Étude des effets reliés à la taille du domaine d'intégration d'une simulation climatique régionale avec le protocole du grand frère

Les modèles régionaux de climat (MRCs) permettent de simuler les écoulements atmosphériques sur une région limitée de la surface terrestre. Pilotés à leurs frontières latérales par des données à basse résolution provenant de modèles mondiaux (MCGs), ils permettent d'augmenter considérablement la résolution spatiale des simulations en vue de répondre au besoin grandissant d'évaluer les impacts régionaux reliés aux changements climatiques. Plusieurs études ont démontré que la taille du domaine régional est un paramètre pouvant affecter considérablement les résultats des simulations. En effet, le domaine doit être assez grand pour permettre le développement des fines échelles qui n'existent pas dans les conditions aux frontières latérales. D'un autre côté, une simulation effectuée sur un trop grand domaine peut montrer d'importantes différences avec les données de pilotage si aucun forçage des grandes échelles n'est appliqué à l'intérieur du domaine régional. Les effets reliés à la taille du domaine d'intégration d'une simulation MRC sont évalués selon le cadre expérimental du "Grand-Frère". L'expérience consiste d'abord à générer une simulation climatique à haute résolution (-45 km) sur un domaine continental couvrant la majorité de l'Amérique du Nord, sur 196x196 points de grille. Cette simulation de référence, le Grand-Frère (GF), est ensuite traitée à l'aide d'un filtre passe-bas ayant la propriété de conserver les plus grandes échelles de l'écoulement (approximativement ≥ 2160 km). La série de données ainsi obtenue, le Grand-Frère Filtré (GFF), possède un niveau de détails similaire à celui des données provenant des MCGs. On utilise alors le GFF pour piloter quatre simulations, les Petits-Frères (PFs), à l'aide du même modèle mais sur des domaines plus restreints et de tailles différentes qu'on notera PFl à PF4, et qui ont des dimensions respectives de 144x144, 120x120, 96x96 et 72x72 points de grille. Les résultats des PFs sont comparés avec le GF en cumulant les statistiques climatiques (moyenne temporelle et écart-type) sur quatre mois d'hiver, au-dessus d'une zone commune correspondant pratiquement à la province canadienne du Québec. De manière générale, les patrons (pression, vent, humidité relative et taux de précipitation) des PFs s'améliorent en corrélation spatiale par rapport au GF lorsque le domaine est réduit de 144x144 à 72x72. Cette tendance a aussi été observée pour la moyenne temporelle des fines échelles de l'écoulement. Toutefois, il a été observé que l'intensité de la variabilité transitoire (écart-type) de ces échelles pouvait être compromise par la proximité des frontières latérales par rapport à la zone d'intérêt. En effet, d'importantes sous-estimations ont été détectées, particulièrement du côté entrant du domaine, ce qui suggère l'existence d'une distance de "spin-up" se devant d'être parcourue par l'écoulement avant que celui-ci démontre des particularités de fines échelles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle régional de climat, Sensibilité à la taille du domaine, Petites échelles, Protocole du Grand-Frère

Using a nested single-model large ensemble to assess the internal variability of the North Atlantic Oscillation and its climatic implications for central Europe

Central European weather and climate are closely related to atmospheric mass advection triggered by the North Atlantic Oscillation (NAO), which is a relevant index for quantifying internal climate variability on multi-annual timescales. It remains unclear, however, how large-scale circulation variability affects local climate characteristics when downscaled using a regional climate model. In this study, 50 members of a single-model initial-condition large ensemble (LE) of a nested regional climate model are analyzed for a NAO-climate relationship. The overall goal of the study is to assess whether the range of NAO internal variability is represented consistently between the driving global climate model (GCM;the Canadian Earth System Model version 2 - CanESM2) and the nested regional climate model (RCM;the Canadian Regional Climate Model version 5 - CRCM5). Responses of mean surface air temperature and total precipitation to changes in the NAO index value are examined in a central European domain in both CanESM2-LE and CRCM5-LE via Pearson correlation coefficients and the change per unit index change for historical (1981-2010) and future (2070-2099) winters. Results show that statistically robust NAO patterns are found in the CanESM2-LE under current forcing conditions. NAO flow pattern reproductions in the CanESM2-LE trigger responses in the high-resolution CRCM5-LE that are comparable to reanalysis data. NAO-response relationships weaken in the future period, but their intermember spread shows no significant change. The results stress the value of single-model ensembles for the evaluation of internal variability by pointing out the large differences of NAO-response relationships among individual members. They also strengthen the validity of the nested ensemble for further impact modeling using RCM data only, since important large-scale teleconnections present in the driving data propagate properly to the fine-scale dynamics in the RCM

