Modulational instability analysis of surface-waves in the Bénard-Marangoni phenomenon

By using the long-wave approximation, a system of coupled evolutions equations for the bulk velocity and the surface perturbations of a Bénard-Marangoni system is obtained. It includes nonlinearity, dispersion and dissipation, and it is interpreted as a dissipative generalization of the usual Boussinesq system of equations. Then, by considering that the Marangoni number is near the critical value M = -12, we show that the modulation of the Boussinesq waves is described by a perturbed Nonlinear Schrödinger Equation, and we study the conditions under which a Benjamin-Feir instability could eventually set in. The results give sufficient conditions for stability, but are inconclusive about the existence or not of a Benjamin-Feir instability in the long-wave limit. © 1995.

Tolerância ao esforço físico e função cardíaca em diferentes períodos pós-indução de estenose aórtica em ratos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da cobertura de polietileno difusor de luz em ambiente protegido cultivado com pimentão (Capsicum annuum L.)

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Ocorrência de ostras perlíferas no Marajó, rio Pará

Ostras perlíferas foram encontradas em águas que circundam a parte sul da ilha do Marajó, próxima à confluência dos rios Tocantins e Pará. As conchas das ostras possuem uma camada espessa de conchiolina, que lhes confere qualidades de madrepérola. Um lote de 12 pérolas naturais apresentou as seguintes características: cores variadas do branco rosa ao cinza escuro; tamanhos de 3 a 11 mm; formas esféricas a subesféricas, cilíndricas (algumas cinturadas) a barrocas. Sob irradiação UV de onda longa, duas amostras apresentaram cor azul forte e uma cor azul média. Respectivamente cores azuis mais fracas são obtidas por UV de onda curta. A parte interna da concha da ostra apresenta cor azul fraca, tanto sob irradiação UV de onda longa quanto de onda curta. A superfície externa das pérolas é lisa com brilho nacarado característico, sendo que algumas apresentam um tom metálico dourado. Essa é, provavelmente, a primeira região brasileira mais importante com ocorrência de pérolas naturais atuais, abrindo perspectivas para a produção de pérolas cultivadas em água doce.

Variabilidade da precipitação em tempo e espaço associada à Zona de Convergência Intertropical

Este estudo visa apresentar uma análise atmosférica da variabilidade espacial e temporal da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) nas cidades de Belém, Jakarta e Nairóbi, que estão localizadas sobre os continentes da América do Sul, Ásia e África, respectivamente. Para isso, foram utilizados dados diários de precipitação observada e radiação de onda longa para o período de 1999 a 2008, e aplicadas as técnicas matemáticas e estatísticas, como a média aritmética e a transformada em ondeletas Morlet. Em geral, os resultados indicam que do ponto de vista espacial, a precipitação mensal varia consideravelmente, pois as três cidades estudadas localizam-se em diferentes continentes da faixa tropical. Isto ocorre principalmente, durante os meses de Janeiro a Maio, período de maior atuação da ZCIT no hemisfério sul. As variações atmosféricas observadas, a partir dos escalogramas de fase, - de ondeleta indicam que as escalas interdecadal, anual, interanual e intrassazonal são moduladoras da precipitação. Tais escalas podem ser representadas pelos mecanismos oceano-atmosfera dos fenômenos El Niño Oscilação Sul e da oscilação intrassazonal de Madden e Julian. A contribuição destes fenômenos na distribuição da chuva nessas regiões é evidente durante o período estudado, sendo que Nairóbi, apesar de estar localizada em latitude semelhante à de Belém, apresenta pouca evidência do ciclo anual e forte na escala interdecadal. No caso de Belém e de Jakarta as oscilações de múltiescala de precipitação concentram-se nas escalas dos mecanismos moduladores da chuva associados com o ciclo anual e intrassazonal, durante todo o período.

