Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Growth parameters and calcium carbonate production of Pocillopora (Scleractinia: Pocilloporidae) in a year with thermal anomalies in the Marias Islands, Mexico
No full textLos corales del género Pocillopora son los más abundantes y principales constructores de arrecifes en el Pacífico Oriental Tropical (POT). La formación y mantenimiento arrecifal en el POT depende de su continua acreción (tasa de calcificación y cobertura), la cual es mediada por las condiciones ambientales, principalmente por la temperatura del océano. A pesar de que el coral Pocillopora desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de arrecifes del POT, existe poca información sobre la respuesta de la tasa de crecimiento frente a condiciones con anomalías térmicas. El objetivo de la presente investigación fue determinar parámetros de crecimiento: i) densidad del esqueleto (g cm-3), tasa de extensión (cm año-1), tasa de calcificación (g cm-2 año-1); ii) el volumen ecológico (cm3) y iii) la producción de carbonato de calcio (kg m-1 año-1) del genero de coral Pocillopora, en la Reserva de la Biosfera Islas Marías (México), durante un periodo anual con anomalías térmicas (2016-2017). La tasa anual de extensión, la densidad del esqueleto, y la tasa anual de calcificación, de las colonias analizadas fueron de 1.90 ± 0.32 cm año–1, 2.28 ± 0.34 g CaCO3 cm−3 y 4.41 ± 1.3 g CaCO3 cm-2 año-1, respectivamente. Las tasa anual de extensión y calcificación resultaron 45% y 14% inferiores a las reportadas por otros autores a lo largo del POT; la densidad del esqueleto fue 25% superior con respecto a lo reportado por otros estudios a nivel de género. Esto indica que posiblemente los parámetros de crecimiento de Pocillopora estuvieron influenciados por las condiciones anómalas de temperatura durante el periodo de estudio (Evento El Niño-La Niña, ENOS). El volumen ecológico mostro un incremento anual del 144 % (1166.6 cm3), el cual está por debajo a lo reportado para corales Pocilloporidos. La producción de carbonato de calcio fue de 0.96 ± 0.55 Kg CaCO3 m−2 año–1, valor que está por debajo de lo reportado para Pocillopora por diversos autores para la región del POT. Los datos de este estudio, revelan una potencial reducción en la producción de carbonato frente a escenarios de incremento en la intensidad y frecuencia de eventos anómalos. En consecuencia, una disminución en la capacidad de los corales Pocillopora para mantener la estructura primaria de los arrecifes, poniendo en riesgo la funcionalidad y estabilidad de los ecosistemas arrecifales.The corals of the genus Pocillopora are one of the most abundant reef builders in the Eastern Tropical Pacific (ETP). The building and reef maintenance in the ETP depend on its continuous accretion (linear extension and calcification), which are influenced by environmental conditions, mainly by the seawater temperature. Despite, Pocillopora corals plays a fundamental role in the maintenance of ETP reefs; there is little information on the response of its growth parameters to anomalous thermal conditions. The aims of this study were to determine coral growth parameters: i) skeletal density (g cm-3), extension rate (cm year-1), calcification rate (g cm-2 yr-1); ii) ecological volume (cm3) and iii) calcium carbonate production (kg m-1 year-1) of Pocillopora coral species, in the Biosphere Reserve Islas Marías (Mexico), during a period with thermal anomalies (2016-2017). The extension rate, skeletal density, and annual calcification rate of the all analyzed colonies were: 1.90 ± 0.32 cm yr–1, 2.28 ± 0.34 g CaCO3 cm−3, and 4.41 ± 1.3 g CaCO3 cm-2 yr-1, respectively. The mean annual extension and calcification rates were 45 % and 14 % lower than those reported by other authors along the ETP; skeletal density was 25% higher compared at genus level. This indicates that possibly the growth parameters of Pocillopora were influenced by the anomalous temperature conditions during the study period (El Niño-La Niña, ENSO). The ecological volume showed an annual increment of 144 % (1166.6 cm3), which is lower that the previously reported for Pocilloporid corals. The calcium carbonate production was 0.96 ± 0.55 Kg CaCO3 m−2 yr–1, value which is inferior of what has been reported for Pocillopora of the ETP region. The data of this study exhibit a potential decline in the calcium carbonate production facing scenarios with more frequency and intensity of thermal anomalies events. Consequently, a decrease in the capacity of Pocillopora corals to maintain the primary reef structure, jeopardizing the functionality and stability of the reef ecosystems
Interaction between optical beams and surfaces with emphasis on Goos-Hänchen shifts and excitation of SPP
