208 scattering. We define the "classical" limit as the limit when the angular dispersion due to straggling becomes comparable with the Mott oscillation period and get the disappearance of quantum interference occurring at the limit 0.050 root xi Z(4)/E-3/2 >= 1, where xi stands for the target thickness, Z is the system's charge, and E is the center-of-mass energy. The experiments on lead are very close to this limit. We show that the kinematical correlations due to the identity of the particles is maintained, as it should be, and the action of the environment is to reduce the fringe visibility.

Functional characterization and oligomerization of a recombinant xyloglucan-specific endo-beta-1,4-glucanase (GH12) from Aspergillus niveus

Xyloglucan is a major structural polysaccharide of the primary (growing) cell wall of higher plants. It consists of a cellulosic backbone (beta-1,4-linked glucosyl residues) that is frequently substituted with side chains. This report describes Aspergillus nidulans strain A773 recombinant secretion of a dimeric xyloglucan-specific endo-beta-1,4-glucanohydrolase (XegA) cloned from Aspergillus niveus. The ORF of the A. niveus xegA gene is comprised of 714 nucleotides, and encodes a 238 amino acid protein with a calculated molecular weight of 23.5 kDa and isoelectric point of 4.38. The optimal pH and temperature were 6.0 and 60 degrees C, respectively. XegA generated a xyloglucan-oligosaccharides (XGOs) pattern similar to that observed for cellulases from family GH12, i.e., demonstrating that its mode of action includes hydrolysis of the glycosidic linkages between glucosyl residues that are not branched with xylose. In contrast to commercial lichenase, mixed linkage beta-glucan (lichenan) was not digested by XegA, indicating that the enzyme did not cleave glucan beta-1,3 or beta-1,6 bonds. The far-UV CD spectrum of the purified enzyme indicated a protein rich in beta-sheet structures as expected for GH12 xyloglucanases. Thermal unfolding studies displayed two transitions with mid-point temperatures of 51.3 degrees C and 81.3 degrees C respectively, and dynamic light scattering studies indicated that the first transition involves a change in oligomeric state from a dimeric to a monomeric form. Since the enzyme is a predominantly a monomer at 60 degrees C. the enzymatic assays demonstrated that XegA is more active in its monomeric state. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

The submarine volcano eruption off El Hierro Island: Effects on the scattering migrant biota and the evolution of the pelagic communities

[EN] The submarine volcano eruption off El Hierro Island (Canary Islands) on 10 October 2011 promoted dramatic perturbation of the water column leading to changes in the distribution of pelagic fauna. To study the response of the scattering biota, we combined acoustic data with hydrographic profiles and concurrent sea surface turbidity indexes from satellite imagery. We also monitored changes in the plankton and nekton communities through the eruptive and post-eruptive phases. Decrease of oxygen, acidification, rising temperature and deposition of chemicals in shallow waters resulted in a reduction of epipelagic stocks and a disruption of diel vertical migration (nocturnal ascent) of mesopelagic organisms. Furthermore, decreased light levels at depth caused by extinction in the volcanic plume resulted in a significant shallowing of the deep acoustic scattering layer. Once the eruption ceased, the distribution and abundances of the pelagic biota returned to baseline levels. There was no evidence of a volcano-induced bloom in the plankton community.

Advances in understanding of osmotic dehydration and vacuum impregnation of fruits