DISco: a Distributed Information Store for network Challenges and their Outcome

We present DISco, a storage and communication middleware designed to enable distributed and task-centric autonomic control of networks. DISco is designed to enable multi-agent identification of anomalous situations -- so-called "challenges" -- and assist coordinated remediation that maintains degraded -- but acceptable -- service level, while keeping a track of the challenge evolution in order to enable human-assisted diagnosis of flaws in the network. We propose to use state-of-art peer-to-peer publish/subscribe and distributed storage as core building blocks for the DISco service

Étude de la pharmacologie de ligands du récepteur EP4 de prostaglandine E2

La prostaglandine E2 est une hormone lipidique produite abondamment dans le corps, incluant dans le rein où elle agit localement pour réguler les fonctions rénales. Un couplage à la protéine Gαs menant à une production d’AMPc a classiquement été attribué au récepteur EP4 de PGE2. La signalisation d’EP4 s’est cependant avérée plus complexe et implique aussi un couplage aux protéines sensibles à la PTX Gαi et des effets reliés aux β-arrestines. Il y a maintenant plusieurs exemples de l’activation sélective de voies de signalisation indépendantes par des ligands des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), et ce concept désigné sélectivité fonctionnelle pourrait être exploité dans le développement de nouveaux médicaments plus spécifiques et efficaces. Dans une première étude, la puissance et l’activité intrinsèque d’une série de ligands d’EP4 pour l’activation de Gαs, Gαi et de la ß-arrestine ont été systématiquement déterminées relativement au ligand endogène PGE2. Dans ce but, trois essais de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) ont été adaptés pour évaluer les différentes voies dans des cellules vivantes. Nos résultats montrent une sélectivité fonctionnelle importante parmi les agonistes évalués et ont une implication pour l’utilisation d’analogues de la PGE2 dans un contexte expérimental et possiblement clinique, puisque leur spectre d’activité diffère de l’agoniste naturel. La méthodologie basée sur le BRET utilisée lors de cette première évaluation systématique d’une série d’agonistes d’EP4 devrait être applicable à l’étude d’autres RCPG. Dans une deuxième étude, des peptides reproduisant des régions juxtamembranaires extracellulaires du récepteur EP4 ont été conçus selon le raisonnement que des peptides ciblant des régions éloignées du site de liaison du ligand naturel ont le potentiel de ne moduler qu’une partie des activités du récepteur. L’insuffisance rénale aiguë est une complication médicale grave caractérisée par un déclin brusque et soutenu de la fonction rénale et pour laquelle il n’y a pas de traitement efficace à l’heure actuelle. Nos résultats montrent que le peptidomimétique dérivé d’EP4 optimisé (THG213.29) améliore significativement les fonctions rénales et les changements histologiques dans une insuffisance rénale aiguë induite par cisplatine ou par occlusion des artères rénales dans des rats Sprague-Dawley. Le THG213.29 ne compétitionnait pas la liaison de la PGE2 à EP4, mais modulait la cinétique de dissociation de la PGE2, suggérant une liaison à un site allostérique d’EP4. Le THG213.29 démontrait une sélectivité fonctionnelle, puisqu’il inhibait partiellement la production d’AMPc induite par EP4 mais n’affectait pas l’activation de Gαi ou le recrutement de la ß-arrestine. Nos résultats indiquent que le THG213.29 représente une nouvelle classe d’agent diurétique possédant les propriétés d’un modulateur allostérique non-compétitif des fonctions du récepteur EP4 pour l’amélioration des fonctions rénales suite à une insuffisance rénale aiguë.Prostaglandin E2 (PGE2) is a lipid hormone mediator widely produced in the body, including in the kidney where it acts locally to regulate renal function. Classically, the PGE2 receptor EP4 has been classified as coupling to the Gαs subunit, leading to intracellular cAMP increases. However EP4 signaling has been revealed to be more complex and also