No full textEn este trabajo de tesis se presenta un estudio teórico y numérico del corrimiento Goos-Hänchen que sufren los campos ópticos aleatorios reflejados por una interfaz dieléctrica. Se plantea un principio de equivalencia entre el corrimiento de un haz gaussiano determinista y el de un patrón de moteado con propiedades estadísticas bien definidas y se estudia la influencia del grado de coherencia en el corrimiento del haz promedio. Por otro lado, se presenta también un análisis del acoplamiento y desacoplamiento de plasmones polaritones de superficie por rejilla de difracción metálicas con doble periodo. En particular, se explora la posibilidad de implementar este tipo de sistemas de doble esparcimiento para generar luz que hayan pasado por estados plasmónicos. El estudio es realizado partiendo del formalismo del espectro angular para tener una representación formal y conveniente de los campos ópticos, y la solución de la interacción entre el haz y la superficie se calcula con un método numérico riguroso.In this thesis, we present a theoretical and numerical study of the Goos-Hänchen shift that occurs in the reflection of random fields from flat dielectric interfaces. A prin ciple of equivalence is proposed between the lateral shift of a deterministic Gaussian beam and a speckle pattern with well-defined statistics properties, and the influence of the degree of coherence on the average beam shift is studied. On the other hand, we present an analysis of the coupling and decoupling of surface plasmon polaritons with metallic diffraction gratings that have two harmonic components. We explore the possibility of implementing this kind of double scattering system to generate light that involves in its trajectory the passage through a plasmonic state. The study is carried out using an angular spectrum formalism that permits a formal and convenient representation of the optical fields, and the solution of the interaction between the light and the surface is calculated using a rigorous numerical method
Optimization of the LIPSS generation process on metals by ultrashort pulses
No full textEn este trabajo se presenta el estudio experimental para la generación de estructuras de superficie periódicas inducidas por láser (LIPSS, por sus siglas en inglés ” Laser-induced Periodic Surface Structures”) por debajo del umbral de ablación en películas delgadas de Bismuto (Bi) y Titanio (Ti). El procesamiento de los materiales es realizado a exposiciones fijas sobre la superficie de la muestra, y es inducido en aire por un láser linealmente polarizado con pulsos en el régimen de femtosegundos (1030 nm, 270 fs). Se demuestra la influencia en la formación de las LIPSS con respecto a los parámetros de irradiación, tales como: número de pulsos, fluencia y polarización del campo incidente. El análisis de las características de las LIPSS es realizado utilizando técnicas de microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía micro-Raman. Los resultados experimentales muestran que es posible generar LIPSS en Bi libres de óxidos con periodicidades promedio de ΛLIP SS = 1021 ±6 nm y una dispersión en el ángulo de orientación de las LIPSS (DLOA, por sus siglas en inglés ”The Dispersion of the LIPSS Orientation Angle”) de DLOA = 41 ±8◦. El análisis con las LIPSS en Bi demuestra que su orientación es perpendicular respecto al campo eléctrico incidente, y que los mejores parámetros para la formación de estas LIPSS son Fp = 16.8 mJ/cm 2 y N = 200. Por otro lado, los resultados experimentales en Ti demuestran que posible generar LIPSS de Ti y TiO 2 con orientación perpendicular o paralela respecto al campo eléctrico incidente, utilizando diferentes parámetros de irradiación: fluencia y número de pulsos. Se muestra el efecto del número de pulsos con respecto a la orientación de las LIPSS en TiO 2 .In this thesis, we present an experimental study of laser-induced periodic surface structures (LIPSS) generation on Bismuth (Bi) and Titanium (Ti) thin films under ablation threshold. The metal processing was carried out in ambient air conditions at normal incident by linearly polarized femtosecond (fs) laser pulses (λ = 1030 nm, τ = 270 fs). By accomplishing spot sizes of ∼ µm by means a focusing lens, a single-spot laser irradiation technique was used. Along this work, we demonstrate the influence of LIPSS formation with the irradiation parameters, such as: number of pulses, fluence and incidence polarization. The analysis of LIPSS characteristics were accomplished by optical microscopy, scanning electron microscopy and micro-Raman spectroscopy. The experimental results reveal the possibility to generate free oxide Bi-LIPSS with ΛLIP SS = 1021 ±6 nm y DLOA = 41 ±8 ◦. Bi-LIPSS are observed perpendicular to the polarization and were classified as low-spatial-frequency-LIPSS (LSFL). An optimal parameters of Fp = 16.8 mJ/cm 2 y N = 200 was found to generate Bi-LIPSS. Moreover, results on Titanium thin films prove the formation of Ti and TiO 2 LIPSS with orientation perpendicular or parallel to the polarization. We show that dependence of Ti-LIPSS and TiO 2 -LIPSS is based on the irradiation parameters: fluence and number of pulses. The role of the number of pulses with the orientation change of the TiO 2 is investigated