Impactos do avanço da soja no balanço de radiação no leste da Amazônia

O desmatamento da Amazônia, em especial para o uso da pecuária, tem sido explorado por diversos pesquisadores, os quais têm apontado como conseqüência, sérios problemas ambientais. O contínuo avanço da fronteira agrícola sobre as áreas de pecuária na Amazônia, e mesmo sobre áreas nativas, merece atenção pelo fato de poucos estudos terem sido realizados com o intuito de investigar quais os prováveis impactos ambientais da presença da monocultura da soja na região. Este trabalho teve como objetivo avaliar os impactos nos componentes do balanço de radiação devido à nova mudança no uso da terra em uma área de avanço da fronteira agrícola no leste da Amazônia. Realizaram-se experimentos micrometeorológicos no município de Paragominas-PA em uma área de cultivo de soja (Glycine max (L.) Merrill) e em uma área do ecossistema florestal localizada na Floresta Nacional de Caxiuanã em Melgaço-PA nos anos de 2006 e 2007. Durante o ciclo da soja o impacto médio encontrado representou uma redução 17,9% no saldo de radiação em relação ao ecossistema de floresta natural. Durante a entressafra observou-se um impacto negativo no saldo de radiação de 15,5%. Os principais forçantes deste impacto foram o maior albedo da soja e a perda de radiação de onda longa em relação à cobertura original. Ressalta-se que apesar do maior impacto ocorrer durante o ciclo da cultura, o tempo de ocorrência deste impacto negativo restringe-se a apenas 1/3 do ano, o que, implica em maior impacto da entressafra no saldo de energia em termos cumulativos.

Influência de sistemas meteorológicos de grande escala sobre a distribuição de raios na Amazônia Oriental, com aplicação no setor elétrico

Foi feito um estudo da associação entre a densidade de ocorrência de raios com condições meteorológicas no leste da região Amazônica entre os anos de 2006 a 2008. A região estudada foi limitada por uma grade geográfica entre as latitudes 0º a -10º e longitudes -53º a -43º. Foram desenvolvidos métodos computacionais de processamento estatístico e geração de mapas de ocorrências de raios para diferentes intervalos de tempo. Esses métodos foram aplicados para determinar os pontos de altas ocorrências de raios ao longo de linhas de transmissão de energia elétrica, a fim de oferecer subsídios para a proteção e operação dos sistemas elétricos da região. Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km²/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental.

A oscilação Madden - Julian na Amazônia Oriental: variáveis superfíciais

Tendo como foco as múltiplas escalas de tempo que atuam na Amazônia, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de investigar a possível influencia da Oscilação Madden – Julian (OMJ) em elementos turbulentos da CLP. A OMJ foi identificada a partir de 30 anos de dados de reanálise de radiação de onda longa (ROL) e componente zonal do vento (u). As grandezas turbulentas foram estudadas a partir da variância, covariância e coeficiente de correlação de um conjunto de dados de resposta rápida coletado na torre micrometeorológica de Caxiuanã (PA), e tratados com a Transformada em Ondeletas (TO) para se obter a contribuição de cada escala para estes momentos estatísticos. A análise dos 30 anos de dados de ROL e u mostrou que a ocorrência da OMJ está ligada com o fenômeno do El Niño/Oscilação Sul (ENOS), bem como influência do ENOS no tempo da região amazônica pode estar associado a presença ou não da OMJ. Foi observado que anos de El Niño tendem a desfavorecer a ocorrência da OMJ e anos de La Niña tendem a favorecer o desenvolvimento da oscilação. Caso uma OMJ se desenvolva durante um episodio de El Niño, a oscilação pode influenciar a temperatura, a velocidade do vento e a precipitação de forma diferente ao do El Niño. A análise por fase da OMJ mostrou que, em Belém, há diferença significativa na temperatura máxima e na precipitação entre cada fase, porém, a temperatura mínima e o módulo do vento apresentaram pouca diferença. Os fluxos cinemáticos turbulentos analisados, por escala, em três horários distintos, foram mais diferentes durante o período diurno, principalmente w’T’ e w’q’. A diferença entre fase ativa e fase inativa foi reduzindo com passar do dia, durante o período de transição dia – noite, poucas escalas tiveram diferença significativa, e durante a noite, nenhuma escala teve nível de confiança acima ou igual a 95%. Estes resultados indicam que a convecção diurna é o mecanismo responsável por esta diferença e como a OMJ atua como uma grande célula convectiva, a convecção local é amplificada, explicando a grande diferença observada entre as fases durante o período diurno.

