Gobal and regional chemical influence of sprites: Reconciling modeling results and measurements

Mesospheric electrical discharges, known as sprites, formed by fast-propagating streamers, have been shown to create localized enhancements of atmospheric constituents such as N, O, NOx, N2O, and HOx, as indicated by both, modeling results and space-based measurements. In this study, we incorporate the occurrence rate of sprites into a chemistry-climate model using meteorological parameters as a proxy. Additionally, we introduce the injection of chemical species by sprites into the model, based on electrodynamical modeling of individual sprite streamers and observations from space. Our modeling results show a good agreement between the simulated sprite distribution and observed data on a global scale. While the global influence of sprites on the atmospheric chemistry is found to be negligible, our findings reveal their measurable chemical influence at regional scale, particularly for the concentration of HNO3 and HNO4 within the mesosphere. The simulations also suggest that sprites could be responsible for the observed NO2 anomalies at an altitude of 52 km above thunderstorms, as reported by MIPAS. Finally, a projected simulation reveals that the occurrence rate of sprites could increase at a rate of 14 % per 1 K rise in the global temperature

A plasma fatty acid profile associated to type 2 diabetes development: from the CORDIOPREV study

Purpose: The prevalence of type 2 diabetes mellitus (T2DM) is increasing worldwide. For this reason, it is essential to identify biomarkers for the early detection of T2DM risk and/or for a better prognosis of T2DM. We aimed to identify a plasma fatty acid (FA) profile associated with T2DM development. Methods: We included 462 coronary heart disease patients from the CORDIOPREV study without T2DM at baseline. Of these, 107 patients developed T2DM according to the American Diabetes Association (ADA) diagnosis criteria after a median follow-up of 60 months. We performed a random classification of patients in a training set, used to build a FA Score, and a Validation set, in which we tested the FA Score. Results: FA selection with the highest prediction power was performed by random survival forest in the Training set, which yielded 4 out of the 24 FA: myristic, petroselinic, α-linolenic and arachidonic acids. We built a FA Score with the selected FA and observed that patients with a higher score presented a greater risk of T2DM development, with an HR of 3.15 (95% CI 2.04–3.37) in the Training set, and an HR of 2.14 (95% CI 1.50–2.84) in the Validation set, per standard deviation (SD) increase. Moreover, patients with a higher FA Score presented lower insulin sensitivity and higher hepatic insulin resistance (p < 0.05). Conclusión: Our results suggest that a detrimental FA plasma profile precedes the development of T2DM in patients with coronary heart disease, and that this FA profile can, therefore, be used as a predictive biomarker

Numerical investigation on the advance of leader channels in lightning and long sparks

