Quantification of uncertainty in aerosol optical thickness retrieval arising from aerosol microphysical model and other sources, applied to Ozone Monitoring Instrument (OMI) measurements

Satellite instruments are nowadays successfully utilised for measuring atmospheric aerosol in many applications as well as in research. Therefore, there is a growing need for rigorous error characterisation of the measurements. Here, we introduce a methodology for quantifying the uncertainty in the retrieval of aerosol optical thickness (AOT). In particular, we concentrate on two aspects: uncertainty due to aerosol microphysical model selection and uncertainty due to imperfect forward modelling. We apply the introduced methodology for aerosol optical thickness retrieval of the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on board NASA's Earth Observing System (EOS) Aura satellite, launched in 2004. We apply statistical methodologies that improve the uncertainty estimates of the aerosol optical thickness retrieval by propagating aerosol microphysical model selection and forward model error more realistically. For the microphysical model selection problem, we utilise Bayesian model selection and model averaging methods. Gaussian processes are utilised to characterise the smooth systematic discrepancies between the measured and modelled reflectances (i.e. residuals). The spectral correlation is composed empirically by exploring a set of residuals. The operational OMI multi-wavelength aerosol retrieval algorithm OMAERO is used for cloud-free, over-land pixels of the OMI instrument with the additional Bayesian model selection and model discrepancy techniques introduced here. The method and improved uncertainty characterisation is demonstrated by several examples with different aerosol properties: weakly absorbing aerosols, forest fires over Greece and Russia, and Sahara desert dust. The statistical methodology presented is general; it is not restricted to this particular satellite retrieval application

Teräsrakenteisten katsomoiden värähtelymitoitus

Tiivistelmä. Tämän työn tarkoituksena on tutkia ihmisten aiheuttaman teräsrakenteisten katsomoiden värähtelyn mitoitusta. Ihmisten toiminnan aiheuttama dynaaminen kuormitus voi aiheuttaa katsomorakenteissa merkittäviä värähtelyjä, jotka voivat johtaa ongelmiin rakenteen käytettävyyden tai turvallisuuden osalta. Tästä syystä katsomorakenteiden värähtelytasoja on rajoitettava rakenteen toiminnallisuuden varmistamiseksi. Tässä työssä on selvitetty katsomorakenteille soveltuvia mitoitusohjeita rakenteiden kelpoisuuden varmistamiseksi värähtelyn osalta sekä tutkittu staattisen mitoituksen taipuman yhteyttä värähtelymitoituksen tuloksiin. Kirjallisuustutkimusta hyödyntäen on työssä tarkasteltu ihmisen aiheuttamaa dynaamista kuormitusta, rakenteiden värähtelyn yleistä teoriaa, rakenteiden värähtelytehtävien ratkaisumenetelmiä sekä katsomorakenteille soveltuvia värähtelymitoitusohjeita. Kirjallisuustutkimuksen perusteella on suoritettu FEM-laskentaa hyödyntäen värähtelymitoitus 36 katsomorakenteelle, minkä tuloksia on verrattu tapausten staattisen mitoituksen taipuman arvoihin. Kirjallisuustutkimuksen avulla on tässä tutkimuksessa löydetty kaksi katsomorakenteille soveltuvaa värähtelymitoitusohjetta. Lisäksi laskennallisen tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että staattisen mitoituksen taipuman arvon ja värähtelymitoituksen tuloksen välille voidaan johtaa yhteys. Staattisen mitoituksen taipuman arvoa on näin ollen mahdollista käyttää katsomorakenteen värähtelytasojen arvioinnissa rakenteen jänneväli ja mitoitusten massasuhde ottaen huomioon. Tutkimusten tuloksena saatuja sallitun taipuman arvoja voidaan hyödyntää tutkitulla alueella kevytrakenteisin tasoin ja yksinkertaisella pilari-palkkirakenteella toteutettujen tavanomaisten teräksisten katsomorakenteiden värähtelyteknisen toiminnan huomioon ottamiseksi esimerkiksi hankkeen esisuunnitteluvaiheessa.The vibration design of steel-built grandstands. Abstract. The purpose of this thesis is to research vibration design of steel-built grandstands for human induced vibrations. Dynamic loadings induced by human actions can cause significant vibrations in grandstands which can lead problems with usability or safety. For this reason, it is important to limit the vibration levels in grandstands to secure the structure performance. In this thesis is discovered proper design guides to ensure serviceability of grandstands for vibrations and researched connections between bending value of static design and vibrations design results. In literary research there has been studied human induced dynamic loading, basic vibration theory of structures, solution methods for structure vibration problems and proper design guides for grandstands vibration design. Based on the literature research there has been done 36 vibration design analyses using finite element method and compared the results with deflections of static design. In this thesis has been found two vibration design guides for grandstands by literary research. From the results of calculation research can be noted in addition that there is connection between the deflection of static design and results of the vibration design. Thus, it is possible to use static design deflection value to estimate human induced vibration levels of the structure taking account of span length and designs mass ratio. The static design deflection limits of this research can be exploited for example preliminary design of conventional grandstands when it is built of simple beam-column steel structure with light weight surface

