Modelos de viento aplicados a la mejora en la predicción de incendios forestales

La predicción de incendios forestales es uno de los grandes retos de la comunidad científica debido al impacto medioambiental, humano y económico que tienen en la sociedad. El comportamiento de este fenómeno es difícil de modelar debido a la gran cantidad de variables que intervienen y la dificultad que implica su correcta medición. Los simuladores de fuego son herramientas muy útiles pero, actualmente, los resultados que obtenemos tienen un alto grado de imprecisión. Desde nuestro grupo se ha trabajado en la predicción en dos etapas, donde antes de realizar cualquier predicción, se incorpora una etapa de ajuste de los parámetros de entrada para obtener mejores predicciones. Pese a la mejora que supone este nuevo paradigma de predicción, las simulaciones sobre incendios reales tienen un alto grado de error por el efecto de las condiciones meteorológicas que, usualmente, varían de manera notable durante el transcurso de la simulación. Uno de los factores más determinantes en el comportamiento de un incendio, junto con las características del terreno, es el viento. Los modelos de predicción son extremadamente sensibles al cambio en los componentes de dirección y velocidad del viento por lo que cualquier mejora que podamos introducir para mejorar la calidad de estas componentes influye directamente en la calidad de la predicción. Nuestro sistema de predicción utiliza la dirección y velocidad del viento de forma global en todo el terreno, y lo que proponemos con este trabajo es introducir un modelo de vientos que nos permita generar vientos locales en todas las celdas en las que se divide el terreno. Este viento local dependerá del viento general y de las características del terreno de dichas celdas. Consideramos que la utilización de un viento general no es suficiente para realizar una buena predicción del comportamiento de un incendio y hemos comprobado que la inclusión de un simulador de campo de vientos en nuestro sistema puede llegar a mejorar nuestras predicciones considerablemente. Los resultados obtenidos en los experimentos sintéticos que hemos realizado nos hacen ser optimistas, puesto que consideramos que la inclusión de componentes de viento locales permitirá mejorar nuestras predicciones en incendios reales.

Anàlisi de la modelització hidrològica com a eina per la predicció d'inundacions i la gestió del territori

Les inundacions són actualment les catàstrofes naturals més recurrents i les que generen un major nombre de danys i víctimes arreu del món. L'ocupació de les zones inundables a les lleres del riu és la causa principal d’aquests desastres naturals. En aquest article es descriu la realització de models hidrològics com a mecanisme per la predicció d’inundacions i la gestió del territori. S’han estudiat les conques de la Riera de Santa Coloma (Catalunya) i del riu San Francisco (Guatemala) mitjançant els programes HEC-HMS i HEC-RAS, dels quals s’avalua la seva capacitat com eina per a la gestió del territori. S’ha analitzat l’efecte de la urbanització en el risc d’inundació en el cas de la Riera de Santa Coloma en base a la previsió del Plà d’Ordenament Urbanístic Municipal. S’han determinat les zones inundables resultants de episodis de precipitació extrems al Riu San Francisco per als episodis de les tempestes Stan(2005) i Agatha(2010).

Impacte de la variabilitat climàtica ràpida de l'últim període glacial sobre la vegetació del sud-est de Nord Amèrica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a UMR-CNRS - Géologie et Océanographie, França, entre 2007 i 2009. Els canvis climàtics ràpids de l’últim període glacial (cicles Dansgaard/Oeschger i Heinrich Stadials-HS), han estat documentats en testimonis marins, de gel i dipòsits continentals, generalment de l’hemisferi nord. Mentre que la majoria dels estudis paleoclimàtics i paleoceanogràfics de l’Atlàntic Nord sobre l’últim període glacial s’han centrat en la part nord i est, les latituds mitjanes de la part occidental han estat menys estudiades. Particularment, els canvis de la vegetació de l’est de Nord Amèrica durant l’últim glacial es coneixen molt poc degut a la manca de seqüències pol.líniques llargues en aquesta regió. Només dues seqüències de pol.len del llac Tulane (Florida) mostren canvis de la vegetació significatius i interessants durant l’últim glacial, que suggereixen HS càlids i humits, que contrasta amb el que s’observa a l’altre costat de l’Atlàntic Nord. El treball realitzat al UMR-CNRS 5805 EPOC, Université Bordeaux 1, EPHE, des del 23 d’abril 2007 al 22 d’abril 2009, gràcies a la beca Beatriu de Pinós, implica una reconstrucció a alta resolució dels canvis de la vegetació a partir de l’anàlisi d’un testimoni marí, localitzat a l’oest de l’Atlàntic Nord subtropical (MD99-2203, 34º58’N, 75º12’W), durant l’Estadi Isotòpic Marí 3 (MIS 3). Les dades pal.linològiques del testimoni mostren una alternança entre Picea i Quercus. En general, les associacions pol.líniques indiquen que les variacions de la vegetació segueixen un patró bosc boreal/temperat durant l’últim glacial. El model d’edat preliminar basat en edats radiomètriques suggereix un augment del bosc temperat acompanyat d’una reducció del boreal entre el H4 i el H3. La comparació amb registres pol.línics marins d’alta resolució de la regió est subtropical, a latituds similars, mostren, per primer cop, que els canvis en les formacions forestals associats als canvis climàtics ràpids de l’últim glacial van ser menys intensos al sud-est de Nord Amèrica que a la Península Ibèrica.

