Аналіз і прогнозування антропогенного впливу на атмосферне повітря промислового міста із застосуванням нових географо-математичних підходів

In the last two decades, there have been quite successful implementation of various mathematical and cybernetic approaches to solving geographic and ecological problems. It is important to note that the ecological dynamic system is nonlinear, the use of linear methods of analysis, Fourier transform, etc. can not always give a satisfactory result, as in the case of a linear system. This is due to the fact that the processes that lead to the chaotic regime are fundamentally multidimensional. These circumstances are characteristic of the dynamics of the distribution of harmful impurities in the air pool of an industrial city. The article is devoted to the development of in-depth, improved analysis, modeling and forecasting of time dynamics of concentrations of pollutants for specific industrial cities. A new method of analysis and prediction of the field structure of the concentrations of ingredients in the atmosphere of an industrial city is proposed, based on the provisions of chaos theory. Hourly observations of nitrogen dioxide at monitoring posts in Gdańsk — Gdynia and Sopot (Poland) throughout the year were used for the analysis. Stochastic features and chaos effect in dynamics and structure of time series of impurity concentrations are revealed on the basis of the analysis of empirical data of concentrations of pollutants in the air basin. The results presented here can be considered as an example of a quite satisfactory short-term prediction of concentrations of pollutants in the atmosphere. It may be noted here that the nonlinear prediction method works quite well in cases where there is an increase in concentrations, at least, almost all tendencies to such an increase are detected in the prediction. The latter allows it to be used as an alternative to traditional methods.Последние два десятилетия характеризуются достаточно успешным внедрением различных математических и кибернетических подходов к решению географических и экологических задач. Важно отметить, что экологическая динамическая система является нелинейной, применение линейных методов анализа, преобразования Фурье и тому подобное не всегда может дать удовлетворительный результат, как в случае линейной системы. Связано это с тем, что процессы, которые приводят к хаотическому режиму, являются фундаментально многомерными. Именно данные обстоятельства характерны для динамики распределения вредных примесей в воздушном бассейне промышленного города. Рассмотрено развитие углубленного усовершенствованного анализа, моделирования и прогнозирования часовой динамики концентраций загрязняющих атмосферу веществ для конкретных индустриальных городов. Предложен новый метод анализа и прогнозирования структуры полей концентраций ингредиентов в атмосфере промышленного города, который базируется на положениях теории хаоса. Для анализа использованы данные ежечасных наблюдений за концентрацией диоксида азота на постах мониторинга Гданьского региона — Гдыня и Сопот (Польша) на протяжении года. На основе анализа эмпирических данных концентраций загрязняющих веществ в воздушном бассейне выявлены стохастические особенности и эффект хаоса в динамике и структуре часовых рядов концентраций примесей. Представленные результаты можно рассматривать как пример полностью удовлетворительного краткосрочного прогноза концентраций загрязняющих веществ в атмосфере. Метод нелинейного прогноза достаточно хорошо работает в случаях, когда концентрации увеличиваются, практически все тенденции к такому увеличению выявлены при прогнозировании. Последнее позволяет использовать метод как альтернативу обычным методам.В останні два десятиліття доволі успішно впроваджуються різні математичні й кібернетичні підходи до розв’язання географічних і екологічних задач. Важливо зазначити, що екологічна динамічна система є нелінійною, й із застосуванням лінійних методів аналізу, перетворення Фур’є та інших не завжди можна отримати задовільний результат, як у разі лінійної системи. Пов’язане це з тим, що процеси, які приводять до хаотичного режиму, є фундаментально багатовимірними. Саме ці обставини характерні для динаміки розподілу шкідливих домішок у повітряному басейні промислового міста. Розглянуто розвиток поглибленого вдосконаленого аналізу, моделювання та прогнозування часової динаміки концентрацій речовин, що забруднюють атмосферу, для конкретних індустріальних міст. Запропоновано новий метод аналізу та прогнозування структури полів концентрацій інгредієнтів в атмосфері промислового міста, що ґрунтується на положеннях теорії хаосу. Для аналізу використано дані щогодинних спостережень за концентрацією діоксиду азоту на постах моніторингу Гданського регіону — Гдиня і Сопот (Польща) впродовж року. На підставі аналізу емпіричних даних щодо концентрацій забруднювальних речовин у повітряному басейні виявлено стохастичні особливості та ефект хаосу в динаміці й структурі часових рядів концентрацій домішок. Наведені результати можна вважати прикладом цілком задовільного короткострокового прогнозу концентрацій забруднювальних речовин в атмосфері. Метод нелінійного прогнозу досить добре працює, якщо концентрації цих речовин збільшуються. Усі тенденції до такого збільшення виявлено при прогнозуванні, що дає змогу використовувати метод як альтернативу традиційним методам

