Probabilistic physically-based cloud screening of satellite infra-red imagery for operational sea surface temperature retrieval

We propose and demonstrate a fully probabilistic (Bayesian) approach to the detection of cloudy pixels in thermal infrared (TIR) imagery observed from satellite over oceans. Using this approach, we show how to exploit the prior information and the fast forward modelling capability that are typically available in the operational context to obtain improved cloud detection. The probability of clear sky for each pixel is estimated by applying Bayes' theorem, and we describe how to apply Bayes' theorem to this problem in general terms. Joint probability density functions (PDFs) of the observations in the TIR channels are needed; the PDFs for clear conditions are calculable from forward modelling and those for cloudy conditions have been obtained empirically. Using analysis fields from numerical weather prediction as prior information, we apply the approach to imagery representative of imagers on polar-orbiting platforms. In comparison with the established cloud-screening scheme, the new technique decreases both the rate of failure to detect cloud contamination and the false-alarm rate by one quarter. The rate of occurrence of cloud-screening-related errors of >1 K in area-averaged SSTs is reduced by 83%. Copyright © 2005 Royal Meteorological Society.

Avaliação do efeito de particulados sólidos na eficiência de um inibidor de corrosão recomendado para meios salinos com CO2

The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process

FIR laser lines from CH3OD: A review

The methanol isotopic species CH3OD has also proved to be an efficient and powerful medium to generate radiation in the far infrared (FIR) region. After the critical review of 1994, six papers have been published dealing with new FIR laser lines from this molecule. As a consequence of the use of wide tunability waveguide CO2 lasers as well as a new pulsed CO2 laser operating at hot and sequential bands, as of optical pumping sources, the total number of the FIR laser lines increased from 122 in 1994 to 227 today. In this communication we present an updated and complete catalogue of FIR laser lines generated from CH3OD. Information on wavelength, offset, relative polarization, intensity, and optimum operation pressure is generally available.

Armazenamento refrigerado de morango submetido a altas concentrações de CO2

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

NEW FIR LASER LINES AND FREQUENCY MEASUREMENTS FROM OPTICALLY PUMPED CD-13(3)OH-3

We report the discovery of 57 new fir laser lines from (CD3OH)-C-13 molecule optically pumped by a waveguide CO2 laser of 300 MHz tunability. For all lines, precise frequency offset measurements between the CO2 line center and the center of the absorbing (CD3OH)-C-13 line were performed using the transferred Lamb-Dip technique. We have also measured directly the frequency of seven FIR laser lines by heterodyning with already known laser lines.We present a complete list of all known laser lines (134) and frequency measurements (24) for this molecule.

Investigation for long wavelength FIR laser lines for EPR studies: New lines from CH2=CF2

The results described in this work are part of a systematic search for long wavelength laser lines to be used in high magnetic field EPR applications and in plasma diagnostic. Four new far-infrared laser lines of CH2 = CF2 (1,1 difluoroethylene), optically pumped by a waveguide CO2 laser, have been discovered and characterized in wavelength, polarization relative to the pumping radiation and offset relative to the CO2 center frequency. New measurements of polarization and offset of 5 already known laser lines are also reported. A table of all of the known CO2 pumped FIR laser lines from this molecule is given.

Respostas cardiorrespiratórias e metabólicas de frangos de corte incubados em ambiente com altas concentrações de CO2

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Função da leptina no controle ventilatório: efeito central da leptina ou do antagonista do receptor melanocortina na resposta cardiovascular e na resposta ventilatória do CO2