Estrategies per la inversió tridimensional de dades magnetotel.lúriques:

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Dublin Institute for Advanced Studies, Irlanda, entre setembre i desembre del 2009.En els últims anys s’ha realitzat un important avanç en la modelització tridimensional en magnetotel•lúrica (MT) gracies a l'augment d’algorismes d’inversió tridimensional disponibles. Aquests codis utilitzen diferents formulacions del problema (diferències finites, elements finits o equacions integrals), diverses orientacions del sistema de coordenades i, o bé en el conveni de signe, més o menys, en la dependència temporal. Tanmateix, les impedàncies resultants per a tots els valors d'aquests codis han de ser les mateixes una vegada que es converteixen a un conveni de signe comú i al mateix sistema de coordenades. Per comparar els resultats dels diferents codis hem dissenyat models diferents de resistivitats amb estructures tridimensional incrustades en un subsòl homogeni. Un requisit fonamental d’aquests models és que generin impedàncies amb valors importants en els elements de la diagonal, que no són menyspreables. A diferència dels casos del modelització de dades magnetotel.lúriques unidimensionals i bidimensionals, pel al cas tridimensional aquests elements de les diagonals del tensor d'impedància porten informació sobre l'estructura de la resistivitat. Un dels models de terreny s'utilitza per comparar els diferents algoritmes que és la base per posterior inversió dels diferents codis. Aquesta comparació va ser seguida de la inversió per recuperar el conjunt de dades d'una estructura coneguda.

Estacionalidad de la neumonía adquirida en la comunidad (NAC) y su influencia con el clima

La pneumònia adquirida a la comunitat (PAC) és una patologia molt prevalent, l´etiologia de la qual ve donada per les característiques de la regió geogràfica, de l'agent causal i del pacient. L'estudi de cadascuna d'elles és fonamental per al seu correcte abordatge terapèutic. Ens vam proposar estudiar els canvis de l'agent causal de la PAC en funció de l'estacionalitat i la influència dels canvis climàtics de la nostra àrea geogràfica. Material i mètode: Estudi prospectiu longitudinal de pacients ingressats per PAC des de Gener de 2008 a Desembre de 2009. Analitzem dades sociodemogràfiques, comorbiditat, gravetat, agent etiològic, complicacions i mortalitat. Correlacionem la temperatura mitjana, la precipitació acumulada mitjana i el caràcter de la precipitació per S. pneumoniae i Legionella pneumophila en cada estació de l'any. Anàlisi estadística: Xi quadrat, t de Student per mostres independents, anàlisi de la variància i correlació de Spearman. Resultats: Incloem 155 pacients, 63.9% homes i 54.8% majors de 65 anys. La major incidència de PAC va ser a l'hivern. Streptococcus pneumoniae va ser l'agent causal més freqüent en totes les estacions de l'any a excepció de l'estiu, que va ser Legionella pneumophila. Observem una correlació significativa entre la menor temperatura mitjana estacional i l'etiologia pneumocòccica i al revés quan l'agent causal va ser Legionella pneumophila. No obstant això, no trobem diferències etiològiques per estacions en relació amb la humitat ambiental. Conclusions: En la nostra àrea, Streptococcus pneumoniae és l'agent etiològic més freqüent a l'hivern amb baixes temperatures mentre que a l'estiu, amb altes temperatures, és Legionella pneumophila.

