Modeling population dynamics and economic growth as competing species: An application to CO2 global emissions

Since the beginning of the last century the world is experiencing an important demographic transition, which will probably impact on economic growth. Many demographers and social scientists are trying to understand the key drivers of such transition as well as its profound implications. A correct understanding will help to predict other important trends of the world primary energy demand and the carbon emission to the atmosphere, which may be leading to an important climate change. This paper proposes a set of coupled differential equations to describe the changes of population, gross domestic product, primary energy consumption and carbon emissions, modeled as competing-species as in Lokta-Volterra prey-predator relations. The predator–prey model is well known in the biological, ecological and environmental literature and has also been applied successfully in other fields. This model proposes a new and simple conceptual explanation of the interactions and feedbacks among the principal driving forces leading to the present transition. The estimated results for the temporal evolution of world population, gross domestic product, primary energy consumption and carbon emissions are calculated from year 1850 to year 2150. The calculated scenarios are in good agreement with common world data and projections for the next 100 years.Population dynamics, economic growth, primary energy consumption, carbon emission model, Lokta-Volterra Equations, Prey-predator model.

Joint Power Control and Structural Health Monitoring in Industry 4.0 Scenarios using Eclipse Arrowhead and Web of Things

The integration of legacy IoT ecosystems in Industry 4.0 scenarios requires human effort to adapt single devices. This process would highly benefit from features like device lookup, loose coupling and late binding. In this paper, we tackle the issue of integrating legacy monitoring systems and actuation systems in an industrial scenario, by looking into the Web of Things (WoT) as a communication standard and the Eclipse Arrowhead Framework (AHF) as a service orchestrator. More specifically, we propose a general architectural approach to enable closed-loop automation between the above mentioned legacy systems by leveraging the adaptation of the WoT to the AHF. Then, we develop a rule-based engine that enables the control of the actuation based on sensor values. Finally, we present a proof-of-concept use case where we integrate a Structural Health Monitoring (SHM) scenario with a power control actuation subsystem using the developed component

Modelo de calidad de aire urbana en alta resolución para el Gran La Plata

Este trabajo presenta la aplicación del sistema de modelado WRF/CALMET/CALPUFF para evaluar la calidad del aire en el Gran La Plata. Por medio de la utilización de información públicamente disponible se confeccionó un inventario de emisiones de material particulado como escenario de base, para la posterior estimación de los niveles de concentración en el centro urbano y alrededores. Los resultados de la simulación se compararon con mediciones de calidad de aire en varios sitios de monitoreo. El tráfico vehicular y la actividad industrial son las principales actividades que generan emisiones de partículas. Un análisis de los resultados evidencia la adecuada representación de la variabilidad de las concentraciones medidas con el mencionado sistema de modelado, encontrando al 86% de las simulaciones en un factor de 2 de las observaciones promediadas en 24 horas. Finalmente, los resultados resaltan el potencial del uso de inventarios de emisiones en alta resolución para fuentes vehiculares.This work presents the application of the WRF/CALMET/CALPUFF modeling system in the evaluation of air quality in Greater La Plata urban agglomeration. Using information publicly available a particulate matter emission inventory was made as a base scenario for the estimation of particle concentration in the urban center and its surroundings. Simulation results were compared with observations in several monitoring sites. The modeling system represents well the concentration variability and about 86% of the modeled values are in a factor of 2 of the observed 24 hs averages. Results highlight the potential of detailed traffic exhaust emissions estimates.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Modelo de calidad de aire urbana en alta resolución para el Gran La Plata

Este trabajo presenta la aplicación del sistema de modelado WRF/CALMET/CALPUFF para evaluar la calidad del aire en el Gran La Plata. Por medio de la utilización de información públicamente disponible se confeccionó un inventario de emisiones de material particulado como escenario de base, para la posterior estimación de los niveles de concentración en el centro urbano y alrededores. Los resultados de la simulación se compararon con mediciones de calidad de aire en varios sitios de monitoreo. El tráfico vehicular y la actividad industrial son las principales actividades que generan emisiones de partículas. Un análisis de los resultados evidencia la adecuada representación de la variabilidad de las concentraciones medidas con el mencionado sistema de modelado, encontrando al 86% de las simulaciones en un factor de 2 de las observaciones promediadas en 24 horas. Finalmente, los resultados resaltan el potencial del uso de inventarios de emisiones en alta resolución para fuentes vehiculares.This work presents the application of the WRF/CALMET/CALPUFF modeling system in the evaluation of air quality in Greater La Plata urban agglomeration. Using information publicly available a particulate matter emission inventory was made as a base scenario for the estimation of particle concentration in the urban center and its surroundings. Simulation results were compared with observations in several monitoring sites. The modeling system represents well the concentration variability and about 86% of the modeled values are in a factor of 2 of the observed 24 hs averages. Results highlight the potential of detailed traffic exhaust emissions estimates.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Diseño de una red de monitoreo para metales en el Gran Mendoza basado en un inventario de emisiones y modelado de dispersión atmosférica en alta resolución

