Thermal comfort indices in individual shelters for dairy calves with different types of roofs

Among the building materials used in rural facilities, roofs are noteworthy for being largely responsible for thermal comfort, influencing the thermal balance within the shelter. This study aimed to evaluate the influence of roof on the Enthalpy (H), Thermal Load of Radiation (TLR), and Black Globe Temperature and Humidity Index (BGHI) in individual shelters for dairy calves. The design was completely randomized with three treatments: Z - zinc tile, AC - asbestos-cement tile and ACW - asbestos-cement tile painted white on the upper side. The averages were compared by the Scott Knott test at 1% probability. The results showed no statistical difference between treatments (P<0.01) and the external environment for H. For TLR, there was statistical difference among all treatments, where ACW showed the lowest TLR, 489.28 W m-2, followed by AC with 506.72 W m-2 and Z with the highest TLR, 523.55 W m-2. For BGHI, the lowest values were observed for ACW (76.8) and AC (77.4), differing significantly from Z, which obtained the highest value (81.6). The tiles with white paint on the upper side promoted the lowest TLR and the lowest BGHI, favoring the thermal environment in the shelter.

Thermal comfort indices in individual shelters for dairy calves with different types of roofs

Dentre os materiais de construção utilizados nas instalações rurais, merecem destaque as coberturas, pois são grandes responsáveis pelo conforto térmico, influenciando no balanço térmico no interior das instalações. Este trabalho objetivou avaliar a influência das coberturas sobre a entalpia (H), Carga Térmica Radiante (CTR) e no Índice de Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU), em abrigos individuais para bezerros leiteiros. O delineamento foi o inteiramente casualizado com três tratamentos: Z - telha de zinco; CA - telha de cimento amianto, e CAB - telha de cimento amianto pintada de branco na face superior. As médias foram comparadas pelo teste de Scott Knott, a 1% de probabilidade. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística entre os tratamentos (P<0,01) e o ambiente externo, para a H. Para a CTR, houve diferença estatística entre todos os tratamentos, em que CAB demonstrou menor CTR, 489,28 W m-², seguido do tratamento CA, 506,72 W m-², e Z com maior valor de CTR, 523,55 W m-². Para o ITGU, observaram-se menores valores para CAB (76,8) e CA (77,4), diferindo-se, significativamente do Z, que obteve maior valor (81,6). As telhas com pintura branca em sua face superior promoveram menor CTR e menor ITGU, favorecendo o ambiente térmico da instalação.

Environment in poultry production covered with thermal and aluminum roofing tiles

Brazil is a country of tropical climate, a fact that hinders the poultry production in the aspect of thermal comfort. Thus, we aimed to evaluate the thermal environment in commercial poultry houses with different covers during the months of December 2012 to May 2013, in the municipality of Rio Verde, Goiás. The experimental design was completely randomized in split plots with factorial arrangement of treatments 2x3, being two shed models (thermal and aluminum roof tiles) and three sections within each shed (initial, central and final) for 182 days, having the days as replicates. The thermal environment was assessed through thermal comfort indices: Temperature and Humidity Index, Black Globe Temperature and Humidity Index, Radiant Heat Load and Enthalpy. The data was analyzed by SISVAR 5.1., through the analysis of variance, the Scott Knott test used to compare the means, considering a significance level of 1%. The results showed a significant statistical difference between the sheds and the points assessed (P < 0.05). The thermal shed had the lowest values for the environmental variables (Dbt and Bgt) and thermal indices studied, but larger values for the RH compared to the shed with aluminum covering. The use of thermal covers minimizes the difference in temperature range throughout various times of the day, being at 14:00 o'clock the prominence time to others.

Global forecasting of thermal health hazards: the skill of probabilistic predictions of the Universal Thermal Climate Index (UTCI)

Although over a hundred thermal indices can be used for assessing thermal health hazards, many ignore the human heat budget, physiology and clothing. The Universal Thermal Climate Index (UTCI) addresses these shortcomings by using an advanced thermo-physiological model. This paper assesses the potential of using the UTCI for forecasting thermal health hazards. Traditionally, such hazard forecasting has had two further limitations: it has been narrowly focused on a particular region or nation and has relied on the use of single ‘deterministic’ forecasts. Here, the UTCI is computed on a global scale,which is essential for international health-hazard warnings and disaster preparedness, and it is provided as a probabilistic forecast. It is shown that probabilistic UTCI forecasts are superior in skill to deterministic forecasts and that despite global variations, the UTCI forecast is skilful for lead times up to 10 days. The paper also demonstrates the utility of probabilistic UTCI forecasts on the example of the 2010 heat wave in Russia.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Adaptive strategies of two Portuguese grapevines varieties (Aragonês. syn. Tempranillo and Trincadeira) face drought: physiological and structural responses.

