The plausibility of long-wavelength stress correlation or stress magnitude as a mechanism for precursory seismicity: Results from two simple elastic models

Observations of accelerating seismic activity prior to large earthquakes in natural fault systems have raised hopes for intermediate-term eartquake forecasting. If this phenomena does exist, then what causes it to occur? Recent theoretical work suggests that the accelerating seismic release sequence is a symptom of increasing long-wavelength stress correlation in the fault region. A more traditional explanation, based on Reid's elastic rebound theory, argues that an accelerating sequence of seismic energy release could be a consequence of increasing stress in a fault system whose stress moment release is dominated by large events. Both of these theories are examined using two discrete models of seismicity: a Burridge-Knopoff block-slider model and an elastic continuum based model. Both models display an accelerating release of seismic energy prior to large simulated earthquakes. In both models there is a correlation between the rate of seismic energy release with the total root-mean-squared stress and the level of long-wavelength stress correlation. Furthermore, both models exhibit a systematic increase in the number of large events at high stress and high long-wavelength stress correlation levels. These results suggest that either explanation is plausible for the accelerating moment release in the models examined. A statistical model based on the Burridge-Knopoff block-slider is constructed which indicates that stress alone is sufficient to produce accelerating release of seismic energy with time prior to a large earthquake.

Vertical fluxes of sediment in oscillatory sheet flow

Time series of vertical sediment fluxes are derived from concentration time series in sheet flow under waves. While the concentrations C(z,t) vary very little with time for \z\ < 10d(50), the measured vertical sediment fluxes Q(zs)(z,t) vary strongly with time in this vertical band and their time variation follows, to some extent, the variation of the grain roughness Shields parameter 02,5(t). Thus, sediment distribution models based on the pickup function boundary condition are in some qualitative agreement with the measurements. However, the pickup function models are only able to model the upward bursts of sediment during the accelerating phases of the flow. They are, so far, unable to model the following strong downward sediment fluxes, which are observed during the periods of flow deceleration. Classical pickup functions, which essentially depend on the Shields parameter, are also incapable of modelling the secondary entrainment fluxes, which sometimes occur at free stream velocity reversal. The measured vertical fluxes indicate that the effective sediment settling velocity in the high [(0.3 < C(z,t) < 0.4] concentration area is typically only a few percent of the clear water settling velocity, while the measurements of Richardson and Jeronimo [Chem. Eng. Sci. 34 (1979) 1419], from a different physical setting, lead to estimates of the order 20%. The data does not support gradient diffusion as a model for sediment entrainment from the bed. That is, detailed modelling of the observed near-bed fluxes would require diffusivities that go negative during periods of flow deceleration. An observed general trend for concentration variability to increase with elevation close to the bed is also irreconcilable with diffusion models driven by a bottom boundary condition. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Stress correlation function evolution in lattice solid elasto-dynamic models of shear and fracture zones and earthquake prediction

It has been argued that power-law time-to-failure fits for cumulative Benioff strain and an evolution in size-frequency statistics in the lead-up to large earthquakes are evidence that the crust behaves as a Critical Point (CP) system. If so, intermediate-term earthquake prediction is possible. However, this hypothesis has not been proven. If the crust does behave as a CP system, stress correlation lengths should grow in the lead-up to large events through the action of small to moderate ruptures and drop sharply once a large event occurs. However this evolution in stress correlation lengths cannot be observed directly. Here we show, using the lattice solid model to describe discontinuous elasto-dynamic systems subjected to shear and compression, that it is for possible correlation lengths to exhibit CP-type evolution. In the case of a granular system subjected to shear, this evolution occurs in the lead-up to the largest event and is accompanied by an increasing rate of moderate-sized events and power-law acceleration of Benioff strain release. In the case of an intact sample system subjected to compression, the evolution occurs only after a mature fracture system has developed. The results support the existence of a physical mechanism for intermediate-term earthquake forecasting and suggest this mechanism is fault-system dependent. This offers an explanation of why accelerating Benioff strain release is not observed prior to all large earthquakes. The results prove the existence of an underlying evolution in discontinuous elasto-dynamic, systems which is capable of providing a basis for forecasting catastrophic failure and earthquakes.