Immigration and the school system

Immigration is an important problem in many societies, and it has wide-ranging effects on the educational systems of host countries. There is a now a large empirical literature, but very little theoretical work on this topic. We introduce a model of family immigration in a framework where school quality and student outcomes are determined endogenously. This allows us to explain the selection of immigrants in terms of parental motivation and the policies which favor a positive selection. Also, we can study the effect of immigration on the school system and how school quality may self-reinforce immigrants' and natives' choices.

Two necessary conditions for strategy-proofness: on what domains are they also sufficient?

A social choice function may or may not satisfy a desirable property depending on its domain of definition. For the same reason, different conditions may be equivalent for functions defined on some domains, while different in other cases. Understanding the role of domains is therefore a crucial issue in mechanism design. We illustrate this point by analyzing the role of different conditions that are always related, but not always equivalent to strategy-proofness. We define two very natural conditions that are necessary for strategy-proofness: monotonicity and reshuffling invariance. We remark that they are not always sufficient. Then, we identify a domain condition, called intertwinedness, that ensures the equivalence between our two conditions and that of strategy-proofness. We prove that some important domains are intertwined: those of single-peaked preferences, both with public and private goods, and also those arising in simple models of house allocation. We prove that other necessary conditions for strategy-proofness also become equivalent to ours when applied to functions defined on intertwined domains, even if they are not equivalent in general. We also study the relationship between our domain restrictions and others that appear in the literature, proving that we are indeed introducing a novel proposal.

Predicting random level and seasonality of hotel prices. A structural equation growth curve approach

This article examines the effect on price of different characteristics of holiday hotels in the sun-and-beach segment, under the hedonic function perspective. Monthly prices of the majority of hotels in the Spanish continental Mediterranean coast are gathered from May to October 1999 from the tour operator catalogues. Hedonic functions are specified as random-effect models and parametrized as structural equation models with two latent variables, a random peak season price and a random width of seasonal fluctuations. Characteristics of the hotel and the region where they are located are used as predictors of both latent variables. Besides hotel category, region, distance to the beach, availability of parking place and room equipment have an effect on peak price and also on seasonality. 3- star hotels have the highest seasonality and hotels located in the southern regions the lowest, which could be explained by a warmer climate in autumn

Mixing compositions and other scales

Theory of compositional data analysis is often focused on the composition only. However in practical applications we often treat a composition together with covariableswith some other scale. This contribution systematically gathers and develop statistical tools for this situation. For instance, for the graphical display of the dependenceof a composition with a categorical variable, a colored set of ternary diagrams mightbe a good idea for a first look at the data, but it will fast hide important aspects ifthe composition has many parts, or it takes extreme values. On the other hand colored scatterplots of ilr components could not be very instructive for the analyst, if theconventional, black-box ilr is used.Thinking on terms of the Euclidean structure of the simplex, we suggest to set upappropriate projections, which on one side show the compositional geometry and on theother side are still comprehensible by a non-expert analyst, readable for all locations andscales of the data. This is e.g. done by defining special balance displays with carefully-selected axes. Following this idea, we need to systematically ask how to display, explore,describe, and test the relation to complementary or explanatory data of categorical, real,ratio or again compositional scales.This contribution shows that it is sufficient to use some basic concepts and very fewadvanced tools from multivariate statistics (principal covariances, multivariate linearmodels, trellis or parallel plots, etc.) to build appropriate procedures for all these combinations of scales. This has some fundamental implications in their software implementation, and how might they be taught to analysts not already experts in multivariateanalysis

Virus infection speeds: theory versus experiment

In order to explain the speed of Vesicular Stomatitis Virus VSV infections, we develop a simple model that improves previous approaches to the propagation of virus infections. For VSV infections, we find that the delay time elapsed between the adsorption of a viral particle into a cell and the release of its progeny has a veryimportant effect. Moreover, this delay time makes the adsorption rate essentially irrelevant in order to predict VSV infection speeds. Numerical simulations are in agreement with the analytical results. Our model satisfactorily explains the experimentally measured speeds of VSV infections

Spatial Analysis of Cell Composition Data

A version of Matheron’s discrete Gaussian model is applied to cell composition data.The examples are for map patterns of felsic metavolcanics in two different areas. Q-Qplots of the model for cell values representing proportion of 10 km x 10 km cell areaunderlain by this rock type are approximately linear, and the line of best fit can be usedto estimate the parameters of the model. It is also shown that felsic metavolcanics in theAbitibi area of the Canadian Shield can be modeled as a fractal