involves coupling to PTX-sensitive Gαi proteins and ß-arrestin mediated effects. There are now many examples of selective activation of independent pathways by G-protein coupled receptor (GPCR) ligands, a concept referred to as functional selectivity that could be exploited for the development of more specific and efficacious drugs. In a first study, the potencies and efficacies of a panel of EP4 ligands were systematically determined for the activation of Gαs, Gαi and ß-arrestin relative to the endogenous ligand PGE2. For this purpose, three bioluminescence resonance energy transfer (BRET) assays were adapted to evaluate the respective pathways in living cells. Our results suggest considerable functional selectivity among the tested, structurally related agonists and have implications for the use of PGE2 analogues in experimental and possibly clinical settings, as their activity spectra on EP4 differ from that of the native agonist. The BRET-based methodology used for this first systematic assessment of a set of EP4 agonists should be applicable for the study of other GPCRs. In a second study, peptides were derived from extracellular juxtamembranous regions of the EP4 receptor following the rationale that peptides that target regions of the receptor remote of the ligand-binding site might modulate a subset of the EP4-mediated activities. Acute renal failure is a serious medical complication characterized by an abrupt and sustained decline in renal function and for which there is currently no effective treatment. Our results show that the optimized EP4-derived peptidomimetic THG213.29 significantly improved renal functions and histological changes in acute renal failure induced by either cisplatin or renal artery occlusion in Sprague-Dawley rats. THG213.29 did not displace PGE2 binding to EP4, but modulated PGE2 binding dissociation kinetics, indicative of an allosteric binding mode. THG213.29 exhibited functional selectivity, as it partially inhibited EP4-mediated cAMP production but did not affect Gαi activation or ß-arrestin recruitment. Our results demonstrate that THG213.29 represents a novel class of diuretic agent with noncompetitive allosteric modulator effects on EP4 receptor function for improving renal function following acute renal failure

Assessing natural variability in RCM signals: comparison of a multi model EURO-CORDEX ensemble with a 50-member single model large ensemble

Uncertainties in climate model ensembles are still relatively large. Besides scenario and model response uncertainty, natural variability is another important source of uncertainty. To study regional natural variability on timescales of several decades and more, observations are often too sparse and short. Regional Climate Models (RCMs) can be used to overcome this lack of useful data at high spatial resolutions. In this study, we compare a new 50-member single RCM large ensemble (CRCM5-LE) with an ensemble of 22 EURO-CORDEX models for seasonal temperature and precipitation at 0.11° grid size over Europe—all driven by the RCP 8.5 scenario. This setup allows us to quantify the contribution of natural/model-internal variability on the total uncertainty of a multi-model ensemble. The variability of climate change signals within the two ensembles is compared for three future periods (2020–2049, 2040–069 and 2070–2099). Results show that the single model spread is usually smaller than the multi-model spread for temperature. Similar variabilities can mostly be found in the near future (and to a lesser extent in the mid future) during winter and spring, especially for northern and central parts of Europe. The contribution of internal variability is generally higher for precipitation. In the near future almost all seasons and regions show similar variabilities. In the mid and far future only fall, summer and spring still show similar variabilites. There is a significant decrease of the contribution of internal variability over time for both variables. However, even in the far future for most regions and seasons 25–75% of the overall variability can be explained by internal variability