Simulation of the load-unload response ratio and critical sensitivity in the lattice solid model

The Load-Unload Response Ratio (LURR) method is an intermediate-term earthquake prediction approach that has shown considerable promise. It involves calculating the ratio of a specified energy release measure during loading and unloading where loading and unloading periods are determined from the earth tide induced perturbations in the Coulomb Failure Stress on optimally oriented faults. In the lead-up to large earthquakes, high LURR values are frequently observed a few months or years prior to the event. These signals may have a similar origin to the observed accelerating seismic moment release (AMR) prior to many large earthquakes or may be due to critical sensitivity of the crust when a large earthquake is imminent. As a first step towards studying the underlying physical mechanism for the LURR observations, numerical studies are conducted using the particle based lattice solid model (LSM) to determine whether LURR observations can be reproduced. The model is initialized as a heterogeneous 2-D block made up of random-sized particles bonded by elastic-brittle links. The system is subjected to uniaxial compression from rigid driving plates on the upper and lower edges of the model. Experiments are conducted using both strain and stress control to load the plates. A sinusoidal stress perturbation is added to the gradual compressional loading to simulate loading and unloading cycles and LURR is calculated. The results reproduce signals similar to those observed in earthquake prediction practice with a high LURR value followed by a sudden drop prior to macroscopic failure of the sample. The results suggest that LURR provides a good predictor for catastrophic failure in elastic-brittle systems and motivate further research to study the underlying physical mechanisms and statistical properties of high LURR values. The results provide encouragement for earthquake prediction research and the use of advanced simulation models to probe the physics of earthquakes.

Long-range automaton models of earthquakes: Power-law accelerations, correlation evolution, and mode-switching

We introduce a conceptual model for the in-plane physics of an earthquake fault. The model employs cellular automaton techniques to simulate tectonic loading, earthquake rupture, and strain redistribution. The impact of a hypothetical crustal elastodynamic Green's function is approximated by a long-range strain redistribution law with a r(-p) dependance. We investigate the influence of the effective elastodynamic interaction range upon the dynamical behaviour of the model by conducting experiments with different values of the exponent (p). The results indicate that this model has two distinct, stable modes of behaviour. The first mode produces a characteristic earthquake distribution with moderate to large events preceeded by an interval of time in which the rate of energy release accelerates. A correlation function analysis reveals that accelerating sequences are associated with a systematic, global evolution of strain energy correlations within the system. The second stable mode produces Gutenberg-Richter statistics, with near-linear energy release and no significant global correlation evolution. A model with effectively short-range interactions preferentially displays Gutenberg-Richter behaviour. However, models with long-range interactions appear to switch between the characteristic and GR modes. As the range of elastodynamic interactions is increased, characteristic behaviour begins to dominate GR behaviour. These models demonstrate that evolution of strain energy correlations may occur within systems with a fixed elastodynamic interaction range. Supposing that similar mode-switching dynamical behaviour occurs within earthquake faults then intermediate-term forecasting of large earthquakes may be feasible for some earthquakes but not for others, in alignment with certain empirical seismological observations. Further numerical investigation of dynamical models of this type may lead to advances in earthquake forecasting research and theoretical seismology.

Historicidade, entropia e não-linearidade : algumas aplicações possíveis na Ciência Econômica

The objective of this paper is to definite Historicity in Economic Sciences applying the principles of Entropy and methodological indeterminism. This implies the definition of two kinds of economic universes: one characterized by ergodicity and reversibility of Time and processes and the other by the opposite properties. The first part will deal with the construction of the subject of study and the nature of the proper analysis to these two universes. Taking such dichotomy into account, the second part will examine its implications as regards to the nature of equilibrium, the properties of stability and instability and the closure of the systems.

Irreversibilidade, incerteza e teoria econômica reflexões a respeito do indeterminismo metodológico e de suas aplicações na ciência econômica

Este trabalho consiste em aplicar o princípio do indeterminismo metodológico na Ciência Econômica. Isto implica definir dois tipos de universo econômico: um que se caracteriza pela ergodicidade e pela reversibilidade do tempo e dos processos econômicos, e o outro pelas características contrárias. Uma primeira parte tratará da construção do objeto de estudo e da natureza da análise relativa a cada um desses universos. Em razão desta dicotomia, uma segunda parte estudará suas implicações no que diz respeito à natureza das probabilidades e dos processos que guiam as decisões dos agentes.

