Capillary origami: spontaneous wrapping of a droplet with an elastic sheet

The interaction between elasticity and capillarity is used to produce three dimensional structures, through the wrapping of a liquid droplet by a planar sheet. The final encapsulated 3D shape is controlled by tayloring the initial geometry of the flat membrane. A 2D model shows the evolution of open sheets to closed structures and predicts a critical length scale below which encapsulation cannot occur, which is verified experimentally. This {\it elastocapillary length} is found to depend on the thickness as $h^{3/2}$, a scaling favorable to miniaturization which suggests a new way of mass production of 3D micro- or nano-scale objects.Comment: 5 pages, 5 figure

A discontinuous Galerkin approach for atmospheric flows with implicit condensation

We present a discontinuous Galerkin method for moist atmospheric dynamics, with and without warm rain. By considering a combined density for water vapour and cloud water, we avoid the need to model and compute a source term for condensation. We recover the vapour and cloud densities by solving a pointwise non-linear problem each time step. Consequently, we enforce the requirement for the water vapour not to be supersaturated implicitly. Together with an explicit time-stepping scheme, the method is highly parallelisable and can utilise high-performance computing hardware. Furthermore, the discretisation works on structured and unstructured meshes in two and three spatial dimensions. We illustrate the performance of our approach using several test cases in two and three spatial dimensions. In the case of a smooth, exact solution, we illustrate the optimal higher-order convergence rates of the method.</p

Exploiting the sensitivity of two satellite cloud height retrievals to cloud vertical distribution

This work presents a study on the sensitivity of two satellite cloud height retrievals to cloud vertical distribution. The difference in sensitivity is exploited by relating the difference in the retrieved cloud heights to cloud vertical extent. The two cloud height retrievals, performed within the Freie Universität Berlin AATSR MERIS Cloud (FAME-C) algorithm, are based on independent measurements and different retrieval techniques. First, cloud top temperature (CTT) is retrieved from Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) measurements in the thermal infrared. Second, cloud top pressure (CTP) is retrieved from Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) measurements in the oxygen-A absorption band. Both CTT and CTP are converted to cloud top height (CTH) using atmospheric profiles from a numerical weather prediction model. A sensitivity study using radiative transfer simulations in the near- infrared and thermal infrared were performed to demonstrate the larger impact of the assumed cloud vertical extinction profile on MERIS than on AATSR top- of-atmosphere measurements. The difference in retrieved CTH (ΔCTH) from AATSR and MERIS are related to cloud vertical extent (CVE) as observed by ground- based lidar and radar at three ARM sites. To increase the impact of the cloud vertical extinction profile on the MERIS-CTP retrievals, single-layer and geometrically thin clouds are assumed in the forward model. The results of the comparison to the ground-based observations were separated into single-layer and multi-layer cloud cases. Analogous to previous findings, the MERIS-CTP retrievals appear to be close to pressure levels in the middle of the cloud. Assuming a linear relationship, the ΔCTH multiplied by 2.5 gives an estimate on the CVE for single-layer clouds. The relationship is weaker for multi-layer clouds. Due to large variations of cloud vertical extinction profiles occurring in nature, a quantitative estimate of the cloud vertical extent is accompanied with large uncertainties. Yet, estimates of the CVE can contribute to the characterization of a cloudy scene. To demonstrate the plausibility of the approach, an estimate of the CVE was applied to a case study. In light of the follow-up mission Sentinel-3 with AATSR and MERIS like instruments, Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) and (Ocean and Land Colour Instrument) OLCI, respectively, for which the FAME-C algorithm can be easily adapted, a more accurate estimate of the CVE can be expected. OLCI will have three channels in the oxygen-A absorption band, thus providing more pieces of information on the cloud vertical extinction profile

