Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Synoptic patterns and characterization of heat waves in northern Mexico and the southern United States
No full textLas olas de calor (OC), periodos prolongados de temperaturas excepcionalmente altas (≥3 días), impactan la salud y bienestar humano. Este estudio analiza las características y mecanismos dinámicos de tres tipos de OC—diurnas, nocturnas y húmedas—entre 1981 y 2010. Utilizando datos diarios de temperatura (Daymet, Livneh, ERA5-Land) se calcularon intensidad, frecuencia y duración anual promedio de OC sobre el percentil 95. Las tres bases mostraron acuerdo espacial en las métricas. Se examinaron patrones sinópticos de OC que cubrieron ≥30% del dominio en verano extendido (abril septiembre) mediante compuestos y anomalías de variables atmosféricas de ERA5: temperatura a 2m (T2m), espesor troposférico (Th 850-500 hPa), humedad específica (q850), radiación de onda larga saliente (OLR), vientos a 850 y 500 hPa, y advección de humedad a 850 hPa. Las OC diurnas fueron las más frecuentes, destacando en la región del noroeste de México. Sus temperaturas máximas medias variaron entre 40-45°C. Las OC nocturnas, las más intensas, predominaron en el altiplano mexicano y cerca del Golfo de México, con temperaturas mínimas elevadas. Las temperaturas mínimas durante las OC nocturnas oscilaron entre 30-35°C. Las OC diurnas y nocturnas compartieron algunas características en común. Ambas se asociaron con anticiclones subtropicales más intensos (Atlántico y Pacífico Norte) y un anticiclón a 500 hPa sobre la frontera México-Estados Unidos. Estas configuraciones favorecieron el aumento de Th y T2m, la reducción de humedad y la mayor emisión de OLR. A 850 hPa, las OC diurnas mostraron vientos alisios débiles sobre el Golfo de México., mientras que en las OC nocturnas se presentó un Jet del Caribe intenso y vientos del sur sobre el Golfo de México, desviando humedad hacia el sur de Estados Unidos. Finalmente, las OC húmedas fueron más comunes en el noroeste desértico, asociadas a mayor q850, contrario a lo esperado. Estas mostraron un anticiclón continental abierto y elongado, con una configuración zonal que permitió mayor entrada de humedad a México. La humedad y su advección variaron espacialmente según el tipo de OC, influyendo en su distribución e intensidad. Estos hallazgos contribuyen a comprender mejor los mecanismos detrás de las OC.Heat waves (HW), prolonged periods of exceptionally high temperatures (≥3 days), impact human health and well-being. This study analyzes the characteristics and dynamic mechanisms of three types of HW—diurnal, nocturnal, and humid—between 1981 and 2010. Using daily temperature data (Daymet, Livneh, ERA5-Land), we calculated the intensity, frequency, and annual average duration of HW above the 95th percentile. The three datasets showed spatial agreement in the metrics. We examined synoptic HW patterns that covered ≥30% of the domain during the extended summer (April September) using composites and anomalies of atmospheric variables from ERA5: 2m temperature (T2m), tropospheric thickness (Th 850-500 hPa), specific humidity (q850), outgoing longwave radiation (OLR), winds at 850 and 500 hPa, and moisture advection at 850 hPa. Diurnal HW were the most frequent, standing out in northwestern Mexico. Their mean maximum temperatures ranged between 40–45°C. Nocturnal HW, the most intense, predominated in the Mexican Plateau and near the Gulf of Mexico, with elevated minimum temperatures. The minimum temperatures during nocturnal HW ranged between 30–35°C. Diurnal and nocturnal HW shared some common characteristics. Both were associated with more intense subtropical anticyclones (Atlantic and North Pacific) and an anticyclone at 500 hPa over the Mexico–United States border. These configurations favored an increase in Th and T2m, reduced humidity, and higher OLR emissions. At 850 hPa, diurnal HW exhibited weak trade winds over the Gulf of Mexico, whereas nocturnal HW featured a strong Caribbean jet and southerly winds over the Gulf of Mexico, redirecting moisture toward the southern United States. Finally, humid HW were more common in the desert northwest, associated with higher q850, contrary to expectations. These events exhibited an open and elongated continental anticyclone, with a zonal configuration that allowed greater moisture inflow into Mexico. Moisture levels and their advection varied spatially depending on the HW type, influencing their distribution and intensity. These findings contribute to a better understanding of the mechanisms behind HW
Modification of Zeolite Y with Fe applying sonochemical methods: physicochemical and catalytic properties
