Applications of symbolic computing for symmetry analysis of differential equations

 This thesis presents a number of applications of symbolic computing to the study of differential equations. In particular, three packages have been produced for the computer algebra system MAPLE and used to find a variety of symmetries (and corresponding invariant solutions) for a range of differential systems.

Urban heat island and wind flow characteristics of a tropical city

 Urban Heat Island (UHI) has become a growing concern to the quality of densely built urban environments, particularly in tropical cities. Wind speed has widely been reported to have decreased the intensity of heat island effect in urban areas. The cooling effect of the wind helps to mitigate the adverse effects of heat island on the micro climate and human thermal comfort. This paper investigates the existence of heat island in Muar, one of the fast growing cities in southern part of Malaysia and its possible causes, and then examines the effects of different urban geometry on the wind flow. The results of this study indicate that the chaotic development in Muar has caused reduced ventilation in urban canyons. The heat island intensity in the city center was recorded as 4. °C during the day and 3.2. °C during the night. Investigation of various urban geometry modifications showed that step up configuration was the most effective geometry as it can distribute the wind evenly allowing the wind to reach even the leeward side of each building. © 2014 Elsevier Ltd.

FracSym: automated symbolic computation of Lie symmetries of fractional differential equations

In this paper, we present an algorithm for the systematic calculation of Lie point symmetries for fractional order differential equations (FDEs) using the method as described by Buckwar & Luchko (1998) and Gazizov, Kasatkin & Lukashchuk (2007, 2009, 2011). The method has been generalised here to allow for the determination of symmetries for FDEs with n independent variables and for systems of partial FDEs. The algorithm has been implemented in the new MAPLE package FracSym (Jefferson and Carminati 2013) which uses routines from the MAPLE symmetry packages DESOLVII (Vu, Jefferson and Carminati, 2012) and ASP (Jefferson and Carminati, 2013). We introduce FracSym by investigating the symmetries of a number of FDEs; specific forms of any arbitrary functions, which may extend the symmetry algebras, are also determined. For each of the FDEs discussed, selected invariant solutions are then presented. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Accounting for uncertainty in volumes of seabed change measured with repeat multibeam sonar surveys

Seafloors of unconsolidated sediment are highly dynamic features; eroding or accumulating under the action of tides, waves and currents. Assessing which areas of the seafloor experienced change and measuring the corresponding volumes involved provide insights into these important active sedimentation processes. Computing the difference between Digital Elevation Models (DEMs) obtained from repeat Multibeam Echosounders (MBES) surveys has become a common technique to identify these areas, but the uncertainty in these datasets considerably affects the estimation of the volumes displaced. The two main techniques used to take into account uncertainty in volume estimations are the limitation of calculations to areas experiencing a change in depth beyond a chosen threshold, and the computation of volumetric confidence intervals. However, these techniques are still in their infancy and, as a result, are often crude, seldom used or poorly understood. In this article, we explored a number of possible methodological advances to address this issue, including: (1) using the uncertainty information provided by the MBES data processing algorithm CUBE, (2) adapting fluvial geomorphology techniques for volume calculations using spatially variable thresholds and (3) volumetric histograms. The nearshore seabed off Warrnambool harbour - located in the highly energetic southwest Victorian coast, Australia - was used as a test site. Four consecutive MBES surveys were carried out over a four-months period. The difference between consecutive DEMs revealed an area near the beach experiencing large sediment transfers - mostly erosion - and an area of reef experiencing increasing deposition from the advance of a nearby sediment sheet. The volumes of sediment displaced in these two areas were calculated using the techniques described above, both traditionally and using the suggested improvements. We compared the results and discussed the applicability of the new methodological improvements. We found that the spatially variable uncertainty derived from the CUBE algorithm provided the best results (i.e. smaller confidence intervals), but that similar results can be obtained using as a fixed uncertainty value derived from a reference area under a number of operational conditions.

A Resource Centric Approach For Advancing Collaboration Through Hydrologic Data And Model Sharing

HydroShare is an online, collaborative system being developed for open sharing of hydrologic data and models. The goal of HydroShare is to enable scientists to easily discover and access hydrologic data and models, retrieve them to their desktop or perform analyses in a distributed computing environment that may include grid, cloud or high performance computing model instances as necessary. Scientists may also publish outcomes (data, results or models) into HydroShare, using the system as a collaboration platform for sharing data, models and analyses. HydroShare is expanding the data sharing capability of the CUAHSI Hydrologic Information System by broadening the classes of data accommodated, creating new capability to share models and model components, and taking advantage of emerging social media functionality to enhance information about and collaboration around hydrologic data and models. One of the fundamental concepts in HydroShare is that of a Resource. All content is represented using a Resource Data Model that separates system and science metadata and has elements common to all resources as well as elements specific to the types of resources HydroShare will support. These will include different data types used in the hydrology community and models and workflows that require metadata on execution functionality. The HydroShare web interface and social media functions are being developed using the Drupal content management system. A geospatial visualization and analysis component enables searching, visualizing, and analyzing geographic datasets. The integrated Rule-Oriented Data System (iRODS) is being used to manage federated data content and perform rule-based background actions on data and model resources, including parsing to generate metadata catalog information and the execution of models and workflows. This presentation will introduce the HydroShare functionality developed to date, describe key elements of the Resource Data Model and outline the roadmap for future development.

