Bayesian Markov chain Monte Carlo inversion of geophysical data for the purpose of estimating the hydraulic properties of the unsaturated zone

Ground-penetrating radar (GPR) has the potential to provide valuable information on hydrological properties of the vadose zone because of their strong sensitivity to soil water content. In particular, recent evidence has suggested that the stochastic inversion of crosshole GPR data within a coupled geophysical-hydrological framework may allow for effective estimation of subsurface van-Genuchten-Mualem (VGM) parameters and their corresponding uncertainties. An important and still unresolved issue, however, is how to best integrate GPR data into a stochastic inversion in order to estimate the VGM parameters and their uncertainties, thus improving hydrological predictions. Recognizing the importance of this issue, the aim of the research presented in this thesis was to first introduce a fully Bayesian inversion called Markov-chain-Monte-carlo (MCMC) strategy to perform the stochastic inversion of steady-state GPR data to estimate the VGM parameters and their uncertainties. Within this study, the choice of the prior parameter probability distributions from which potential model configurations are drawn and tested against observed data was also investigated. Analysis of both synthetic and field data collected at the Eggborough (UK) site indicates that the geophysical data alone contain valuable information regarding the VGM parameters. However, significantly better results are obtained when these data are combined with a realistic, informative prior. A subsequent study explore in detail the dynamic infiltration case, specifically to what extent time-lapse ZOP GPR data, collected during a forced infiltration experiment at the Arrenaes field site (Denmark), can help to quantify VGM parameters and their uncertainties using the MCMC inversion strategy. The findings indicate that the stochastic inversion of time-lapse GPR data does indeed allow for a substantial refinement in the inferred posterior VGM parameter distributions. In turn, this significantly improves knowledge of the hydraulic properties, which are required to predict hydraulic behaviour. Finally, another aspect that needed to be addressed involved the comparison of time-lapse GPR data collected under different infiltration conditions (i.e., natural loading and forced infiltration conditions) to estimate the VGM parameters using the MCMC inversion strategy. The results show that for the synthetic example, considering data collected during a forced infiltration test helps to better refine soil hydraulic properties compared to data collected under natural infiltration conditions. When investigating data collected at the Arrenaes field site, further complications arised due to model error and showed the importance of also including a rigorous analysis of the propagation of model error with time and depth when considering time-lapse data. Although the efforts in this thesis were focused on GPR data, the corresponding findings are likely to have general applicability to other types of geophysical data and field environments. Moreover, the obtained results allow to have confidence for future developments in integration of geophysical data with stochastic inversions to improve the characterization of the unsaturated zone but also reveal important issues linked with stochastic inversions, namely model errors, that should definitely be addressed in future research.

Les machines : leur histoire, leur description, leurs usages / par Émile With,...

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Detection of Optimal Models in Parameter Space with Support Vector Machines

The paper proposes an approach aimed at detecting optimal model parameter combinations to achieve the most representative description of uncertainty in the model performance. A classification problem is posed to find the regions of good fitting models according to the values of a cost function. Support Vector Machine (SVM) classification in the parameter space is applied to decide if a forward model simulation is to be computed for a particular generated model. SVM is particularly designed to tackle classification problems in high-dimensional space in a non-parametric and non-linear way. SVM decision boundaries determine the regions that are subject to the largest uncertainty in the cost function classification, and, therefore, provide guidelines for further iterative exploration of the model space. The proposed approach is illustrated by a synthetic example of fluid flow through porous media, which features highly variable response due to the parameter values' combination.

Field investigation of hydraulic structures facilitating fish abundance & passage through bridges in western Iowa streams, March 2006

The overarching goal of the proposed research was to evaluate the hydraulic performance of twenty two (22) fish-passage structures located in close proximity to bridges in western Iowa and within the HCA (Hungry Canyon Alliance) territory. Such structures include riprap weirs, fish ladders and grouted ripraps. The hydraulic performance of the aforementioned structures was evaluated via detailed field tests for a range of flow conditions relevant to fish migration through bridge waterways in different streams in western Iowa.

Molecular machines governing exocytosis of synaptic vesicles.

Calcium-dependent exocytosis of synaptic vesicles mediates the release of neurotransmitters. Important proteins in this process have been identified such as the SNAREs, synaptotagmins, complexins, Munc18 and Munc13. Structural and functional studies have yielded a wealth of information about the physiological role of these proteins. However, it has been surprisingly difficult to arrive at a unified picture of the molecular sequence of events from vesicle docking to calcium-triggered membrane fusion. Using mainly a biochemical and biophysical perspective, we briefly survey the molecular mechanisms in an attempt to functionally integrate the key proteins into the emerging picture of the neuronal fusion machine.