Osmotic Dehydration and Vacuum Impregnation are interesting operations in the food industry with applications in minimal fruit processing and/or freezing, allowing to develop new products with specific innovative characteristics. Osmotic dehydration is widely used for the partial removal of water from cellular tissue by immersion in hypertonic (osmotic) solution. The driving force for the diffusion of water from the tissue is provided by the differences in water chemical potential between the external solution and the internal liquid phase of the cells. Vacuum Impregnation of porous products immersed in a liquid phase consist of reduction of pressure in a solid-liquid system (vacuum step) followed by the restoration of atmospheric pressure (atmospheric step). During the vacuum step the internal gas in the product pores is expanded and partially flows out while during the atmospheric step, there is a compression of residual gas and the external liquid flows into the pores (Fito, 1994). This process is also a very useful unit operation in food engineering as it allows to introduce specific solutes in the tissue which can play different functions (antioxidants, pH regulators, preservatives, cryoprotectants etc.). The present study attempts to enhance our understanding and knowledge of fruit as living organism, interacting dynamically with the environment, and to explore metabolic, structural, physico-chemical changes during fruit processing. The use of innovative approaches and/or technologies such as SAFES (Systematic Approach to Food Engineering System), LF-NMR (Low Frequency Nuclear Magnetic Resonance), GASMAS (Gas in Scattering Media Absorption Spectroscopy) are very promising to deeply study these phenomena. SAFES methodology was applied in order to study irreversibility of the structural changes of kiwifruit during short time of osmotic treatment. The results showed that the deformed tissue can recover its initial state 300 min after osmotic dehydration at 25 °C. The LF-NMR resulted very useful in water status and compartmentalization study, permitting to separate observation of three different water population presented in vacuole, cytoplasm plus extracellular space and cell wall. GASMAS techniques was able to study the pressure equilibration after Vacuum Impregnation showing that after restoration of atmospheric pressure in the solid-liquid system, there was a reminding internal low pressure in the apple tissue that slowly increases until reaching the atmospheric pressure, in a time scale that depends on the vacuum applied during the vacuum step. The physiological response of apple tissue on Vacuum Impregnation process was studied indicating the possibility of vesicular transport within the cells. Finally, the possibility to extend the freezing tolerance of strawberry fruits impregnated with cryoprotectants was proven.

Numerical simulations of microphysical processes in pyro-convective clouds

Hochreichende Konvektion über Waldbränden ist eine der intensivsten Formen von atmosphärischer Konvektion. Die extreme Wolkendynamik mit hohen vertikalen Windgeschwindigkeiten (bis 20 m/s) bereits an der Wolkenbasis, hohen Wasserdampfübersättigungen (bis 1%) und die durch das Feuer hohen Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln (bis 100000 cm^-3) bilden einen besonderen Rahmen für Aerosol-Wolken Wechselwirkungen.Ein entscheidender Schritt in der mikrophysikalischen Entwicklung einer konvektiven Wolke ist die Aktivierung von Aerosolpartikeln zu Wolkentropfen. Dieser Aktivierungsprozess bestimmt die anfängliche Anzahl und Größe der Wolkentropfen und kann daher die Entwicklung einer konvektiven Wolke und deren Niederschlagsbildung beeinflussen. Die wichtigsten Faktoren, welche die anfängliche Anzahl und Größe der Wolkentropfen bestimmen, sind die Größe und