No full textEn la industria de refinación, la faujasita (FAU) tipo Y desempeña un papel irremplazable, siendo ampliamente utilizada para convertir el petróleo crudo en productos de valor, como la gasolina. Sin embargo, la creciente demanda de combustibles y productos químicos ha generado un interés en las aplicaciones alternativas de FAU, más allá de la producción de productos químicos de valor agregado a partir de derivados del petróleo. Estas aplicaciones alternativas se mejoran con la incorporación de hierro (Fe) en la estructura de la zeolita. Las zeolitas Y modificadas con Fe catalizan una amplia gama de reacciones bajo condiciones sutiles, lo que las hace adecuadas para procesos de biorrefinería y biomimética. Este trabajo explora el potencial del material zeolita Fe-Y, preparada mediante un método de intercambio iónico asistido por ultrasonido, evaluando su uso para la conversión de biomasa (hidrólisis de lactosa) y reacciones miméticas enzimáticas (oxidación de benceno a fenol). La modificación de la zeolita Y con Fe se llevó a cabo bajo irradiación ultrasónica en una solución amortiguadora a pH de 5 y 9, bajo diferentes estados de oxidación de iones de Fe (II y III), permitiendo la introducción controlada de especies de Fe (iones, hidróxidos y óxidos). A partir de las técnicas de caracterización, se reveló que la estructura zeolítica se conserva con ligeros ajustes en la relación Si/Al y la estructura porosa. Las especies de Fe introducidas, particularmente α-Fe (II), fueron identificadas como factores clave para mejorar el desempeño catalítico de las zeolitas modificadas. Estas zeolitas Y modificadas con Fe fueron evaluadas para catalizar la hidrólisis de lactosa. Las condiciones de reacción se optimizaron utilizando una metodología de respuesta de superficie (RSM), revelando que temperaturas más altas (>100 ºC) y concentraciones elevadas de lactosa favorecen la reacción de hidrólisis. El estudio también indicó que las especies de Fe, incluyendo α-Fe (II) y óxidos de hierro, impactan significativamente en la eficiencia de la reacción y la selectividad. Estos hallazgos destacan la versatilidad de la zeolita Y modificada con Fe para procesos catalíticos de conversión de biomasa. Así mismo, se exploraron las propiedades miméticas enzimáticas de la zeolita Y modificada con Fe en la oxidación selectiva de benceno a fenol. Los catalizadores exhibieron mejora en selectividad y eficiencia, con una selectividad hacia el fenol que aumentó del 3% a casi el 100% a 30 ºCIn the refining industry, Y-type faujasite (FAU) plays an irreplaceable role, being widely used to convert crude oil into more valuable products such as gasoline. However, the increasing demand for fuels and chemicals has driven interest in alternative applications of FAU, beyond producing value-added chemicals from petroleum-based derivatives. These alternative applications are enhanced by the incorporation of iron (Fe) into the zeolite structure. Fe-modified Y zeolites catalyze a wide range of reactions under mild conditions, making them suitable for bio-refinery and biomimicry processes. This work explores the potential of the zeolitic material Fe-Y, prepared via a sono-assisted ion exchange method, for applications such as biomass conversion (lactose hydrolysis) and enzyme-mimetic reactions (oxidation of benzene to phenol). The modification of Y zeolite with Fe was conducted using ultrasonic irradiation in a buffer solution at pH values of 5 and 9, under different oxidation states of Fe ions (ferrous and ferric). This method allowed for the controlled introduction of Fe species (ions, hydroxides, and oxides). From the characterization techniques it was revealed that the zeolitic structure was preserved with slight adjustments to the Si/Al ratio and pore structure. The introduced Fe species, particularly α-Fe(II), were identified as key contributors to the enhanced catalytic performance of the modified zeolites. These prepared Fe-modified Y zeolites were evaluated for lactose hydrolysis. The reaction conditions were optimized using a response surface methodology (RSM), revealing that higher temperatures and lactose concentrations favored the hydrolysis reaction. The study also indicated that Fe species, including α-Fe(II) and iron oxides, significantly impacted the reaction's efficiency and product selectivity. These findings highlight the versatility of Fe-modified zeolite Y for catalytic biomass conversion processes. Additionally, the enzyme-mimetic properties of Fe-modified zeolite Y were explored in the selective oxidation of benzene to phenol. The catalysts exhibited remarkable selectivity and efficiency, with phenol selectivity increasing from 3% to nearly 100% at 30 ºC. The presence of α-Fe(II) sites was crucial in enhancing the catalytic activity, demonstrating the potential of Fe-modified zeolites in mild temperature reactions. This research emphasizes the role of sonochemical methods in fine-tuning the properties of Fe-modified zeolites, offe
Design of a client-server architecture for quasi-real-time transmission of compressed cardiopulmonary audio signals