At Mediterranean regions and particularly in southern Portugal, it is imperative to identify grape varieties more adapted to warm and dry climates in order to overcome future climatic changes. Two Vitis vinifera genotypes, Aragonez (syn. Tempranillo) and Trincadeira, were selected to assess their physiological responses to soil water stress. Vines were subjected to four irrigation regimes: irrigated during all phenological cycle, non-irrigated during all phenological cycle, non irrigated until veraison, irrigated after veraison. Predawn leaf water potential was much higher in Trincadeira than Aragonez in non- irrigated plants. This result is in accordance with its higher stomatal control efficiency in this variety (Trincadeira). Photosynthetic capacity (Amax at saturating light intensity) decreased due to stomatal and biochemical limitations under water stress. However, recovery capacity of leaf water status after irrigation was faster in Trincadeira. Yield and yield x Brix increased when irrigation occurred after veraison, particularly in Trincadeira. These results show that Trincadeira presents a drought adaptation than Aragonez. Ratio of variable to maximum fluorescence Fv/Fm and total leaf chlorophyll related with leaf water potential for both species. Reflectance Normalized Difference Vegetation Index (NDVI705), Red Edge Inflexion Point Index and Photochemical Reflectance Index were related with irrigation treatment. Relative water content and specific leaf area were similar between varieties. In conclusion, we suggested that there is variation among the genotypes and the main physiological parameters for variety selection, for drought, were leaf water potential, stomatal conductance and reflectance indexes.

Sedimentology, geochemistry and mineralogy of the Paleocene-Eocene thermal maximum (PETM) : sediment records from Egypt, India and Spain