Mit Bio blüht die Vielfalt – wildtierfreundlicher Biolandbau

In Bereich Grundlagen und Methoden wurden einige Arbeiten abgeschlossen. Einerseits wurden die statistischen Kennzahlen zum ökologischen Ausgleich auf Biobetrieben und ÖLN-Betrieben in der Schweiz abschliessend dargestellt und eine vergleichende Analyse auf drei Ebenen (Zonen, Kanton, Bezirk) vorgenommen. Der Vergleich der Umsetzungsraten auf allen Betrieben auf Basis der Landwirtschaftlichen Betriebsstrukturerhebung 2005 ergab, dass Ökoausgleichsmassnahmen auf Biobetrieben durchschnittlich um zwei Drittel häufiger umgesetzt werden. Der durchschnittliche Flächenanteil von Ökoausgleichsmassnahmen beträgt auf Biobetrieben 22,4%, und auf ÖLN-Betrieben 13,1%. Die grössten Unterschiede wurden bei „Extensiven Wiesen“, „Wenig intensiven Wiesen“ und „Hecken“ festgestellt. „Rotations- und Buntbrachen“ wurden häufiger auf ÖLN-Betrieben angelegt. Die grossen Umsetzungsunterschiede bei „Hecken“ und „Hochstamm-Feldobstbäumen“ lassen auf eine grundsätzlich andere Einstellung der Biobetriebsleiter zum Naturschutz schliessen und die generell höhere Umsetzung von Ökomassnahmen weist auf höhere Biodiversitätsleistungen von Biobetrieben hin. Die Ergebnisse wurden in der Oktoberausgabe der Zeitschrift ‚Agrarforschung’ publiziert. Im Weiteren wurde ein in Zusammenarbeit mit der Vogelwarte Sempach entwickeltes Beurteilungssystem fertig entwickelt. Das sogenannte ‚Punktesystem’ beurteilt die ökologische Qualität von Landwirtschaftsbetrieben und fokussiert auf die Beurteilung von Zuständen und Massnahmen in Nutzflächen und naturnahen Flächen. Eine Literaturstudie zum Thema ‚Bioackerbau und Naturschutz’ wurde verfasst, um allgemeine Problemfelder im Bioackerbau zu dokumentieren und möglichen Handlungsbedarf abzuleiten. Im Modul 2 „Beratung“ wurde in vier Regionen eine Umsetzungskontrolle der vereinbarten Massnahmen auf den Betriebsflächen durchgeführt. Die Betriebe wurden in der Umsetzungwildtierfreundlicher Bewirtschaftung weiter beraten. Im Teilprojekt Schmetterlingsförderung auf Jura-Graslandbetrieben wurde im Rahmen des Monitorings die Ziel-/Leitarten komplettiert. Die zwei Betriebe wiesen mit 30 bzw. 33 Arten und 4 bis 5 Rote Liste Arten eine beachtlich hohe Artenvielfalt auf. Im Unterengadin wurde die Akzeptanz der Betriebsleiter für Naturschutzmassnahmen und ihre Erfahrungen mit dem gesamtbetrieblichen Beratungsansatz in einer qualitativen Befragung untersucht. Die vorgeschlagenen Massnahmen konnten zu einem grossen Teil im Rahmen des Vernetzungsprojekts Ardez vertraglich festgelegt werden. Insgesamt wurden 31.3 ha Grünland,verteilt auf 300 Parzellen unter Vertrag genommen. Der Anteil an der landwirtschaftlichen Nutzfläche der einzelnen Betriebe liegt zwischen 19,2 und 55,6%. Mit diesen Verträgen kann ein Grünland-Nutzungsmosaik erreicht werden, das den Ansprüchen der Ziel- und Leitarten entspricht. Die Umsetzungskontrolle auf 128 Vertragsparzellen ergab, dass sich die Landwirte schon im ersten Jahr ausnahmslos an die Vertragsbedingungen gehalten haben. Im Modul 3 „Öffentlichkeitsarbeit“ lag der Schwerpunkt auf der Pressearbeit. Es wurden ein Medientermin organisiert und verschiedene Artikel zu Naturschutz in der Biolandwirtschaft in Fach und Publikumszeitschriften publiziert. Im Zuge des Relaunch von www.fibl.org werden die FiBLInternetseiten über das Projekt überarbeitet und ein Internetdossier zum Thema Naturschutz in der Landwirtschaft wird entstehen