This thesis aims to study the stepped propagation of lightning channels with a prominently numerical approach. We have built a self-consistent state-ofthe- art 2D cylindrically symmetric model that accounts for charge transport, electrostatic interactions, gas heating, and expansion. In our efforts for improving our model, we have implemented a numerical method to solve the Poisson equation that allows us to reduce the size of the computational domain, speeding up our simulations. This method is also valid to optimize the calculation of the photoionization term in streamer discharge codes. We have used our model to investigate the emergence of space stems. These are luminous spots that appear ahead of an advancing leader mediating the leader’s stepped propagation. We show that space stems start as regions of locally depleted conductivity that form in the streamers of the corona around the leader. An attachment instability enhances the electric field leading to strongly inhomogeneous, bright, and locally warmer regions ahead of the leader that explain the existing observations. Space stems are known to readily launch counter-propagating streamers. These are believed to heat the space stem close to leader temperatures. Similarly, high-altitude electric discharges such as sprites develop a non-thermal version of a space stem known as glow. As space stems, glows also shoot counterpropagating streamers. We have studied the mechanism underlying the onset of these counter-propagating streamers with the AFIVO 3D streamer model. Our results show that an attachment instability leads to a charge accumulation at the boundaries of the glow, which enables it to shoot these counterpropagating streamers. This explains the characteristic shape of carrot sprites. Finally, we have studied the effect of a forced electric current through a spacestem- like structure. The source of this electric current could be the counterpropagating streamers mentioned above. In the same way, we have studied the influence of water in the development of a space stem under such conditions. Our results show that water enhances the initially small plasma inhomogeneities. This explains some of the features observed in the leader stepping and highlights the relevance of water chemistry models to address leader propagation.Esta tesis tiene por objeto estudiar la propagación a saltos del canal de un rayo con un enfoque eminentemente numérico. Hemos desarrollado nuevo modelo numérico 2D con simetría cilíndrica capaz de describir el transporte de carga, las interacciones electrostáticas, el calentamiento y la expansión del gas que se dan en una descarga eléctrica. Al desarrollar un modelo numérico, es siempre importante su optimización para así agilizar las simulaciones. Para ello hemos implementado un método numérico que nos permite resolver la ecuación de Poisson en un dominio computacional ajustado a las dimensiones físicas de la descarga que simulamos. Este método también se puede utilizar para optimizar el cálculo del término de fotoionización que aparece en los códigos numéricos de descargas tipo dardo. Hemos usado nuestro modelo para investigar el origen de los tallos espaciales. Estos son manchas luminosas que aparecen delante de un líder a medida que se propaga. Nuestros resultados muestran que los tallos espaciales se originan en zonas de conductividad reducida en los dardos que forman las coronas en torno al líder. Una inestabilidad de adhesión incrementa el campo eléctrico en estas zonas de conductividad reducida. Esto conduce a zonas inhomogéneas, brillantes y más calientes delante del líder que explican las observaciones existentes. Los tallos espaciales son capaces de lanzar descargas tipo dardo. Estas descargas podrían ser responsables de calentar el tallo espacial hasta temperaturas cercanas a las del líder. De igual manera, descargas eléctricas a gran altitud como los ”sprites” desarrollan una versión a temperatura ambiente del tallo espacial que se conoce como ”brillo”. Como los tallos espaciales, los brillos son capaces de lanzar dardos. Hemos estudiado el mecanismo que subyace al lanzamiento de estos dardos con AFIVO 3D, un modelo para descargas eléctricas de tipo dardo. Nuestros resultados apuntan a que, de nuevo, una inestabilidad de adhesión produce una acumulación de carga en los bordes del ”brillo”, lo que lleva al lanzamiento de descargas tipo dardo. Esto explica la característica forma de los ”sprites” de tipo zanahoria. Finalmente, hemos estudiado el efecto que tiene una corriente fluyendo a través de un plasma similar al tallo espacial. El origen de esta corriente podría ser las descargas tipo dardo que emanan del mismo. También hemos estudiado la influencia del agua en el desarrollo del tallo espacial bajo una corriente eléctrica forzada. Nuestros resultados muestran que el agua favorece el desarrollo de inhomogeneidades en el plasma que inicialmente eran pequeñas. Esto explica algunas de las características observadas en los saltos de los lideres y subraya la importancia de que los modelos químicos incluyan agua para abordar la propagación del líder.Tesis Univ. Granada.European Research Council (ERC) under the European Union H2020 programme/ERC grant agreement 681257State Agency for Research of the Spanish MCIU through the “Center of Excellence Severo Ochoa” award for the Instituto de Astrofísica de Andalucía (SEV-2017-0709

Editorial for the Special Issue &ldquo;Advances in Atmospheric Electricity&rdquo;

The field of atmospheric electricity has been very active in the last decades [...

Analysis of the spatial nonuniformity of the electric field in spectroscopic diagnostic methods of atmospheric electricity phenomena