Biofloc technology (BFT) application on Totoaba macdonaldi culture
No full textLa totoaba (Totoaba macdonaldi) es un pez marino, carnívoro, endémico del Golfo de California, México. Se ha sobreexplotado como resultado de la demanda de su vejiga gaseosa. La investigación y el desarrollo de su cultivo han mostrado un gran potencial, ya que tiene buena tasa de crecimiento y se adapta al cautiverio. Actualmente, una empresa la cultiva a escala comercial en jaulas marinas, pero también se tiene el interés de desarrollar su cultivo en estanques. La tecnología del biofloc se caracteriza por el desarrollo de comunidades microbianas que utilizan los desechos nitrogenados del medio y transforman la materia orgánica en biomasa bacteriana, lo que reduce el uso de grandes volúmenes de agua y minimiza el impacto ambiental, promoviendo el desarrollo sustentable de la acuicultura. Los estudios sobre la aplicación del biofloc en especies marinas carnívoras son escasos, posiblemente porque estos sistemas mantienen una concentración de sólidos suspendidos que no pueden ser utilizados como alimento por los peces cultivados y podrían ocasionar daños en las branquias y afectaciones en los parámetros productivos. El objetivo de este estudio fue evaluar diferentes concentraciones de biofloc y un tratamiento con sistema de recirculación (TRAS) para el cultivo de juveniles de totoaba y su efecto en los parámetros productivos y cambios tisulares en las branquias e hígado. Se utilizaron 72 organismos con peso promedio inicial de 469 g, distribuidos en 12 tanques. Se evaluaron 6 tratamientos por duplicado (5 con flóculos y 1 en sistema de recirculación convencional). Diariamente se midieron el oxígeno disuelto, pH, salinidad, temperatura y supervivencia. Dos veces a la semana se midieron nitrógeno amoniacal total (NAT), nitritos y nitratos. Los sólidos suspendidos totales (SST), sólidos volátiles totales, volumen de biofloc, transparencia y alcalinidad se midieron semanalmente. Quincenalmente se registró el peso y la longitud patrón. Después de 89 días de cultivo, se sacrificaron los peces, se tomaron muestras de branquias e hígado y estas fueron procesadas con la técnica histológica estándar y se tiñeron con Hematoxilina-Eosina. Después de 89 días de cultivo, las totoabas cultivadas en el TRAS tuvieron un peso promedio final de 867.58±96.91 g, siendo mayores en contraste con los tratamientos con biofloc (p0.05). En los sistemas con biofloc, los filtros utilizados..Totoaba (Totoaba macdonaldi) is a carnivorous marine fish endemic of the Gulf of California, México. It has been overexploited because of the demand for its swim bladder. The research and development of its culture has shown great potential because it has a good growth rate and adapts to captivity. Today, one company cultivates totoaba on a commercial scale in marine cages, but also aqua farmers have the interest of the development of its culture in tanks. Biofloc technology is a method that is characterized by the development of microbial communities that use the nitrogenous waste and organic matter from the environment and transform it into bacterial biomass that reduces the use of large volumes of water and minimizes environmental impact. This technology promote the sustainable development of the aquaculture. Studies about the biofloc application on marine carnivorous species are scarce, possibly because these systems contain a high concentration of suspended solids that cannot be used as food by cultured fishes and could cause damage to the gills and affects the production parameters. The purpose of this study was to evaluate the effect of different biofloc concentrations on the juvenile totoabas productive parameters and its tissue effects on gills and liver. A total of 72 totoabas were used with an initial mean weight of 469 g, distributed in 12 tanks. Six treatments by duplicate (5 with biofloc and 1 with recirculation aquaculture system-RAS) were evaluated. Daily, dissolved oxygen, pH, salinity, temperature and survival were measured. Twice a week total ammonia nitrogen (TAN), nitrites and nitrates were measured. Once a week, total suspended solids (TSS), total volatile solids, biofloc volume, transparency and alkalinity were measured. Each two weeks, weight and standard length of fishes were registered. At the end of the study, after 89 days, the fish were sacrificed and gills and liver were sampled and processed with the standard histological technique and stained with Hematoxylin-Eosin. Totoabas cultivated in the TRAS had a final average weight of 867.58 ± 96.91 g, higher than totoabas cultured with biofloc (p 0.05). In the systems with biofloc, the filter used to control the concentration of TSS fractionated the flocs and the microorganisms were returned to the culture tank, producing high TSS concentrations (4.56 g / L-1). In TRAS treatment there was a significant growth of..