Biodiversiteetin muutos maatalousympäristöissä, esimerkkilajina haarapääsky (Hirundo rustica)

Tiivistelmä. Biodiversiteettikato ja biodiversiteetin suojeleminen ovat keskeisimpiä aiheita nykypäivän ekologisessa tutkimuksessa. Maatalousympäristöt ovat yksi vähiten tutkituista ja suojelluista ekosysteemeistä, joissa biodiversiteetti ja biodiversiteettikato ovat suuria verrattuna moniin muihin ekosysteemeihin. Biodiversiteettiä on kuitenkin vaikea mitata suoraan. Yksi helposti tutkittavissa oleva lajiryhmistä ovat linnut, joita voidaan käyttää maatalousympäristön indikaattorilajeina. Näistä haarapääsky (Hirundo rustica) on yksi laajimmin levinneistä ja tunnetummista maatalousympäristön lajeista. Tutkielman tarkoituksena on kertoa maatalousympäristön lajien ja erityisesti haarapääskyn kohtaamista populaatiotason muutoksista ja muutoksia selittävistä tekijöistä sekä selvittää voiko haarapääsky toimia maatalousympäristön biodiversiteetin indikaattorilajina. Maatalousympäristöjen suuri biodiversiteetti johtuu valtavasta määrästä erityyppisiä maatalousympäristöjä sekä yksittäisten maatalousympäristöjen muodostumisesta useista erilaisista laikuista. Linnut kuvaavat hyvin maatalousympäristöjen monimuotoisuutta, koska niistä monet lajit ovat erikoistuneet tiettyyn osaan maatalousympäristöä. Näitä ovat peltolinnut, peltojen reunalinnut, peltojen metsälinnut ja maaseudun pihalinnut. Maatalousympäristöjenlinnut ovat kokeneet merkittäviä muutoksia viime aikoina. Jopa 83 % maatalousympäristönlinnuista on näyttänyt ainakin vähäistä laskua viime vuosikymmeninä. Haarapääsky ei ole tässä suhteessa poikkeus, vaan senkin kannankehitys on ollut jo pitkään negatiivinen. Rajuja pudotuksia haarapääskykannoissa on nähty esimerkiksi Suomessa, kun taas joillain alueilla merkittäviä eroja ei ole nähtävissä. Lähes kaikki tutkimukset pitävät tärkeimpänä syynä haarapääskyjen vähenemiseen karjatalouden vähenemistä ja siitä johtuvaa hyönteiskatoa. Myös monilla maatalouden tehostumista lisäävillä tekijöillä on selvä vaikutus haarapääskyyn. Erityisesti tehokkaammalla maankäytöllä, sopivien pesimisrakennusten vähenemisellä, maatalousympäristöjen monimuotoisuuden vähenemisellä ja torjunta-aineilla, näyttäisi olevan vaikutusta myös haarapääskyyn. Talvehtimiseen ja muuttoon liittyvillä tekijöillä on myös keskeinen vaikutus, koska haarapääsky on kaukomuuttaja. Edellä kuvaillut seikat kertovat myös haarapääskyn ominaisuuksista indikaattorilajina. Haarapääsky voisikin olla laajasta ekolokerostaan huolimatta hyvä indikaattori kertomaan maatalousympäristön tilasta erityisesti karjatalouden ja hyönteisten monimuotoisuuden osalta, jos kaikki muuttoon ja talvehtimiseen vaikuttavat häiritsevät tekijät pystyttään ottamaan huomioon. Tulevaisuudessa maatalousympäristöjen monimuotoisuudensuojelu ja sopivien indikaattorilajien käyttäminen tuleekin olemaan kasvava kiinnostuksen kohde

