Knowledge-based modelling and simulation of operational problems of microbiological origin in wastewater treatment plants

The activated sludge and anaerobic digestion processes have been modelled in widely accepted models. Nevertheless, these models still have limitations when describing operational problems of microbiological origin. The aim of this thesis is to develop a knowledge-based model to simulate risk of plant-wide operational problems of microbiological origin.For the risk model heuristic knowledge from experts and literature was implemented in a rule-based system. Using fuzzy logic, the system can infer a risk index for the main operational problems of microbiological origin (i.e. filamentous bulking, biological foaming, rising sludge and deflocculation). To show the results of the risk model, it was implemented in the Benchmark Simulation Models. This allowed to study the risk model's response in different scenarios and control strategies. The risk model has shown to be really useful providing a third criterion to evaluate control strategies apart from the economical and environmental criteria.

Reintroduction of the Eurasian otter (Lutra lutra) in Muga and Fluvià basins (north-eastern Spain): viability, development, monitoring and trends of the new population

Aquesta tesi es basa en el programa de reintroducció de la llúdriga eurasiàtica (Lutra lutra) a les conques dels rius Muga i Fluvià (Catalunya) durant la segona meitat dels 1990s. Els objectius de la tesi foren demostrar la viabilitat de la reintroducció, demostrar l'èxit de la mateixa, estudiar aspectes ecològics i etològics de l'espècie, aprofitant l'oportunitat única de gaudir d'una població "de disseny" i determinar les probabilitats de supervivència de la població a llarg termini. La reintroducció de la llúdriga a les conques dels rius Muga i Fluvià va reeixir, doncs l'àrea geogràfica ocupada efectivament es va incrementar fins a un 64% d'estacions positives a l'hivern 2001-02. La troballa de tres exemplars adults nascuts a l'àrea de reintroducció és una altra prova que valida l'èxit del programa. La densitat d'exemplars calculada a través dels censos visuals ha resultat baixa (0.04-0.11 llúdrigues/km), però s'aproxima al que hom pot esperar en els primers estadis d'una població reintroduïda, encara poc nombrosa però distribuïda en una gran àrea. La mortalitat post-alliberament va ser del 22% un any després de l'alliberament, similar o inferior a la d'altres programes de reintroducció de llúdrigues reeixits. La mortalitat va ser deguda principalment a atropellaments (56%). El patró d'activitat de les llúdrigues reintroduïdes va esdevenir principalment nocturn i crepuscular, amb una escassa activitat diürna. Les seves àrees vitals van ser del mateix ordre (34,2 km) que les calculades en d'altres estudis realitzats a Europa. La longitud mitjana de riu recorreguda per una llúdriga durant 24 hores va ser de 4,2 km per les femelles i 7,6 km pels mascles. Durant el període de radioseguiment dues femelles van criar i els seus moviments van poder ser estudiats amb deteniment. La resposta de la nova població de llúdrigues a les fluctuacions estacionals en la disponibilitat d'aigua, habitual a les regions mediterrànies, va consistir en la concentració en una àrea menor durant el període de sequera estival, a causa de l'increment de trams secs, inhabitables per la llúdriga per la manca d'aliment, fet que va provocar expansions i contraccions periòdiques en l'àrea de distribució. La persistència a llarg termini de la població reintroduïda va ser estudiada mitjançant una Anàlisi de Viabilitat Poblacional (PVA). El resultat va ser un baix risc d'extinció de la població en els propers 100 anys i la majoria dels escenaris simulats (65%) van assolir el criteri d'un mínim de 90% de probabilitat de supervivència. Del model poblacional construït es dedueix que un punt clau per assegurar la viabilitat de la població reintroduïda és la reducció de la mortalitat accidental. A l'àrea d'estudi, els atropellaments causen més del 50% de la mortalitat i aquesta pot ser reduïda mitjançant la construcció de passos de fauna, el tancament lateral d'alguns trams de carretera perillosos i el control de la velocitat en algunes vies. El projecte de reintroducció ha posat a punt un protocol per a la captura, maneig i alliberament de llúdrigues salvatges, que pot contenir informació útil per a programes similars. També ha suposat una oportunitat única d'estudiar una població dissenyada artificialment i poder comparar diversos mètodes per estimar la distribució i la densitat de poblacions de llúdrigues. Per últim, la reintroducció portada a terme a les conques dels rius Muga i Fluvià ha aconseguit crear una nova població de llúdrigues, que persisteix en el temps, que es reprodueix regularment i que es dispersa progressivament, fins i tot a noves conques fluvials.