Carlosbarbosaite, ideally (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O, a new hydrated uranyl niobate mineral with tunnels from Jaguaracu, Minas Gerais, Brazil: description and crystal structure

Carlosbarbosaite, ideally (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O, is a new mineral which occurs as a late cavity filling in albite in the Jaguaracu pegmatite, Jaguaracu municipality, Minas Gerais, Brazil. The name honours Carlos do Prado Barbosa (1917-2003). Carlosbarbosaite forms long flattened lath-like crystals with a very simple orthorhombic morphology. The crystals are elongated along [001] and flattened on (100); they are up to 120 mu m long and 2-5 mu m thick. The colour is cream to pale yellow, the streak yellowish white and the lustre vitreous. The mineral is transparent (as individual crystals) to translucent (massive). It is not fluorescent under either long-wave or short-wave ultraviolet radiation. Carlosbarbosaite is biaxial(+) with alpha = 1.760(5), beta = 1.775(5), gamma = 1.795(5), 2V(meas) = 70(1)degrees, 2V(calc) = 83 degrees. The orientation is X parallel to a, Y parallel to b, Z parallel to c. Pleochroism is weak, in yellowish green shades, which are most intense in the Z direction. Two samples were analysed. For sample I, the composition is: UO3 54.52, CaO 2.07, Ce2O3 0.33, Nd2O3 0.49, Nb2O5 14.11, Ta2O5 15.25, TiO2 2.20, SiO2 2.14, Fe2O3 1.08, Al2O3 0.73, H2O (calc.) 11.49, total 104.41 wt.%; the empirical formula is (square 0.68Ca0.28Nd0.02Ce0.02)(Sigma=1.00)[U-1.44 square O-0.56(2.88)(H2O)(1.12)](Nb0.80Ta0.52Si0.27Ti0.21Al0.11Fe0.10)(Sigma=2.01) O-4.72(OH)(3.20)(H2O)(2.08). For sample 2, the composition is: UO3 41.83, CaO 2.10, Ce2O3 0.31, Nd2O3 1.12, Nb2O5 14.64, Ta2O5 16.34, TiO2 0.95, SiO2 3.55, Fe2O3 0.89, Al2O3 0.71, H2O (calc.) 14.99, total 97.43 wt.%; the empirical formula is (square 0.67Ca0.27Nd0.05Ce0.01)(Sigma=1.00)[U-1.04 square O-0.96(2.08)(H2O)(1.92)] (Nb0.79Ta0.53Si0.42Ti0.08Al0.10Fe0.08)(Sigma=2.00)O-4.00(OH)(3.96)(H2O)(2.04). The ideal endmember formula is (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O. Calculated densities are 4.713 g cm(-3) (sample 1) and 4.172 g cm(-3) (sample 2). Infrared spectra show that both (OH) and H2O are present. The strongest eight X-ray powder-diffraction lines [listed as d in angstrom(I)(hkl)] are: 8.405(8)(110), 7.081(10)(200), 4.201(9)(220), 3.333(6)(202), 3.053(8)(022), 2.931(7)(420), 2.803(6)(222) and 2.589(5)(040,402). The crystal structure was solved using single-crystal X-ray diffraction (R = 0.037) which gave the following data: orthorhombic, Cmem, a = 14.150(6), b = 10.395(4), c = 7.529(3) angstrom, V = 1107(1) angstrom(3), Z = 4. The crystal structure contains a single U site with an appreciable deficiency in electron scattering, which is populated by U atoms and vacancies. The U site is surrounded by seven 0 atoms in a pentagonal bipyramidal arrangemet. The Nb site is coordinated by four 0 atoms and two OH groups in an octahedral arrangement. The half-occupied tunnel Ca site is coordinated by four 0 atoms and four H2O groups. Octahedrally coordinated Nb polyhedra share edges and comers to form Nb2O6(OH)(2) double chains, and edge-sharing pentagonal bipyramidal U polyhedra form UO5 chains. The Nb2O6(OH)(2) and UO5 chains share edges to form an open U-Nb-phi framework with tunnels along [001] that contain Ca(H2O)(4) clusters. Carlosbarbosaite is closely related to a family of synthetic U-Nb-O framework tunnel structures, it differs in that is has an (OH)-bearing framework and Ca(H2O)(4) tunnel occupant. The structure of carlosbarbosaite resembles that of holfertite.