Disorder driven quantum critical behavior in CuGeO3 doped with magnetic impurity

For the CuGeO3 doped with 1% of Fe the quantum critical behavior in a wide temperature range 1-40 K is reported. The critical exponents for susceptibility along different crystallographic axes are determined: a=0.34 (B//a and B//c) and a=0.31 (B//b). New effect of the frequency dependence of the critical exponent is discussed.Comment: Submitted to SCES0

The spectrum features of UHECRs below and surrounding GZK

The energy spectrum of UHECRs is discussed on the basis of the Yakutsk array database analysis. In the region E=0.1 to 30 EeV the showers are detected under trigger-500, while at energies above 30 EeV the whole acceptance area for trigger-1000 is used in order to utilize all the data available in the region of GZK cutoff.Comment: Invited talk at CRIS2004: GZK and surroundings, Catania, Italy, 31.05.04. To appear in Nucl. Phys. B Proc. Supp

Some aspects of the nonlinear interaction between global teleconnection patterns

The chaotic behavior in the global climate system of the Earth and the nonlinear interaction between some teleconnection patterns during different epochs of the twenty century are studied. To study the influence of low frequency variations, the wavelet decomposition is applied. We use the cross-redundancy and Granger causality for detailed componentsof the wavelet decomposition.Анализируется хаотическое поведение в глобальной климатической системе Земли и нелинейное взаимодействие между телеконнекционными паттернами на протяжении разних эпох 20-го столетия. Для определения влияния низкочастотных вариаций применен метод вейвлет-разложений. Использована взаимная информация и причинность Грангера для анализа детализованных компонент вейвлет-разложений.Аналізується хаотична поведінка у глобальній кліматичній системі Землі й нелінійна взаємодія між телеконекційними паттернами протягом різних епох 20-го сторіччя. Для визначення впливу низькочастотних варіацій застосовано метод вейвлет-розкладань. Використано взаємну інформацію та причинність Грангера для деталізованих компонентів вейвлет-розкладань

Galactic cosmic rays-clouds effect and bifurcation model of Earth global climate

The possible physical linkage between the cosmic rays cloud and indirect aerosol effects is discussed using the analysis of the first indirect aerosol effect (Twomey effect) and its experimental representation as the dependence of mean cloud droplet effective radius versus aerosol index defining the column aerosol number. It is shown that the main kinetic equation of Earth climate energy-balance model is described by the bifurcation equation (relative to the surface temperature of the Earth) in the form of fold catastrophe with two controlling parameters defining the variations of insolation and Earth magnetic field (or cosmic rays intensity in the atmosphere) respectively. The results of comparative analysis on the time-dependent solution of Earth climate energy-balance model taking into account nontrivial role of galactic cosmic rays and the known experimental data on the paleotemperature from the Vostoc ice core are presented. In the framework of the bifurcation model (i) the possibility of abrupt glacial climate changes analogous to the Dansgaard-Oeschger events due to stochastic resonance is theoretically argued, (ii) the concept of the climatic sensitivity of water (vapour and liquid) in the atmosphere is introduced. This concept reveals the property of temperature instability in the form of so-called hysteresis loop. On the basis of this concept it is shown that the simulated time series of global ice volume over the past 730 kyr are in good agreement with time series of seawater δ¹⁸O (ice volume proxy). (iii) Also, the so-called "doubling CO₂" problem is discussed