Este trabajo presenta la aplicación del sistema de modelado WRF/CALMET/CALPUFF para evaluar la dispersión de metales (Cu, Pb y Zn) en el Gran Mendoza, con el fin de determinar los niveles atmosféricos de estas sustancias y diseñar una red de monitoreo. Se confeccionó un inventario de emisiones de alta resolución, en un área de 90 km x 90 km con grilla de 1km de lado, como escenario de base para la estimación de los niveles de concentración en el centro urbano y alrededores utilizando el sistema de modelado citado. Los datos presentados en este estudio proporcionan un panorama general de las concentraciones de los metales seleccionados en el Gran Mendoza. Como una validación preliminar, se compararon los niveles simulados con valores medidos en otras regiones con contextos espaciales similares y se encontró coherencia en los valores obtenidos, lo que sugiere un correcto comportamiento del modelo. Finalmente, utilizando como base los mapas de concentraciones obtenidos, se fijaron puntos de monitoreo que permitirán: evaluar la escala a la cual el sistema físico es caracterizado por una red de valores medidos; captar el gradiente de concentraciones, como así también los puntos de riesgo en lo que se refiere a exposición humana. Por último, se espera que las mediciones a realizarse en los sitios seleccionados sirvan de retroalimentación para mejorar tanto el inventario de emisiones como el desempeño del modelo.This article presents the application of modeling system WRF/CALMET/CALPUFF to evaluate the dispersion of metals (Cu, Pb and Zn) in the Great Mendoza, in order to determine atmospheric levels of these substances and to design a monitoring network. A high resolution emission inventory was created in an area of 90 km x 90 km, whit 1km grid, as baseline scenario for estimating the concentration levels in the city center and surroundings using the modeling system. The data presented in this study provide an overview of the concentrations of selected metals in the Great Mendoza. As a preliminary validation, simulated levels were compared with measurements in other regions with similar spatial contexts and consistency in the values obtained is found, suggesting a correct behavior of the model. Finally, using the obtained maps concentrations, monitoring points were set in order to: evaluate the scale at which the physical system is characterized by a network of measured values; capture the concentration gradient, as well as the risk points in regard to human exposure. Finally, it is expected that measurements made at selected sites serve as feedback to improve both the emissions inventory and model performance.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Diseño de una red de monitoreo para metales en el Gran Mendoza basado en un inventario de emisiones y modelado de dispersión atmosférica en alta resolución

Este trabajo presenta la aplicación del sistema de modelado WRF/CALMET/CALPUFF para evaluar la dispersión de metales (Cu, Pb y Zn) en el Gran Mendoza, con el fin de determinar los niveles atmosféricos de estas sustancias y diseñar una red de monitoreo. Se confeccionó un inventario de emisiones de alta resolución, en un área de 90 km x 90 km con grilla de 1km de lado, como escenario de base para la estimación de los niveles de concentración en el centro urbano y alrededores utilizando el sistema de modelado citado. Los datos presentados en este estudio proporcionan un panorama general de las concentraciones de los metales seleccionados en el Gran Mendoza. Como una validación preliminar, se compararon los niveles simulados con valores medidos en otras regiones con contextos espaciales similares y se encontró coherencia en los valores obtenidos, lo que sugiere un correcto comportamiento del modelo. Finalmente, utilizando como base los mapas de concentraciones obtenidos, se fijaron puntos de monitoreo que permitirán: evaluar la escala a la cual el sistema físico es caracterizado por una red de valores medidos; captar el gradiente de concentraciones, como así también los puntos de riesgo en lo que se refiere a exposición humana. Por último, se espera que las mediciones a realizarse en los sitios seleccionados sirvan de retroalimentación para mejorar tanto el inventario de emisiones como el desempeño del modelo.This article presents the application of modeling system WRF/CALMET/CALPUFF to evaluate the dispersion of metals (Cu, Pb and Zn) in the Great Mendoza, in order to determine atmospheric levels of these substances and to design a monitoring network. A high resolution emission inventory was created in an area of 90 km x 90 km, whit 1km grid, as baseline scenario for estimating the concentration levels in the city center and surroundings using the modeling system. The data presented in this study provide an overview of the concentrations of selected metals in the Great Mendoza. As a preliminary validation, simulated levels were compared with measurements in other regions with similar spatial contexts and consistency in the values obtained is found, suggesting a correct behavior of the model. Finally, using the obtained maps concentrations, monitoring points were set in order to: evaluate the scale at which the physical system is characterized by a network of measured values; capture the concentration gradient, as well as the risk points in regard to human exposure. Finally, it is expected that measurements made at selected sites serve as feedback to improve both the emissions inventory and model performance.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Diseño de una red de monitoreo para metales en el Gran Mendoza basado en un inventario de emisiones y modelado de dispersión atmosférica en alta resolución