Striatal dopamine synthesis capacity reflects smartphone social activity

Striatal dopamine and smartphone behavior have both been linked with behavioral variability. Here, we leverage day-to-day logs of natural, unconstrained smartphone behavior and establish a correlation between a measure of smartphone social activity previously linked with behavioral variability and a measure of striatal dopamine synthesis capacity using [(18)F]-DOPA PET in (N = 22) healthy adult humans. Specifically, we find that a higher proportion of social app interactions correlates with lower dopamine synthesis capacity in the bilateral putamen. Permutation tests and penalized regressions provide evidence that this link between dopamine synthesis capacity and social versus non-social smartphone interactions is specific. These observations provide a key empirical grounding for current speculations about dopamine's role in digital social behavior

Fyysisen aktiivisuuden vaikutus oppimiseen

Tiivistelmä. Tutkielmamme tarkoituksena oli selvittää fyysisen aktiivisuuden yhteyksiä oppimiseen. Tutkielmamme on yleiskatsaus fyysinen aktiivisuuden vaikutuksista oppimiseen ja se keskittyy alakouluikäisiin oppilaisiin. Aiheemme valikoitui sen ajankohtaisuuden sekä meidän omiemme mielenkiintojemme mukaan. Fyysisen aktiivisuuden väheneminen oppilaiden keskuudessa on lisääntynyt vuosien aikana, jonka takia halusimme tehdä tämän yleiskatsauksen, jossa kartoitetaan fyysisen aktiivisuuden positiiviset hyödyt oppilaiden hyvinvointiin sekä oppimiseen. Tämän seurauksena ensimmäiseksi tutkimuskysymykseksi meille muodostui: Millaisia vaikutuksia fyysisellä aktiivisuudella on oppimiseen? Toisena tutkimuskysymyksenä meillä oli: Millä tavoin fyysisen aktiivisuuden vaikutukset näkyvät aivoissa ja miten nämä vaikuttavat oppimiseen? Tutkielmamme perustuu aikaisempiin tutkimustuloksiin, sillä tämä on kirjallisuuskatsaus. Fyysisen aktiivisuden ja oppimisen yhteyksiä tarkastellaan monista eri näkökulmista, jotka toistuivat useissa eri lähteissä. Fyysisen aktiivisuuden ja oppimisen yhteyksiä välittää oppilaan motoriset taidot. Olemme ottaneet huomioon tässä myös motoristen taitojen oppimisen vaikeudet, sekä niiden tukemisen, koska mielestämme nämä ovat keskeinen välittävä tekijä oppimisen kannalta. Nostamme myös esiin liikuntasuositukset, joista käy ilmi, että oppilaiden fyysinen aktiivisuus on vähentynyt. Tarkastelemme fyysistä aktiivisuutta pääasiallisesti liikunnan kontekstista. Syvennyimme myös aivoihin, sillä se on keskeinen tekijä, joka on yhteydessä oppimiseen varsinkin fyysisesti aktiivisilla oppilailla. Tutkielmamme johtopäätöksinä oli, että fyysisellä aktiivisuudella on positiivinen yhteys oppimiseen. Paremmat motoriset taidot takaavat myös parempia oppimistuloksia. Fyysinen aktiivisuus myös tapahtuu usein vuorovaikutuksellisessa ympäristössä, joka on myös katsottu fyysisen aktiivisuuden ja oppimisen yhteydeksi. Fyysinen aktiivisuus myös aiheuttaa oppilaiden aivoissa hermoverkkojen lisääntymistä, joka parantaa esimerkiksi keskittymistä ja näin ollen on yhteydessä oppilaan oppimiseen

Dicer1 ablation in osterix positive bone forming cells affects cortical bone homeostasis