No full textEn México, la introducción de tecnologías avanzadas en el ámbito de la atención médica de la medicina podría traducirse en un aumento significativo en el acceso a servicios de salud básicos, especialmente en regiones rurales o con escasa disponibilidad de profesionales especializados. Esto podría tener un efecto positivo en mejorar la calidad de vida de los habitantes de estas áreas, al facilitar el acceso a servicios médicos esenciales mediante dispositivos de consulta básica que permiten diagnósticos más accesibles y oportunos, los cuales incluyen el estetoscopio. Este es un dispositivo ubicuo, ya que es utilizado por todo el personal médico para llevar a cabo evaluaciones básicas (auscultaciones) del estado de la salud del paciente. Por esta razón, su inclusión en los sistemas de telemedicina es relevante para brindar evaluaciones físicas remotas. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo el diseño de una arquitectura de comunicaciones para la transmisión de señales de audio cardiopulmonar comprimido en tiempo cuasi-real, empleando una arquitectura híbrida P2P y cliente servidor que considere un esquema de cifrado básico para el flujo de información. La arquitectura desarrollada incluyó el diseño de un protocolo de señalización, la integración de técnicas transversales de NAT y la implementación de los programas de encardio y decardio, previamente desarrollados en un trabajo de investigación anterior. Por ello, se generó un streaming de audio cardiopulmonar comprimido de mejor ancho de banda que algunas empresas, como lo es LittmannTM. Dando como resultado un consumo de datos máximo de 65.73 kbps, lo que representa 1.9 veces menor que las soluciones brindadas por Littmann. Asimismo, se evaluó la calidad del audio para determinar si es adecuado para hacer un diagnóstico médico a distancia con apoyo de profesionales de la salud. Se comparaba la tele-auscultación del sistema propuesto contra las plataformas convencionales y el usuario (especialista) contesta una encuesta basada en la prueba MUSHRA. La conclusión que brindó el personal de la salud de manera unánime fue que el sistema EAC tiene una transmisión de audio con calidad diagnóstica.In Mexico, the introduction of advanced technologies in the field of medical care could lead to a significant increase in access to basic health services, particularly in rural regions or areas with limited availability of specialized professionals. This could have a positive impact on improving the quality of life for residents in these areas by facilitating access to essential medical services through basic consultation devices that enable more accessible and timely diagnoses, including the stethoscope. The stethoscope is a ubiquitous device, as it is used by all medical personnel to perform basic evaluations (auscultations) of a patient's health status. For this reason, its inclusion in telemedicine systems is relevant for providing remote physical assessments. The present research aims to design a communication architecture for the transmission of compressed cardiopulmonary audio signals in near real-time, employing a hybrid P2P and client-server architecture that incorporates a basic encryption scheme for the information flow. The developed architecture included the design of a signaling protocol, the integration of NAT traversal techniques, and the implementation of the encardio and decardio programs, which were previously developed in a prior research project. As a result, a compressed cardiopulmonary audio streaming system was generated with better bandwidth efficiency compared to some companies, such as Littmann™. The system achieved a maximum data consumption of 65.73 kbps, which is 1.9 times lower than the solutions provided by Littmann. Additionally, the audio quality was evaluated to determine whether it is suitable for remote medical diagnosis with the support of healthcare professionals. The proposed system's tele-auscultation was compared against conventional platforms, and the user (specialist) completed a survey based on the MUSHRA test. The unanimous conclusion provided by healthcare professionals was that the EAC system delivers audio transmission with diagnostic-quality sound
Design of radio communication links over High-Altitude Platform systems (HAPS) for 5G network applications
No full textLos Sistemas de Plataformas de Gran Altitud (del inglés High Altitude Platform System, HAPS) son sistemas aéreos diseñados para operar entre 17 km y 50 km de altitud que integran apartados de aeronáutica y comunicaciones inalámbricas con el propósito de brindar acceso a una red de datos. Esta tecnología permite ofrecer un sistema alternativo a las redes terrestres y satelitales, apoyando a las redes de telecomunicaciones existentes que se dañen o sobresaturen por la demanda. Los HAPS posibilitan la prestación del servicio semipermanente o temporal como parte de las redes de comunicaciones digitales 5G y en lo particular, destacan en el respaldo de brindar conectividad a zonas remotas o de difícil acceso, a una cobertura de hasta 420 km de diámetro. En la presente tesis se lleva a cabo un análisis de la tecnología HAPS como nodo central en las redes de comunicaciones no terrestres y en coexistencia de redes terrestres, con el propósito de brindar cobertura en situaciones adversas (como fenómenos hidrometeorológicos extremos). Esto aportaría en la provisión de servicios 5G en su forma como “Estación base del grupo Internacional de Telecomunicaciones Móviles 2020” o HIBS. La infraestructura aérea se complementará con redes inalámbricas, terrestres y