An Artificially Lattice Mismatched Graphene/Metal Interface: Graphene/Ni/Ir(111)

We report the structural and electronic properties of an artificial graphene/Ni(111) system obtained by the intercalation of a monoatomic layer of Ni in graphene/Ir(111). Upon intercalation, Ni grows epitaxially on Ir(111), resulting in a lattice mismatched graphene/Ni system. By performing Scanning Tunneling Microscopy (STM) measurements and Density Functional Theory (DFT) calculations, we show that the intercalated Ni layer leads to a pronounced buckling of the graphene film. At the same time an enhanced interaction is measured by Angle-Resolved Photo-Emission Spectroscopy (ARPES), showing a clear transition from a nearly-undisturbed to a strongly-hybridized graphene $\pi$-band. A comparison of the intercalation-like graphene system with flat graphene on bulk Ni(111), and mildly corrugated graphene on Ir(111), allows to disentangle the two key properties which lead to the observed increased interaction, namely lattice matching and electronic interaction. Although the latter determines the strength of the hybridization, we find an important influence of the local carbon configuration resulting from the lattice mismatch.Comment: 9 pages, 3 figures, Accepted for publication in Phys. Rev.

Mit Bio blüht die Vielfalt – wildtierfreundlicher Biolandbau

Die geplanten Projektaktivitäten in den Modulen 1 bis 3 konnten 2007 gestartet werden: In Teilprojekten 1 und 2 des Moduls 1 „Forschung“ wurden Grundlagen und Methoden erarbeitet: Einerseits wurden die statistischen Kennzahlen zum ökologischen Ausgleich auf Biobetrieben und ÖLN-Betrieben dargestellt und eine vergleichende Analyse auf drei Ebenen (Zonen, Kanton,Bezirk) vorgenommen. Es wurde festgestellt, dass auf Biobetrieben deutlich mehr Ökoausgleichsmassnahmen umgesetzt werden sowie die Zone (Berg-/Talgebiet) und die Region die Akzeptanz für einzelne Massnahmen wesentlich beeinflusst. Andererseits wurden gesamtbetriebliche Beurteilungssysteme (Naturpunktesystem; Naturbilanz Berggebiet)entwickelt. Das in Zusammenarbeit mit der Vogelwarte Sempach entwickelte Punktesystem beurteilt die ökologische Qualität von Landwirtschaftsbetrieben und beschränkt sich auf die Beurteilung von Zuständen und Massnahmen in Nutzflächen und naturnahen Flächen. Zurzeit wird diese favorisierte Methode noch evaluiert und später auf Betrieben getestet. In einem weiteren Teilprojekt (Modellbetriebe Schmetterlinge) wurden wesentliche Grundlagen und Massnahmen zur Förderung von Tagfaltern erarbeitet. Auf zwei Biogrünland-Betrieben im Jura nahe Saignelégier wurde im Sommer 2007 die Tagfalterfauna erfasst und anschliessend betriebsbezogene Massnahmen zum Schutz und Erhalt der Schmetterlinge abgeleitet und mit den Landwirten diskutiert. Der Ansatz wurde sehr gut von den Landwirten aufgenommen und erwies sich auf Grünlandbetrieben als sehr geeignet. Mit insgesamt 33 Arten auf den beiden Betrieben wurde eine relativ hohe Artenzahl an Schmetterlingen festgestellt, darunter vier Arten der Roten Liste. Insgesamt wurden 19 verschiedene Massnahmen im Bereich Wald und Waldrand,Hecken, Grünland entwickelt und vorgeschlagen. Im Modul 2 „Beratung“ wurden in drei weiteren Regionen Modellbetriebe zur Umsetzung wildtierfreundlicher Bewirtschaftung bearbeitet. Sie wurden gesamtbetrieblich beraten: Auf der Basis einer Ist-Analyse wurden mit den Landwirten mögliche Massnahmen diskutiert und festgelegt. Zur Auswahl und Feinsteuerung der Massnahmen wurden Ziel- und Leitarten eingesetzt. In der Region Entlebuch waren es fünf und in der Region Münsingen zwei Betriebe. Im Unterengadin wurden auf vier Betrieben zusätzlich zur gesamtbetrieblichen Beratung drei betriebswirtschaftliche Szenarien (Extensiv - Optimiert – Intensiv) kalkuliert und den Landwirten für die Entscheidungsfindung zur Verfügung gestellt. Die Untersuchung hat gezeigt, dass auf den vier untersuchten Betrieben eine Verbesserung der Ökologie unter Berücksichtigung gesamtbetrieblicher Aspekte möglich war. In vielen Fällen konnten durch ökologische Aufwertungen betriebswirtschaftliche Vorteile erzielt werden (geringerer Arbeitsaufwand, höhere Direktzahlungen verbunden mit geringerem Verkaufserlös). Im Modul 3 „Öffentlichkeitsarbeit“ war in der ersten Phase das Ziel, ein Basissortiment an Informationen für die am Projekt beteiligten Landwirte und die Beratung bereitzustellen. Dazu gehörten die allgemeine Vorstellung des Projektes, die Gestaltung des Logos, die Erstellung des Flyers und die Informationen im Internet. Speziell für die am Projekt beteiligten Landwirte und die Beratung wurden ein Infoblatt mit den Besonderheiten des Projektes sowie ein Infoordner mit Broschüren zu Einzelthemen zusammengestellt. Drei Feldrandtafeln zum Thema Artenvielfalt im Tal- und Berggebiet und Säume wurden erstellt. Sie dienen den Landwirten auf ihren Betrieben zur Information von Laien. Für den Tag der Offenen Tür am FiBL wurde ein Infostand konzipiert,der interessierte Laien angesprochen hatte