Elongation behaviour of elastic stitch types in household sewing machines: stretch-stitches versus serger overlock stitces

Lectio praecursoria

A software to calculate soil hydraulic conductivity in internal drainage experiments (SHC, Version 2.00)

A software for the calculation of unsaturated soil hydraulic conductivity K(theta) is presented for commonly used methods found in the literature, based on field experiments in which a soil profile is submitted to water infiltration followed by internal drainage. The software is available at: dourado@esalq.usp.br.

La coordination des dirigeants économiques face à la financiarisation : gouvernance d'entreprise, relations industrielles et élites dirigeantes dans l'industrie suisse des machines, de l'électrotechnique et de la métallurgie (1970-2008)

Résumé Cette recherche analyse les transformations de la gouvernance d'entreprise et des relations industrielles entre 1970 et 2008 dans le contexte suisse, en mettant l'accent sur les changements survenus depuis les années 1990. Elle se centre sur le secteur de l'industrie des machines, de l'électrotechnique et de la métallurgie -noyau historique du capitalisme helvétique et principal employeur et exportateur industriel du pays - et discute l'hypothèse de la convergence des économies coordonnées vers le modèle libéral. Elle examine d'abord les formes de coordination hors-marché qui se sont consolidées entre les élites économiques suisses au cours de la période d'après-guerre. Les stratégies d'innovation incrémentale des grandes sociétés étaient soutenues par une gouvernance marquée par la faible pression des marchés des capitaux, en raison notamment de la forte concentration de l'actionnariat, de mécanismes protectionnistes en matière d'accès au contrôle des sociétés, ainsi que d'une grande interdépendance entre banques et entreprises. Cette interdépendance apparaît dans la forte densité du réseau d'interconnexions des Conseils d'administration, où les principales banques tiennent une place centrale. Le réseau met également en relation les sociétés du secteur entre elles, ainsi qu'avec des firmes actives sur d'autres marchés, ce qui témoigne de l'irréductibilité des stratégies industrielles à une pure logique de compétition centrée sur les marchés. Les stratégies à long terme du management peuvent également s'appuyer sur un système pacifié de relations industrielles, caractérisé par l'autorégulation des acteurs privés dans le cadre d'un partenariat social de branche entre des associations aux stratégies modérées, « néocorporatistes ». Nous analysons alors l'impact de la libéralisation et de la financiarisation de l'économie suisse sur la coordination des élites économiques durant les années 1990. Nous montrons que l'affirmation des fonds d'investissement a déstabilisé le système traditionnel de gouvernance d'entreprise. Ce dernier a ainsi été marqué par l'émergence d'un marché pour le contrôle de l'entreprise -fin du «capital patient » -, la dissolution de l'interdépendance entre banques et industries et plus globalement des formes de coordination hors-marché reposant sur le réseau d'interconnexions des Conseils d'administration, ainsi que par de profondes restructurations des grandes sociétés orientées vers la création de richesse pour les actionnaires. La recherche explore alors les logiques d'interactions entre la sphère de la gouvernance d'entreprise et celle des relations industrielles, l'affirmation du capital financier faisant pression sur le partenariat social dans le sens d'une flexibilisation et déréglementation du marché du travail. Par ailleurs, nous mettons en perspective le rôle central des élites dans le changement institutionnel. Loin de subir la pression des actionnaires, les préférences d'une nouvelle élite managériale au profil financier ont convergé avec les intérêts des investisseurs dans le processus de financiarisation. Ces préférences ont également participé à l'érosion du partenariat social de branche. Du côté syndical, l'émergence -ici aussi - d'une nouvelle élite, académique et issue de la gauche politique, au cours des années 1990, a remis en cause les recettes de l'ancienne génération de syndicalistes ouvriers. La principale association du secteur a ainsi diversifié ses registres d'action en investissant la sphère politique et en relativisant la paix absolue du travail, deux stratégies activement rejetées par le syndicat au cours du régime de croissance d'après-guerre. Tout en mettant la sociologie des élites au service d'une meilleure compréhension des processus de changement institutionnel dans les capitalismes contemporains, cette recherche souligne des logiques de changement différentes dans les sphères sous revue :changement disruptif dans la gouvernance d'entreprise, incrémentai dans les relations industrielles. L'analyse s'est appuyée sur le croisement de différentes méthodes : analyse documentaire, entretiens semi-directifs, analyse du parcours et profil des élites, analyse de réseau, études de cas.