satelitales; dando soporte al próximo ecosistema 6G. En este sentido, se consideran escenarios de redes basadas en plataformas aéreas semipermanentes, como apoyo rural y suburbano mediante HAPS para evaluar la viabilidad de las comunicaciones y esbozar los problemas de coexistencia con las redes existentes. Los escenarios se encuentran en el contexto de los estándares 5G, donde se obtuvieron los parámetros como potencia de transmisión, modulación, frecuencias asignadas, y otros elementos del sistema como son los teléfonos celulares, nodos repetidores, estaciones de interconexión y carga útil de la plataforma. Para estos escenarios se calculó la Relación de Portadora a Ruido o CNR (del inglés Carier to Noise Ratio) de una serie de radioenlaces Tierra-Aire, Aire-Tierra y Aire-Aire, bajo la presunción de una serie de valores de QoS (latencia, velocidad de bits, ancho de banda, disponibilidad del canal) para distintas longitudes de enlace, con el objetivo de presentar propuestas de red en Baja California, México.High Altitude Platform Systems (HAPS) are aerial systems designed to operate between 17 km and 50 km altitude that integrate aeronautical and wireless communications components to provide access to a data network. This technology provides an alternative system to terrestrial and satellite networks, supporting existing telecommunications networks that are damaged or oversaturated by demand. HAPS enables the provision of semi-permanent or temporary service as part of 5G digital communications networks and they stand out in supporting the provision of connectivity to remote or difficult to access areas, with a coverage of up to 420 km in diameter. In this thesis, an analysis of HAPS technology as a central node in non-terrestrial communication networks and in coexistence with terrestrial networks is carried out, with the purpose of providing coverage in adverse situations (such as extreme hydrometeorological phenomena). This would contribute to the provision of 5G services in its form as a “Base Station of the International Mobile Telecommunications Group 2020” or HIBS. The airborne infrastructure will be complemented by wireless, terrestrial and satellite networks, supporting the upcoming 6G ecosystem. In this matter, scenarios of networks based on semipermanent aerial platforms are considered, rural and suburban like support through HAPS to evaluate the viability of communications and outline the problems of coexistence with existing networks. The scenarios are in the context of 5G standards, where parameters such as transmission power, modulation, assigned frequencies, and other system elements such as cell phones, relay nodes, interconnection stations and platform payload were obtained. For these scenarios, the Carrier to Noise Ratio (CNR) of a series of ground-to-air, air-to-ground and air-to-air radio links was calculated, under the assumption of a series of QoS values (latency, bit rate, bandwidth, channel availability) for different link lengths, with the objective of presenting network proposals in Baja California, Mexico
Characterization of power amplifiers: AM-AM and AM-PM dinamic
No full textEl rápido avance de la tecnología exige sistemas de comunicación más versátiles, robustos y eficientes, compuestos principalmente por circuitos y dispositivos de radiofrecuencia y microondas. En este contexto, los amplificadores de potencia (AP) son relevantes, ya que su rendimiento en términos de linealidad, eficiencia y baja distorsión es fundamental para garantizar la calidad de las comunicaciones. Para lograr mayor eficiencia los AP se operan cerca de su punto de compresión, donde se observan efectos no lineales. Para poder identificar el comportamiento del AP cuando pasa de su modo lineal al no lineal se utilizan medidas de la conversión de amplitud a amplitud (AM-AM) y la conversión de amplitud a fase (AMPM). Estas características son críticas para entender el comportamiento dinámico de los amplificadores en condiciones reales. Este trabajo de investigación se enfoca en el desarrollo de un sistema que mida las características dinámicas AM-AM y AM-PM en amplificadores de potencia, utilizando el método de uno y dos tonos arbitrarios variando los niveles de potencia de manera independiente. Los tonos son generados y enviados por medio de un generador de ondas arbitrarias (del inglés Arbitrary Waveform Generator, AWG) y las medidas de potencia de entrada () y potencia de salida ( ) se obtienen utilizando analizadores de espectros. El sistema de medida propuesto es escalable en frecuencia y potencia dependiendo del dispositivo bajo prueba que se requiera caracterizar. Se espera que los resultados obtenidos contribuyan al diseño de sistemas de comunicación más eficientes y lineales, esenciales para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones inalámbricas de alta calidad y el uso eficiente del espectro radioeléctrico.Technological advancements require more versatile, robust, and efficient communication systems,which are mainly composed of radio frequency and microwave circuits and devices. In this context, power amplifiers (PAs) are relevant, as their