This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution‐NonCommercial‐NoDerivs License, which permits use and distribution in any medium, provided the original work is properly cited, the use is non‐commercial and no modifications or adaptations are made.The spatial nonuniformity of the electric field in air discharges, such as streamers, can influence the accuracy of spectroscopic diagnostic methods and hence the estimation of the peak electric field. In this work, we use a self-consistent streamer discharge model to investigate the spatial nonuniformity in streamer heads and streamer glows. We focus our analysis on air discharges at atmospheric pressure and at the low pressure of the mesosphere. This approach is useful to investigate the spatial nonuniformity of laboratory discharges as well as sprite streamers and blue jet streamers, two types of transient luminous events taking place above thunderclouds. This characterization of the spatial nonuniformity of the electric field in air discharges allows us to develop two different spectroscopic diagnostic methods to estimate the peak electric field in cold plasmas. The commonly employed method to derive the peak electric field in streamer heads underestimates the electric field by about 40–50% as a consequence of the high spatial nonuniformity of the electric field. Our diagnostic methods reduce this underestimation to about 10–20%. However, our methods are less accurate than previous methods for streamer glows, where the electric field is uniformly distributed in space. Finally, we apply our diagnostic methods to the measured optical signals in the second positive system of N2 and the first negative system of N+ 2 of sprites recorded by Armstrong et al. (1998, https://doi.org/10.1016/S1364-6826(98)00026-1) during the SPRITE's 1995 and 1996 campaigns. ©2019. The Authors.This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation, MINECO under project ESP2017-86263-C4-4-R and by the EU through the European Research Council (ERC) under the European Union's H2020 programm/ERC grant agreement 681257. This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement SAINT 722337. The authors acknowledge financial support from the State Agency for Research of the Spanish MCIU through the "Center of Excellence Severo Ochoa" award for the Instituto de Astrofisica de Andalucia (SEV-2017-0709). F. J. P. I. acknowledges a PhD research contract, code BES-2014-069567Peer reviewe

Chemical Activity of Low Altitude (50 km) Sprite Streamers

A three-stage simulation is used to explore the chemical influence of low altitude (50 km) sprite streamers on the atmosphere, including the chemical trail after the streamer has faded away. In the first stage (streamer phase) a 2D electrodynamical streamer model quantifies the generation of NO and NO, and the removal of ozone (O) by a downward propagating streamer during Δt = 80 μs. This streamer propagation leads to a distinctive region in the streamer channel, the glow, where the electric field is enhanced. In the second stage (glow phase), the computed densities of the first stage are used as initial conditions for a 0D model to study the chemical evolution of the streamer channel, where we assume a remanent field of 100 Td for the glow and 0 Td elsewhere. This stage lasts Δt = 85 μs, the typical glow lifetime at 50 km. Finally, in the third stage (post-streamer phase), we use the same 0D model, switch off the field in the glow region and let the whole streamer wake evolve roughly 100 s (100 s − Δt). Results show a key species such as O is mainly depleted during the streamer phase while NO and NO are predominantly produced during the same phase. We also compute the local increase of NO by sprite streamers at ∼50 km and find out that it could account for the measurable NO anomaly over thunderstorms reported from satellite-based measurements. © 2023. The Authors.This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation under project PID2019-109269RB-C43 and the FEDER program, and by Junta de Andalucia under project PY20-00831. AM acknowledges a postdoctoral contract under project PY20-00831 and the financial support of Ramon Areces Foundation. FJPI acknowledges the sponsorship provided by Junta de Andalucia under Grant POSTDOC-21-00052 and "la Caixa" Foundation (ID 10001043) with fellowship code LCF/BQ/PI22/11910026. FJPI and FJGV acknowledge financial support from the grant CEX2021-001131-S funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033. The high performance computer simulations of this work were carried in the MareNostrum Supercomputer under project number FI-2021-1-0040 granted by the Barcelona Supercomputing Center

Global and regional chemical influence of sprites: reconciling modelling results and measurements

Mesospheric electrical discharges, known as sprites and formed by fast-propagating streamers, have been shown to create localized enhancements of atmospheric constituents such as N, O, NOx, N2O, and HOx, as indicated by both modelling results and space-based measurements. In this study, we incorporate the occurrence rate of sprites into a chemistry–climate model using meteorological parameters as a proxy. Additionally, we introduce the injection of chemical species by sprites into the model based on electrodynamical modelling of individual sprite streamers and observations from space. Our modelling results show a good agreement between the simulated sprite distribution and observed data on a global scale. While the global influence of sprites on the atmospheric chemistry is found to be negligible, our findings reveal their measurable chemical influence at the regional scale, particularly for the concentration of HNO3 and HNO4 within the mesosphere. The simulations also suggest that sprites could be responsible for the observed NO2 anomalies at an altitude of 52 km above thunderstorms, as reported by MIPAS. Finally, a projected simulation reveals that the occurrence rate of sprites could increase at a rate of 14 % per 1 K rise in the global temperature

Modeling lightning observations from space-based platforms (CloudScat.jl 1.0)