Cidades sob clichê imagético imaginação espacial e experimentações em poesias visuais

Esse trabalho procurou caracterizar o clichê imagético, articulando-o a exemplos relacionados às cidades provindas de pesquisas iconográficas realizadas no Google Imagens, dando-se, a partir desse contexto, se deram as rasuras dos clichês imagéticos por poesias visuais. A pesquisa iconográfica específica para a palavra “cidades” direcionou o estudo viabilizando a constatação deste clichê, que, por sua vez, foi enunciado como intermediador de imaginação espacial. As constatações empíricas sobre esta temática fez a pesquisa ser conduzida a cinco nomes de capitais brasileiras, que foram contrastadas com as imagens destas cidades caracterizadas fora do clichê imagético, sendo o formato padrão e estático da propagação das imagens foi o universo sobre o qual orbitou este estudo. Uma vez realizadas as observações sobre esta temática, passou-se à discussão poética referente às imagens captadas, e a partir de então foi feito um diálogo com artistas e poetas ao ponto de se delimitar uma justificativa para que poesias visuais fossem elaboradas rumando para outras grafias de mundo, passando, assim, a enfatizar novas possibilidades, para essas imagens identificadas como clichês. Então, este estudo visa possibilitar novas versões a serem produzidas sobre o mundo, optando pela temática “cidade” para melhor categorizar e referenciar a pesquisa iconográfica, direcionando a discussão acerca de espaços e paisagens urbanas. Para tanto, foram adotados os autores Deleuze e Guatarri, articulando seus diálogos com McLuhan e Watson, adentrando-se à dimensão do clichê e aparando-se na iconografia Google e na sua configuração repetida que então passa a evidenciar as características opostas das considerações elaboradas por Doreen Massey, para a imaginação espacial em seu processo fluídico, e não engessado. Pensando nas reverberações de dizeres que se contradizem dessas versões, a imaginação foi evidenciada para além desses processos, atentando-se, assim, às obras poéticas e artísticas de Manoel de Barros ou Valdelino Gonçalves, em que foram verificadas possibilidades de abertura de canais de diálogos com tais clichês, com poesias visuais, em um lançamento para a imaginação, rompendo-os. Em conclusão, foram observadas possibilidades de construções poéticas como dizeres de uma Geografia constituída no imaginário, mas que também possui suas significações perante a realidade, formuladas em rupturas com o dizer totalizante, repetido e homogêneo. Foram evidenciadas, então, essas características como contribuição aos estudos que tangem à temática “Geografia e Imagens”, possibilitando novas reverberações em universos de estudos para essa linha de pesquisa, que procura inovar nas percepções sobre o entendimento das imagens como canal de construção dos espaços geográficos de uma maneira geral.

Automated traffic route identification through the shared nearest neighbour algorithm

Many organisations need to extract useful information from huge amounts of movement data. One example is found in maritime transportation, where the automated identification of a diverse range of traffic routes is a key management issue for improving the maintenance of ports and ocean routes, and accelerating ship traffic. This paper addresses, in a first stage, the research challenge of developing an approach for the automated identification of traffic routes based on clustering motion vectors rather than reconstructed trajectories. The immediate benefit of the proposed approach is to avoid the reconstruction of trajectories in terms of their geometric shape of the path, their position in space, their life span, and changes of speed, direction and other attributes over time. For clustering the moving objects, an adapted version of the Shared Nearest Neighbour algorithm is used. The motion vectors, with a position and a direction, are analysed in order to identify clusters of vectors that are moving towards the same direction. These clusters represent traffic routes and the preliminary results have shown to be promising for the automated identification of traffic routes with different shapes and densities, as well as for handling noise data.