The RNAse III enzyme Dicer plays a major role in the processing of microRNAs from large pre-miRNAs. Dicer1 processed microRNAs are known to play a comprehensive role in osteoblast differentiation, bone remodeling and skeletal disorders. Targeted deletion of Dicer1 in osteo-progenitor cells is deleterious to fetal survival whereas targeted deletion in mature osteoblasts leads to an increase in bone mass. To address the role of Dicer1 in postnatal skeletal homeostasis, we generated a pre-osteoblast specific Dicer1 knockout model employing Tamoxifen controllable Cre allele, enabling us, via tamoxifen administration, to time-controllably ablate Dicer1 gene expression in osterix expressing bone forming cells in post-natal mice. Inactivation of Dicer1 in osterix positive bone forming cells led to striking dysregulation of cortical bone formation in pre-pubertal as well as adult mice. Cortical bone thickness was found to be significantly decreased in the Cre + femora of both young and adult mice. Further, biomechanical testing experiments showed increased ductility, reduced stiffness and altered load at upper yield among the Cre + tibiae. Our results suggest that Dicer1 processed microRNAs might play an important role in the regulation of post-natal cortical bone formation. (C) 2017 The Authors. Published by Elsevier Inc

Oxidized phospholipids are proinflammatory and proatherogenic in hypercholesterolaemic mice.

Oxidized phospholipids (OxPL) are ubiquitous, are formed in many inflammatory tissues, including atherosclerotic lesions, and frequently mediate proinflammatory changes 1 . Because OxPL are mostly the products of non-enzymatic lipid peroxidation, mechanisms to specifically neutralize them are unavailable and their roles in vivo are largely unknown. We previously cloned the IgM natural antibody E06, which binds to the phosphocholine headgroup of OxPL, and blocks the uptake of oxidized low-density lipoprotein (OxLDL) by macrophages and inhibits the proinflammatory properties of OxPL2-4. Here, to determine the role of OxPL in vivo in the context of atherogenesis, we generated transgenic mice in the Ldlr-/- background that expressed a single-chain variable fragment of E06 (E06-scFv) using the Apoe promoter. E06-scFv was secreted into the plasma from the liver and macrophages, and achieved sufficient plasma levels to inhibit in vivo macrophage uptake of OxLDL and to prevent OxPL-induced inflammatory signalling. Compared to Ldlr-/- mice, Ldlr -/- E06-scFv mice had 57-28% less atherosclerosis after 4, 7 and even 12 months of 1% high-cholesterol diet. Echocardiographic and histologic evaluation of the aortic valves demonstrated that E06-scFv ameliorated the development of aortic valve gradients and decreased aortic valve calcification. Both cholesterol accumulation and in vivo uptake of OxLDL were decreased in peritoneal macrophages, and both peritoneal and aortic macrophages had a decreased inflammatory phenotype. Serum amyloid A was decreased by 32%, indicating decreased systemic inflammation, and hepatic steatosis and inflammation were also decreased. Finally, the E06-scFv prolonged life as measured over 15 months. Because the E06-scFv lacks the functional effects of an intact antibody other than the ability to bind OxPL and inhibit OxLDL uptake in macrophages, these data support a major proatherogenic role of OxLDL and demonstrate that OxPL are proinflammatory and proatherogenic, which E06 counteracts in vivo. These studies suggest that therapies inactivating OxPL may be beneficial for reducing generalized inflammation, including the progression of atherosclerosis, aortic stenosis and hepatic steatosis

Modification of the loops in the ligand-binding site turns avidin into a steroid-binding protein

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Engineered proteins, with non-immunoglobulin scaffolds, have become an important alternative to antibodies in many biotechnical and therapeutic applications. When compared to antibodies, tailored proteins may provide advantageous properties such as a smaller size or a more stable structure.</p> <p>Results</p> <p>Avidin is a widely used protein in biomedicine and biotechnology. To tailor the binding properties of avidin, we have designed a sequence-randomized avidin library with mutagenesis focused at the loop area of the binding site. Selection from the generated library led to the isolation of a steroid-binding avidin mutant (sbAvd-1) showing micromolar affinity towards testosterone (K_d~ 9 μM). Furthermore, a gene library based on the sbAvd-1 gene was created by randomizing the loop area between <it>β</it>-strands 3 and 4. Phage display selection from this library led to the isolation of a steroid-binding protein with significantly decreased biotin binding affinity compared to sbAvd-1. Importantly, differential scanning calorimetry and analytical gel-filtration revealed that the high stability and the tetrameric structure were preserved in these engineered avidins.</p> <p>Conclusions</p> <p>The high stability and structural properties of avidin make it an attractive molecule for the engineering of novel receptors. This methodology may allow the use of avidin as a universal scaffold in the development of novel receptors for small molecules.</p