Estudio de las ecuaciones de Boussinesq para la modelización de tsunamis

[es]Podemos encontrar las ecuaciones de Boussinesq en la descripción de playas, rios y lagos. Estas ecuaciones estudian la dinámica de las aguas poco profundas como las ecuaciones “ Korteweg-deVries (KdV)". Sin embargo, a pesar de ser más conocidas, las ecuaciones de KdV, no son capaces de modelar olas solitarias propagándose en distintas direcciones. Entre muchas otras aplicaciones de las ecuaciones de Boussinesq destaca la de modelar olas de tsunamis. Estos tipos de olas ya son perfectamente descritos por las ecuaciones de Navier Stokes, pero todavía no existen técnicas que permitan resolverlas en un dominio tridimensional. Para ello se usan las ecuaciones de Boussinesq, pensadas como una simplificación de las ecuaciones de Navier Stokes. Los años 1871 y 1872 fueron muy importantes para el desarrollo de las ecuaciones de Boussinesq. Fue en 1871 cuando Valentin Joseph Boussinesq recibió el premio de la “Academy of Sciences”, por su trabajo dedicado a las aguas poco profundas. Ahí fue donde Boussinesq introdujo por primera vez los efectos dispersivos en las ecuaciones de Saint-Venant. Por ello, se puede decir que las ecuaciones de Boussinesq son más completas físicamente que las ecuaciones de Saint-Venant. Las ecuaciones de Boussinesq contienen una estructura hiperbólica (al igual que las ecuaciones no lineales de aguas poco profundas) combinada con derivadas de orden elevado para modelar la dispersión de la ola. Las ecuaciones de Boussinesq pueden aparecer de muchas formas distintas. Dependiendo de como hayamos escogido la variable de la velocidad podemos obtener un modelo u otro. El caso más usual es escoger la variable velocidad en un nivel del agua arbitrario. La efectividad de la ecuación de Boussinesq seleccionada variará dependiendo de la dispersión. Una buena elección de la variable velocidad puede mejorar significativamente la modelización de la propagación de ondas largas. Formalmente, como veremos en el capítulo 1, podemos transformar términos de orden elevado en términos de menor orden usando las relaciones asintóticas. Esto nos proporciona una forma elegante de mejorar las relaciones de dispersi\'on. Las ecuaciones de Boussinesq más conocidas son las que resolveremos en el capítulo 2. En dicho capítulo veremos la ecuación cúbica de Boussinesq, que sirve para describir el movimiento de ondas largas en aguas poco profundas; las ecuaciones de Boussinesq acopladas, que describen el movimiento de dos fluidos distintos en aguas poco profundas (como puede ser el caso de un barco que desprende accidentalmente aceite, el aceite va creando una capa que flota encima de la superficie del agua); la ecuación de Boussinesq estándar, que describe un gran número de fenómenos de olas dispersivas no lineales como la propagaci\ón en ambas direcciones de olas largas en la superficie de aguas poco profundas. Pero en olas de longitud de onda corta presenta una inestabilidad y la ecuación es incorrecta para el problema de Cauchy, por ello Bogolubsky propuso la ecuación de Boussinesq mejorada. Esta ecuación es la última que estudiaremos en el capítulo 2 y es una ecuación físicamente estable, correcta para el problema de Cauchy y además como veremos en el capítulo 3, apropiada para las simulaciones numéricas. Como ya indicado, en el capi tulo 1 deduciremos las ecuaciones de Boussinesq a partir de las ecuaciones físicas del flujo potencial. El objetivo principal es deducir dos modelos de ecuaciones de Boussinesq acopladas y obtener su relación de dispersión. Para llegar a ello, se usa un método de la expansión asintótica de la velocidad potencial en términos de un pequeño parámetro. De esta manera conseguimos dos modelos distintos, cada uno asociado a uno de los dos modelo de disipación que hemos establecido. Por último dado que las ecuaciones siempre vienen dadas en variables dimensionales, volveremos a la notación dimensional para analizar la relación de dispersión de las ecuaciones de Boussinesq disipativas. En el capí tulo 2 pasaremos a su resolución analítica, buscando soluciones de tipo solitón. Introduciremos el método de la tangente hiperbólica, muy útil para encontrar soluciones exactas de ecuaciones no lineales. Usaremos este método para resolver la ecuación cúbica de Boussinesq, un sistema de ecuaciones acopladas de Boussinesq, la ecuación estandar de Boussinesq y la mejorada. Los sistemas que aparecen en la aplicación del método de la tangente hiperbólica estan resueltos usando el software Mathematica y uno de ellos irá incluido en el apéndice A. En el capíulo 3 se introduce un esquema en diferencias finitas, que sirve para convertir problemas de ecuaciones diferenciales en problemas algebraicos fácilmente resolubles numéricamente. Este método nos ayudaráa estudiar la estabilidad y a resolver la ecuación mejorada de Boussinesq numéricamente en dos ejemplos distintos. En el apéndice B incluiremos el programa para la resolución numérica del primer ejemplo con el Mathematica.