performance in terms of linearity, efficiency, and low distortion is critical to ensuring the quality of communications. To achieve high efficiency the PA works close to their point compression, where non-linear effects are observed. To identify when the PA behavior changes from linear to the nonlinear mode, the measurements of amplitude-to-amplitude conversion (AM-AM) and amplitude-to-phase conversion (AM-PM) are used. These characteristics are critical to understanding the dynamic behavior of amplifiers in real conditions. This research work focuses on the development of a system that measures the AM-AM and AM-PM dynamic characteristics in power amplifiers, using the method of one and two arbitrary tones. The tones power level is varying independently, they are generated and sent using an arbitrary waveform generator (AWG), the input power () and output power ( ) are measured using spectrum analyzers. The proposed measurement system is frequency and power scalable according to the device under test. The obtained results will contribute to the design of more efficient and linear communications systems, essential to satisfy the growing demand for high-quality wireless communications and the efficient use of the radio spectrum
Deformation field characterization at Popocatépetl Volcano using InSAR and GPS
No full textEl análisis de la deformación volcánica es fundamental para comprender los mecanismos involucrados en el ciclo eruptivo de los volcanes. En particular, en sistemas volcánicos semiabiertos, donde la actividad se aparta del modelo convencional y el campo de desplazamiento superficial está compuesto por la superposición de diversas fuentes que interactúan en diferentes escalas espaciotemporales o por la ausencia de las mismas. Estos mecanismos pueden corresponder tanto a fuentes magmáticas internas con geometrías variables, como a actividad volcánica subárea, o por una combinación de ambas. En este estudio, se investiga el campo de desplazamientos del Popocatépetl, un volcán conocido por su naturaleza explosiva y por presentar estados de deformación mínima. Para ello, se utilizó Interferometría de Imágenes de Radar de Apertura Sintética (InSAR, por sus siglas en inglés) y mediciones del Sistema de Navegación Global por Satélite (GNSS, por sus siglas en inglés) entre 2019 y 2023. Durante este periodo, la actividad del Popocatépetl exhibió variaciones en su dinámica eruptiva, asociadas a la destrucción de domos de lava en 2019 y a la transición hacia una fase eruptiva de mayor intensidad en mayo de 2023. En donde, se observó una fase de inflación en las líneas base GPS, correlacionada con el aumento de sismicidad y desgasificación entre julio de 2022 y mayo de 2023. De esta forma, con el propósito de conocer los mecanismos de deformación, se procesaron pares interferómetros de los satélites de Sentinel-1A y ALOS-2 para elaborar series temporales de desplazamiento superficial con corrección atmosférica mediante la metodología de Líneas Base Cortas (SBAS, por sus siglas en inglés) validadas con GNSS, y se aplicó un Análisis de Componentes Independientes (ICA, por sus siglas en inglés). En conjunto, esto permitió estimar tasas de desplazamiento de hasta 50 mm/año en ambos flancos del volcán e identificar diferentes fuentes de deformación: un proceso de deformación lenta asociado con un mecanismo de expansión lateral de la parte superior del edificio volcánico en dirección NE-SO, una región de subsidencia localizada al noreste del cráter y un posible deslizamiento superficial hacia el oeste.eruptive cycle of volcanoes. In particular, in semi-open volcanic systems, where the activity deviates from the conventional model, and the surface displacement field is composed of the superposition of several sources interacting on different spatiotemporal scales or by their absence. These mechanisms may be attributed to either internal magmatic sources with variable geometries, subaerial volcanic activity, or a combination of both. This study focuses on the displacement field of Popocatepetl, a volcano characterized by its explosive nature and for exhibiting states of minimal deformation. In order to achieve this, Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) and Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements were used between 2019 and 2023. During this period, Popocatepetl’s activity showed variations in its eruptive dynamics, associated with the destruction of lava domes in 2019 and the onset of a more intense eruptive phase in May 2023. In which an inflation phase was observed in the GPS baselines, correlated with the increase in seismicity and degassing between July 2022 and May 2023. To elucidate the deformation mechanisms, interferometric pairs of Sentinel-1A and ALOS-2 satellites were processed to obtain surface displacement time series with atmospheric correction using the Short Baseline Subset methodology (SBAS) validated with GNSS, and an Independent Component Analysis (ICA) was applied. This approach allowed us to estimate displacement rates of up to 50 mm/yr on both flanks of the volcano and identify different sources of deformation: a slow deformation process associated with a lateral expansion mechanism of the upper part of the volcanic edifice in a NE-SW direction, a subsidence region located northeast of the crater, and a potential surface slip to the west