We describe a computer code that simulates how a satellite observes optical radiation emitted by a lightning flash after it is scattered within an intervening cloud. Our code, CloudScat.jl, is flexible, fully open source and specifically tailored to modern instruments such as the Modular Multispectral Imaging Array (MMIA) component of the Atmosphere–Space Interactions Monitor (ASIM) that operates from the International Space Station. In this article, we describe the algorithms implemented in the code and discuss several applications and examples, with an emphasis on the interpretation of MMIA data

Compilación de Proyectos de Investigacion de 1984-2002

Instituto Politecnico Nacional. UPIICS

XIII Jornada de Investigación 2022

Los desafíos en las dinámicas económicas, sociales, políticas y psicológicas han puesto de relieve la importancia de involucrar en la enseñanza universitaria actividades que conecten a los estudiantes con las realidades del contexto en el que se desarrollan; simultáneamente, hoy más que nunca se hace evidente que la ciencia, la tecnología y la innovación (CTI) son cruciales para atender los retos sociales, ambientales y económicos de las sociedades actuales. En este contexto, la Jornada de Investigación de la Universidad Católica de Colombia es quizás uno de los espacios institucionales más emblemáticos en el que se visibilizan las actividades en CTI de estudiantes, jóvenes investigadores y profesores, que buscan contribuir a la solución de problemáticas relevantes del entorno. En esta oportunidad, aproximadamente 177 autores y más de 250 espectadores se dieron cita en un escenario virtual que permitió el intercambio de saberes y conocimientos en torno a muchos temas con un lenguaje común: el bienestar de la humanidad y la respuesta efectiva a los retos que tenemos como comunidad. Esta cuarta versión de las Memorias compila las ponencias presentadas en la XIII Jornada de Investigación de 2022, enmarcadas en los tres ejes temáticos de investigación que tiene la Universidad Católica de Colombia: i) Derecho, Cultura y Sociedad, ii) Desarrollo Humano y Sostenible, y iii) Gestión de la Tecnología al Servicio de la Sociedad. Desde la Dirección Central de Investigaciones nos encontramos profundamente agradecidos con todos y cada uno de los participantes, y nos sentimos aún más orgullosos por la calidad de los trabajos presentados. Sea esta la oportunidad para hacer extensiva una felicitación a los autores y a las diferentes Unidades Académicas que, con su compromiso e invaluable labor, permitieron que este evento se desarrollara con éxito.Persona, hospitalidad y construcción de comunidad desde la fraternidad. José Martí: acerca de la libertad en la condición humana. Moda, imagen y alimentación: una tríada para el bien y para el mal. Lecciones de la pandemia de covid-19: conflictos entre la protección jurídica de las patentes farmacéuticas y el interés general de la salud pública. Psicología y sexualidad: propuesta para la formación de psicólogos colombianos. Estrategias para el desarrollo de herramientas que fomentan el aprendizaje para el reconocimiento y la apropiación del patrimonio cultural. Análisis descriptivo de relatos honestos y deshonestos por medio del sistema de evaluación global. El uso de la herramienta LIWC para el estudio de relatos altruistas y prosociales. ¿De qué manera influyen las redes sociales como medio de información en campañas políticas?. Sistema de Seguridad Social en Colombia: una crisis deficitaria que se refuerza con el tiempo. Turismo sexual en menores de edad: problemática endémica en el territorio colombiano. Transgresión de los derechos humanos en relación con los asesinatos de líderes sociales en el Estado colombiano. El nuevo escenario para la procedencia de la eutanasia en Colombia: una mirada desde los derechos humanos. Protección de los derechos de la infancia frente a los grupos al margen de la ley. El derecho a un nivel de vida adecuado: un enfoque hacia el desplazamiento forzado de los pueblos indígenas. Tráfico de órganos humanos: delito transnacional que vulnera los derechos humanos y su regulación en el marco jurídico colombiano. Transgresión de los derechos a la vida y la libertad en el sistema penitenciario como consecuencia de la violencia social. Acceso a la justicia colombiana en tiempos de SARS-CoV-2. Prioridades para la administración de justicia penal en Colombia: ¿balanceando espectáculo e indicadores de eficacia? Desarrollo de competencias para la investigación en neuropsicología: experiencia del semillero experimental. La dificultad al ingreso de los centros geriátricos. Principio de realidad sobre la formalidad constitucional en contrato verbal laboral en un satélite del Consultorio Jurídico de la Universidad Católica de Colombia. La pena de muerte en colisión con los derechos fundamentales. Maternidad subrogada: objetificación y vulneración de los derechos de la mujer. Una dieta inconsciente hacia el vegetarianismo. Sistema de evaluación del bienestar gerontológico para un diseño arquitectónico sostenible. Caso de estudio: hogar de paso San Francisco de Asís, Villavicencio, Meta. Revisión sistemática interacción líder-colaborador: futuras investigaciones. Análisis conceptual del talento académico desde los modelos teóricos que lo sustentan. Identificación de potenciales factores de riesgo suicida: una mirada contextual. La regulación emocional en tiempos de coronavirus. GEES: Guía de Evaluación de Edificaciones Sostenibles, vivienda de interés social, clima cálido húmedo. Estructura proyectual y sostenible para el diseño y desarrollo de un modelo de vivienda de madera en San Andrés y Providencia, Colombia. Innovación social para la gestión territorial. Construcción de material didáctico para el entrenamiento en habilidades de regulación emocional e interpersonales dirigidas a poblaciones expuestas a situaciones de violencia política. Alternativas sostenibles de modelos de desarrollo industrial. La ruralidad dentro de los procesos del desarrollo local en Usme. Se ha dejado de dibujar arquitectura con las manos. Calidad de vida, bienestar y felicidad en el trabajo: una revisión sistemática de la literatura científica, 2011-2021. Autonomía, autorregulación y educación moral: reflexiones desde la psicología del desarrollo moral. Características de los niños, niñas y adolescentes expuestos a contextos de conflicto armado en Colombia. Revisión bibliométrica de artículos sobre la crianza en niños, niñas y adolescentes colombianos. Narrativas sociales en el proceso de cualificación de lo público La habitación exterior como extensión de la vivienda. Utilización de nanopartículas magnéticas Fe3O4 y ozono para la degradación/eliminación de azul de metileno en agua residual textil. Estudio paramétrico de un modelo numérico Fem de un ensayo CBR. ¿Cómo construir identidad de manera incluyente a partir del reconocimiento de patrimonio cultural construido?. Veracidad de los resultados del ensayo de penetración dinámica de CONO(PDC). Análisis de texto a partir del procesamiento de lenguaje natural para identificar sintomatología depresiva en redes sociales. Análisis de texto para la detección de depresión en comentarios de usuarios de la red social Instagram. Diseño y desarrollo de un videojuego para evaluar la interacción de las redes atencionales en la sintomatología depresiva. Herramienta tecnológica para el apoyo en la detección de sintomatología ansiosa en jóvenes. Optimización del despliegue de aplicaciones web a partir de computación en nube sin servidor. Prototipo alfa de un videojuego serio para el apoyo en la detección de sintomatología depresiva en adultos jóvenes. La importancia de la visualización de datos en la era del Big Data y sus herramientas. Prototipo de sensor para el registro electroencefalográfico. Prototipo de un algoritmo basado en inteligencia artificial para el apoyo a especialistas en el diagnóstico del Alzheimer. Evaluación posocupacional del confort térmico en la vivienda social: análisis de una revisión sistemática prisma desde el diseño resiliente. Inteligencia artificial, problema u oportunidad para el Derecho. Impacto en el empleo en relación con las TIC y la inteligencia artificial. Neuroprivacidad. El test de asociación implícita, un paradigma que permite abordar nuestras actitudes inconscientes. ¿Cuál es el límite del uso de las tecnologías frente al derecho de información y de la libre expresión?. Tendencias de fijación de precios basados en el valor: un análisis desde la minería de datos. Recorrido virtual de la Universidad Católica de Colombia Sede Claustro para la inducción de estudiantes y docentes. Introducción a la bioarquitectura del paisaje, cartilla Paisaje, ambiente y tecnología. Descripción plan piloto (Choachí). Caracterización de las habilidades específicas para el reconocimiento del patrimonio cultural – Borde urbano sur oriental de Bogotá. Videojuego para estimular la memoria episódica en pacientes con deterioro cognitivo leve: validación de contenido. CONCLUSIONESTercera edició