Donor-Akzeptor-substituierte Oligo(phenylenethinylen)e und Oligo(thienylenethinylen)e

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Synthese und den Eigenschaftsuntersuchungen von Oligo(phenylenethinylen)en (OPEs) und Oligo(thienylenethinylen)en (OTEs) mit terminaler Donor-Akzeptor-Substitution. Die Darstellung der Oligomerenreihen erfolgt über ein „Baukastensystem“ bestehend aus Start,- Synthese, - und dem jeweiligen Endbaustein. Die zentrale Synthesereaktion zum Aufbau der Push-Pull-Systeme ist eine moderne und effektive Pd-katalysierte Reaktion, die Sonogashira-Hagihara-Kupplung. Für die dialkylaminosubstituierten OPE-Systeme konnten die Cyano,- Formyl,- Nitro –und Dicyanovinylgruppe als Akzeptoren eingeführt werden. In der dodecylsulfanylsubstituierten OTE-Serie wurde als Akzeptor die Nitrogruppe verwendet, während in der methoxysubstituierten OTE-Reihe die Formyl,- Nitro –und Dicyanovinylgruppe als Akzeptoren eingeführt wurde. Alle Reihen konnten mittels 1H-, 13C-, IR-, MS- und UV/Vis-Spektroskopie vollständig charakterisiert werden. Die Lage des langwelligen Absorptionsmaximums zeigt eine starke Abhängigkeit von der Donor- und Akzeptorstärke der Substituenten sowie von der Länge des konjugierten Pie-Systems. Für beide Pie-Systeme ergibt sich bei hinreichend starker Donor- und Akzeptorsubstitution eine ungewöhnliche hypsochrome Verschiebung der langwelligen Absorptionsmaxima. Mit Hilfe der semiempirischen Quantenmechanik wird ein Modell vorgestellt, das die ungewöhnlichen spektroskopischen Eigenschaften der OPEs und OTEs erklären und vorhersagen kann. Mittels elektrooptischer Absorptionsmessungen ( EOAM ), EFISHG-Messungen sowie der Frequenzverdreifachungsspektroskopie ( THG ) werden die NLO-Eigenschaften in Abhängigkeit von der Konjugationslänge der nitrosubstituierten OPE-Serie bestimmt.

Biaxial extensional motion of an inertially driven radially expanding liquid sheet

We consider the inertially driven, time-dependent biaxial extensional motion of inviscid and viscous thinning liquid sheets. We present an analytic solution describing the base flow and examine its linear stability to varicose (symmetric) perturbations within the framework of a long-wave model where transient growth and long-time asymptotic stability are considered. The stability of the system is characterized in terms of the perturbation wavenumber, Weber number, and Reynolds number. We find that the isotropic nature of the base flow yields stability results that are identical for axisymmetric and general two-dimensional perturbations. Transient growth of short-wave perturbations at early to moderate times can have significant and lasting influence on the long-time sheet thickness. For finite Reynolds numbers, a radially expanding sheet is weakly unstable with bounded growth of all perturbations, whereas in the inviscid and Stokes flow limits sheets are unstable to perturbations in the short-wave limit.

Nonlethal Screening of Bat-Wing Skin with the Use of Ultraviolet Fluorescence to Detect Lesions Indicative of White-Nose Syndrome

Definitive diagnosis of the bat disease white-nose syndrome (WNS) requires histologic analysis to identify the cutaneous erosions caused by the fungal pathogen Pseudogymnoascus [formerly Geomyces] destructans (Pd). Gross visual inspection does not distinguish bats with or without WNS, and no nonlethal, on-site, preliminary screening methods are available for WNS in bats. We demonstrate that long-wave ultraviolet (UV) light (wavelength 366-385 nm) elicits a distinct orange yellow fluorescence in bat-wing membranes (skin) that corresponds directly with the fungal cupping erosions in histologic sections of skin that are the current gold standard for diagnosis of WNS. Between March 2009 and April 2012, wing membranes from 168 North American bat carcasses submitted to the US Geological Survey National Wildlife Health Center were examined with the use of both UV light and histology. Comparison of these techniques showed that 98.8% of the bats with foci of orange yellow wing fluorescence (n=80) were WNS-positive based on histologic diagnosis; bat wings that did not fluoresce under UV light (n=88) were all histologically negative for WNS lesions. Punch biopsy samples as small as 3 mm taken from areas of wing with UV fluorescence were effective for identifying lesions diagnostic for WNS by histopathology. In a nonlethal biopsy-based study of 62 bats sampled (4-mm diameter) in hibernacula of the Czech Republic during 2012, 95.5% of fluorescent (n=22) and 100% of nonfluorescent (n=40) wing samples were confirmed by histopathology to be WNS positive and negative, respectively. This evidence supports use of long-wave UV light as a nonlethal and field-applicable method to screen bats for lesions indicative of WNS. Further, UV fluorescence can be used to guide targeted, nonlethal biopsy sampling for follow-up molecular testing, fungal culture analysis, and histologic confirmation of WNS.