Parameterization of turbulent dispersion in vortices by stochastic methods
No full textEn esta tesis se estudia la dispersión de partículas dentro de remolinos monopolares ciclónicos y anticicónicos utilizando un modelo estocástico Lagrangiano para representar la difusión turbulenta y, en general, los movimientos de pequeña escala. Los resultados se presentan en dos partes independientes: la primera se enfoca en el estudio de la dispersión de partículas dentro de un vórtice teórico idealizado que decae debido a los efectos de la viscosidad lateral (vórtice de Oseen) y la fricción del fondo, asociada a la capa límite de Ekman. El sistema vortical se compone de un campo de velocidad tridimensional, donde la componente azimutal domina sobre las componentes radial y vertical, manteniendo una estructura circular. Este modelo analítico permite examinar por separado los efectos de la fricción. Los experimentos de dispersión horizontal muestran que la viscosidad lateral retrasa la redistribución angular de una carga puntual de partículas, mientras que la fricción del fondo genera movimientos radiales, induciendo advección hacia afuera en ciclones y hacia adentro en anticiclones. La intensidad de ambos efectos friccionales ralentiza la expulsión o retención de partículas. En cuanto a la dispersión vertical, los ciclones elevan partículas en una fracción sustancial de la columna del fluido, mientras que los anticiclones las hunden. Se demuestra que la distribución vertical de partículas es significativamente afectada por la intensidad de los mecanismos de decaimiento. En la segunda parte del trabajo, se aborda el problema de la dispersión horizontal de partículas dentro de dos remolinos oceánicos de mesoescala del Golfo de México: el anticiclón Kraken y el ciclón de Campeche. Se consideran tanto el balance geostrófico como el ciclogeostrófico (o viento gradiente), utilizando datos de altimetría satelital y, en menor medida, de boyas a la deriva. Los resultados muestran que la corrección ciclogeostrófica, que intensifica los anticiclones y debilita los ciclones geostróficos, provoca que una carga puntual de partículas rote más rápido en anticiclones y más lento en ciclones. Esto reduce la dispersión en el primer caso y la incrementa en el segundo. Es decir, el balance geostrófico tiende a sobrestimar la dispersión en anticiclones y a subestimarla en ciclones. Finalmente, la comparación de trayectorias de boyas en el Kraken con trayectorias sintéticas sugiere que el ...This thesis studies the particle dispersion within monopolar cyclonic and anticyclonic vortices using a stochastic Lagrangian model to represent turbulent diffusion and, more broadly, small-scale motions. The findings are divided into two independent parts. The first part examines particle dispersion within a theoretical vortex model experiencing decay due to lateral viscosity (Oseen vortex) and bottom friction related to the Ekman bottom boundary layer. The vortex model comprises the three-dimensional velocity field, where the azimuthal component is much larger than the radial and vertical components, so the structure remains circular. The analytical model allows the examination of frictional effects separately. The experiments on horizontal dispersion indicate that lateral viscosity delays the angular spreading of a point charge of particles. Bottom friction, on the other hand, generates radial motions, thus inducing outward advection in cyclones and inward advection in anticyclones. The intensity of lateral and bottom friction slows down the expulsion or retention of particles. Regarding vertical dispersion, cyclonic vortices can lift particles by a substantial fraction of the fluid column, while anticyclones sink particles as in a bath-tube vortex. It is shown that the vertical distributions of the particles are significantly affected by the strength of the decaying mechanisms. The second part of the study focuses on the horizontal spreading of particles in two mesoscale oceanic vortices in the Gulf of Mexico: the anticyclone known as Kraken and the Campeche cyclone. Both geostrophic and cyclogeostrophic (gradient wind) balances are considered using satellite altimetry data and, to a lesser extent, drifting buoy data. The findings indicate that the cyclostrophic correction, which intensifies anticyclones and diminishes cyclones compared to the geostrophic balance, leads to a more rapid rotation of a point charge of particles in anticyclones and a slower rotation in cyclones. Consequently, dispersion decreases in anticyclones and increases in cyclones. That is, the geostrophic approximation tends to overestimate dispersion within anticyclones and underestimate it within cyclones. Finally, a comparison between buoy trajectories and synthetic particle paths in Kraken shows that the cyclogeostrophic balance more accurately captures the total velocity, particularly in the periphery or high-velocity regions of the anticyclonic vorte