Análisis de los períodos de regresión y transición en el primer año de vida

Aquesta tesi està centrada en l'estudi dels períodes de regressió i transició. A partir dels treballs de van de Rijt-Plooij & Plooij (1992) sobre els períodes de regressió, l'autor analitza les característiques comportamentals d'aquests períodes i la relació que tenen amb els períodes de transició. Els períodes de regressió s'entenen com uns moments del desenvolupament durant els quals els nens perden la homeostasi del seu organisme i manifesten una sèrie de conductes pertorbadores per a la mare. El matrimoni Plooij manté que els períodes de regressió són la manifestació de les reorganitzacions cerebrals que tenen lloc durant el període postnatal, i constitueixen la base de les noves habilitats que el nen va adquirint. Així, doncs, l'augment de l'atenció que la mare dispensa al nen durant els períodes de regressió esdevé una font estimular imprescindible en els processos d'educació i culturalització de l'infant. Per tant, els períodes de regressió estan íntimament relacionats amb els períodes durant els quals apareixen nous comportaments qualitativament diferents dels anteriors, que es manifesten de forma ràpida i sobtada, permetent una certa sistematització del procés evolutiu, per la qual cosa s'han denominat transicions. Van de Rijt-Plooij & Plooij, i també nosaltres, considerem que els períodes de regressió són índexs dels períodes de transició. Per aquesta raó també s'han denominar reprogressions. Tanmateix, els períodes de regressió es poden convertir en una font de conflictes que, en situació de risc, poden degenerar en maltractament infantil i, fins i tot, esdevenir el germen de possibles patogènies. Com veiem, els conceptes de període de regressió i transició es troben a l'encreuament entre la fisiologia, la psicologia i la psicopatologia del desenvolupament i, el seu estudi establiria un pont interdisciplinar que contribuiria a la construcció d'un model biopsicosocial del desenvolupament. Els objectius del nostre estudi varen ser comprovar si els períodes descrits per van de Rijt-Plooij i Plooij (1992) també els podem observar en un grup de nens de la població catalana sense problemes socio-econòmics o sanitaris aparents. Per altra banda, vàrem voler comprovar si els períodes de regressió tenen relació amb els períodes de transició. El disseny d'investigació correspon a un model longitudinal i transversal. Es varen seguir -mitjançant entrevistes, qüestionaris i observacions- vint diades mare-nen durant catorze mesos, repartides en quatre cohorts de cinc diades cada una d'elles. Partint d'uns criteris establerts a priori per a la categorització dels períodes de regressió i transició, vàrem estudiar la temporalitat d'ambdós tipus de períodes. També s'ha aprofundit sobre les característiques comportamentals i dinàmiques dels períodes de regressió. Respecte les dades, els percentatges màxims dels períodes de regressió del nostre grup d'estudi han aparegut a les setmanes: 5, 8, 12-13, 18, 26-27, 35, 43 i 52. La mitjana setmanal de cada període ha sigut de dues setmanes. Les nostres dades confirmen les obtingudes en la investigació de van de Rijt-Plooij & Plooij. Tanmateix, també hem trobat diferències (els períodes de regressió de l'estudi holandès són més llargs i coincideixen més) que ens suggereixen que la cultura podrien estar actuant en la forma de presentació del períodes de regressió. Pel que fa a la relació entre els períodes de regressió i l'emergència de nous comportaments (períodes de transició), els resultats mostren que les freqüències màximes dels períodes de regressió sempre es troben poques setmanes abans de les freqüències màximes dels períodes de transició. Per tant, és possible que els períodes de regressió siguin indicadors dels períodes de transició.