The Wolf effect and the Redshift of Quasars

We consider a simple model, based on currently accepted models for active galactic nuclei, for a quasi-stellar object (QSO or ``quasar'') and examine the influence that correlation- induced spectral changes (``The Wolf Effect'') may have upon the redshifts of the optical emission lines.Comment: 13 pages, 3 figures. To be published in J. European Optical Soc. A: Pure and Applied Optic

AEROSOL OPTICAL DEPTH FROM SPECTRAL DIRECT NORMAL IRRADIANCE MEASUREMENTS IN MONTEVIDEO, URUGUAY

Aerosols are liquid or solid particles with diameters between 2.5 and 10 &micro;m suspended in the lower layers of the atmosphere. Aerosol Optical Depth (AOD) is a relevant parameter that quantifies their concentration in the atmosphere. It is usually estimated from sun photometer measurements at specific wavelengths. The objective of this work is to implement a simple inversion algorithm to retrieve AOD at six different wavelengths (340, 380, 440, 500, 675 and 870 nm) using solar direct normal spectral irradiance ground measurements from a relatively low cost collimated spectroradiometer (EKO MS-711) at a low-altitude site in Montevideo, Uruguay. The results obtained are compared with AERONET products for the same site, including AOD and Angström coefficient. The results of AOD for all wavelengths show a consistent negative mean bias (MBD, unitless), between &minus;0.005 and &minus;0.015, and dispersion (RMSD, unitless) between 0.021 and 0.015 (to be compared to a mean reference AOD of 0.097). These metrics improve considerably for very clear days, MBD up to &plusmn;&thinsp;0.001 and RMSD under 0.007 (to be compared to a mean reference AOD of 0.058). These results are considered to be a first step in implementing the methodology and acquiring local knowledge about AOD retrievals using relatively simple instrumentation

Capillary origami

International audienceThe hairs of a wet dog rushing out from a pond assemble into bundles; this is a common example of the effect of capillary forces on flexible structures. From a practical point of the deformation and adhesion of compliant structures induced by interfacial forces may lead to disastrous effects in mechanical microsystems