Effect of hydrogen peroxide and neuropeptide APGWamide as inducers to spawning in green abalone (Haliotis fulgens)
No full textEl abulón azul (Haliotis fulgens) es una especie de importancia comercial en la región central de la península de Baja California, México. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de los inductores: H2O2-TRIS y APGWamida a dos concentraciones 1) H2O2-TRIS a 6 y 9 % V/V y 2) el tetrapéptido APGWamida suministrado vía intramuscular a 2.5 y 5 µg de APGWamida por gramo de organismo. Los experimentos se realizaron con organismos en tres etapas reproductivas, con gónadas al inicio de su maduración en índice visual gonadal (IVG) de 1, totalmente maduras (IVG 3) y en reabsorción. En el presente trabajo, se muestra que las hembras de abulón azul en IVG 1 de cultivo a H2O2-TRIS 9 % respondieron el 83 % de las hembras inducidas liberaron gametos después de 7-8 h (4,700 ± 940 ovocitos totales por hembra). Por otra parte, con APGWamida a 5 µg/g respondió el 66 % de las hembras entre las 4-6 h con (7,666 ± 945 ovocitos por hembra). En el caso de los machos de cultivo con IVG 1, tanto con el inductor H2O2-TRIS al 9 % y APGWamida a 2.5 µg/g respondieron el 50 %, entre las 5-7 h y las 4-6 h, respectivamente. En este experimento no se midió cantidad de espermatozoides en machos, pero se observó buena motilidad (80%) y se realizó una fertilización, pero no hubo fecundación debido a la inmadurez de los ovocitos usados. Los organismos silvestres en IVG 3, el 50 % de las hembras inducidas respondieron con H2O2-TRIS 6 %, en un intervalo de 5 y 8 h post-inducción (168 000 por hembra). Mientras que en la condición con APGWamida a 2.5 µg/g respondieron el 100 % de las hembras entre las 5-6 h, con una cantidad de (610,000 ± 3000 ovocitos por hembra). Por otra parte, el 100 % de los machos silvestres con IVG 3 respondieron a los tratamientos con APGWamida (control con solo solución de Ringer´s, 2.5 y 5 µg de APGWamida por gramo), entre las 5 y 9 h promedio post-inyección, (5 y 6 X 105 espermas por macho). En este experimento los organismos del control respondieron, sin embargo pudo ser debido a la condición de estrés y del grado de madurez. Ambos métodos indujeron la liberación de gametos y presentan ventajas dependiendo del interés del objetivo de reproducción, por lo que es necesario probar otras concentraciones, así como establecer un protocolo de fertilización adecuado, ya que no existe para la especie.Green abalone (Haliotis fulgens) is an important commercial species in the central region of the peninsula of Baja California, Mexico with aquaculture potential. The objective of this work was to evaluate the effect of spawning inductors: H2O2-TRIS at 6 % and 9 % V/V and APGWamide injected at 2.5 and 5 µg of APGWamide per gram of body. The experiments were performed with organisms in three different reproductive stages according to their Visual Gonad Index (IVG): non-mature gonads (IVG 1) fully mature (IVG 3) and spawned. Results indicated that for cultured organisms in IVG 1, 83% females spawned between 7-8 h post-induction when 9% H2O2-TRIS was used (4,700 ± 940 total oocytes per female). On the other hand, 66 % females injected with 5 µg/g spawned between 4-6 h post-induction (7,666 ± 945 oocytes per female). For males, 50 % of them spawned when induced with 9 % H2O2-TRIS or 2.5 µg/g APGWamida between 5-7 h and 4-6 h post-induction, respectively. Motility of sperm was 80 %. Sperm was used to fertilize eggs but fertilization failed due to immature eggs. For wild organisms in IVG 3, 50 % females spawned 5 and 8 h post-induction when 6 % H2O2-TRIS was used (168,000 per female) while 100 % females spawned between 5-6 h post-induction when 2.5 µg/g APGWamida was injected (610,000 total oocytes per female). Also, 100% males spawned between 5-9 h post-induction when 2.5 and 5 µg of APGWamida per gram APGWamida was used. Sperm concentration was around 5-6 X 105 per male. In this experiment, organisms from the control treatment spawned due to stress and ripeness. No fertilization was obtained in this experiment. Both methods induced spawning and have different advantages depending of the objectives in a reproduction programs. New concentrations and inductors should be tested. Also, new approaches to fertilize eggs should be developed since optimal protocols are lacking
Effect of disturbance on shorebirds density and activities in Todos Santos Bay
No full textLa Bahía de Todos Santos fue designada en 2017 como reserva de aves playeras. Sus hábitats costeros albergan tanto especies de aves playeras residentes como migratorias de mediana y larga distancia. Las diversas actividades antropogénicas en el sitio representan fuentes potenciales de disturbio para estas aves. El disturbio humano se ha descrito como una probable causa de la disminución poblacional de especies de aves playeras en Norteamérica. Para la conservación y manejo de los sitios que usan las aves playeras es necesario realizar una caracterización y un diagnóstico del disturbio humano. La Bahía de Todos Santos resultó un sitio ideal, por su heterogeneidad de hábitats y actividades antropogénicas, para cuantificar el disturbio y analizar su efecto sobre la densidad de aves playeras y su actividad de alimentación. La respuesta al disturbio puede variar