A leptina é um hormônio protéico produzido por adipócitos que atua no sistema nervoso central (SNC) modulando as respostas metabólicas e cardiorrespiratórias. Estudos prévios demonstraram que a leptina ativa receptores do sistema melanocortina (MC3/4R) para modular a ingestão de alimentos e a atividade simpática, no entanto a função dos MC3/4R no controle ventilatório ainda não foi completamente elucidada. Dessa forma, o objetivo do estudo foi de avaliar a função do sistema melanocortina e da leptina sobre as respostas cardiovasculares, metabólicas e ventilatórias. Foram utilizados ratos Holtzman (n=6/grupo) implantados com cânula guia no ventrículo lateral (VL) para a administração de leptina (5 μg/3 μl/dia), de SHU9119, antagonista MC3/4R (0,6 nmol/3 μl/dia) ou do tratamento combinado (SHU+LEP) durante sete dias consecutivos. Após o sexta dia de tratamento, foram analisadas a resposta ventilatória (VE) durante a ativação do quimiorreflexo por hipercapnia (7% CO2) pelo método de pletismografia e o índice metalóbico pela análise do consumo de O2 e da produção de CO2 pelo método de calorimetria indireta. A pressão arterial media (PAM) e a frequência cardíaca (FC) foram avaliadas no sétimo dia de tratamento por meio de catéter intravenoso. A leptina injetada no VL reduziu a ingestão alimentar (~70%) e o peso corporal (~17%), promoveu um aumento no volume corrente (12±0.4 ml.kg-1, ...

Armazenamento refrigerado de morango submetido a altas concentrações de CO2

Temperatura de 0ºC associada a atmosferas com 12 a 20% de CO2 têm sido recomendadas como condição ideal para o armazenamento de morango. Entretanto, as redes de distribuição e comercialização de produtos hortícolas no Brasil geralmente não possuem cadeia de frio, ou a possuem em temperatura entre 10 e 15ºC. Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade e conservação do morango 'Oso Grande' sob temperatura de 10ºC associada com altas concentrações de dióxido de carbono. Os morangos foram selecionados, resfriados e armazenados a 10ºC em mini-câmaras herméticas, onde foram aplicadas as distintas concentrações de CO2 (0,03, 10, 20, 40 e 80%) combinadas com 20% de O2. Os morangos foram avaliados a cada 2 dias até se tornarem impróprios para o consumo. As concentrações de 20 e 40% de CO2 permitiram a conservação dos morangos por até 8 dias; já aqueles com 0,03% de CO2 duraram apenas 2 dias. Os morangos a 80% de CO2 mantiveram ótima aparência por 6 dias, porém foram considerados inadequados para o consumo por apresentarem elevados teores de acetaldeído (40,92 µg g-1) e de etanol (1.053 µg g-1), provenientes do processo fermentativo. A perda de massa fresca dos morangos foi inferior a 2%, demonstrando a eficiência da técnica utilizada para o controle da umidade relativa no armazenamento. Os frutos acondicionados com 0,03 e 80% de CO2 apresentaram a maior perda de firmeza, sendo que ao final do armazenamento esta foi de 40% em relação à firmeza inicial. Já os morangos armazenados com 20 e 40% de CO2 perderam apenas 28% da firmeza inicial. Apesar da diferença estatística na coloração externa do morango, essa foi visualmente imperceptível. Os morangos 'Oso Grande' armazenados a 10ºC sob atmosfera controlada com 40% de CO2 associado com 20% de O2 mantiveram suas características comerciais por 8 dias.

Planktonic potential CO2 emission calculation: preliminary results by applying an adapted enzymatic methodology to marine ecosystems

[EN]Isocitrate Dehydrogenase (IDH) is a key enzyme in the Krebs cycle, being responsible for the production of one of the three CO2 molecules related to cellular respiration. In order to measure the potential CO2 production linked to the marine planktonic community we have adapted an enzymatic methodology. Preliminary results show that different proportions of autotrophs, heterotrophs and mixotrophs and their metabolic pathways, lead to different relationships between potential CO2 emission and potential O2 consumption during cellular respiration. Although more experiments need to be made, this methodology is leading to a better understanding of cellular respiration in marine samples and their impact on the food chain, vertical Carbon flux and the current sequestering capacity for anthropogenic CO2.