Modeling the Diffusion of Energy Performance Contracting

The Portuguese Energy Policy considers the development of a commercially viable and competitive market for energy performance contracting (EPC) as a main mechanism to achieve the objectives of energy efficiency improvement. This paper proposes a study to investigate how to achieve widespread adoption of energy performance contracting by means of system dynamics modelling and simulation. To explore and gather insights on this question, a system dynamics model representing the system of the Portuguese EPC market at industry level will be created. The simulation of that model will provide a helpful basis for analysing and explaining the development of key variables, and accelerating learning on the managerial, organizational and political adaptation processes that foster the diffusion of EPC adoption. The first phase of this research project aims at identifying and analysing the key factors and critical cause-effect relations that drive the adoption of EPC. With this purpose, a qualitative content analysis on relevant documents was performed and a set of interviews was conducted. That data was analysed to capture the critical variables and its interrelation to formulate a preliminary representation of the system structure as stock and flow diagrams.

Intelligent decision making in electricity markets: simulated annealing Q-Learning

Electricity markets are complex environments, involving a large number of different entities, playing in a dynamic scene to obtain the best advantages and profits. MASCEM is a multi-agent electricity market simulator to model market players and simulate their operation in the market. Market players are entities with specific characteristics and objectives, making their decisions and interacting with other players. MASCEM is integrated with ALBidS, a system that provides several dynamic strategies for agents’ behavior. This paper presents a method that aims at enhancing ALBidS competence in endowing market players with adequate strategic bidding capabilities, allowing them to obtain the higher possible gains out of the market. This method uses a reinforcement learning algorithm to learn from experience how to choose the best from a set of possible actions. These actions are defined accordingly to the most probable points of bidding success. With the purpose of accelerating the convergence process, a simulated annealing based algorithm is included.

Transvase : quando a ficção invade a realidade

ABSTRACT: Adopting the concept of metalepsis, as explained by Gérard Genette, I intend to tackle the miscegenation of ontological worlds as practiced in metacinematic films dealing either with the creator or the spectator and made famous with Woody Allen’s film The Purple Rose of Cairo (1985, EUA). Assuming the existence of two adjoining fictional universes, one of them intrafilmically projected onto a screen and the other positioned in front of it so as to create or observe the other, one realizes that, in fact, they both communicate in a more intense way. That is, they both can cross the barrier that separates them and function, literally, as communicating vessels thrusting themselves onto the other side of fiction. The use of this screen passage technique – which I call ‘spilling narrative’ – although it takes place inside the film, at an intradiegetic level, cannot be considered a simple comic effect. In actuality, it is a very serious affair, denoting the authorial intervention as a reflexive practice of écriture by means of a mise en abyme, according to Lucien Dällenbach. Therefore, the fictional spilling over of worlds which totally blends together both sides of the twice artificial universe of the fabula, represents the emotional and intellectual involvement of the creator with his/her creation and of the spectator with the world watched. Both illustrate the desire of fusion inherent in the acts of creation and reception. My approach will be based on Gabriele Salvatores’ Happy Family (2010) and Wojciech Marczewski’s Escape from the ‘Liberty’ Cinema (1990).