Colby News

Tony Blair to Speak at Commencement Science Building Gets Go-Ahead Spike Lee Does the Colby Thing Historian Leonard Awarded Lincoln Prize Presidential Preview Show by Mike Daisey Creates Nationwide Controversy President Adams as Art Curator Chen Wins Peace Grant--Again Qin Awarded Watson Fellowship Roots in Slavery Tell Bigger Story TwitterFEED A (Real) Virtual Community Corrado Tapped as Expert on Super PACs

Televisão, atuação e inovação: as transformações no cotidiano de trabalho de artistas da televisão brasileira

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Comunicação da Universidade Municipal de São Caetano do Sul.

Morfologia e bacias de drenagem da cobertura de gelo da Ilha Rei George, Antártica

Esta dissertação investiga feições morfológicas do campo de gelo e geleiras da Ilha Rei George, nas Shetlands do Sul, Antártica, principalmente para determinar variações na posição das frentes de gelo no período entre 1956 e 1995, através de mapas elaborados a partir de levantamentos aerofotogramétricos e imagens de satélites. A posição das frentes de gelo da ilha foram determinadas a partir de três imagens multiespectraisdo satéliteSPOT, de 1988, 1992 e 1995, e comparadas com suas posições obtidas de fotografia aéreas datadas de 1956. Imagens de satélite Landmt MSS, de 1973 e 1979, e ERS-l SAR, de 1992, foram usadas como intrumentos auxiliares no reconhecimento de feições superficiais do campo de gelo e para delimitação de bacias de drenagem em setores onde as imagens SPOT eram de difícil interpretação. Constatou-se que dos 1250 km2 da área da Ilha Rei George, 92,7% são cobertos por massas de gelo, tendo sido identificadas setenta bacias de drenagem glacial. Retração generalizada das frentes de gelo foi observada ao longo de quatro décadas, resultando na perda de aproximadamente 7% da cobertura glacial.

Relações entre elementos climáticos e as doenças do aparelho respiratório no Rio Grande do Sul

Esta dissertação investiga relações entre elementos climáticos e informações de saúde no Rio Grande do Sul no período de 1984–2000. Basicamente estuda-se a associação entre temperatura sensível (lida no termômetro de bulbo úmido) e os óbitos por doenças do aparelho respiratório. O trabalho é complementado por uma reflexão mais ampla sobre a abordagem climatológica no âmbito da Geografia. Após a introdução de conceitos básicos usados na dissertação (Clima, Espaço Geográfico e Climatologia Geográfica), segue-se discussão crítica sobre o uso de médias na caracterização do clima sul-rio-grandense. As médias mensais de temperatura sensível do período 1984–2000 são usadas para explorar relações de causalidade com os óbitos totais em Porto Alegre. Os números de horas de frio para junho, julho e agosto (i.e., o inverno) ao longo desses 17 anos também foram usados para estudar as relações de causalidade com os óbitos por grupo de 100.000 habitantes nos municípios de Porto Alegre, Santa Maria, Passo Fundo e Bagé nos mesmos meses. Por fim, aborda-se a função ativa do espaço no dimensionamento da relação entre essas variáveis. Na associação das médias mensais de temperatura sensível com os óbitos totais existe uma relação sazonal, mas que não é confirmada por uma correlação entre o número de horas de frio com os óbitos por grupo de 100.000 habitantes. A correlação entre estas variáveis é ausente ou fraca na maioria das cidades estuda-das para o período de inverno. Exceção é o mês de junho em Porto Alegre (r = 0,58) e o mês de agosto para Santa Maria (com correlação negativa moderada, r = -0,45, ainda não explicada). Em suma, com exceção parcial de Porto Alegre, as variações de temperatura sensível não explicam as taxas de óbitos por doenças respiratórias nas cidades investigadas. Outras causas, provavelmente relacionadas à qualidade de vida da população local, devem ser investigadas.

Efeitos de parâmetros inerciais obtidos através de diferentes procedimentos na determinação de forças e torques articulares resultantes

O objetivo principal deste trabalho é avaliar os efeitos dos parâmetros inerciais (massa, localização do centro de massa e momento de inércia) obtidos através de diferentes procedimentos, no valor calculado para as forças e torques articulares resultantes, determinados através da dinâmica inversa. Para tal, pretende-se: (a) implementar um método para calcular a força nas articulações do tornozelo, joelho e quadril, em atividades motoras humanas consideradas bidimensionais, utilizando a técnica da dinâmica inversa, com os equipamentos disponíveis do Laboratório de Pesquisa do Exercício da Escola de Educação Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul; (b) desenvolver um protocolo de medição dos parâmetros inerciais dos segmentos corporais (massa, localização do centro de massa e momento de inércia) do membro inferior, baseado na pesagem hidrostática, e que apresente informações individualizadas; e (c) operacionalizar um protocolo de medição dos parâmetros inerciais dos segmentos corporais (massa, localização do centro de massa e momento de inércia) do membro inferior baseado no uso da tomografia computadorizada. Diversas situações consideradas bidemensionais foram avaliadas, como caminhada, corrida, agachamento, salto com amortecimento, e salto sem amortecimento. Para avaliar o modelo, os dados provenientes do cálculo foram confrontados com valores de força obtidos a partir da instrumentação de uma prótese de joelho (Cervieri, 2000). Os parâmetros inerciais obtidos através da tomografia computadorizada e da pesagem hidrostática apresentaram diferenças superiores a 100%, quando comparados com os valores fornecidos pelas tabelas antropométricas. Entretanto, no que se refere a fase de contato com o solo dos eventos realizados (instante de maiores forças envolvidas), os diversos métodos de obtenção dos parâmetros inerciais, não apresentam diferenças significativas no valor máximo calculado para as forças internas, através da dinâmica inversa.