Heuristic techniques for the analysis of variability as a dynamic aspect of change. 'Técnicas heurísticas para analizar la variabilidad como un aspecto dinámico de cambio'.

Monográfico con el título: 'Los mecanismos del cambio cognitivo'. Resumen basado en el de la publicación

Understanding and projecting sea level change

There is intense scientific and public interest in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) projections of sea level for the twenty-first century and beyond. The Fourth Assessment Report (AR4) projections, obtained by applying standard methods to the results of the World Climate Research Programme Coupled Model Experiment, includes estimates of ocean thermal expansion, the melting of glaciers and ice caps (G&ICs), increased melting of the Greenland Ice Sheet, and increased precipitation over Greenland and Antarctica, partially offsetting other contributions. The AR4 recognized the potential for a rapid dynamic ice sheet response but robust methods for quantifying it were not available. Illustrative scenarios suggested additional sea level rise on the order of 10 to 20 cm or more, giving a wide range in the global averaged projections of about 20 to 80 cm by 2100. Currently, sea level is rising at a rate near the upper end of these projections. Since publication of the AR4 in 2007, biases in historical ocean temperature observations have been identified and significantly reduced, resulting in improved estimates of ocean thermal expansion. Models that include all climate forcings are in good agreement with these improved observations and indicate the importance of stratospheric aerosol loadings from volcanic eruptions. Estimates of the volumes of G&ICs and their contributions to sea level rise have improved. Results from recent (but possibly incomplete) efforts to develop improved ice sheet models should be available for the 2013 IPCC projections. Improved understanding of sea level rise is paving the way for using observations to constrain projections. Understanding of the regional variations in sea level change as a result of changes in ocean properties, wind-stress patterns, and heat and freshwater inputs into the ocean is improving. Recently, estimates of sea level changes resulting from changes in Earth's gravitational field and the solid Earth response to changes in surface loading have been included in regional projections. While potentially valuable, semi-empirical models have important limitations, and their projections should be treated with caution

Steady state and dynamic modelling of nitrogen in the River Kennet: impacts of land use change since the 1930s

Steady state and dynamic models have been developed and applied to the River Kennet system. Annual nitrogen exports from the land surface to the river have been estimated based on land use from the 1930s and the 1990s. Long term modelled trends indicate that there has been a large increase in nitrogen transport into the river system driven by increased fertiliser application associated with increased cereal production, increased population and increased livestock levels. The dynamic model INCA Integrated Nitrogen in Catchments. has been applied to simulate the day-to-day transport of N from the terrestrial ecosystem to the riverine environment. This process-based model generates spatial and temporal data and reproduces the observed instream concentrations. Applying the model to current land use and 1930s land use indicates that there has been a major shift in the short term dynamics since the 1930s, with increased river and groundwater concentrations caused by both non-point source pollution from agriculture and point source discharges. �

CLSM method for the dynamic observation of pH change within polymer matrices for oral delivery

If acid-sensitive drugs or cells are administered orally, there is often a reduction in efficacy associated with gastric passage. Formulation into a polymer matrix is a potential method to improve their stability. The visualization of pH within these materials may help better understand the action of these polymer systems and allow comparison of different formulations. We herein describe the development of a novel confocal laser-scanning microscopy (CLSM) method for visualizing pH changes within polymer matrices and demonstrate its applicability to an enteric formulation based on chitosan-coated alginate gels. The system in question is first shown to protect an acid-sensitive bacterial strain to low pH, before being studied by our technique. Prior to this study, it has been claimed that protection by these materials is a result of buffering, but this has not been demonstrated. The visualization of pH within these matrices during exposure to a pH 2.0 simulated gastric solution showed an encroachment of acid from the periphery of the capsule, and a persistence of pHs above 2.0 within the matrix. This implies that the protective effect of the alginate-chitosan matrices is most likely due to a combination of buffering of acid as it enters the polymer matrix and the slowing of acid penetration.