Faster Regular Expression Matching

Abstract. Regular expression matching is a key task (and often the computational bottleneck) in a variety of widely used software tools and applications, for instance, the unix grep and sed commands, scripting languages such as awk and perl, programs for analyzing massive data streams, etc. We show how to solve this ubiquitous task in linear space and O(nm(log log n)/(logn)3/2+n+m) time where m is the length of the expression and n the length of the string. This is the first improvement for the dominant O(nm / logn) term in Myers ’ O(nm / logn+ (n+m) logn) bound [JACM 1992]. We also get improved bounds for external memory.

Search for a W' boson decaying to a bottom quark and a top quark in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV

Results are presented from a search for a W' boson using a dataset corresponding to 5.0 inverse femtobarns of integrated luminosity collected during 2011 by the CMS experiment at the LHC in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV. The W' boson is modeled as a heavy W boson, but different scenarios for the couplings to fermions are considered, involving both left-handed and right-handed chiral projections of the fermions, as well as an arbitrary mixture of the two. The search is performed in the decay channel W' to t b, leading to a final state signature with a single lepton (e, mu), missing transverse energy, and jets, at least one of which is tagged as a b-jet. A W' boson that couples to fermions with the same coupling constant as the W, but to the right-handed rather than left-handed chiral projections, is excluded for masses below 1.85 TeV at the 95% confidence level. For the first time using LHC data, constraints on the W' gauge coupling for a set of left- and right-handed coupling combinations have been placed. These results represent a significant improvement over previously published limits.Comment: Submitted to Physics Letters B. Replaced with version publishe

Measurement of the Lambda(b) cross section and the anti-Lambda(b) to Lambda(b) ratio with Lambda(b) to J/Psi Lambda decays in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV

The Lambda(b) differential production cross section and the cross section ratio anti-Lambda(b)/Lambda(b) are measured as functions of transverse momentum pt(Lambda(b)) and rapidity abs(y(Lambda(b))) in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV using data collected by the CMS experiment at the LHC. The measurements are based on Lambda(b) decays reconstructed in the exclusive final state J/Psi Lambda, with the subsequent decays J/Psi to an opposite-sign muon pair and Lambda to proton pion, using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 1.9 inverse femtobarns. The product of the cross section times the branching ratio for Lambda(b) to J/Psi Lambda versus pt(Lambda(b)) falls faster than that of b mesons. The measured value of the cross section times the branching ratio for pt(Lambda(b)) > 10 GeV and abs(y(Lambda(b))) < 2.0 is 1.06 +/- 0.06 +/- 0.12 nb, and the integrated cross section ratio for anti-Lambda(b)/Lambda(b) is 1.02 +/- 0.07 +/- 0.09, where the uncertainties are statistical and systematic, respectively.Comment: Submitted to Physics Letters

Search for new physics in events with opposite-sign leptons, jets, and missing transverse energy in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV

A search is presented for physics beyond the standard model (BSM) in final states with a pair of opposite-sign isolated leptons accompanied by jets and missing transverse energy. The search uses LHC data recorded at a center-of-mass energy sqrt(s) = 7 TeV with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of approximately 5 inverse femtobarns. Two complementary search strategies are employed. The first probes models with a specific dilepton production mechanism that leads to a characteristic kinematic edge in the dilepton mass distribution. The second strategy probes models of dilepton production with heavy, colored objects that decay to final states including invisible particles, leading to very large hadronic activity and missing transverse energy. No evidence for an event yield in excess of the standard model expectations is found. Upper limits on the BSM contributions to the signal regions are deduced from the results, which are used to exclude a region of the parameter space of the constrained minimal supersymmetric extension of the standard model. Additional information related to detector efficiencies and response is provided to allow testing specific models of BSM physics not considered in this paper.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO

Measurements of differential production cross sections for a Z boson in association with jets in pp collisions at root s=8 TeV

Peer reviewe