Geostatistics for constrained variables: positive data, compositions and probabilities. Applications to environmental hazard monitoring

Aquesta tesi estudia com estimar la distribució de les variables regionalitzades l'espai mostral i l'escala de les quals admeten una estructura d'espai Euclidià. Apliquem el principi del treball en coordenades: triem una base ortonormal, fem estadística sobre les coordenades de les dades, i apliquem els output a la base per tal de recuperar un resultat en el mateix espai original. Aplicant-ho a les variables regionalitzades, obtenim una aproximació única consistent, que generalitza les conegudes propietats de les tècniques de kriging a diversos espais mostrals: dades reals, positives o composicionals (vectors de components positives amb suma constant) són tractades com casos particulars. D'aquesta manera, es generalitza la geostadística lineal, i s'ofereix solucions a coneguts problemes de la no-lineal, tot adaptant la mesura i els criteris de representativitat (i.e., mitjanes) a les dades tractades. L'estimador per a dades positives coincideix amb una mitjana geomètrica ponderada, equivalent a l'estimació de la mediana, sense cap dels problemes del clàssic kriging lognormal. El cas composicional ofereix solucions equivalents, però a més permet estimar vectors de probabilitat multinomial. Amb una aproximació bayesiana preliminar, el kriging de composicions esdevé també una alternativa consistent al kriging indicador. Aquesta tècnica s'empra per estimar funcions de probabilitat de variables qualsevol, malgrat que sovint ofereix estimacions negatives, cosa que s'evita amb l'alternativa proposada. La utilitat d'aquest conjunt de tècniques es comprova estudiant la contaminació per amoníac a una estació de control automàtic de la qualitat de l'aigua de la conca de la Tordera, i es conclou que només fent servir les tècniques proposades hom pot detectar en quins instants l'amoni es transforma en amoníac en una concentració superior a la legalment permesa.

Image segmentation integrating colour, texture and boundary information

La tesis se centra en la Visión por Computador y, más concretamente, en la segmentación de imágenes, la cual es una de las etapas básicas en el análisis de imágenes y consiste en la división de la imagen en un conjunto de regiones visualmente distintas y uniformes considerando su intensidad, color o textura. Se propone una estrategia basada en el uso complementario de la información de región y de frontera durante el proceso de segmentación, integración que permite paliar algunos de los problemas básicos de la segmentación tradicional. La información de frontera permite inicialmente identificar el número de regiones presentes en la imagen y colocar en el interior de cada una de ellas una semilla, con el objetivo de modelar estadísticamente las características de las regiones y definir de esta forma la información de región. Esta información, conjuntamente con la información de frontera, es utilizada en la definición de una función de energía que expresa las propiedades requeridas a la segmentación deseada: uniformidad en el interior de las regiones y contraste con las regiones vecinas en los límites. Un conjunto de regiones activas inician entonces su crecimiento, compitiendo por los píxeles de la imagen, con el objetivo de optimizar la función de energía o, en otras palabras, encontrar la segmentación que mejor se adecua a los requerimientos exprsados en dicha función. Finalmente, todo esta proceso ha sido considerado en una estructura piramidal, lo que nos permite refinar progresivamente el resultado de la segmentación y mejorar su coste computacional. La estrategia ha sido extendida al problema de segmentación de texturas, lo que implica algunas consideraciones básicas como el modelaje de las regiones a partir de un conjunto de características de textura y la extracción de la información de frontera cuando la textura es presente en la imagen. Finalmente, se ha llevado a cabo la extensión a la segmentación de imágenes teniendo en cuenta las propiedades de color y textura. En este sentido, el uso conjunto de técnicas no-paramétricas de estimación de la función de densidad para la descripción del color, y de características textuales basadas en la matriz de co-ocurrencia, ha sido propuesto para modelar adecuadamente y de forma completa las regiones de la imagen. La propuesta ha sido evaluada de forma objetiva y comparada con distintas técnicas de integración utilizando imágenes sintéticas. Además, se han incluido experimentos con imágenes reales con resultados muy positivos.

Avaliação da composição corporal de crianças escolares matriculados na rede pública e privadas