Analisi di immagini termiche aeree e satellitari per indagini multiscala in ambito urbano

L’alta risoluzione nel telerilevamento termico (Thermal Remote Sensing) da aereo o satellitare si rivela molto importante nell’analisi del comportamento termico delle superfici, in particolare per lo studio dei fenomeni climatici locali dello spazio urbano. La stato termico dell'ambiente urbano è oggi motivo di grande interesse per ricercatori, organi istituzionali e cittadini. Uno dei maggiori campi di studio del comportamento termico urbano interessa il problema energetico: la riduzione dei consumi e delle emissioni di CO2 è un obiettivo primario da perseguire per uno sviluppo sostenibile, spesso supportato da criteri legislativi e progetti comunitari. Su scala differente e con caratteristiche differenti, un altro degli argomenti che scuote da anni e con notevole interesse la ricerca scientifica, è il fenomeno termico urbano che prende il nome di isola di calore; questa si sviluppa non solo in conseguenza al calore sensibile rilasciato da attività antropiche, ma anche a causa della sempre maggiore conversione del territorio rurale in urbanizzato (inurbamento), con conseguente riduzione del fenomeno dell’evapotraspirazione. Oggetto di questa dissertazione è lo studio del comportamento termico delle superfici in ambito urbano, sperimentato sulla città di Bologna. Il primo capitolo si interessa dei principi e delle leggi fisiche sui quali è basato il telerilevamento effettuato nelle bende spettrali dell’infrarosso termico. Viene data una definizione di temperatura radiometrica e cinematica, tra loro legate dall’emissività. Vengono esposti i concetti di risoluzione (geometrica, radiometrica, temporale e spettrale) dell’immagine termica e viene data descrizione dei principali sensori su piattaforma spaziale per l’alta risoluzione nel TIR (ASTER e Landsat). Il secondo capitolo si apre con la definizione di LST (Land Surface Temperature), parametro del terreno misurato col telerilevamento, e ne viene descritta la dipendenza dal flusso della radiazione in atmosfera e dalle condizioni di bilancio termico della superficie investigata. Per la sua determinazione vengono proposti metodi diversi in funzione del numero di osservazioni disponibili nelle diverse bande spettrali dell’IR termico. In chiusura sono discussi i parametri che ne caratterizzano la variabilità. Il capitolo terzo entra nel dettaglio del telerilevamento termico in ambito urbano, definendo il fenomeno dell’Urban Heat Island su tutti i livelli atmosferici interessati, fornendo un quadro di operabilità con gli strumenti moderni di rilievo alle differenti scale (analisi multiscala). Un esempio concreto di studio multiscala dei fenomeni termici urbani è il progetto europeo EnergyCity, volto a ridurre i consumi energetici e le emissioni di gas serra di alcune città del centro Europa. Il capitolo quarto riporta la sperimentazione condotta sull’isola di calore urbana della città di Bologna tramite immagini ASTER con risoluzione spaziale 90 m nel TIR e ricampionate a 15 m dal VIS. Lo studio dell’isola di calore si è effettuata a partire dal calcolo della Land Surface Temperature utilizzando valori di emissività derivati da classificazione delle superfici al suolo. Per la validazione dei dati, in alternativa alle stazioni di monitoraggio fisse dell’ARPA, presenti nell’area metropolitana della città, si è sperimentato l’utilizzo di data-loggers per il rilievo di temperatura con possibilità di campionamento a 2 sec. installati su veicoli mobili, strumentati con ricevitori GPS, per la misura dei profili di temperatura atmosferica near-ground lungo transetti di attraversamento della città in direzione est-ovest.

Strategie di osservazione, metodo di analisi e qualità dei prodotti per un esperimento mipas di seconda generazione.