A gradual increase in Earth's surface temperatures marking the transition from the late Paleocene to early Eocene (55.8±0.2Ma), represents an extraordinary warming event known as Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Both marine and continental sedimentary records during this period reveal evidences for the massive injection of isotopically light carbon. The carbon dioxide injection from multiple potential sources may have triggered the global warming. The importance of the PETM studies is due to the fact that the PETM bears some striking resemblances to the human-caused climate change unfolding today. Most notably, the culprit behind it was a massive injection of heat-trapping greenhouse gases into the atmosphere and oceans, comparable in volume to what our persistent burning of fossil fuels could deliver in coming centuries. The exact knowledge of what went on during the PETM could help us to foresee the future climate change. The response of the oceanic and continental environments to the PETM is different. Many factors might control the response of the environments to the PETM such as paleogeography, paleotopography, paleoenvironment, and paleodepth. To better understand the mechanisms triggering PETM events, two different environments were studied: 1) shallow marine to inner shelf environment (Wadi Nukhul, Sinai; and the Dababiya GSSP, Luxor, Egypt), and 2) terrestrial environments (northwestern India lignite mines) representing wetland, and fluvial environments (Esplugafreda, Spain) both highlighting the climatic changes observed in continental conditions. In the marine realm, the PETM is characterized by negative ö13Ccar and ô13Corg excursions and shifts in Ô15N to ~0%o values above the P/E boundary and persisting along the interval suggesting a bloom and high production of atmospheric N2-fixers. Decrease in carbonate contents could be due to dissolution and/or dilution by increasing detrital input. High Ti, K and Zr and decreased Si contents at the P/E boundary indicate high weathering index (CIA), which coincides with significant kaolinite input and suggests intense chemical weathering under humid conditions at the beginning of the PETM. Two anoxic intervals are observed along the PETM. The lower one may be linked to methane released from the continental shelf with no change in the redox proxies, where the upper anoxic to euxinic conditions are revealed by increasing U, Mo, V, Fe and the presence of small size pyrite framboids (2-5fim). Productivity sensitive elements (Cu, Ni, and Cd) show their maximum concentrated within the upper anoxic interval suggesting high productivity in surface water. The obtained data highlight that intense weathering and subsequent nutrient inputs are crucial parameters in the chain of the PETM events, triggering productivity during the recovery phase. In the terrestrial environments, the establishment of wetland conditions and consequence continental climatic shift towards more humid conditions led to migration of modern mammals northward following the extension of the tropical belts. Relative ages of this mammal event based on bio-chemo- and paleomagnetic stratigraphy support a migration path originating from Asia into Europe and North America, followed by later migration from Asia into India and suggests a barrier to migration that is likely linked to the timing of the India-Asia collision. In contrast, at Esplugafereda, northeastern Spain, the terrestrial environment reacted differently. Two significant S13C shifts with the lower one linked to the PETM and the upper corresponding to the Early Eocene Thermal Maximum (ETM2); 180/160 paleothermometry performed on two different soil carbonate nodule reveal a temperature increase of around 8°C during the PETM. The prominent increase in kaolinite content within the PETM is linked to increased runoff and/or weathering of adjacent and coeval soils. These results demonstrate that the PETM coincides globally with extreme climatic fluctuations and that terrestrial environments are very likely to record such climatic changes. - La transition Paléocène-Eocène (55,8±0,2 Ma) est marquée par un réchauffement extraordinaire communément appelé « Paleocene-Eocene Thermal Maximum » (PETM). Les données géochimiques caractérisant les sédiments marins et continentaux de cette période indiquent que ce réchauffement a été déclenché par une augmentation massive de CO2 lié à la déstabilisation des hydrates de méthane stockés le long des marges océaniques. L'étude des événements PETM constitue donc un bon analogue avec le réchauffement actuel. Le volume de CO2 émis durant le PETM est comparable avec le CO2 lié à l'activité actuelle humaine. La compréhension des causes du réchauffement du PETM peut être cruciale pour prévoir et évaluer les conséquences du réchauffement anthropogénique, en particulier les répercussions d'un tel réchauffement sur les domaines continentaux et océaniques. De nombreux facteurs entrent en ligne de compte dans le cas du PETM, tels que la paléogéographie, la paléotopographie et les paléoenvironnement. Pour mieux comprendre les réponses environnementales aux événements du PETM, 2 types d'environnements ont été choisis : (1) le domaine marin ouvert mais relativement peu profond (Wadi Nukhul. Sinai, Dababiya, Luxor, Egypte), (2) le milieu continental marécageux humide (mines de lignite, Inde) et fluviatile, semi-aride (Esplugafreda, Pyrénées espagnoles). Dans le domaine marin, le PETM est caractérisé par des excursions négatives du ô13Ccar et ô13Corg et un shift persistant des valeurs de 815N à ~ 0 %o indiquant une forte activité des organismes (bactéries) fixant l'azote. La diminution des carbonates observée durant le PETM peut-être due à des phénomènes de dissolution ou une augmentation des apports terrigènes. Des taux élevés en Ti, K et Zr et une diminution des montants de Si, reflétés par des valeurs des indices d'altération (CIA) qui coïncident avec une augmentation significative des apports de kaolinite impliquent une altération chimique accrue, du fait de conditions plus humides au début du PETM. Deux événements anoxiques globaux ont été mis en évidence durant le PETM. Le premier, situé dans la partie inférieur du PETM, serait lié à la libération des hydrates de méthane stockés le long des talus continentaux et ne correspond pas à des variations significatives des éléments sensibles aux changements de conditions redox. Le second est caractérisé par une augmentation des éléments U, Mo, V et Fe et la présence de petit framboids de pyrite dont la taille varie entre 2 et 5pm. Le second épisode anoxique est caractérisé par une forte augmentation des éléments sensibles aux changements de la productivité (Cu, Ni et Co), indiquant une augmentation de la productivité dans les eaux de surface. Les données obtenues mettent en évidence le rôle crucial joué par l'altération et les apports en nutriments qui en découlent. Ces paramètres sont cruciaux pour la succession des événements qui ont conduit au PETM, et plus particulièrement l'augmentation de la productivité dans la phase de récupération. Durant le PETM, le milieu continental est caractérisé par l'établissement de conditions humides qui ont facilité voir provoqué la migration des mammifères modernes qui ont suivi le déplacement de ces ceintures climatiques. L'âge de cette migration est basé sur des arguments chimiostratigraphiques (isotopes stables), biostratigraphiques et paléomagnétiques. Les données bibliographiques ainsi que celles que nous avons récoltées en Inde, montrent que les mammifères modernes ont d'abord migré depuis l'Asie vers l'Europe, puis dans le continent Nord américain. Ces derniers ne sont arrivés en Inde que plus tardivement, suggérant que le temps de leur migration est lié à la collision Inde-Asie. Dans le Nord-Est de l'Espagne (Esplugafreda), la réponse du milieu continental aux événements PETM est assez différente. Comme en Inde, deux excursions signicatives en ô13C ont été observées. La première correspond au PETM et la seconde est corrélée avec l'optimum thermique de l'Eocène précoce (ETM2). Les isotopes stables de l'oxygène mesurés 2 différents types de nodules calcaires provenant de paléosols suggère une augmentation de 10°C pendant le PETM. Une augmentation simultanée des taux de kaolinite indique une intensification de l'altération chimique et/ou de l'érosion de sols adjacents. Ces résultats démontrent que le PETM coïncide globalement avec des variations climatiques extrêmes qui sont très aisément reconnaissables dans les dépôts continentaux.