interespecificamente por lo que se buscó identificar un patrón de respuesta entre tres grupos de tamaño: grandes, medianas, y pequeñas. Entre julio 2016 a abril 2017, se realizaron censos quincenales de aves playeras y se cuantificó el disturbio en 16 unidades de muestreo que incluyeron los hábitats más importantes para las aves playeras en el sitio. El efecto del disturbio sobre la densidad de aves playeras y actividades se modeló mediante asociaciones entre un índice de disturbio categorizado en bajo, moderado y alto, variables del hábitat y el número de aves playeras. El tamaño del ave moduló el efecto del disturbio sobre el número de aves playeras y su actividad de alimentación. El número y actividad de alimentación de especies de tamaño pequeño disminuyó bajo escenarios de disturbio bajo a moderado. Por otro lado, un disturbio bajo a moderado condujo a un incremento de aves medianas. A pesar de esta influencia, al analizar todas las aves sin considerar el tamaño o bien, analizando el efecto sobre las aves de tamaño grande, apreciamos una tendencia de las aves a permanecer en los sitios con disturbio. También identificamos diferentes afinidades de las especies de aves playeras con los hábitats costeros de la Bahía de Todos Santos.Todos Santos Bay was designated in 2017 as a shorebird reserve. Its coastal habitats support both resident and medium- and long-distance migratory shorebird species. The wide array of anthropogenic activities in the area present potential sources of disturbance for shorebirds. Human disturbance has been identified as a probable cause of reduction in shorebird populations in North America. Characterization and evaluation of human disturbance in shorebird habitat is a necessary part of their conservation and management. Due to the diversity of habitats and human activities in the area, Todos Santos Bay was an ideal site for quantifying the impacts of human activity on shorebird density and feeding activity. Response to disturbance can vary from species to species, therefore attempts were made to classify disturbance response within three shorebird size classes; small, medium, and large. Between July 2016 and April 2017, biweekly shorebird censuses were performed and disturbance was quantified within 16 units which included the most critical shorebird habitat in the area. The effects of disturbance on shorebirds number and feeding activity were modeled by predictor variables including habitat features and a disturbance index classified as low, moderate and high disturbance levels. Shorebird size influenced the response of shorebirds on both number and feeding activity. Small sized shorebirds number and their feeding activity decreased with low and moderate disturbance scenarios. This same level of disturbance increased the number of medium sized shorebirds. Despite these situations, through the analysis of all shorebirds without regard for size or only large sized shorebirds, we observed a tendency for shorebirds to remain despite of disturbance. We also identified differential preferences between shorebirds to the coastal habitats of Todos Santos Bay
Synthesis and physical-chemical characterization of Y2Si2O7:Ce,Tb for its application in solid state white light lamps
No full textEste trabajo consistió en la síntesis y caracterización físicoquímica del material luminiscente Y2Si2O7:Ce,Tb (YSO:Ce,Tb), el cual consta en una red cristalina de pirosilicato de itrio con incorporación de iones de dos tierras raras (Ce3+ y Tb3+), para su aplicación en generación de luz blanca en lámparas de estado sólido. Cabe mencionar que las propiedades luminiscentes de este material han sido poco reportadas, por lo que resulta interesante su estudio. El material fue sintetizado por el método de síntesis por combustión. Además, fue sometido a diversos tratamientos térmicos a 1200°C por intervalos de tiempo de 2h y 4h, y a 1400°C por 2 h, en tres series de materiales diferentes. Las fases cristalinas obtenidas para el tratamiento térmico de 1200°C fueron una combinación de al menos dos silicatos de itrio que están asociados a fases cristalinas X2-Y2SiO5 y α-Y2Si2O7. Estas fases cristalinas corresponden a las tarjetas cristalográficas JCPDS 036-1476 y JCPDS 038-0223, respectivamente. En el caso de los materiales sometidos a un tratamiento térmico a 1400°C por 2 horas, aparece la fase β del Y2Si2O7 asociada a la tarjeta cristalográfica JCPDS 00-038-044. Los espectros de emisión de fotoluminiscencia mostraron una banda ancha de emisión azul (340-440 nm) correspondiente a los iones de Ce y una emisión verde (550 nm) bien definida debida a los iones de Tb, ambas emisiones provenientes del YSO:Ce,Tb de manera simultánea al ser excitadas con una radiación de longitud de onda de 305 nm o de 360 nm. Es importante resaltar que se logró el aumento en la intensidad luminiscente del YSO:Ce,Tb a través de un recubrimiento de sílice sobre las partículas de YSO:Ce,Tb. Esta mejora se pudo verificar por medio de mediciones de eficiencia cuántica de fluorescencia, las cuales mostraron un aumento de 30 puntos porcentuales, yendo de un valor de 11.98 para el material sin recubierta hasta 41.74 para el material con cubierta de SiO2.This work consisted in the synthesis and physical-chemical characterization of the luminescent material