Razão ou sensibilidade? A educação que orientou a composição de personagens femininas em obras de Jane Austen

A presente dissertação tem como objetivo analisar de que forma a educação oferecida a mulheres do final do século XVIII e início do século XIX pode ter contribuído para a composição de personagens femininas nos romances Razão e sensibilidade (1811) e Orgulho e preconceito (1813), da escritora britânica Jane Austen (1775 1817). O presente trabalho apresenta o pensamento de importantes nomes da literatura, da crítica e teoria literárias, como também da história, como suporte no mapeamento não apenas do que era discutido a respeito do momento e do lugar em que Jane Austen e os romances aqui em tela se inserem, mas principalmente acerca da educação feminina

Entre o cambucá e a nêspera: aspectos do português brasileiro em O tronco do ipê e o projeto romântico de José de Alencar

Esta dissertação investiga tendências pronominais encontradas na obra O Tronco do Ipê (1871), de José de Alencar, situando o romance no contexto literário em que se insere o autor o Romantismo. Também utilizamos o romance Sonhos dOuro (1872) em situações em que foram necessários contrapontos. O primeiro elemento pronominal analisado foi a frequência e a deriva gramatical da construção a gente, típica da variedade americana da língua portuguesa e etapa final do processo da gramaticalização, que a tornou equivalente a nós. Quanto ao a gente, nossa finalidade foi averiguar em que medida esse recurso da língua coloquial foi incorporado pelo ilustre prosador brasileiro. O segundo elemento analisado foi a colocação pronominal, largamente mencionada tanto por críticos contemporâneos ao autor cearense quanto por aqueles estudiosos do legado alencariano e romântico para a expressão linguística na literatura. Para a colocação pronominal, levantamos dados diversos que possam confirmar ou questionar os estudos já existentes. Por fim, estudamos ainda o significado do aparecimento/ausência do pronome reto como acusativo ou como acusativo-sujeito na língua literária de Alencar. Esta pesquisa pretende ser uma contribuição a um capítulo da história do português escrito no Brasil

The Origins and Early History of the Steamer Albatross, 1880–18

Spencer Fullerton Baird (Fig. 1), a noted systematic zoologist and builder of scientific institutions in 19th century America, persuaded the U.S. Congress to establish the United States Commission of Fish and Fisheries1 in March 1871. At that time, Baird was Assistant Secretary of the Smithsonian Institution. Following the death of Joseph Henry in 1878, he became head of the institution, a position he held until his own demise in 1887. In addition to his many duties as a Smithsonian official, including his prominent role in developing the Smithsonian’s Federally funded National Museum as the repository for governmental scientific collections, Baird directed the Fish Commission from 1871 until 1887. The Fish Commission’s original mission was to determine the reasons and remedies for the apparent decline of American fisheries off southern New England as well as other parts of the United States. In 1872, Congress further directed the Commission to begin a large fish hatching program aimed at increasing the supply of American food f