O acompanhamento do perfil da composição corporal e identificar o rápido aumento da obesidade infantil é um fator que se preocupa por esta associado a vários distúrbios metabólicos, além de ser um fator da obesidade na vida adulta. O presente estudo teve como objetivo conhecer a composição corporal de crianças escolares de 8 a 10 anos de idade, de ambos os sexos, matriculados na rede pública e privada da cidade de Riachão do Bacamarte PB. Neste sentido, esta investigação foi de caráter descritivo, abordagem transversal, envolvendo variáveis antropométricas e do IMC, que procurou traduzir a relação entre estas variáveis e o estado físico de crianças das redes públicas e privadas de ensino fundamental. A amostra consistiu por 111 crianças, com idade entre 08 e 10 anos, dos quais 60,4 % (n=67) masculino e 39,6% (n=44) feminino, de 3ªs e 4ªs séries das escolas públicas e privadas da cidade de Riachão do Bacamarte – PB, cujo critério mínimo de inclusão que elas fornecessem ensino fundamental, em virtude da amplitude da faixa etária a ser estudada. Foram realizadas medidas antropométricas como massa corporal (MC), estatura (ES), (IMC) Índice de Massa Corporal e percentual de Gordura. De posse deses dados, foram calculados as possíveis diferenças do índice de massa corporal (IMC) e % de gordura (MG) entre os gêneros, realizou-se uma correlação entre idade (meses) com IMC e (MG), e analisou-se as diferenças do IMC e % Massa Gorda entre as escolas públicas e privadas. Mediante a análise dos resultados constatou-se que a maior parte das crianças avaliadas apresenta-se com o IMC (kg/m2) e % de gordura dentro dos padrões esperados, embora que as meninas apresentaram valores mais elevados. Outros resultados encontrados no presente estudo foi em relação a correlação entre a idade com IMC e % de Gordura, onde houve uma associação positiva estatisticamente significativa ao contrario que demostrou a média entre as escolas tanto no IMC e o % de gordura não demostrando diferença estatisticamente significativa. Diante disso, sugerimos implementação de ações de promoção da saúde na ambiente escolar

De Generalista a Especialista : Motivações para a formação especializada em enfermagem : o caso das organizações de saúde públicas, na sub-região oeste do distrito de Lisboa

O presente estudo, enquadrado na área de gestão de recursos humanos, tem como principal objectivo identificar os factores motivacionais que orientam a adesão à especialização, no grupo profissional dos enfermeiros. Trata-se de um estudo de natureza exploratória, transversal, descritivo, analítico, comparativo e quantitativo. A população do estudo foi o grupo de enfermeiros portugueses, sendo a sua amostra composta por 150 enfermeiros. Este grupo foi seleccionado a partir de um processo de amostragem probabilística estratificada, sem reposição. O instrumento de recolha de dados foi o inquérito por questionário. Para o efeito usou-se o questionário da motivação para a formação (QMF) de Carré (2001), tendo sido já adaptado para a população portuguesa por Correia (2009). A formação contínua é uma condição importante no desenvolvimento do indivíduo, quer a nível pessoal, quer a nível profissional; assim como no desempenho da organização onde o indivíduo exerce a sua profissão. O presente trabalho pretende, assim, identificar os factores motivacionais na função de enfermeiro, e que conduzem à adesão da especialização, em particular ao Curso de Pós-Licenciatura em Enfermagem. Numa primeira parte, faz-se a definição e avaliação da função, desenhando-se um mapa de competências; identificando-se, em paralelo, os motivos/expectativas que levam estes profissionais da saúde à especialização desta mesma escala. Decorrente dos resultados obtidos, o presente trabalho conclui que as duas principais motivações dos enfermeiros para a frequência do CPLEE são a motivação extrínseca Operacional Pessoal e a motivação extrínseca Operacional Profissional. Foi ainda possível determinar que a idade, o género, o vínculo à instituição e a situação financeira também têm um papel decisivo no que concerne à motivação dos enfermeiros para a frequência do CPLEE. Este estudo permitiu ainda consolidar o questionário da motivação para a formação desenvolvido por Philippe Carré, aplicado à população portuguesa, de forma a analisar a motivação dos enfermeiros portugueses para a frequência do CPLEE. Quanto às implicações práticas, pretende-se contribuir para o desenvolvimento e melhoria das práticas de recursos humanos no sector da saúde. Balança-se aqui, consequentemente, um equilíbrio entre o diagnóstico organizacional, e a prescrição prática. Potencialmente, poderá servir de roadmap para áreas como o recrutamento e selecção, gestão de carreiras, formação e desenvolvimento, desenho de trabalho e de funções; e, adicionalmente, para uma melhor gestão académica do ensino pós-graduado, na carreira da enfermagem.