The role of CO2 and dynamic vegetation on the impact of temperate land use change in the HadCM3 coupled climate model

Human induced land-use change (LUC) alters the biogeophysical characteristics of the land surface influencing the surface energy balance. The level of atmospheric CO2 is expected to increase in the coming century and beyond, modifying temperature and precipitation patterns and altering the distribution and physiology of natural vegetation. It is important to constrain how CO2-induced climate and vegetation change may influence the regional extent to which LUC alters climate. This sensitivity study uses the HadCM3 coupled climate model under a range of equilibrium forcings to show that the impact of LUC declines under increasing atmospheric CO2, specifically in temperate and boreal regions. A surface energy balance analysis is used to diagnose how these changes occur. In Northern Hemisphere winter this pattern is attributed in part to the decline in winter snow cover and in the summer due to a reduction in latent cooling with higher levels of CO2. The CO2-induced change in natural vegetation distribution is also shown to play a significant role. Simulations run at elevated CO2 yet present day vegetation show a significantly increased sensitivity to LUC, driven in part by an increase in latent cooling. This study shows that modelling the impact of LUC needs to accurately simulate CO2 driven changes in precipitation and snowfall, and incorporate accurate, dynamic vegetation distribution.

Development, technological change and innovation, Schumpeter and neo-Schumpeterians

This review essay is devoted to a discussion of some central aspects of the Schumpeterian and neo-Schumpeterian approaches to the dynamic processes of development, technological change and innovation. This essay is organised in two parts. In the first, Schumpeter's insightful distinction between circular flow and development is discussed. In the second, some central elements of the neo-Schumpeterian interpretation and extension of Schumpeter's views are critically outlined, special emphasis being placed on some recent attempts to formalize several of his insights on the cyclical dynamics of the processes of technological change and innovation. I should stress that due to space constraints I will focus primarily upon macrotheoretic issues, thus paying only secondary attention to the neo-Schumpeterian literature on the microeconomics of technological change and to the burgeoning empirical developments along those lines.

Cellular automata-based spatial dynamic modeling for analyzing urban land use change

This paper analyzes land use change in Rio Claro City and its surroundings, located in the southeastern state of Sao Paulo, in the period from 1988 to 1995, using air-borne digital imagery and a cellular automata model. The simulation experiment was carried out in the Dinamica EGO platform and the results revealed a constrained urban sprawl, resulting from both the densification of residential areas implemented in previous years and the economic recession that led to an internal financial crisis in Brazil during the early 1990s. The simulation outputs were validated using a multi-resolution procedure based on a fuzzy similarity index and showed a satisfactory fitness in relation to the historical reference data. © 2013 IEEE.

Change detection as support for monitoring the dynamic of land around reservoir

The change detection technique was used in this study to provide preliminary information on the dynamics of land cover in the region over the western basin of the Tiete River. This area is characterized by sequence of reservoirs and intense agricultural activity, triggering series negative effects. One of the impacts is contamination and proliferation of aquatic organisms in these aquatics environments, increased by release of nutrients from human activities. This work was possible to observe a large switching classes and secondary vegetation bare land, probably related to agricultural activity.