Y2Si2O7: Ce, Tb (YSO: Ce, Tb), which is a crystalline network of yttrium silicate with the incorporation of two rare earths (Ce3+ and Tb3+ ions), for its application in generation of white light in solid state lamps. It should be mentioned that the luminescent properties of this material have been little studied, so its study is interesting. The material was synthesized by the combustion synthesis method and it was annealed at 1200°C for 2h and 4 h time intervals, and 1400°C for 2 h, for three different material series. The crystalline phases obtained, for the annealed of 1200°C were a combination of at least two yttrium silicates that are associated with the crystallographic phases of the X2-Y2SiO5 and the α-Y2Si2O7. These cristalline phases corresponds to the JCPDS 036-1476 and the JCPDS 038-0223 cards, respectively. The β phase of Y2Si2O7 associated with crystallographic card JCPDS 00-038-044 appears when the material was annealed at 1400°C for 2 hours. The photoluminescence emission spectra showed a broad band of blue emission (340-440 nm) corresponding to the Ce ions and a well-defined green emission (550 nm) due to the Tb ions, both simultaneous emissions from the YSO: Ce, Tb when it was excited with radiation wavelength of 305 nm or 360 nm. It is important to note that the increase in the luminescent intensity of the YSO:Ce,Tb was achieved with silica-type coating on the particles of YSO:Ce,Tb. This improvement was observed by fluorescence quantum efficiency measurements, which showed an increase of 30 percentage points, going for a value of 11.98 for the uncoated material to 41.74 for the material with SiO2 cover
Methodological exploration of the marine gels formation potential
No full textEn el océano se pueden encontrar estructuras gelatinosas tridimensionales compuestas principalmente de moléculas orgánicas como polisacáridos y proteínas. Estas estructuras pueden agregarse/desagregarse de forma continua debido a sus características aglutinantes y a fuerzas electrostáticas. Los geles orgánicos se distribuyen a lo largo del continuo de tamaños y, por lo tanto, su categorización como materia orgánica particulada (MOP) o disuelta (MOD) es difícil. Además, la cuantificación de los geles es compleja ya que los métodos actuales sólo permiten detectar ciertas fracciones de geles. La manera en que los geles impactan los diferentes reservorios de carbono y a la ecología de los microbios marinos son aspectos pobremente estudiados. En este proyecto se hizo una investigación metodológica para evaluar y controlar la formación de geles en muestras de agua de mar con el fin de generar información que ayude en futuras investigaciones sobre el papel de los geles en la ecología microbiana. Se realizaron filtraciones secuenciales de muestras de agua de mar para colecta y mediciones de carbono orgánico particulado (COP) y nitrógeno orgánico particulado (NOP). Se cuantificaron partículas exopoliméricas transparentes (PET) como referencia. Así mismo, se realizaron conteos bacterianos y pruebas de viscosidad. Nuestros resultados sugieren la formación de partículas orgánicas a partir de MOD en muestras filtradas. El carácter dinámico del intercambio entre MOD y MOP complica el control de la concentración de geles para investigar experimentalmente su papel en la ecofisiología de los procariontes heterotróficos. Los resultados de PET (0.13 a 2.15 µg XG eq·mL-1) son congruentes con lo antes reportado para la misma región. Los resultados de las pruebas de viscosidad sugieren que la influencia de la materia orgánica sobre la viscosidad no es significativa. En esta investigación destacó el potencial de la MOD para formar relativamente altas concentraciones de MOP. Las implicaciones ecológicas de este potencial de formación todavía deben de ser investigadas.In the ocean three-dimensional gelatinous structures composed mainly of organic molecules such as polysaccharides and proteins can be found. These structures can aggregate/disaggregate continuously due to their agglutinative characteristics and electrostatic forces. Organic gels are distributed along the size continuum and so their categorization as particulate organic matter (POM) or dissolved organic matter (DOM) is difficult. In addition, the quantification of gels is complex since the current methods only allow to detect certain fractions of gels. In addition, the ways in which gels impact the different carbon reservoirs and the ecology of marine microbes are poorly studied aspects. In this project, a methodological investigation was made how to evaluate and control gel formation in seawater in order to generate information that will help in future research on the role of gels in microbial ecology. Sequential filtrations of seawater samples were carried out for the collection and measurement of particulate organic carbon (POC) and particulate organic nitrogen (PON). Transparent exopolymeric particles (TEP) were quantified as a reference. Also, bacterial counts and viscosity tests were performed. Our results suggest the formation of organic particles from DOM in filtered samples. The dynamic nature of the exchange between DOM and POM complicates the control of gels concentration to experimentally investigate their role in the ecophysiology of heterotrophic prokaryotes. TEP results (0.13 to 2.15 µ g XG eq mL-1) are similar to those previously reported for the same region. Viscosity tests results suggest that the influence of organic matter on viscosity is not significant. The noteworthy result of this research is the potential of DOM to form relatively high concentrations of POM. The ecological consequences of this formation have yet to be investigated