Hygroskopizität der an der Wolkenbasis verfügbaren Aerosolpartikel sowie die vertikale Windgeschwindigkeit. Um den Einfluss dieser Faktoren unter pyro-konvektiven Bedingungen zu untersuchen, wurden numerische Simulationen mit Hilfe eines Wolkenpaketmodells mit detaillierter spektraler Beschreibung der Wolkenmikrophysik durchgeführt. Diese Ergebnisse können in drei unterschiedliche Bereiche abhängig vom Verhältnis zwischen vertikaler Windgeschwindigkeit und Aerosolanzahlkonzentration (w/NCN) eingeteilt werden: (1) ein durch die Aerosolkonzentration limitierter Bereich (hohes w/NCN), (2) ein durch die vertikale Windgeschwindigkeit limitierter Bereich (niedriges w/NCN) und (3) ein Übergangsbereich (mittleres w/NCN). Die Ergebnisse zeigen, dass die Variabilität der anfänglichen Anzahlkonzentration der Wolkentropfen in (pyro-) konvektiven Wolken hauptsächlich durch die Variabilität der vertikalen Windgeschwindigkeit und der Aerosolkonzentration bestimmt wird. rnUm die mikrophysikalischen Prozesse innerhalb der rauchigen Aufwindregion einer pyrokonvektiven Wolke mit einer detaillierten spektralen Mikrophysik zu untersuchen, wurde das Paketmodel entlang einer Trajektorie innerhalb der Aufwindregion initialisiert. Diese Trajektore wurde durch dreidimensionale Simulationen eines pyro-konvektiven Ereignisses durch das Model ATHAM berechnet. Es zeigt sich, dass die Anzahlkonzentration der Wolkentropfen mit steigender Aerosolkonzentration ansteigt. Auf der anderen Seite verringert sich die Größe der Wolkentropfen mit steigender Aerosolkonzentration. Die Reduzierung der Verbreiterung des Tropfenspektrums stimmt mit den Ergebnissen aus Messungen überein und unterstützt das Konzept der Unterdrückung von Niederschlag in stark verschmutzen Wolken.Mit Hilfe des Models ATHAM wurden die dynamischen und mikrophysikalischen Prozesse von pyro-konvektiven Wolken, aufbauend auf einer realistischen Parametrisierung der Aktivierung von Aerosolpartikeln durch die Ergebnisse der Aktivierungsstudie, mit zwei- und dreidimensionalen Simulationen untersucht. Ein modernes zweimomenten mikrophysikalisches Schema wurde in ATHAM implementiert, um den Einfluss der Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln auf die Entwicklung von idealisierten pyro-konvektiven Wolken in US Standardamtosphären für die mittleren Breiten und den Tropen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel die Bildung von Regen beeinflusst. Für geringe Aerosolkonzentrationen findet die rasche Regenbildung hauptsächlich durch warme mikrophysikalische Prozesse statt. Für höhere Aerosolkonzentrationen ist die Eisphase wichtiger für die Bildung von Regen. Dies führt zu einem verspäteten Einsetzen von Niederschlag für verunreinigtere Atmosphären. Außerdem wird gezeigt, dass die Zusammensetzung der Eisnukleationspartikel (IN) einen starken Einfluss auf die dynamische und mikrophysikalische Struktur solcher Wolken hat. Bei sehr effizienten IN bildet sich Regen früher. Die Untersuchung zum Einfluss des atmosphärischen Hintergrundprofils zeigt eine geringe Auswirkung der Meteorologie auf die Sensitivität der pyro-konvektiven Wolken auf diernAerosolkonzentration. Zum Abschluss wird gezeigt, dass die durch das Feuer emittierte Hitze einen deutlichen Einfluss auf die Entwicklung und die Wolkenobergrenze von pyro-konvektive Wolken hat. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass in dieser Dissertation die Mikrophysik von pyrokonvektiven Wolken mit Hilfe von idealisierten Simulation eines Wolkenpaketmodell mit detaillierte spektraler Mikrophysik und eines 3D Modells mit einem zweimomenten Schema im Detail untersucht wurde. Es wird gezeigt, dass die extremen Bedingungen im Bezug auf die vertikale Windgeschwindigkeiten und Aerosolkonzentrationen einen deutlichen Einfluss auf die Entwicklung von pyro-konvektiven Wolken haben.