Estudo restrospectivo de pancreatite canina em 41 casos

A pancreatite, apesar de relativamente comum na medicina canina, continua a constituir um desafio devido à sua elevada complexidade patogénica, sinais clínicos não patognomónicos, diagnóstico por vezes difícil e tratamento inespecífico. De forma a realizar um estudo retrospectivo foram avaliados registos médicos de 41 canídeos diagnosticados com pancreatite, apresentados à consulta entre 2007 e 2013, de forma a caracterizar o doente pancreático. As características do animal, história clinica, sinais clínicos apresentados, métodos de diagnóstico e tratamento instituído foram analisados. Como critérios de inclusão neste estudo encontram-se a medição de cPLI com resultados acima do valor de referência e a realização de ecografia abdominal. A ecografia demonstrou evidências de pancreatite em 81% dos casos, sendo este valor superior aos 68% encontrados na literatura. Os sinais clínicos apresentados mais comuns foram vómito (39), prostração (38), dor abdominal (36), perda de peso e anorexia (26), desidratação (25), diarreia (21) e febre (5). Todos os animais foram submetidos a tratamento médico, tendo sido apenas 4 deles sujeitos também a cirurgia. A taxa de sobrevivência nos animais com tratamento médico foi de 95% e de 50 % nos animais com tratamento médico e cirúrgico.

A study of the TAGS, an enduring teaching tool: teachers’ perspectives on the Teacher Assessment of Grammatical Structures teaching practices and application

This paper is studied look at the Teacher’s Assessment of Grammatical Structures (TAGS), Teacher Assessment of Spoken Language (TASL), and Cottage Acquisition Scales for Listening, Language and Speech (CASLLS) criterion-referenced language assessments as well as an inquiry into how teachers of the deaf use the TAGS currently as a teaching tool.

Justicia, vigencia y eficacia del régimen internacional de patentes

La normativa relativa a las patentes de invención ha rebasado las fronteras de los Estados nacionales. Lo que se entiende como invención (regulado de manera implícita al menos), la materia patentable, las excepciones a la patentabilidad, la duración del período de explotación exclusiva que se le concede al inventor sobre su obra producto del intelecto (estándar mínimo, no puede ser inferior), lo que se entiende como explotación, los conceptos de novedad, nivel inventivo, aplicación industrial (regulados de manera implícita al menos), constituyen preceptos uniformes vigentes para la humanidad toda. La afirmación contenida en el párrafo anterior se la debe entender con ciertos límites. Por ejemplo, los distintos Estados pueden excluir como materia patentable al material biológico (con excepción de los micro organismos), ciertos aspectos de la institución de la licencia obligatoria quedan a la libre elección de los Estados, incluso el optar por establecerla, los distintos Estados pueden regular por sobre los acuerdos “mínimos” logrados, etc. Aspectos de importancia, pero no los definitivos a la hora de configurar la protección concedida a las patentes de invención, su objeto y alcance. Por ejemplo, el principio que manda a que se concedan patentes sin importar el ámbito de la tecnología en que sea aplicable la invención, es inequívocamente universal (existe margen para excepciones, reguladas claro). Lo anterior se logró por la aprobación del Acuerdo ADPIC, las siglas en español del acuerdo global que rige la materia, vigente en el mundo entero (aquello es inminente e irrefutable). Este convenio en su segunda década de vigencia ha conseguido efectivamente homologar las más dispares legislaciones a nivel mundial y dar pie al actual régimen global, que este estudio critica. Bajo este escenario queda corto cualquier trabajo que al abordar el tema se refiera únicamente a lo interno, ya que las regulaciones al respecto trascendieron este ámbito. Es así que en un intento por construir un sistema justo, objetivo que constituye el fin último de la Ciencia Jurídica, este trabajo propone modificar las regulaciones globales sobre la materia. Se reconoce para el efecto, por supuesto, la necesidad de evitar distorsiones en el mercado internacional de bienes intangibles, por lo cual se debe ratificar la homologación y universalidad de la normativa sobre las patentes de invención. Es así que contemplando una normativa universal, utilizando como punto de partida el Acuerdo ADPIC, se plantea que la duración de la protección otorgada por una patente de invención, al nacional de cualquier país, dentro de un determinado Estado dependa de la capacidad económica de los habitantes del mismo (correctivo principal). Básicamente cambiará el hecho de que todos los Estados miembros estén obligados a otorgar 20 años de protección, con la introducción de un sistema en que el plazo de protección que otorgue un determinado Estado, tenga relación a la capacidad económica de sus habitantes. Es decir, cada quien según su capacidad. Le corresponderá al organismo multilateral que rige la materia determinar los distintos plazos que otorgarán los diversos Estados, tomando en cuenta la capacidad de sus habitantes, en aplicación de parámetros constantes. Se debe tener en cuenta que, dado el estado actual de las comunicaciones, los productos del intelecto en general y las invenciones de manera particular, benefician a la humanidad toda sin distingo del país o región. Por lo tanto, es deber de toda la humanidad el alentar su creación y difusión, eso si, dentro de la capacidad de cada Estado parar hacerlo.