Homogenization of climate data and analysis of extreme precipitation events in the North American Monsoon region
No full textEl objetivo principal de este trabajo fue analizar eventos extremos de precipitación diaria en la región del monzón de América del Norte (MAN) mediante el enfoque de la Teoría de Valor Extremo (EVT) usando la Distribución Generalizada de Pareto (GPD). Para esto se utilizó la precipitación diaria de 41 estaciones meteorológicas y datos en malla de la región durante el periodo 1980-2015. Debido a las diferencias de precipitación, la región se dividió en dos sub-regiones, el Noroeste de México (NW-MEX) y Arizona-Nuevo México (AZ-NM). Como herramienta previa se hizo un control de calidad (QC) a los datos diarios mediante el software RClimdex-ExtraQC y posteriormente los datos se homogeneizaron a escala mensual y diaria mediante HOMER 2.6 y Climatol 3.0, respectivamente. La homogeneización mensual de precipitación generó resultados similares a los obtenidos tras el QC, manteniendo la estructura característica de la precipitación mensual del MAN, mientras que la homogeneización diaria con Climatol 3.0 la modificó drásticamente, por lo que los datos derivados de esta homogeneización no se utilizaron en los análisis posteriores. Las distribuciones de densidad de probabilidad (PDF) empíricas de la precipitación diaria en las tres regiones se ajustó muy bien a las PDF teóricas de la GPD. Aunque las PDF de la precipitación en malla subestimaron las PDF observadas hasta en un 10 %, aún podrían ser muy útiles para hacer comparaciones y evaluaciones de eventos extremos de modelos regionales o globales. Las tendencias de la precipitación anual mostraron una reducción significativa de 30 mm/década en el NW-MEX y de 35 mm/década en AZ-NM; similarmente, la tendencia de la frecuencia de eventos de invierno que sobrepasaron el umbral del percentil 95 (P95) también disminuyó significativamente en ambas regiones (-2 eventos/década), así como la precipitación acumulada anual de los eventos por arriba del umbral P95 (R95p) (-10 mm/década en el invierno). Los periodos de retorno (Z 50 ) de 50 años sugieren la ocurrencia de precipitaciones diarias extremas superiores a los 200 mm/d en las zonas costeras del NW-MEX, mientras que en AZ-NM éstas podrían llegar a valores cercanos a los 100 mm/d en zonas de media montaña. De forma estacional, en el NW-MEX las precipitaciones extremas diarias se reducen alrededor de 70 mm/d de verano a invierno, mientras que en AZ-NM, la diferencia estacional es prácticamente nula. En general, las tendencias negativas de la precipitación observadas en...The objective of this work was to analyze extreme events of daily precipitation in the North American monsoon (MAN) region using the Extreme Value Theory (EVT) approach with the Generalized Pareto Distribution (GPD). For this, daily precipitation from 41 meteorological stations and gridded precipitation in the region were used for the 1980-2015 period. Due to the differences in precipitation, the region was divided into two sub-regions, Northwest Mexico (NW-MEX) and Arizona-New Mexico (AZ-NM). A quality control (QC) was made to the daily data using the RClimdex-ExtraQC software and subsequently the data was homogenized at monthly and daily timescales using HOMER 2.6 and Climatol 3.0, respectively. The monthly homogenization of precipitation generated results similar to those obtained after the QC, maintaining the characteristic structure of the monthly precipitation of the MAN, while the daily homogenization with Climatol 3.0 modified it drastically, so the data derived from this homogenization was not used in the extreme event analysis. The empirical probability density functions (PDF) of the daily precipitation in the three regions fitted very well to the theoretical PDF of the GPD. Although the gridded PDFs underestimated the observed distributions by up to 10 %, they could still be useful for future comparisons and evaluations of extreme events from regional or global models. Trends in anual precipitation showed a significant reduction of 30 mm/decade in the NW-MEX and 35 mm/decade in the AZ-NM. Similarly, the trend of the frequency of winter events that exceeded the 95th percentile threshold (P95) in both regions showed a significant decrease (-2 events/decade), as well as the annual cumulative precipitation of events above the P95 threshold (R95p) (-10 mm/decade in winter). The 50-year return periods (Z50) suggest that extreme daily rainfall exceeding 200 mm/d could occur in the coastal areas of the NW-MEX, while in AZ-NM it could reach to 100 mm/d in mountain areas. Seasonally, daily extreme rainfall in NW-MEX decreases around 70 mm/d from summer to winter, while in AZ-NM the seasonal difference is practically null. In general, the negative precipitation trends observed in the region appear to be more related to changes during winter than during the summer monsoon season..