Moving towards a more mechanistic approach in the determination of soil heat flux from remote measurements - I. A universal approach to calculate thermal inertia

In this paper we pledge that physically based equations should be combined with remote sensing techniques to enable a more theoretically rigorous estimation of area-average soil heat flux, G. A standard physical equation (i.e. the analytical or exact method) for the estimation of G, in combination with a simple, but theoretically derived, equation for soil thermal inertia (F), provides the basis for a more transparent and readily interpretable method for the estimation of G; without the requirement for in situ instrumentation. Moreover, such an approach ensures a more universally applicable method than those derived from purely empirical studies (employing vegetation indices and albedo, for example). Hence, a new equation for the estimation of Gamma(for homogeneous soils) is discussed in this paper which only requires knowledge of soil type, which is readily obtainable from extant soil databases and surveys, in combination with a coarse estimate of moisture status. This approach can be used to obtain area-averaged estimates of Gamma(and thus G, as explained in paper II) which is important for large-scale energy balance studies that employ aircraft or satellite data. Furthermore, this method also relaxes the instrumental demand for studies at the plot and field scale (no requirement for in situ soil temperature sensors, soil heat flux plates and/or thermal conductivity sensors). In addition, this equation can be incorporated in soil-vegetation-atmosphere-transfer models that use the force restore method to update surface temperatures (such as the well-known ISBA model), to replace the thermal inertia coefficient.

A method to weight three categories of adaptive thermal comfort

The adaptive thermal comfort theory considers people as active rather than passive recipients in response to ambient physical thermal stimuli, in contrast with conventional, heat-balance-based, thermal comfort theory. Occupants actively interact with the environments they occupy by means of utilizing adaptations in terms of physiological, behavioural and psychological dimensions to achieve ‘real world’ thermal comfort. This paper introduces a method of quantifying the physiological, behavioural and psychological portions of the adaptation process by using the analytic hierarchy process (AHP) based on the case studies conducted in the UK and China. Apart from three categories of adaptations which are viewed as criteria, six possible alternatives are considered: physiological indices/health status, the indoor environment, the outdoor environment, personal physical factors, environmental control and thermal expectation. With the AHP technique, all the above-mentioned criteria, factors and corresponding elements are arranged in a hierarchy tree and quantified by using a series of pair-wise judgements. A sensitivity analysis is carried out to improve the quality of these results. The proposed quantitative weighting method provides researchers with opportunities to better understand the adaptive mechanisms and reveal the significance of each category for the achievement of adaptive thermal comfort.

Antimony orthophosphate glasses with large nonlinear refractive indices, low two-photon absorption coefficients, and ultrafast response

Antimony glasses based on the composition Sb2O3-SbPO4 were prepared and characterized. The samples present high refractive index, good transmission from 380 to 2000 nm, and high thermal stability. The nonlinear refractive index, n(2), of the samples was studied using the optical Kerr shutter technique at 800 nm. The third-order correlation signals between pump and probe pulses indicate ultrafast response (<100 fs) for all compositions. Enhancement of n(2) was observed by adding lead oxide to the Sb2O3-SbPO4 composition. Large values of n(2)approximate to10(-14) cm(2)/W and negligible two-photon absorption coefficients (smaller than 0.01 cm/GW) were determined for all samples. The glass compositions studied present appropriate figure-of-merit for all-optical switching applications. (C) 2005 American Institute of Physics.

The role of Bi2O3 on the thermal, structural, and optical properties of tungsten-phosphate glasses

Glasses in the ternary system (70 - x)NaPO3-30WO 3-xBi2O3, with x = 0-30 mol %, were prepared by the conventional melt-quenching technique. X-ray diffraction (XRD) measurements were performed to confirm the noncrystalline nature of the samples. The influence of the Bi2O3 on the thermal, structural, and optical properties was investigated. Differential scanning calorimetry analysis showed that the glass transition temperature, Tg, increases from 405 to 440 C for 0 ≤ x ≤ 15 mol % and decreases to 417 C for x = 30 mol %. The thermal stability against devitrification decreases from 156 to 67 C with the increase of the Bi2O3 content. The structural modifications were studied by Raman scattering, showing a bismuth insertion into the phosphate chains by Bi-O-P linkage. Furthermore, up to 15 mol % of Bi 2O3 formation of BiO6 clusters is observed, associated with Bi-O-Bi linkage, resulting in a progressive break of the linear phosphate chains that leads to orthophosphate Q0 units. The linear refractive index, n0, was measured using the prism-coupler technique at 532, 633, and 1550 nm, whereas the nonlinear (NL) refractive index, n 2 was measured at 1064 nm using the Z-scan technique. Values of 1.58 ≤ n0 ≤ 1.88, n2 ≥ 10-15 cm 2/W and NL absorption coefficient, α2 ≤ 0.01 cm/GW, were determined. The linear and NL refractive indices increase with the increase of the Bi2O3 concentration. The large values of n0 and n2, as well as the very small α2, indicate that these materials have large potential for all-optical switching applications in the near-infrared. © 2012 American Chemical Society.