Origin and variability of PM10 and atmospheric radiotracers at the WMO-GAW station of Mt. Cimone (1998-2011) and in the central Po Valley

Particulate matter is one of the main atmospheric pollutants, with a great chemical-environmental relevance. Improving knowledge of the sources of particulate matter and of their apportionment is needed to handle and fulfill the legislation regarding this pollutant, to support further development of air policy as well as air pollution management. Various instruments have been used to understand the sources of particulate matter and atmospheric radiotracers at the site of Mt. Cimone (44.18° N, 10.7° E, 2165 m asl), hosting a global WMO-GAW station. Thanks to its characteristics, this location is suitable investigate the regional and long-range transport of polluted air masses on the background Southern-Europe free-troposphere. In particular, PM10 data sampled at the station in the period 1998-2011 were analyzed in the framework of the main meteorological and territorial features. A receptor model based on back trajectories was applied to study the source regions of particulate matter. Simultaneous measurements of atmospheric radionuclides Pb-210 and Be-7 acquired together with PM10 have also been analysed to acquire a better understanding of vertical and horizontal transports able to affect atmospheric composition. Seasonal variations of atmospheric radiotracers have been studied both analysing the long-term time series acquired at the measurement site as well as by means of a state-of-the-art global 3-D chemistry and transport model. Advection patterns characterizing the circulation at the site have been identified by means of clusters of back-trajectories. Finally, the results of a source apportionment study of particulate matter carried on in a midsize town of the Po Valley (actually recognised as one of the most polluted European regions) are reported. An approach exploiting different techniques, and in particular different kinds of models, successfully achieved a characterization of the processes/sources of particulate matter at the two sites, and of atmospheric radiotracers at the site of Mt. Cimone.