A physics-based correction model for homogenizing sub-daily temperature series

A new physics-based technique for correcting inhomogeneities present in sub-daily temperature records is proposed. The approach accounts for changes in the sensor-shield characteristics that affect the energy balance dependent on ambient weather conditions (radiation, wind). An empirical model is formulated that reflects the main atmospheric processes and can be used in the correction step of a homogenization procedure. The model accounts for short- and long-wave radiation fluxes (including a snow cover component for albedo calculation) of a measurement system, such as a radiation shield. One part of the flux is further modulated by ventilation. The model requires only cloud cover and wind speed for each day, but detailed site-specific information is necessary. The final model has three free parameters, one of which is a constant offset. The three parameters can be determined, e.g., using the mean offsets for three observation times. The model is developed using the example of the change from the Wild screen to the Stevenson screen in the temperature record of Basel, Switzerland, in 1966. It is evaluated based on parallel measurements of both systems during a sub-period at this location, which were discovered during the writing of this paper. The model can be used in the correction step of homogenization to distribute a known mean step-size to every single measurement, thus providing a reasonable alternative correction procedure for high-resolution historical climate series. It also constitutes an error model, which may be applied, e.g., in data assimilation approaches.

Influence of Mechanical and Thermal Boundary Conditions on Stabilizing/Destabilizing Mechanisms in Evaporating Liquid Films

Liquid films, evaporating or non-evaporating, are ubiquitous in nature and technology. The dynamics of evaporating liquid films is a study applicable in several industries such as water recovery, heat exchangers, crystal growth, drug design etc. The theory describing the dynamics of liquid films crosses several fields such as engineering, mathematics, material science, biophysics and volcanology to name a few. Interfacial instabilities typically manifest by the undulation of an interface from a presumed flat state or by the onset of a secondary flow state from a primary quiescent state or both. To study the instabilities affecting liquid films, an evaporating/non-evaporating Newtonian liquid film is subject to a perturbation. Numerical analysis is conducted on configurations of such liquid films being heated on solid surfaces in order to examine the various stabilizing and destabilizing mechanisms that can cause the formation of different convective structures. These convective structures have implications towards heat transfer that occurs via this process. Certain aspects of this research topic have not received attention, as will be obvious from the literature review. Static, horizontal liquid films on solid surfaces are examined for their resistance to long wave type instabilities via linear stability analysis, method of normal modes and finite difference methods. The spatiotemporal evolution equation, available in literature, describing the time evolution of a liquid film heated on a solid surface, is utilized to analyze various stabilizing/destabilizing mechanisms affecting evaporating and non-evaporating liquid films. The impact of these mechanisms on the film stability and structure for both buoyant and non-buoyant films will be examined by the variation of mechanical and thermal boundary conditions. Films evaporating in zero gravity are studied using the evolution equation. It is found that films that are stable to long wave type instabilities in terrestrial gravity are prone to destabilization via long wave instabilities in zero gravity.

Volcanic forcing for climate modeling: a new microphysics-based data set covering years 1600–present

As the understanding and representation of the impacts of volcanic eruptions on climate have improved in the last decades, uncertainties in the stratospheric aerosol forcing from large eruptions are now linked not only to visible optical depth estimates on a global scale but also to details on the size, latitude and altitude distributions of the stratospheric aerosols. Based on our understanding of these uncertainties, we propose a new model-based approach to generating a volcanic forcing for general circulation model (GCM) and chemistry–climate model (CCM) simulations. This new volcanic forcing, covering the 1600–present period, uses an aerosol microphysical model to provide a realistic, physically consistent treatment of the stratospheric sulfate aerosols. Twenty-six eruptions were modeled individually using the latest available ice cores aerosol mass estimates and historical data on the latitude and date of eruptions. The evolution of aerosol spatial and size distribution after the sulfur dioxide discharge are hence characterized for each volcanic eruption. Large variations are seen in hemispheric partitioning and size distributions in relation to location/date of eruptions and injected SO2 masses. Results for recent eruptions show reasonable agreement with observations. By providing these new estimates of spatial distributions of shortwave and long-wave radiative perturbations, this volcanic forcing may help to better constrain the climate model responses to volcanic eruptions in the 1600–present period. The final data set consists of 3-D values (with constant longitude) of spectrally resolved extinction coefficients, single scattering albedos and asymmetry factors calculated for different wavelength bands upon request. Surface area densities for heterogeneous chemistry are also provided.