Horizontal pattern of the vertical velocity field within mesoscale eddies
No full textLa distribución de la velocidad vertical (w) en remolinos anticiclónicos de mesoescala es analizada numéricamente con un modelo idealizado en plano-f, no-hidrostático, inviscido, y bajo la aproximación de Boussinesq que conserva explícitamente la vorticidad potencial y con un modelo realístico de la circulación regional del Golfo de México (NEMO; Nucleus for European Modelling of the Ocean). Se estudia la sensibilidad de la distribución de w a las condiciones iniciales de los remolinos simulados. Los forzamientos para w son examinados resolviendo la ecuación de omega generalizada apartir de campos tridimensionales de densidad y velocidad horizontal obtenidos con los modelos numéricos. La distribución de w es altamente dependiente de la distribución inicial de vorticidad potencial en el remolino. Remolinos elípticos y circulares aislados desarrollan distribuciones de w cuadrupolares y dipolares, respectivamente, mientras que en condiciones iniciales mixtas, como remolinos elípticos aislados, co-existen ambas distribuciones de w. La w puede ser interpretada en términos de la conservación de vorticidad potencial o, equivalentemente, en términos de forzamientos de la ecuación de omega, como la divergencia del vector-Q h, que representa el campo de deformación. Físicamente, en estas regiones de alta deformación se produce la rotura del balance geostrófico y con ello el desarrollo de movimientos verticales. La ecuación de omega generalizada explica bien la distribución horizontal de la w de los remolinos simulados aunque falla en el interior de los remolinos realísticos simulados con NEMO presumiblemente debido a las posibles fuentes de deformación resultantes de las interacciones con otros remolinos, ondas internas, y batimetría, no incluidas en el modelo idealizado. Esta investigación muestra, en contraste a conceptualizaciones simplificadas de la w en remolinos (bombeo de Ekman no-lineal, bombeo de remolino, interacción viento-remolino, entre otras), que las distribuciones de w en remolinos de mesoescala son complejas y se encuentran estrechamente relacionadas con el campo tridimensional de deformación.The distribution of vertical velocity (w) in mesoscale anticyclonic vortices is analyzed numerically with an idealized non-hydrostatic model, inviscid, and under the f-plane and Boussinesq approximations that explicitly conserves the potential vorticity and with a realistic model of regional circulation of the Gulf of Mexico (NEMO, Nucleus for European Modeling of the Ocean). The sensitivity of the w to the initial conditions is studied in the simulated vortices. Forcings for w are examined by solving the generalized omega equation using the three-dimensional density and horizontal velocity fields obtained from the numerical models. The w is largely driven by the initial distribution of potential vorticity in the vortex. Elliptical and circular isolated vortices develop quadrupolar and dipolar distributions of w, respectively, while for mixed initial conditions, like isolated elliptical vortices, both distributions coexist. The w can be interpreted in terms of the conservation of potential vorticity or, equivalently, in terms of forcings of the omega equation, as the divergence of the vector-Q h, which represents the deformation field. Physically, in these regions of large deformation, vertical movements arise in response to thermal wind imbalance. The generalized omega equation explains well the horizontal distribution of w within the simulated vortices although it fails reproducing the w in realistic vortices of NEMO. We argue that the possible sources of deformation arise from the interactions with other vortices, internal waves, and bathymetry, that are not included in the idealized model. This investigation shows, in contrast to simplified conceptualizations of w in vortices (Non-linear Ekman pumping, eddy pumping, wind-eddy interaction, among others), that the distributions of w in mesoscale vortices are complex, and tightly related to the three-dimensional deformation field