Identification and dissolution behavior of the secondary uranium minerals in the corrosion products of Depleted Uranium (DU) ammunition formed in soils

In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Techniken eingesetzt um drei Proben (4, 7, and 8) die aus denrnKorrosionsprodukten von aus dem Kosovo Krieg stammenden Munitionskugeln, bestehend aus abgereichertem Uranrn(Depleted Uranium - DU), zu untersuchen. Als erstes Verfahren wurde die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Hierbeirnzeigte sichin den Proben, charakterisiert durch einen Doppelpeak, die Anwesenheit von Schoepitrn(UO2)8O2(OH)12(H2O)12. Der erste und zweite Peakzeigte sich im Spektralbereich von 840,3-842,5 cm-1rnbeziehungsweise 853,6-855,8 cm-1. Diese Werte stimmen mit den Literaturwerten für Raman-Peaks für Schoepitrnüberein. Des Weiteren wurde bei dieser Untersuchungsmethode Becquerelite Ca(UO2)6O4(OH)6(H2O)8 mit einemrnPeak im Bereich zwischen 829 to 836 cm-1 gefunden. Aufgrund des Fehlens des Becquerelitespektrums in derrnSpektralbibliothek wurde eine in der Natur vorkommende Variante analysiert und deren Peak bei 829 cm-1 bestimmt,rnwas mit den Ergebnissen in den Proben korrespondiert. Mittels Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) zeigtenrnsich in allen Proben ähnliche Spektren. Das lässt darauf schließen, dass das pulverisierte Material in allen Probenrndas gleiche ist. Hierbei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit Schoepit und/oder meta-rnSchoepit(UO2)8O2(OH)12(H2O)10, sowie Becquerelite. Weiterhin war weder Autunit, Sabugalit noch Uranylphosphatrnanwesend, was die Ergebnisse einer anderen Studie, durchgeführt an denselben Proben, wiederlegt. DiernAnwesenheit von P, C oder Ca im Probenmaterial konnte ausgeschlossen werden. Im Falle von Calciumkann diesrnmit der Anwesenheit von Uran erklärt werden, welches aufgrund seines Atomradius bevorzugt in Becquerelite (1:6)rneingebaut wird. Die beiden Hauptpeaks für Uran lagen im Falle von U 4f 7/2 bei 382.0 eV und im Falle von U 4f 5/2rnbei 392 eV. Diese Werte mit den Literaturwerten für Schoepit und meta-Schoepitüberein. Die Ergebnissernelektronenmikroskopischen Untersuchung zeigen U, O, Ca, Ti als dominante Komponenten in allen Messungen.rnElemente wie Si, Al, Fe, S, Na, und C wurden ebenfalls detektiert; allerdings kann nicht ausgeschlossen werden,rndass diese Elemente aus dem Boden in der unmittelbaren Umgebung der Munitionsgeschosse stammen. Gold wurdernebenfalls gemessen, was aber auf die Goldarmierung in den Probenaufbereitungsbehältern zurückgeführt werdenrnkann. Die Elektronenmikroskopie zeigte außerdem einige Stellen in denen elementares Uran und Bodenmineralernsowie sekundäre Uranminerale auftraten. Die Elementübersicht zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen U andrnCa und gleichzeitig keine Korrelation zwischen U und Si, oder Mg. Auf der anderen Seite zeigte sich aber einrnZusammenhang zwischen Si und Al da beide Konstituenten von Bodenmineralen darstellen. Eine mit Hilfe derrnElektronenstrahlmikroanalyse durchgeführte quantitative Analyse zeigte den Massenanteil von Uran bei ca. 78 - 80%,rnwas mit den 78,2% and 79,47% für Becquerelite beziehungsweise Schoepit aufgrund ihrer Summenformelrnkorrespondiert. Zusätzlich zeigt sich für Calcium ein Massenanteil von 2% was mit dem Wert in Becquerelite (2.19%)rnrecht gut übereinstimmt. Der Massenanteil von Ti lag in einigen Fällen bei 0,77%, was auf eine noch nicht korrodierternDU-Legierung zurückzuführen ist. Ein Lösungsexperiment wurde weiterhin durchgeführt, wobei eine 0,01 M NaClO4-rnLösung zum Einsatz kam in der die verbliebene Probensubstanz der Korrosionsprodukte gelöst wurde;rnNatriumperchlorate wurde hierbei genutzt um die Ionenstärke bei 0,01 zu halten. Um Verunreinigungen durchrnatmosphärisches CO2 zu vermeiden wurden die im Versuch für die drei Hauptproben genutzten 15 Probenbehälterrnmit Stickstoffgas gespült. Eine Modelkalkulation für den beschriebenen Versuchsaufbau wurde mit Visual MINTEQrnv.3.0 für die mittels vorgenannten Analysemethoden beschriebenen Mineralphasen im pH-Bereich von 6 – 10 imrnFalle von Becquerelite, und Schoepit berechnet. Die modellierten Lösungskurven wurden unter An- und Abwesenheitrnvon atmosphärischem CO2 kalkuliert. Nach dem Ende des Lösungsexperiments (Dauer ca. 6 Monate) zeigten diernKonzentrationen des gelösten Urans, gemessen mittels ICP-OES, gute Übereinstimmung mit den modelliertenrnSchoepit und Becquerelite Kurven. Auf Grund des ähnlichen Löslichkeitverhaltens war es nicht möglich zwichen denrnbeiden Mineralen zu unterscheiden. Schoepit kontrolliert im sauren Bereich die Löslichkeit des Urans, währendrnbecquerelit im basichen am wenigsten gelöst wird. Des Weiteren bleibt festzuhalten, dass ein Anteil an CO2 in diernverschlossenen Probenbehälter eingedrungen ist, was sich mit der Vorhersage der Modeldaten deckt. Die Löslichkeitrnvon Uran in der Lösung als Funktion des pH-Wertes zeigte die niedrigsten Konzentrationen im Falle einer Zunahmerndes pH-Wertes von 5 auf 7 (ungefähr 5,1 x 10-6 mol/l) und einer Zunahme des pH-Wertes auf 8 (ungefähr 1,5 x 10-6rnmol/l bei). Oberhalb dieses Bereichs resultiert jeder weitere Anstieg des pH-Wertes in einer Zunahme gelösten Uransrnin der Lösung. Der ph-Wert der Lösung wie auch deren pCO2-Wert kontrollieren hier die Menge des gelösten Urans.rnAuf der anderen Seite zeigten im Falle von Becquerelite die Ca-Konzentrationen höhere Werte als erwartet, wobeirnwahrscheinlich auf eine Vermischung der Proben mit Bodensubstanz zurückgeführt werden kann. Abschließendrnwurde, unter Berücksichtigung der oben genannten Ergebnisse, eine Fallstudie aus Basrah (Irak) diskutiert, wo inrnzwei militärischen Konflikten Uranmunition in zwei Regionen unter verschiedenen Umweltbedingungen eingesetztrnwurden.