Thermodynamics and log–contrast analysis in fluid geochemistry

There are two principal chemical concepts that are important for studying the naturalenvironment. The first one is thermodynamics, which describes whether a system is atequilibrium or can spontaneously change by chemical reactions. The second main conceptis how fast chemical reactions (kinetics or rate of chemical change) take place wheneverthey start. In this work we examine a natural system in which both thermodynamics andkinetic factors are important in determining the abundance of NH+4 , NO−2 and NO−3 insuperficial waters. Samples were collected in the Arno Basin (Tuscany, Italy), a system inwhich natural and antrophic effects both contribute to highly modify the chemical compositionof water. Thermodynamical modelling based on the reduction-oxidation reactionsinvolving the passage NH+4 -& NO−2 -& NO−3 in equilibrium conditions has allowed todetermine the Eh redox potential values able to characterise the state of each sample and,consequently, of the fluid environment from which it was drawn. Just as pH expressesthe concentration of H+ in solution, redox potential is used to express the tendency of anenvironment to receive or supply electrons. In this context, oxic environments, as thoseof river systems, are said to have a high redox potential because O2 is available as anelectron acceptor.Principles of thermodynamics and chemical kinetics allow to obtain a model that oftendoes not completely describe the reality of natural systems. Chemical reactions may indeedfail to achieve equilibrium because the products escape from the site of the rectionor because reactions involving the trasformation are very slow, so that non-equilibriumconditions exist for long periods. Moreover, reaction rates can be sensitive to poorly understoodcatalytic effects or to surface effects, while variables as concentration (a largenumber of chemical species can coexist and interact concurrently), temperature and pressurecan have large gradients in natural systems. By taking into account this, data of 91water samples have been modelled by using statistical methodologies for compositionaldata. The application of log–contrast analysis has allowed to obtain statistical parametersto be correlated with the calculated Eh values. In this way, natural conditions in whichchemical equilibrium is hypothesised, as well as underlying fast reactions, are comparedwith those described by a stochastic approach

Compositional Time Series: An Application

The composition of the labour force is an important economic factor for a country.Often the changes in proportions of different groups are of interest.I this paper we study a monthly compositional time series from the Swedish LabourForce Survey from 1994 to 2005. Three models are studied: the ILR-transformed series,the ILR-transformation of the compositional differenced series of order 1, and the ILRtransformationof the compositional differenced series of order 12. For each of thethree models a VAR-model is fitted based on the data 1994-2003. We predict the timeseries 15 steps ahead and calculate 95 % prediction regions. The predictions of thethree models are compared with actual values using MAD and MSE and the predictionregions are compared graphically in a ternary time series plot.We conclude that the first, and simplest, model possesses the best predictive power ofthe three models

Proposta de pla d’ acció per la mitigació i l’ adaptació al canvi climàtic a la ciutat de Girona

La proposta general d’ aquest projecte és la presentació de les bases generals d’ un pla d’ acció per la mitigació i l’ adaptació al canvi climàtic a la ciutat de Girona, destinat a l’ administració local que permeti una millora de la situació actual en relació als possibles efectes i conseqüències del canvi climàtic.L’ estudi es basa en: l’ anàlisi dels efectes i conseqüències del canvi climàtic, un estudi de la situació actual de la ciutat de Girona i sobre les diferents percepcions i adaptacions de la població de Girona al canvi climàtic. Tot plegat destinat a l’ obtenció de les eines que ens permetin proposar possibles accions realitzar per part de l’ administració local

A continuous strain-space model of viral evolution within a host

Viruses rapidly evolve, and HIV in particular is known to be one of the fastest evolving human viruses. It is now commonly accepted that viral evolution is the cause of the intriguing dynamics exhibited during HIV infections and the ultimate success of the virus in its struggle with the immune system. To study viral evolution, we use a simple mathematical model of the within-host dynamics of HIV which incorporates random mutations. In this model, we assume a continuous distribution of viral strains in a one-dimensional phenotype space where random mutations are modelled by di ffusion. Numerical simulations show that random mutations combined with competition result in evolution towards higher Darwinian fitness: a stable traveling wave of evolution, moving towards higher levels of fi tness, is formed in the phenoty space.