Foreword and Acknowledgments: Woods Hole Laboratory Centennial

The year 1985 was one of celebration for the Woods Hole Laboratory of the National Marine Fisheries Service's Northeast Fisheries Center. The reason was the one hundredth anniversary of the completion and occupation of the first facility in the world dedicated to marine fisheries research. Spencer Fullerton Baird, Assistant Secretary of the Smithsonian Institution, and newly appointed first Commissioner of the nascent U.S. Commission of Fish and Fisheries visited Woods Hole in the summer of 1871 to establish a base from which to begin the investigations mandated by Congress when they established the "Fish Commission." During the following three summers (1872-74), operations were conducted from several other localities along the New England coast. During the course of those four years Baird determined that Woods Hole offered the most suitable natural and physical amenities for the investigations being conducted by the Fish Commission at that time, and for those envisioned for the future. The base for Commission operations was returned to Woods Hole in the summer of 1875 and has remained there ever since, through times fair and foul and several agency changes.

豆科黄华属（Thermopsis）的系统学研究

本文重点分析了黄华属植物的形态变异，并结合微形态、植物地理及分子生物学的证据，对全世界黄华属植物首次进行了全面的分类学修订，承认全世界黄华属植物共5组、21种、6变种。对Czefranova (1954，1958，1970，1976)的分类系统／2亚属、4组、38种，及其他学者描述的种进行了修正。对7个种进行了归并处理：确认了3个种的分类学地位;新组合了两个变种;建立了1个新组。 考证了属的正确模式及一些种的合法学名。长期被误用的本属模式 Thermopsis lanceolata R．Br. (1811)实际上是根据Sophora lupinoides L．(1973)同 模式（轮生花）建立的一个多余名，这个命名法上的异名应当被废弃而代之以T. lupinoides (L.) Link (1821)。而长期被误用的东北亚互生花黄华的正确名称应当是T. fabacea (Pall.) DC. (1825). 本文首次较全面的研究了黄华属植物的地理学。黄华属基本上为东亚-北美间断分布属。东亚地区是黄华属植物的现代分布及分化中心。伊朗-土兰地区及落基山地区是次生分布和次生演化中心，该属的多倍性现象也出现在这二地区，而且自此二地区曾经描述了许多新分类群，同时也被归并了很多，然而，最近的分子生物学证据又揭示，在这些地区曾被归并的一些分类群应是不同的实体，这似乎也在提醒分类学家，对这些物种分化较活跃的区域进行分类处理时，无论是描述新分类群，抑还归并或新组合旧分类群都应持谨慎态度。 据黄华属植物的现代地理分布、形态演化趋势、现有的化石及地质历史资料推测，黄华属植物在中新世之前早已存在，并且很可能在早第三纪或晚白垩纪，起源于劳亚古陆上一个含羽扇豆生物碱的古槐成员。两大陆分离后，在不同的促进种化因子的影响下，形成了各自的演化格局。根据黄华属植物的系统演化趋势、原始类群的分布式样及特有现象分析，东亚地区的中国，日本亚区和北美的阿把拉契亚省可能是可能是本属现存植物的原始类型保存中心。