Development and application of an analytical method for the determination of total atmospheric biogenic non-methane organic carbon

Ein wesentlicher Anteil an organischem Kohlenstoff, der in der Atmosphäre vorhanden ist, wird als leichtflüchtige organische Verbindungen gefunden. Diese werden überwiegend durch die Biosphäre freigesetzt. Solche biogenen Emissionen haben einen großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre, indem sie zur Bildung von bodennahem Ozon und sekundären organischen Aerosolen beitragen. Um die Bildung von bodennahem Ozon und von sekundären organischen Aerosolen besser zu verstehen, ist die technische Fähigkeit zur genauen Messung der Summe dieser flüchtigen organischen Substanzen notwendig. Häufig verwendete Methoden sind nur auf den Nachweis von spezifischen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindungen fokussiert. Die Summe dieser Einzelverbindungen könnte gegebenenfalls aber nur eine Untergrenze an atmosphärischen organischen Kohlenstoffkonzentrationen darstellen, da die verfügbaren Methoden nicht in der Lage sind, alle organischen Verbindungen in der Atmosphäre zu analysieren. Einige Studien sind bekannt, die sich mit der Gesamtkohlenstoffbestimmung von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindung in Luft beschäftigt haben, aber Messungen des gesamten organischen Nicht-Methan-Verbindungsaustauschs zwischen Vegetation und Atmosphäre fehlen. Daher untersuchten wir die Gesamtkohlenstoffbestimmung organische Nicht-Methan-Verbindungen aus biogenen Quellen. Die Bestimmung des organischen Gesamtkohlenstoffs wurde durch Sammeln und Anreichern dieser Verbindungen auf einem festen Adsorptionsmaterial realisiert. Dieser erste Schritt war notwendig, um die stabilen Gase CO, CO2 und CH4 von der organischen Kohlenstofffraktion zu trennen. Die organischen Verbindungen wurden thermisch desorbiert und zu CO2 oxidiert. Das aus der Oxidation entstandene CO2 wurde auf einer weiteren Anreicherungseinheit gesammelt und durch thermische Desorption und anschließende Detektion mit einem Infrarot-Gasanalysator analysiert. Als große Schwierigkeiten identifizierten wir (i) die Abtrennung von CO2 aus der Umgebungsluft von der organischen Kohlenstoffverbindungsfaktion während der Anreicherung sowie (ii) die Widerfindungsraten der verschiedenen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoff-verbindungen vom Adsorptionsmaterial, (iii) die Wahl des Katalysators sowie (iiii) auftretende Interferenzen am Detektor des Gesamtkohlenstoffanalysators. Die Wahl eines Pt-Rd Drahts als Katalysator führte zu einem bedeutenden Fortschritt in Bezug auf die korrekte Ermittlung des CO2-Hintergrund-Signals. Dies war notwendig, da CO2 auch in geringen Mengen auf der Adsorptionseinheit während der Anreicherung der leichtflüchtigen organischen Substanzen gesammelt wurde. Katalytische Materialien mit hohen Oberflächen stellten sich als unbrauchbar für diese Anwendung heraus, weil trotz hoher Temperaturen eine CO2-Aufnahme und eine spätere Abgabe durch das Katalysatormaterial beobachtet werden konnte. Die Methode wurde mit verschiedenen leichtflüchtigen organischen Einzelsubstanzen sowie in zwei Pflanzenkammer-Experimenten mit einer Auswahl an VOC-Spezies getestet, die von unterschiedlichen Pflanzen emittiert wurden. Die Pflanzenkammer-messungen wurden durch GC-MS und PTR-MS Messungen begleitet. Außerdem wurden Kalibrationstests mit verschiedenen Einzelsubstanzen aus Permeations-/Diffusionsquellen durchgeführt. Der Gesamtkohlenstoffanalysator konnte den tageszeitlichen Verlauf der Pflanzenemissionen bestätigen. Allerdings konnten Abweichungen für die Mischungsverhältnisse des organischen Gesamtkohlenstoffs von bis zu 50% im Vergleich zu den begleitenden Standardmethoden beobachtet werden.

Nitazoxanide, a broad-spectrum thiazolide anti-infective agent for the treatment of gastrointestinal infections

Colonisation of the gastrointestinal tract by anaerobic bacteria, protozoa, trematodes, cestodes and/or nematodes and other infectious pathogens, including viruses, represents a major cause of morbidity and mortality in Africa, South America and southeast Asia, as well as other parts of the world. Nitazoxanide is a member of the thiazolide class of drugs with a documented broad spectrum of activity against parasites and anaerobic bacteria. Moreover, the drug has recently been reported to have a profound activity against hepatitis C virus infection. In addition, nitazoxanide exhibits anti-inflammatory properties, which have prompted clinical investigations for its use in Crohn's disease. Studies with nitazoxanide derivatives have determined that there must be significantly different mechanisms of action acting on intracellular versus extracellular pathogens. An impressive number of clinical studies have shown that the drug has an excellent bioavailability in the gastrointestinal tract, is fast acting and highly effective against gastrointestinal bacteria, protozoa and helminthes. A recent Phase II study has demonstrated viral response (hepatitis C) to monotherapy, with a low toxicity and an excellent safety profile over 24 weeks of treatment. Pre-clinical studies have indicated that there is a potential for application of this drug against other diseases, not primarily affecting the liver or the gastrointestinal tract.

Effects of elevated atmospheric CO2 and O3 on wood density, antomical proerties and decomposition of Northern Hardwoods