Criterios de interpretación en la nueva Constitución de Bolivia. Voluntad del constituyente vs. jurisprudencia de la Corte Interamericana de Derechos Humanos (Tema Central)

En este artículo se analizará la posibilidad del Tribunal Constitucional Plurinacional de aplicar, como criterio de interpretación, la jurisprudencia de la Corte Interamericana de Derechos Humanos, de forma preferente a la voluntad del constituyente boliviano como otro criterio de interpretación dispuesto expresamente, a ese efecto se tendrá en cuenta el rol de la interpretación constitucional y su relación con las normas internacionales de derechos humanos, el análisis de la posición jurídica de la jurisprudencia de la Corte Interamericana de Derechos Humanos en el sistema jurídico boliviano, el efecto de la jurisprudencia de la Corte en la protección de derechos humanos, y el análisis de esta jurisprudencia en relación con la voluntad del constituyente como criterios de interpretación.

Dynamics of convectively driven banded jets in the laboratory

The banded organization of clouds and zonal winds in the atmospheres of the outer planets has long fascinated observers. Several recent studies in the theory and idealized modeling of geostrophic turbulence have suggested possible explanations for the emergence of such organized patterns, typically involving highly anisotropic exchanges of kinetic energy and vorticity within the dissipationless inertial ranges of turbulent flows dominated (at least at large scales) by ensembles of propagating Rossby waves. The results from an attempt to reproduce such conditions in the laboratory are presented here. Achievement of a distinct inertial range turns out to require an experiment on the largest feasible scale. Deep, rotating convection on small horizontal scales was induced by gently and continuously spraying dense, salty water onto the free surface of the 13-m-diameter cylindrical tank on the Coriolis platform in Grenoble, France. A “planetary vorticity gradient” or “β effect” was obtained by use of a conically sloping bottom and the whole tank rotated at angular speeds up to 0.15 rad s−1. Over a period of several hours, a highly barotropic, zonally banded large-scale flow pattern was seen to emerge with up to 5–6 narrow, alternating, zonally aligned jets across the tank, indicating the development of an anisotropic field of geostrophic turbulence. Using particle image velocimetry (PIV) techniques, zonal jets are shown to have arisen from nonlinear interactions between barotropic eddies on a scale comparable to either a Rhines or “frictional” wavelength, which scales roughly as (β/Urms)−1/2. This resulted in an anisotropic kinetic energy spectrum with a significantly steeper slope with wavenumber k for the zonal flow than for the nonzonal eddies, which largely follows the classical Kolmogorov k−5/3 inertial range. Potential vorticity fields show evidence of Rossby wave breaking and the presence of a “hyperstaircase” with radius, indicating instantaneous flows that are supercritical with respect to the Rayleigh–Kuo instability criterion and in a state of “barotropic adjustment.” The implications of these results are discussed in light of zonal jets observed in planetary atmospheres and, most recently, in the terrestrial oceans.

On the convergence of the no response test

The no response test is a new scheme in inverse problems for partial differential equations which was recently proposed in [D. R. Luke and R. Potthast, SIAM J. Appl. Math., 63 (2003), pp. 1292–1312] in the framework of inverse acoustic scattering problems. The main idea of the scheme is to construct special probing waves which are small on some test domain. Then the response for these waves is constructed. If the response is small, the unknown object is assumed to be a subset of the test domain. The response is constructed from one, several, or many particular solutions of the problem under consideration. In this paper, we investigate the convergence of the no response test for the reconstruction information about inclusions D from the Cauchy values of solutions to the Helmholtz equation on an outer surface $\partial\Omega$ with $\overline{D} \subset \Omega$. We show that the one‐wave no response test provides a criterion to test the analytic extensibility of a field. In particular, we investigate the construction of approximations for the set of singular points $N(u)$ of the total fields u from one given pair of Cauchy data. Thus, the no response test solves a particular version of the classical Cauchy problem. Also, if an infinite number of fields is given, we prove that a multifield version of the no response test reconstructs the unknown inclusion D. This is the first convergence analysis which could be achieved for the no response test.