In questo elaborato viene studiato un nuovo strumento satellitare chiamato MIPAS2k: uno spettrometro a trasformata di Fourier, in grado di misurare gli spettri di emissione dei gas atmosferici attraverso la tecnica di misure al lembo. Lo scopo di MIPAS2k è quello di determinare la distribuzione spaziale di quantità atmosferiche tra cui il VMR delle specie chimiche: ozono, acqua, acido nitrico e protossido di azoto. La necessità di idearne un successore è nata dopo la perdita di contatto con lo strumento MIPAS da cui MIPAS2k, pur preservandone alcune caratteristiche, presenta differenze fondamentali quali: i parametri osservazionali, il tipo di detector utilizzato per eseguire le scansioni al lembo e la logica attraverso cui vengono ricavate le distribuzioni dei parametri atmosferici. L’algoritmo attraverso cui viene effettuata l’inversione dei dati di MIPAS2k, chiamato FULL2D, usa la stessa logica di base di quello utilizzato per MIPAS chiamato Geo-Fit. La differenza fondamentale tra i due metodi risiede nel modo in cui i parametri sono rappresentati. Il Geo-Fit ricostruisce il campo atmosferico delle quantità da determinare tramite profili verticali mentre il FULL2D rappresenta i valori del campo atmosferico all’interno degli elementi della discretizzazione bidimensionale dell’atmosfera. Non avendo a disposizione misure del nuovo strumento si è dovuto valutarne le performance attraverso l’analisi su osservati simulati creati ricorrendo al modello diretto del trasferimento radiativo e utilizzando un’atmosfera di riferimento ad alta risoluzione. Le distribuzioni bidimensionali delle quantità atmosferiche di interesse sono state quindi ricavate usando il modello di inversione dei dati FULL2D applicato agli osservati simulati di MIPAS2k. I valori dei parametri ricavati sono stati confrontati con i valori dell’atmosfera di riferimento e analizzati utilizzando mappe e quantificatori. Con i risultati di queste analisi e' stato possibile determinare la risoluzione spaziale e la precisione dei prodotti di MIPAS2k per due diverse risoluzioni spettrali.

Response of Microcystis aeruginosa PCC 7806 to different CO2 concentrations

Future climatic change scenarios predict rising of the atmospheric CO2 levels which could favor the proliferation of some harmful bloom-forming cyanobacteria as Microcystis aeruginosa. In the present study, the response of M. aeruginosa strain PCC 7806 to two different partial pressure of CO2 was tested. Sandrini et al. (2013) recently found that several, but not all, M. aeruginosa strains lack the SbtA or BicA HCO3- uptake system genes; the contribution of different Ci transporters to photosynthesis and the difference between low and high affinity activated Ci uptake state were investigated. M. aeruginosa PCC 7806 was cultured in four chemostats containing modified BG11 medium with 10 mM NaNO3 and no presence of NaCl, NaHCO3, Na2CO3 and additional buffers. A wide variety of analysis on samples collected from continuous cultures – such as A750, medium composition, cellular composition, cell counting, mini-PAM, measurements with the O2 optode, Aminco, 77K fluorescence emission spectra – was carried out. Data analysis results showed that the increased CO2 concentration has a big effect on M. aeruginosa PCC 7806. Experiments were performed using the Oxy-4 O2 optode apparatus in order to measure the photosynthetic O2 evolution of samples taken from both batch and chemostat cultures. At low bicarbonate concentration, an evident inhibition of Na+-dependent HCO3- transporter BicA by LiCl at 25 mM was observed. The consequent addition of 25 mM NaCl was able to counteract the Li+ effect at pH 8.0 but not at pH 10.0. In the latter case, only the addition of a higher amount of HCO3- led to photosynthetic O2 evolution suggesting the important role of the BicA transporter. However, further studies are needed to better explain the results obtained as high pH levels might have an influence on the transport systems, altering the mechanism of pH regulation and the functioning of Na+/H+ antiporter systems.