落叶松属的分子进化与生物地理学

　　松科植物的核基因组十分庞大，基因常形成复杂的基因家族，核rDNA ITS 区在基因组内和基因组间存在广泛的长度和序列变异，但染色体数目和核型却高度保守，几乎均为二倍体(2n＝24)，与被子植物频繁的多倍化和高度均一的ITS区形成鲜明对比;叶绿体、线粒体和核基因组分别为父系、母系及双亲遗传，这种独特的遗传体系组合为系统发育重建研究提供了便利条件。因此，松科植物不仅是阐明基因树/物种树这一理论问题的理想试材，而且是基因和基因组进化及核rDNA致同进化机制研究的好材料。此外，松科植物的进化历史悠久，很多类群经历了多次重大的地质历史事件，并呈各种间断分布格局，其生物地理学问题受到广泛关注。本文对落叶松属所有物种(L. lyallii除外)和大部分变种的叶绿体基因组trnT-trnF区、低拷贝核4CL基因家族 (4-香豆酸辅酶A连接酶基因)及多拷贝核rDNA ITS区进行了序列分析，重建了该属的系统发育并揭示了其地理分布格局的形成过程，同时基于克隆和基因谱系分析，探讨了核4CL和rDNA ITS这两个基因家族的进化式样及规律。 　　1. 叶绿体trnT-trnF区和核rDNA ITS区的研究结果表明：落叶松属的种间遗传分化程度很低，北美的种类构成一个单系分支，并为欧亚种类的姐妹群。短苞鳞的欧亚落叶松组和长苞鳞的欧亚红杉组之间的分化较早，接近欧亚和北美种类间的分化时间。换句话说，苞鳞长短的分化在落叶松属中至少发生过两次，其中一次在落叶松属分化的初期，另一次在北美的种类中。结合化石、地史及气候资料，我们推测：落叶松属的共同祖先通过白令陆桥扩散，并形成欧亚和北美两支,然后在不同的板块上独立进化。落叶松组的泛北极分布是冰期后的回迁形成的，而红杉组的物种在第三纪全球气温降低时向南迁移，进而形成东亚－北美间断分布，特别是欧亚红杉组的祖先曾伴随青藏高原的隆升而发生辐射分化。 　　2. 在落叶松属4CL基因家族的研究中共获得44个差异的克隆，除华北落叶松外，其它种类均含2-4个成员。系统发育分析表明： 4CL基因频繁发生重复/丢失，并导致谱系拣选。该基因在落叶松属的共同祖先中发生一次重复，形成4clA和4clB，4clA再次发生基因重复形成4clA1和4clA2。重复产生的这两对并系基因拷贝在进化速率上呈显著差异，其中一个拷贝的进化速率明显加快，可能与进化制约的减弱或功能分化有关。结合其它核基因的研究结果，我们推测频繁的基因重复/丢失可能是形成和维持松科植物庞大核基因组的重要机制之一。 　　3. 对落叶松属101个nrDNA ITS克隆进行了序列及分子进化分析，发现极少数克隆存在较大的长度及（或）序列变异，并可能为假基因或重组体，其它克隆间的序列分化水平较低。因而，落叶松属核rDNA的致同进化速率比松科中两个古老的属（松属和云杉属）快。该致同进化速率的加快可能与落叶松属年轻的进化历史及染色体上较少的rDNA位点数目有关。由于一些特异克隆含嵌合序列及极高的序列变异，推测它们可能来源于物种进化过程中染色体重排形成的小位点(minor loci)或为孤独基因(orphons)。此外，我们发现nrDNA ITS克隆的分布式样与落叶松属的分化及地理分布格局的形成有密切关系：在欧亚红杉组中，克隆常按分类群（物种或变种）形成单系分支，表明这些类群的分化曾伴随着强烈的nrDNA ITS奠基者效应;相反，在欧亚落叶松组中，所有物种的克隆均混杂在一起，说明这些物种的分化时间较晚或在冰期后回迁的过程中曾发生频繁的种间基因交流。

A stochastic model of temporal variations in monthly temperature, precipitation, snowfall, and resulting snowpack

We report a Monte Carlo representation of the long-term inter-annual variability of monthly snowfall on a detailed (1 km) grid of points throughout the southwest. An extension of the local climate model of the southwestern United States (Stamm and Craig 1992) provides spatially based estimates of mean and variance of monthly temperature and precipitation. The mean is the expected value from a canonical regression using independent variables that represent controls on climate in this area, including orography. Variance is computed as the standard error of the prediction and provides site-specific measures of (1) natural sources of variation and (2) errors due to limitations of the data and poor distribution of climate stations. Simulation of monthly temperature and precipitation over a sequence of years is achieved by drawing from a bivariate normal distribution. The conditional expectation of precipitation. given temperature in each month, is the basis of a numerical integration of the normal probability distribution of log precipitation below a threshold temperature (3°C) to determine snowfall as a percent of total precipitation. Snowfall predictions are tested at stations for which long-term records are available. At Donner Memorial State Park (elevation 1811 meters) a 34-year simulation - matching the length of instrumental record - is within 15 percent of observed for mean annual snowfall. We also compute resulting snowpack using a variation of the model of Martinec et al. (1983). This allows additional tests by examining spatial patterns of predicted snowfall and snowpack and their hydrologic implications.