Anthropogenic activities continue to drive atmospheric CO2 and O3 concentrations to levels higher than during the pre-industrial era. Accumulating evidence indicates that both elevated CO2 and elevated O3 could modify the quantity and biochemistry of woody plant biomass. Anatomical properties of woody plants are largely influenced by the activity of the cambium and the growth characteristics of wood cells, which are in turn influenced by a range of environmental factors. Hence, alterations in the concentrations of atmospheric CO2 and / or O3 could also impact wood anatomical properties. Many fungi derive their metabolic resources for growth from plant litter, including woody tissue, and therefore modifications in the quantity, biochemistry and anatomical properties of woody plants in response to elevated CO2 and / or O3 could impact the community of wood-decaying fungi and rates of wood decomposition. Consequently carbon and nutrient cycling and productivity of terrestrial ecosystem could also be impacted. Alterations in wood structure and biochemistry of woody plants could also impact wood density and subsequently impact wood quality. This dissertation examined the long term effects of elevated CO2 and / or O3 on wood anatomical properties, wood density, wood-decaying fungi and wood decomposition of northern hardwood tree species at the Aspen Free-Air CO2 and O3 Enrichment (Aspen FACE) project, near Rhinelander, WI, USA. Anatomical properties of wood varied significantly with species and aspen genotypes and radial position within the stem. Elevated CO2 did not have significant effects on wood anatomical properties in trembling aspen, paper birch or sugar maple, except for marginally increasing (P < 0.1) the number of vessels per square millimeter. Elevated O3 marginally or significantly altered vessel lumen diameter, cell wall area and vessel lumen area proportions depending on species and radial position. In line with the modifications in the anatomical properties, elevated CO2 and O3, alone, significantly modified wood density but effects were species and / or genotype specific. However, the effects of elevated CO2 and O3, alone, on wood anatomical properties and density were ameliorated when in combination. Wood species had a much greater impact on the wood-decaying fungal community and initial wood decomposition rate than did growth or decomposition of wood in elevated CO2 and / or O3. Polyporales, Agaricales, and Russulales were the dominant orders of fungi isolated. Based on the current results, future higher levels of CO2 and O3 may have moderate effects on wood quality of northern hardwoods, but for utilization purposes these may not be considered significant. However, wood-decaying fungal community composition and decomposition of northern hardwoods may be altered via shifts in species and / or genotype composition under future higher levels of CO2 and O3.

Climatological study of transport to the PICO-NARE site using atmospheric backward trajectories

This study developed a transport climatology to the PICO-NARE station, in the central North Atlantic Ocean, using a 40-year set of atmospheric back trajectories. The trajectory set was subjected to a cluster analysis in order to group trajectories into six flow patterns, or clusters. An air flow probability analysis was conducted in conjunction with the cluster analysis in order to determine the source regions for flow to the site. Seasonal differences in the flow patterns were found, which included enhanced westerly flow in the winter, decreased westerly flow in the summer, and spring and fall having moderate westerly flow. The North Atlantic Oscillation had a significant impact on the winter and fall seasons and less significant impacts during spring and summer. The results of the climatology can be used in conjunction with measurements of ozone, CO, NOx, and NOy, which are currently being measured at the site, to develop a long-term, seasonal climatology of transport of pollutants to the central North Atlantic.

Climate spectrum estimation in the presence of timescale errors

We introduce an algorithm (called REDFITmc2) for spectrum estimation in the presence of timescale errors. It is based on the Lomb-Scargle periodogram for unevenly spaced time series, in combination with the Welch's Overlapped Segment Averaging procedure, bootstrap bias correction and persistence estimation. The timescale errors are modelled parametrically and included in the simulations for determining (1) the upper levels of the spectrum of the red-noise AR(1) alternative and (2) the uncertainty of the frequency of a spectral peak. Application of REDFITmc2 to ice core and stalagmite records of palaeoclimate allowed a more realistic evaluation of spectral peaks than when ignoring this source of uncertainty. The results support qualitatively the intuition that stronger effects on the spectrum estimate (decreased detectability and increased frequency uncertainty) occur for higher frequencies. The surplus information brought by algorithm REDFITmc2 is that those effects are quantified. Regarding timescale construction, not only the fixpoints, dating errors and the functional form of the age-depth model play a role. Also the joint distribution of all time points (serial correlation, stratigraphic order) determines spectrum estimation.