Quality of Service-oriented intelligent routing in software defined networks
No full textLas redes de telecomunicaciones enfrentan un crecimiento exponencial en el tráfico de datos, impulsado por aplicaciones de alto consumo como el streaming, las videoconferencias y los servicios en la nube. Esta creciente demanda ejerce una presión considerable sobre la infraestructura de red tradicional, la cual no fue diseñada para gestionar cargas de tráfico tan variables y exigentes. Esta situación genera problemas críticos de latencia, pérdida de paquetes y fluctuaciones en el retardo (jitter), afectando directamente la calidad de servicio (QoS) y comprometiendo los Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA) de los proveedores de internet. Las Redes Definidas por Software (SDN) han surgido como una solución innovadora al separar el plano de control del plano de datos, permitiendo una administración centralizada y dinámica. Sin embargo, el enrutamiento en SDN sigue limitado por métodos tradicionales como OSPF (Open Shortest Path First), que selecciona rutas solo en función de la distancia, sin considerar aspectos como la congestión o el ancho de banda disponible, lo cual restringe la capacidad de SDN para optimizar los recursos en condiciones de alta demanda. Para abordar estas limitaciones, este trabajo propone dos métodos para mejorar el desempeño del enrutamiento: en primer lugar, el uso de algoritmos evolutivos, como MOEA/D y MOCell, que evalúan múltiples métricas de la red, tales como ancho de banda, latencia y pérdida de paquetes, permitiendo optimizar rutas que maximizan el rendimiento y minimizan los cuellos de botella; el segundo enfoque implementa de Redes Neuronales de Grafos (GNN) como un método adicional para mejorar la selección de rutas mediante su capacidad de modelado de la topología de la red, lo que permite anticipar problemas de congestión y ajustar dinámicamente las rutas. A través de GNN, se exploran mejoras en la rapidez de convergencia y en la adaptabilidad de la red, aprovechando sus capacidades predictivas para responder a demandas de QoS. La propuesta se validó en topologías multidominio simuladas en Mininet bajo diferentes condiciones de tráfico. Los resultados muestran que los algoritmos evolutivos alcanzan hasta un 50% de mejora en la transmisión de tráfico, además de reducir de manera significativa la pérdida de paquetes y optimizar la latencia en flujos críticos, en comparación con OSPF. A su vez, el enfoque con GNN muestra que su integración en la administración de rutas permite una mejora superior al 23% en precisión y ...Telecommunication networks face exponential growth in data traffic, driven by high-consumption applications such as streaming, video conferencing, and cloud services, placing significant pressure on a traditional network infrastructure not designed to handle such fluctuating and demanding loads. This situation leads to critical issues like latency, packet loss, and jitter variability, directly affecting the Quality of Service (QoS) and compromising Service Level Agreements (SLA) of internet service providers. Software Defined Networking (SDN) has emerged as an innovative solution that decouples the control plane from the data plane, enabling centralized and dynamic management. However, SDN routing is still limited by traditional methods such as Open Shortest Path First (OSPF), which selects routes solely based on distance without considering factors like congestion or available bandwidth. This limitation restricts SDN's ability to optimize resources under high-demand conditions. This work proposes two methods to address these limitations and enhance routing performance. The first approach leverages evolutionary algorithms, such as MOEA/D and MOCell, which evaluate multiple network metrics such as bandwidth, latency, and packet loss, enabling route optimization that maximizes performance and minimizes bottlenecks. The second approach implements Graph Neural Networks (GNN) as an additional method to improve route selection through network topology modeling capabilities, which allow for congestion anticipation and dynamic route adjustments. Through GNNs, improvements in convergence speed and network adaptability are explored, utilizing their predictive capabilities to meet QoS demands. The proposed methods were validated in multi-domain topologies simulated in Mininet under diverse traffic conditions. The results show that evolutionary algorithms achieve up to a 50% improvement in traffic throughput while significantly reducing packet loss and optimizing latency in critical flows compared to OSPF. Additionally, the GNN-based approach demonstrates that integrating GNNs into route management leads to an improvement of over 23% in accuracy and efficiency, positioning it as a viable option for optimizing SDN network performance in high-demand scenarios. These findings highlight that incorporating evolutionary algorithms and GNNs in SDN routing not only enhances traffic management efficiency but also establishes a new standard for adaptability and resilience in..