Este trabajo presenta la aplicación del sistema de modelado WRF/CALMET/CALPUFF para evaluar la dispersión de metales (Cu, Pb y Zn) en el Gran Mendoza, con el fin de determinar los niveles atmosféricos de estas sustancias y diseñar una red de monitoreo. Se confeccionó un inventario de emisiones de alta resolución, en un área de 90 km x 90 km con grilla de 1km de lado, como escenario de base para la estimación de los niveles de concentración en el centro urbano y alrededores utilizando el sistema de modelado citado. Los datos presentados en este estudio proporcionan un panorama general de las concentraciones de los metales seleccionados en el Gran Mendoza. Como una validación preliminar, se compararon los niveles simulados con valores medidos en otras regiones con contextos espaciales similares y se encontró coherencia en los valores obtenidos, lo que sugiere un correcto comportamiento del modelo. Finalmente, utilizando como base los mapas de concentraciones obtenidos, se fijaron puntos de monitoreo que permitirán: evaluar la escala a la cual el sistema físico es caracterizado por una red de valores medidos; captar el gradiente de concentraciones, como así también los puntos de riesgo en lo que se refiere a exposición humana. Por último, se espera que las mediciones a realizarse en los sitios seleccionados sirvan de retroalimentación para mejorar tanto el inventario de emisiones como el desempeño del modelo.This article presents the application of modeling system WRF/CALMET/CALPUFF to evaluate the dispersion of metals (Cu, Pb and Zn) in the Great Mendoza, in order to determine atmospheric levels of these substances and to design a monitoring network. A high resolution emission inventory was created in an area of 90 km x 90 km, whit 1km grid, as baseline scenario for estimating the concentration levels in the city center and surroundings using the modeling system. The data presented in this study provide an overview of the concentrations of selected metals in the Great Mendoza. As a preliminary validation, simulated levels were compared with measurements in other regions with similar spatial contexts and consistency in the values obtained is found, suggesting a correct behavior of the model. Finally, using the obtained maps concentrations, monitoring points were set in order to: evaluate the scale at which the physical system is characterized by a network of measured values; capture the concentration gradient, as well as the risk points in regard to human exposure. Finally, it is expected that measurements made at selected sites serve as feedback to improve both the emissions inventory and model performance.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Desempeño de distintas parametrizaciones de esquemas de cúmulos en la simulación de precipitaciones convectivas en los Andes centrales

Es este trabajo se examina el desempeño de tres esquemas de parametrizaciones de cúmulos en el modelo WRF en la simulación de precipitaciones convectivas en el área de los Andes Centrales, para eventos ocurridos en los meses de enero y febrero del 2013 y 2014. Todas las simulaciones se realizaron con salidas de resolución horaria empleando los esquemas Kain–Fritsch (KF), Betts–Miller–Janjic (BMJ), y Grell–Devenyi (GD), además de simulaciones explícitas de cúmulos. Las precipitaciones simuladas se compararon con datos horarios y diarios de precipitación acumulada y estimaciones satelitales diarias del producto 3B42 de TRMM. Debido a que el esquema KF posee mejores resultados en cuanto a distribución espacial y que el esquema GD predice mejor las cantidades de agua precipitada, la elección de una parametrización adecuada parece ser dependiente de cada evento.This article examines the performance of three cumulus parameterizations schemes in WRF simulation of convective rainfall in the area of the Central Andes, to events in the months of January and February of 2013 and 2014. All simulations were performed with departures hourly resolution using the Kain -Fritsch (KF), Betts -Miller- Janjic (BMJ) and Grell - Devenyi (GD), along with explicit simulations of cluster schemes. Simulated rainfall they compared with hourly and daily accumulated rainfall data and daily satellite estimates of TRMM 3B42. Since the KF parameterization predicts better the precipitation special distribution and the GD configuration does a better work with the amount simulated the choice of a proper configuration depends on the event analyzed.Tema 1: Hábitat y energías renovables y ambiente.Facultad de Arquitectura y Urbanism