Dynamic development of hydrofractures

Natürliche hydraulische Bruchbildung ist in allen Bereichen der Erdkruste ein wichtiger und stark verbreiteter Prozess. Sie beeinflusst die effektive Permeabilität und Fluidtransport auf mehreren Größenordnungen, indem sie hydraulische Konnektivität bewirkt. Der Prozess der Bruchbildung ist sowohl sehr dynamisch als auch hoch komplex. Die Dynamik stammt von der starken Wechselwirkung tektonischer und hydraulischer Prozesse, während sich die Komplexität aus der potentiellen Abhängigkeit der poroelastischen Eigenschaften von Fluiddruck und Bruchbildung ergibt. Die Bildung hydraulischer Brüche besteht aus drei Phasen: 1) Nukleation, 2) zeitabhängiges quasi-statisches Wachstum so lange der Fluiddruck die Zugfestigkeit des Gesteins übersteigt, und 3) in heterogenen Gesteinen der Einfluss von Lagen unterschiedlicher mechanischer oder sedimentärer Eigenschaften auf die Bruchausbreitung. Auch die mechanische Heterogenität, die durch präexistierende Brüche und Gesteinsdeformation erzeugt wird, hat großen Einfluß auf den Wachstumsverlauf. Die Richtung der Bruchausbreitung wird entweder durch die Verbindung von Diskontinuitäten mit geringer Zugfestigkeit im Bereich vor der Bruchfront bestimmt, oder die Bruchausbreitung kann enden, wenn der Bruch auf Diskontinuitäten mit hoher Festigkeit trifft. Durch diese Wechselwirkungen entsteht ein Kluftnetzwerk mit komplexer Geometrie, das die lokale Deformationsgeschichte und die Dynamik der unterliegenden physikalischen Prozesse reflektiert. rnrnNatürliche hydraulische Bruchbildung hat wesentliche Implikationen für akademische und kommerzielle Fragestellungen in verschiedenen Feldern der Geowissenschaften. Seit den 50er Jahren wird hydraulisches Fracturing eingesetzt, um die Permeabilität von Gas und Öllagerstätten zu erhöhen. Geländebeobachtungen, Isotopenstudien, Laborexperimente und numerische Analysen bestätigen die entscheidende Rolle des Fluiddruckgefälles in Verbindung mit poroelastischen Effekten für den lokalen Spannungszustand und für die Bedingungen, unter denen sich hydraulische Brüche bilden und ausbreiten. Die meisten numerischen hydromechanischen Modelle nehmen für die Kopplung zwischen Fluid und propagierenden Brüchen vordefinierte Bruchgeometrien mit konstantem Fluiddruck an, um das Problem rechnerisch eingrenzen zu können. Da natürliche Gesteine kaum so einfach strukturiert sind, sind diese Modelle generell nicht sonderlich effektiv in der Analyse dieses komplexen Prozesses. Insbesondere unterschätzen sie die Rückkopplung von poroelastischen Effekten und gekoppelte Fluid-Festgestein Prozesse, d.h. die Entwicklung des Porendrucks in Abhängigkeit vom Gesteinsversagen und umgekehrt.rnrnIn dieser Arbeit wird ein zweidimensionales gekoppeltes poro-elasto-plastisches Computer-Model für die qualitative und zum Teil auch quantitativ Analyse der Rolle lokalisierter oder homogen verteilter Fluiddrücke auf die dynamische Ausbreitung von hydraulischen Brüchen und die zeitgleiche Evolution der effektiven Permeabilität entwickelt. Das Programm ist rechnerisch effizient, indem es die Fluiddynamik mittels einer Druckdiffusions-Gleichung nach Darcy ohne redundante Komponenten beschreibt. Es berücksichtigt auch die Biot-Kompressibilität poröser Gesteine, die implementiert wurde um die Kontrollparameter in der Mechanik hydraulischer Bruchbildung in verschiedenen geologischen Szenarien mit homogenen und heterogenen Sedimentären Abfolgen zu bestimmen. Als Resultat ergibt sich, dass der Fluiddruck-Gradient in geschlossenen Systemen lokal zu Störungen des homogenen Spannungsfeldes führen. Abhängig von den Randbedingungen können sich diese Störungen eine Neuausrichtung der Bruchausbreitung zur Folge haben kann. Durch den Effekt auf den lokalen Spannungszustand können hohe Druckgradienten auch schichtparallele Bruchbildung oder Schlupf in nicht-entwässerten heterogenen Medien erzeugen. Ein Beispiel von besonderer Bedeutung ist die Evolution von Akkretionskeilen, wo die große Dynamik der tektonischen Aktivität zusammen mit extremen Porendrücken lokal starke Störungen des Spannungsfeldes erzeugt, die eine hoch-komplexe strukturelle Entwicklung inklusive vertikaler und horizontaler hydraulischer Bruch-Netzwerke bewirkt. Die Transport-Eigenschaften der Gesteine werden stark durch die Dynamik in der Entwicklung lokaler Permeabilitäten durch Dehnungsbrüche und Störungen bestimmt. Möglicherweise besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Bildung von Grabenstrukturen und großmaßstäblicher Fluid-Migration. rnrnDie Konsistenz zwischen den Resultaten der Simulationen und vorhergehender experimenteller Untersuchungen deutet darauf hin, dass das beschriebene numerische Verfahren zur qualitativen Analyse hydraulischer Brüche gut geeignet ist. Das Schema hat auch Nachteile wenn es um die quantitative Analyse des Fluidflusses durch induzierte Bruchflächen in deformierten Gesteinen geht. Es empfiehlt sich zudem, das vorgestellte numerische Schema um die Kopplung mit thermo-chemischen Prozessen zu erweitern, um dynamische Probleme im Zusammenhang mit dem Wachstum von Kluftfüllungen in hydraulischen Brüchen zu untersuchen.

Change over time in posttraumatic stress caused by myocardial infarction and predicting variables

The traumatic experience of a heart attack may evolve into symptoms of posttraumatic stress disorder, which can be diagnosed at the earliest 1 month after myocardial infarction (MI). While several predictors of posttraumatic stress in the first year after MI have been described, we particularly sought to identify longer-term predictors and predictors of change in posttraumatic stress over time.