Direct Trajectories Transporting Sargassum in the Western Caribbean Sea
No full textLos problemas ocasionados por las recurrentes arribazones de sargazo a las costas del Caribe Mexicano generan la necesidad de gestionar y, en términos de lo que compete a este trabajo, anticipar los caminos que transportan sargazo desde el Mar Caribe hasta las costas. Se obtienen trayectorias de partículas de pseudo-sargazo en el Mar Caribe, utilizando datos horarios de reanálisis para vientos (ERA5) y diarios para corrientes (Glorys12). La configuración empleada como condición inicial son mallas diarias llenas con 8,700 partículas uniformemente distribuidas en cuadrículas con resolución de 0.12°. Se deja evolucionar a las partículas con datos correspondientes al año 2021 durante 15 días. Las trayectorias obtenidas se emplean para obtener matrices de transición de probabilidades a escala mensual, con las cuales es posible obtener las distribuciones más probables de sargazo a lo largo del año, dada una distribución inicial. Haciendo uso de la Teoría de Caminos de Transición, se obtienen ciertas cantidades estadísticas de interés, que revelan que las trayectorias más directas que transportan sargazo a las costas del Caribe Mexicano tienen su origen en el suroeste del Caribe occidental.The problems caused by the recurrent arrivals of sargassum on the coasts of the Mexican Caribbean generate the need to manage and anticipate the paths that transport sargassum from the Caribbean Sea to the coasts. Trajectories of virtual sargassum particles in the western Caribbean Sea are obtained, using hourly reanalysis data for winds (ERA5) and daily data for currents (Glorys12). The initial configuration consists of daily grids filled with 8,700 particles uniformly distributed in grids with a resolution of 0.12°. The particles are allowed to evolve with data corresponding to the year 2021 for 15 days. The trajectories obtained are used to obtain probability transition matrices on a monthly scale, with which it is possible to obtain the most probable distributions of sargassum throughout the year, given an initial distribution. Using the Transition Path Theory, certain statistical quantities of interest are obtained, which reveal that the most direct paths that transport sargassum to the Mexican Caribbean coasts have their origin in the southwestern part of the western Caribbean
Identification of Sexism on Social Media
No full textLa presente investigación aborda la detección de sexismo en redes sociales en español, empleando técnicas de procesamiento de lenguaje natural y modelos avanzados basados en transformers. Ante la escasez de recursos en español, se utilizó el corpus EXIST 2023, anotado por diversos perfiles demográficos, para analizar cómo el género y la edad influyen en la percepción y clasificación del sexismo mediante tres niveles de tareas: identificación de sexismo (clasificación binaria para determinar si un tuit es sexista), intención de la fuente (clasificación de mensajes sexistas según intención: directa, reportada o juicio), y categorización del tipo de sexismo (agrupación en categorías como ideología, estereotipos, cosificación, violencia sexual y misoginia). A través de una metodología que incluye el preprocesamiento de datos, la clasificación en tareas binarias, tanto multiclase y como multietiqueta, y el desarrollo de ensambles que incorporan perspectivas demográficas, se logró un puntaje F1 de 0.854. Además, se realizó un análisis de errores para identificar las limitaciones del modelo y se implementó ChatGPT para generar explicaciones contextuales de las predicciones, mejorando la interpretabilidad del sistema. Los hallazgos subrayan la relevancia de integrar enfoques inclusivos y técnicas de explicabilidad para abordar un problema culturalmente complejo como el sexismo en entornos digitales. Este trabajo no solo contribuye al avance en la detección de lenguaje discriminatorio en español, sino que también establece bases para desarrollar sistemas m´as justos y transparentes en tareas críticas de análisis textual.The present research addresses the detection of sexism on Spanish-language social media using natural language processing techniques and advanced transformer-based models. Given the scarcity of resources in Spanish, the EXIST 2023 corpus, annotated by diverse demographic profiles, was utilized to analyze how gender and age influence the perception and classification of sexism across three task levels: Sexism identification (binary classification to determine if a tweet is sexist), source intent (classification of sexist messages based on intent: direct, reported, or judgmental), and categorization of sexism type (grouping into categories such as ideology, stereotypes, objectification, sexual violence, and misogyny). Through a methodology encompassing data preprocessing, binary, multiclass, and multilabel classification tasks, and the development of ensembles incorporating demographic perspectives, the study achieved an F1 score of 0.854. Additionally, an error analysis was conducted to identify the model’s limitations, and ChatGPT was implemented to generate contextual explanations of predictions, enhancing the system’s interpretability. The findings highlight the importance of integrating inclusive approaches and explainability techniques to address a culturally complex issue like sexism in digital environments. This work not only contributes to advancements in the detection of discriminatory language in Spanish but also establishes foundations for developing fairer and more transparent systems in critical text analysis tasks