Forcing of stratospheric chemistry and dynamics during the Dalton Minimum

The response of atmospheric chemistry and dynamics to volcanic eruptions and to a decrease in solar activity during the Dalton Minimum is investigated with the fully coupled atmosphere–ocean chemistry general circulation model SOCOL-MPIOM (modeling tools for studies of SOlar Climate Ozone Links-Max Planck Institute Ocean Model) covering the time period 1780 to 1840 AD. We carried out several sensitivity ensemble experiments to separate the effects of (i) reduced solar ultra-violet (UV) irradiance, (ii) reduced solar visible and near infrared irradiance, (iii) enhanced galactic cosmic ray intensity as well as less intensive solar energetic proton events and auroral electron precipitation, and (iv) volcanic aerosols. The introduced changes of UV irradiance and volcanic aerosols significantly influence stratospheric dynamics in the early 19th century, whereas changes in the visible part of the spectrum and energetic particles have smaller effects. A reduction of UV irradiance by 15%, which represents the presently discussed highest estimate of UV irradiance change caused by solar activity changes, causes global ozone decrease below the stratopause reaching as much as 8% in the midlatitudes at 5 hPa and a significant stratospheric cooling of up to 2 °C in the mid-stratosphere and to 6 °C in the lower mesosphere. Changes in energetic particle precipitation lead only to minor changes in the yearly averaged temperature fields in the stratosphere. Volcanic aerosols heat the tropical lower stratosphere, allowing more water vapour to enter the tropical stratosphere, which, via HOx reactions, decreases upper stratospheric and mesospheric ozone by roughly 4%. Conversely, heterogeneous chemistry on aerosols reduces stratospheric NOx, leading to a 12% ozone increase in the tropics, whereas a decrease in ozone of up to 5% is found over Antarctica in boreal winter. The linear superposition of the different contributions is not equivalent to the response obtained in a simulation when all forcing factors are applied during the Dalton Minimum (DM) – this effect is especially well visible for NOx/NOy. Thus, this study also shows the non-linear behaviour of the coupled chemistry-climate system. Finally, we conclude that especially UV and volcanic eruptions dominate the changes in the ozone, temperature and dynamics while the NOx field is dominated by the energetic particle precipitation. Visible radiation changes have only very minor effects on both stratospheric dynamics and chemistry.

Changing correlation structures of the Northern Hemisphere atmospheric circulation from 1000 to 2100 AD

Atmospheric circulation modes are important concepts in understanding the variability of atmospheric dynamics. Assuming their spatial patterns to be fixed, such modes are often described by simple indices from rather short observational data sets. The increasing length of reanalysis products allows these concepts and assumptions to be scrutinised. Here we investigate the stability of spatial patterns of Northern Hemisphere teleconnections by using the Twentieth Century Reanalysis as well as several control and transient millennium-scale simulations with coupled models. The observed and simulated centre of action of the two major teleconnection patterns, the North Atlantic Oscillation (NAO) and to some extent the Pacific North American (PNA), are not stable in time. The currently observed dipole pattern of the NAO, its centre of action over Iceland and the Azores, split into a north–south dipole pattern in the western Atlantic with a wave train pattern in the eastern part, connecting the British Isles with West Greenland and the eastern Mediterranean during the period 1940–1969 AD. The PNA centres of action over Canada are shifted southwards and over Florida into the Gulf of Mexico during the period 1915–1944 AD. The analysis further shows that shifts in the centres of action of either teleconnection pattern are not related to changes in the external forcing applied in transient simulations of the last millennium. Such shifts in their centres of action are accompanied by changes in the relation of local precipitation and temperature with the overlying atmospheric mode. These findings further undermine the assumption of stationarity between local climate/proxy variability and large-scale dynamics inherent when using proxy-based reconstructions of atmospheric modes, and call for a more robust understanding of atmospheric variability on decadal timescales.

Barry Saltzman and the Theory of Climate

Barry Saltzman was a giant in the fields of meteorology and climate science. A leading figure in the study of weather and climate for over 40 yr, he has frequently been referred to as the "father of modern climate theory." Ahead of his time in many ways, Saltzman made significant contributions to our understanding of the general circulation and spectral energetics budget of the atmosphere, as well as climate change across a wide spectrum of time scales. In his endeavor to develop a unified theory of how the climate system works, lie played a role in the development of energy balance models, statistical dynamical models, and paleoclimate dynamical models. He was a pioneer in developing meteorologically motivated dynamical systems, including the progenitor of Lorenz's famous chaos model. In applying his own dynamical-systems approach to long-term climate change, he recognized the potential for using atmospheric general circulation models in a complimentary way. In 1998, he was awarded the Carl-Gustaf Rossby medal, the highest honor of the American Meteorological Society "for his life-long contributions to the study of the global circulation and the evolution of the earth's climate." In this paper, the authors summarize and place into perspective some of the most significant contributions that Barry Saltzman made during his long and distinguished career. This short review also serves as an introduction to the papers in this special issue of the Journal of Climate dedicated to Barry's memory.