Predicting mesh density for adaptive modelling of the global atmosphere

The shallow water equations are solved using a mesh of polygons on the sphere, which adapts infrequently to the predicted future solution. Infrequent mesh adaptation reduces the cost of adaptation and load-balancing and will thus allow for more accurate mapping on adaptation. We simulate the growth of a barotropically unstable jet adapting the mesh every 12 h. Using an adaptation criterion based largely on the gradient of the vorticity leads to a mesh with around 20 per cent of the cells of a uniform mesh that gives equivalent results. This is a similar proportion to previous studies of the same test case with mesh adaptation every 1–20 min. The prediction of the mesh density involves solving the shallow water equations on a coarse mesh in advance of the locally refined mesh in order to estimate where features requiring higher resolution will grow, decay or move to. The adaptation criterion consists of two parts: that resolved on the coarse mesh, and that which is not resolved and so is passively advected on the coarse mesh. This combination leads to a balance between resolving features controlled by the large-scale dynamics and maintaining fine-scale features.

Modelling European winter wind storm losses in current and future climate

Severe wind storms are one of the major natural hazards in the extratropics and inflict substantial economic damages and even casualties. Insured storm-related losses depend on (i) the frequency, nature and dynamics of storms, (ii) the vulnerability of the values at risk, (iii) the geographical distribution of these values, and (iv) the particular conditions of the risk transfer. It is thus of great importance to assess the impact of climate change on future storm losses. To this end, the current study employs—to our knowledge for the first time—a coupled approach, using output from high-resolution regional climate model scenarios for the European sector to drive an operational insurance loss model. An ensemble of coupled climate-damage scenarios is used to provide an estimate of the inherent uncertainties. Output of two state-of-the-art global climate models (HadAM3, ECHAM5) is used for present (1961–1990) and future climates (2071–2100, SRES A2 scenario). These serve as boundary data for two nested regional climate models with a sophisticated gust parametrizations (CLM, CHRM). For validation and calibration purposes, an additional simulation is undertaken with the CHRM driven by the ERA40 reanalysis. The operational insurance model (Swiss Re) uses a European-wide damage function, an average vulnerability curve for all risk types, and contains the actual value distribution of a complete European market portfolio. The coupling between climate and damage models is based on daily maxima of 10 m gust winds, and the strategy adopted consists of three main steps: (i) development and application of a pragmatic selection criterion to retrieve significant storm events, (ii) generation of a probabilistic event set using a Monte-Carlo approach in the hazard module of the insurance model, and (iii) calibration of the simulated annual expected losses with a historic loss data base. The climate models considered agree regarding an increase in the intensity of extreme storms in a band across central Europe (stretching from southern UK and northern France to Denmark, northern Germany into eastern Europe). This effect increases with event strength, and rare storms show the largest climate change sensitivity, but are also beset with the largest uncertainties. Wind gusts decrease over northern Scandinavia and Southern Europe. Highest intra-ensemble variability is simulated for Ireland, the UK, the Mediterranean, and parts of Eastern Europe. The resulting changes on European-wide losses over the 110-year period are positive for all layers and all model runs considered and amount to 44% (annual expected loss), 23% (10 years loss), 50% (30 years loss), and 104% (100 years loss). There is a disproportionate increase in losses for rare high-impact events. The changes result from increases in both severity and frequency of wind gusts. Considerable geographical variability of the expected losses exists, with Denmark and Germany experiencing the largest loss increases (116% and 114%, respectively). All countries considered except for Ireland (−22%) experience some loss increases. Some ramifications of these results for the socio-economic sector are discussed, and future avenues for research are highlighted. The technique introduced in this study and its application to realistic market portfolios offer exciting prospects for future research on the impact of climate change that is relevant for policy makers, scientists and economists.