Autoxidação de ácidos gordos na presença de antioxidantes naturais e sintéticos

Nas últimas décadas, devido ao desenvolvimento económico, e a uma necessidade constante de gerir os recursos energéticos, existe uma necessidade de procurar novas fontes de energia, em particular fontes de energia renováveis. O biodiesel surge assim como uma energia alternativa ao combustível fóssil. Este biocombustível tem ganho uma importância significativa na sociedade moderna. Quimicamente o biodiesel é constituído por ésteres metílicos de ácidos gordos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou gorduras animais. O principal problema que este enfrenta é a sua susceptibilidade à oxidação, devido ao seu conteúdo de ácidos gordos insaturados, logo existe uma procura constante de soluções que possam solucionar este problema. É necessária a identificação de técnicas e métodos para retardar a seu envelhecimento ao longo do tempo. O objectivo deste trabalho consiste no estudo da estabilidade do biodiesel ao longo do tempo, quando armazenado a diferentes condições de temperatura, superiores às normalmente suportadas pelo biodiesel durante o armazenamento, de modo a acelerar o processo de degradação. As amostras de biodiesel foram sujeitas a duas temperaturas. Uma amostra de biodiesel não estabilizado foi colocada a uma temperatura entre 40 e 50ºC ao longo de 203 dias, e uma outra amostra foi colocada a uma temperatura entre 95º e 105ºC ao longo de 146 dias. Realizaram-se ensaios semanais de modo registar a evolução do envelhecimento do biodiesel. As análises foram efectuadas por espectrofotometria de ultravioleta e visível (UV-VIS) e por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR). No UV-VIS foi possível observar que o aumento de temperatura foi responsável pela aceleração da oxidação do biodiesel que resulta num aumento generalizado da absorvância do biodiesel. Através das análises efectuadas no FTIR verificou-se a formação e aumento da banda dos hidroperóxidos (grupo ROOH) localizada entre 3000 e 3600 cm-1 nos espectros, e igualmente um alargamento na banda dos carbonilos (grupo C=O) entre 1500 e 1900 cm-1. Numa fase posterior testaram-se antioxidantes para retardar o envelhecimento do biodiesel. Os ensaios foram efectuados a uma temperatura entre 95º e 105ºC. Os antioxidantes utilizados foram o galhato de propilo (PG), o galhato de etilo (EG) e o ácido gálhico (AG). Recorreu-se a técnicas como o UV-VIS e o FTIR para o registo dos espectros do biodiesel ao longo do tempo. Através destas técnicas foi possível verificar a influência de antioxidantes na estabilidade oxidativa do biodiesel. O PG foi o antioxidante que melhor desempenho mostrou no retardamento da oxidação do biodiesel e a técnica que melhor permitiu analisar a acção dos antioxidantes foi o UVVIS. Os resultados obtidos por FTIR não se mostraram tão conclusivos. Para caracterizar o envelhecimento do biodiesel não estabilizado e estabilizado utilizou-se também a cromatografia gasosa (CG) para quantificar a percentagem de ésteres metílicos presentes nas diferentes amostras no inicio e no fim do processo de oxidação. O biodiesel envelheceu mais rapidamente para temperaturas mais elevadas e comprovou-se que o antioxidante que melhor estabiliza o biodiesel é o PG.

Controlo difuso de um AGV

Neste trabalho pretende-se introduzir os conceitos associados à lógica difusa no controlo de sistemas, neste caso na área da robótica autónoma, onde é feito um enquadramento da utilização de controladores difusos na mesma. Foi desenvolvido de raiz um AGV (Autonomous Guided Vehicle) de modo a se implementar o controlador difuso, e testar o desempenho do mesmo. Uma vez que se pretende de futuro realizar melhorias e/ou evoluções optou-se por um sistema modular em que cada módulo é responsável por uma determinada tarefa. Neste trabalho existem três módulos que são responsáveis pelo controlo de velocidade, pela aquisição dos dados dos sensores e, por último, pelo controlador difuso do sistema. Após a implementação do controlador difuso, procedeu-se a testes para validar o sistema onde foram recolhidos e registados os dados provenientes dos sensores durante o funcionamento normal do robô. Este dados permitiram uma melhor análise do desempenho do robô. Verifica-se que a lógica difusa permite obter uma maior suavidade na transição de decisões, e que com o aumento do número de regras é possível tornar o sistema ainda mais suave. Deste modo, verifica-se que a lógica difusa é uma ferramenta útil e funcional para o controlo de aplicações. Como desvantagem surge a quantidade de dados associados à implementação, tais como, os universos de discurso, as funções de pertença e as regras. Ao se aumentar o número de regras de controlo do sistema existe também um aumento das funções de pertença consideradas para cada variável linguística; este facto leva a um aumento da memória necessária e da complexidade na implementação pela quantidade de dados que têm de ser tratados. A maior dificuldade no projecto de um controlador difuso encontra-se na definição das variáveis linguísticas através dos seus universos de discurso e das suas funções de pertença, pois a definição destes pode não ser a mais adequada ao contexto de controlo e torna-se necessário efectuar testes e, consequentemente, modificações à definição das funções de pertença para melhorar o desempenho do sistema. Todos os aspectos referidos são endereçados no desenvolvimento do AGV e os respectivos resultados são apresentados e analisados.

Parallel implementation of vertex component analysis for hyperspectral endmember extraction

International Conference with Peer Review 2012 IEEE International Conference in Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 22-27 July 2012, Munich, Germany