Fabrication of wide-IF 200–300 GHz superconductor–insulator–superconductor mixers with suspended metal beam leads formed on silicon-on-insulator

We report on a fabrication process that uses SOI substrates and micromachining techniques to form wide-IF SIS mixer devices that have suspended metal beam leads for rf grounding. The mixers are formed on thin 25 µm membranes of Si, and are designed to operate in the 200–300 GHz band. Potential applications are in tropospheric chemistry, where increased sensitivity detectors and wide-IF bandwidth receivers are desired. They will also be useful in astrophysics to monitor absorption lines for CO at 230 GHz to study distant, highly redshifted galaxies by reducing scan times. Aside from a description of the fabrication process, electrical measurements of these Nb/Al–AlNx/Nb trilayer devices will also be presented. Since device quality is sensitive to thermal excursions, the new beam lead process appears to be compatible with conventional SIS device fabrication technology

Hot Spots and Climate Trends of Meteorological Droughts in Europe-Assessing the Percent of Normal Index in a Single-Model Initial-Condition Large Ensemble

Drought, caused by a prolonged deficit of precipitation, bears the risk of severe economic and ecological consequences for affected societies. The occurrence of this significant hydro-meteorological hazard is expected to strongly increase in many regions due to climate change, however, it is also subject to high internal climate variability. This calls for an assessment of climate trends and hot spots that considers the variations due to internal variability. In this study, the percent of normal index (PNI), an index that describes meteorological droughts by the deviation of a long-term reference mean, is analyzed in a single-model initial-condition large ensemble (SMILE) of the Canadian regional climate model version 5 (CRCM5) over Europe. A far future horizon under the Representative Concentration Pathway 8.5 is compared to the present-day climate and a pre-industrial reference, which is derived from pi-control runs of the CRCM5 representing a counterfactual world without anthropogenic climate change. Our analysis of the SMILE reveals a high internal variability of drought occurrence over Europe. Considering the high internal variability, our results show a clear overall increase in the duration, number and intensity of droughts toward the far future horizon. We furthermore find a strong seasonal divergence with a distinct increase in summer droughts and a decrease in winter droughts in most regions. Additionally, the percentage of summer droughts followed by wet winters is increasing in all regions except for the Iberian Peninsula. Because of particularly severe drying trends, the Alps, the Mediterranean, France and the Iberian Peninsula are suggested to be considered as drought hot spots. Due to the simplicity and intuitivity of the PNI, our results derived from this index are particularly appropriate for region-specific communication purposes and outreach

A seminormal form for partition algebras

Using a new presentation for partition algebras (J. Algebraic Combin. 37(3):401-454, 2013), we derive explicit combinatorial formulae for the seminormal representations of the partition algebras. These results generalise to the partition algebras the classical formulae given by Young for the symmetric group.Comment: Published version. 51 pages, includes figures and table

Outbound SPIT Filter with Optimal Performance Guarantees

This paper presents a formal framework for identifying and filtering SPIT calls (SPam in Internet Telephony) in an outbound scenario with provable optimal performance. In so doing, our work is largely different from related previous work: our goal is to rigorously formalize the problem in terms of mathematical decision theory, find the optimal solution to the problem, and derive concrete bounds for its expected loss (number of mistakes the SPIT filter will make in the worst case). This goal is achieved by considering an abstracted scenario amenable to theoretical analysis, namely SPIT detection in an outbound scenario with pure sources. Our methodology is to first define the cost of making an error (false positive and false negative), apply Wald’s sequential probability ratio test to the individual sources, and then determine analytically error probabilities such that the resulting expected loss is minimized. The benefits of our approach are: (1) the method is optimal (in a sense defined in the paper); (2) the method does not rely on manual tuning and tweaking of parameters but is completely self-contained and mathematically justified; (3) the method is computationally simple and scalable. These are desirable features that would make our method a component of choice in larger, autonomic frameworks