Analisi di tendenza per ozono e CFC-11 nella serie decennale delle misure di MIPAS in stratosfera e alta troposfera

Lo strumento MIPAS, operativo a bordo del satellite polare ENVISAT negli anni dal 2002 al 2012, ha misurato spettri di emissione nel medio infrarosso utilizzando la tecnica di scansione del lembo atmosferico. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA), mediante un algoritmo di inversione ottimizzato, ha ricavato dagli spettri di MIPAS la distribuzione verticale di diversi composti chimici minoritari in stratosfera e alta troposfera. Tra questi composti figurano l'ozono (O3) e il CFC-11. Lo strato di ozono stratosferico svolge una funzione fondamentale come schermo della radiazione ultravioletta solare, altrimenti dannosa per gli esseri viventi sulla terra. D'altra parte, da alcuni decenni i cosiddetti cloro-fluoro carburi (CFC), tra cui la molecola di CCl3F (indicata sinteticamente con la sigla CFC-11) sono ritenuti responsabili della diminuzione generale dell'ozono stratosferico. Per questo motivo nel 1987 a Montreal è stato siglato un accordo internazionale per limitare l'immissione dei CFC in atmosfera. A partire dalla fine degli anni '80, in base a questo accordo, ci si aspetta quindi una progressiva riduzione dei CFC e un conseguente graduale recupero della concentrazione di ozono. Le misure di MIPAS, con copertura geografica globale, offrono una possibilità assai interessante per la verifica di queste tendenze attese. In questo lavoro di tesi, i profili verticali di frazione volumetrica (VMR) di ozono e CFC-11 ricavati dal processore di ESA versione 6.0 sono stati interpolati a livelli di pressione costante, raggruppati per bande di latitudine e mediati su intervalli di tempo mensili. Abbiamo quindi sviluppato un modello di tendenza parametrico che include un termine costante, uno lineare, due termini dell'oscillazione quasi biennale (QBO), un termine di flusso solare radio e diversi termini armonici in seno e coseno con periodo diverso. Il modello è stato quindi adattato mediante un algoritmo di minimizzazione di Levenberg-Marquardt alle medie mensili ottenute dalle misure di MIPAS per tutto il periodo che va da luglio 2002 ad aprile 2012. Le stime di tendenza ottenute per ozono e CFC-11 sono statisticamente significative e, a seconda della latitudine e del livello di pressione considerato, assumono una gamma di valori che va da -0.15 ppmv/decade a +0.44 ppmv/decade per l'ozono e una gamma di valori che va da -50.2 pptv/decade a +6.5 pptv/decade per il CFC-11. Abbiamo ottenuto tendenze per la maggior parte leggermente positive per l'ozono e quasi ovunque fortemente negative per il CFC-11, risultato in accordo con le disposizioni emanate a seguito del Protocollo di Montreal e in buon accordo anche con lavori precedentemente pubblicati in letteratura. Infine abbiamo stimato l'errore sistematico sulle tendenze ricavate, causato dalla deriva strumentale dovuta alla non-linearità della risposta dei rivelatori, che varia a seguito dell'invecchiamento dei rivelatori stessi.

Co2-dependent vasomotor reactivity of cerebral arteries in patients with severe traumatic brain injury: time course and effect of augmentation of cardiac output with dobutamine

Failing cerebral blood flow (CBF) autoregulation may contribute to cerebral damage after traumatic brain injury (TBI). The purpose of this study was to describe the time course of CO(2)-dependent vasoreactivity, measured as CBF velocity in response to hyperventilation (vasomotor reactivity [VMR] index). We included 13 patients who had had severe TBI, 8 of whom received norepinephrine (NE) based on clinical indication. In these patients, measurements were also performed after dobutamine administration, with a goal of increasing cardiac output by 30%. Blood flow velocity was measured with transcranial Doppler ultrasound in both hemispheres. All patients except one had an abnormal VMR index in at least one hemisphere within the first 24 h after TBI. In those patients who did not receive catecholamines, mean VMR index recovered within the first 48 to 72 h. In contrast, in patients who received NE within the first 48 h period, VMR index did not recover on the second day. Cardiac output and mean CBF velocity increased significantly during dobutamine administration, but VMR index did not change significantly. In conclusion, CO(2) vasomotor reactivity was abnormal in the first 24 h after TBI in most of the patients, but recovered within 48 h in those patients who did not receive NE, in contrast to those eventually receiving the drug. Addition of dobutamine to NE had variable but overall insignificant effects on CO(2) vasomotor reactivity.