火烧、施肥、刈割及其交互作用对草原土壤净氮矿化的影响

我国北方温带草原地处干旱半干旱区，是欧亚大陆草原生物区系的重要组成部分，也是我国重要的畜牧业生产基地。土壤氮素作为陆地植物生长和生态系统初级生产力的主要限制因子之一，了解其矿化和可利用性对各种人为干扰因素的响应，有助于我们充分认识草地退化机理，维持草场生产力并进一步促进畜牧业的可持续发展，为草地恢复、重建和维护提供理论依据。本实验在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的多年围封退化样地，分别实施了火烧、施肥、刈割及其交互作用的人为干扰处理，利用原状土野外培养的方法，在两年时间中，研究不同的人为干扰因素（火烧、施肥、刈割及其交互处理）对土壤净氮矿化作用的影响。 火烧显著影响草原的氮循环过程，季节和年际的气候变化参与调节氮循环对火烧处理的响应。多年围封后的初次人工火烧处理显著降低了第一个生长季（2006 年生长季）和其后冬季的土壤净氮矿化速率，但是，火烧处理仅在冬季对土壤无机氮含量产生显著降低作用；2007 年生长季，火烧处理对土壤净氮矿化速率和土壤无机氮含量没有显著作用，但是在个别月份，不同的火烧频率对土壤净氮矿化速率和无机氮含量的影响表现出差异。2006 年生长季，未火烧样地和火烧样地净氮矿化积累量分别为3.07±0.26 g N m-2 和2.18±0.21 g N m-2；冬季，未火烧样地和火烧样地净氮矿化积累量分别为1.18±0.25 g N m-2 和0.51±0.08 g N m-2；2007 年生长季，未火烧样地（BC）、每年火烧样地（B1）和两年一烧样地（B2）净氮矿化积累量分别为1.32±0.21 g N m-2、0.54±0.30 g N m-2 和 0.77±0.24 g N m-2。较为湿润的2006 年生长季的净氮矿化积累量显著高于较为干旱的2007 年生长季，冬季也存在相当丰富的净氮矿化积累量。我们推论，长时间围封后的单次火烧处理对土壤净氮矿化作用的影响可能是短效的，但是年际间气候变化对土壤净氮矿化作用影响显著。 施肥显著提高了土壤的无机氮含量，并且与施肥梯度呈显著正相关关系。施肥对土壤无机氮含量的影响具有累加效应，第一次施肥和第二次施肥后的首次取样，+N5.25 、+N17.5 、+N28.0 三个施肥梯度的样地土壤无机氮含量比未施肥样地分别高出56%、219%、1054%和514%、891%、1811%。施肥处理在2006 年和2007 年对土壤净氮矿化作用都没有显著影响，仅在2007 年的个别月份有一定效果。以上结果说明，无机氮肥的添加可以明显提高土壤中无机氮的含量，满足植物生长的需求，但对于土壤氮转化过程的影响可能还要受其它环境和生物因子的制约。 刈割对土壤无机氮含量和净硝化速率没有显著作用，对土壤净氮矿化速率仅在个别月份表现显著效果。2007 年生长季，未刈割样地和刈割样地净氮矿化积累量分别为1.32±0.21 g N m-2 和1.08±0.35 g N m-2，不存在显著差异。我们推论，长期围封后的单次刈割处理在短期内对生长季的土壤氮动态仅有微弱影响，并且这种效果还可能受水分因素的制约。 火烧、施肥、刈割的交互处理在2007 年生长季对土壤无机氮含量产生显著作用，但是，对土壤净氮矿化速率和净硝化速率没有显著效果，然而，在不同的取样时间，火烧、施肥、刈割的交互处理对土壤无机氮含量、净氮矿化速率和净硝化速率的影响存在显著差异，说明火烧、施肥、刈割的交互处理对土壤无机氮和净氮矿化作用的影响可能受各种环境因子的制约，尤其是在水分相对缺乏的半干旱内蒙古草原，非生物因子和生物因子可能共同影响着土壤中的氮平衡。 本研究初步分析了长期围封后火烧、施肥、刈割及其交互处理对土壤净氮矿化的影响，初步探究了人为干扰和环境气候变化对土壤可利用性氮的调节作用，为科学地进行禁牧、割草、人工养份添加等草原管理提供了数据支持。