Optimization of multivariate analysis for IACT stereoscopic systems

Multivariate methods have been recently introduced and successfully applied for the discrimination of signal from background in the selection of genuine very-high energy gamma-ray events with the H.E.S.S. Imaging Atmospheric Cerenkov Telescope. The complementary performance of three independent reconstruction methods developed for the H.E.S.S. data analysis, namely Hillas, model and 3D-model suggests the optimization of their combination through the application of a resulting efficient multivariate estimator. In this work the boosted decision tree method is proposed leading to a significant increase in the signal over background ratio compared to the standard approaches. The improved sensitivity is also demonstrated through a comparative analysis of a set of benchmark astrophysical sources.Comment: 10 pages, 8 figures, 3 tables, accepted for publication in Astroparticle Physic

LM-PAFOG - a new three-dimensional fog forecast model with parametrised microphysics

The presence of fog and low clouds in the lower atmosphere can have a critical impact on both airborne and ground transports and is often connected with serious accidents. An improvement of fog forecasts in terms of localisation, duration and variations in visibility therefore holds an immense operational value for the field of transportation in conditions of low visibility. However, fog is generally a small scale phenomenon which is mostly affected by local advective transport, turbulent mixing at the surface as well as its microphysical structure. Therefore, a detailed description of the microphysical processes within the three-dimensional dynamical core of the forecast model is necessary. For this purpose, a new microphysical parametrisation based on the one-dimensional fog forecast model, PAFOG, was implemented in the “Lokal Modell” (LM), the nonhydrostatic mesoscale model of the German Meteorological Service. The implementation of cloud water droplets as a new prognostic variable allows a detailed definition of the sedimentation processes and the variations in visibility. A horizontal resolution of 2.8 km and a vertical resolution of 4 m describe the boundary layer processes, forecasted by LM-PAFOG. In the framework of the COST 722 intercomparison campaign, the evaluation of the LM-PAFOG forecasts, based on statistical study and case studies, points out the variability of the model performance between day and night time periods. Moreover, the comparisons with other fog forecast systems highlight the decisive influence of an adapted data assimilation scheme for the high grid resolution model, as well as the necessary calibration of a visibility parametrisation. Finally, due to the lack of information concerning the observed fog spatial extension, a verification scheme with MSG satellite products for fog and low stratus is tested.LM-PAFOG: ein neues dreidimensionales Nebelvorhersagemodell mit parametrisierter Mikrophysik Nebel und tief hängende Wolken beeinträchtigen häufig den Luft- und Straßenverkehr; schwere Unfälle sind immer wieder die Folge. Vor diesem Hintergrund leistet eine verbesserte Nebelvorhersage, bezüglich der Lokalisierung von Nebelereignissen, der Vorhersage von der Nebeldauer sowie der Schwankungen der Sichtweite, einen immensen Beitrag zur Effizienz im Transportwesen. Nebel als ein kleinräumiges Phänomen wird durch advektiven Transport, turbulente Durchmischung an der Erdoberfläche, sowie mikrophysikalische Prozesse beeinflusst. Daher ist für eine realistische Nebelvorhersage eine detaillierte Beschreibung der mikrophysikalischen Prozesse unerlässlich. Eine verbesserte Beschreibung der mikrophysikalischen Prozesse wurde durch die Kopplung des eindimensionalen Nebelmodells PAFOG mit parametrisierter Nebelmikrophysik mit dem mesoskaligen numerischen Wettervorhersagemodell des Deutschen Wetterdienstes, erreicht. Durch die Einführung einer neuen prognostischen Variable, die Wolkenkondensationskerne, werden die Sedimentationsprozesse sowie die Sichtweitenschwankungen besser beschrieben. Neben der erweiterten Mikrophysik zeichnet sich das Nebelmodell LM-PAFOG vor allem durch eine höhere horizontale Auflösung von 2.8 km und eine feine vertikale von 4 m aus, wodurch eine bessere Beschreibung der Grenzschichtprozesse erreicht wird. Mit Hilfe der im Rahmen der COST 722 durchgeführten Vergleichsstudie wurde LM-PAFOG evaluiert. Eine statistische Analyse sowie einige Fallstudien zeigen die Modellvariabilität zwischen Tag und Nacht. Auch der Vergleich mit anderen europäischen Nebelvorhersagemodellen zeigt die herausragende Bedeutung eines adaptiven Datenassimilationsschemas für hoch aufgelöste Modelle. Des weiteren hat die Kalibrierung der Sichtweitenparametrisierung einen großen Einfluss auf die Nebelvorhersage. Da es nur wenig Beobachtungen gibt, die die Nebelausbreitung beschreiben, wurde ein Verifikationsschema auf Grundlage von MSG-Satelliten für Nebel und tief hängenden Stratus getested.LM-PAFOG: un nouveau modèele tridimensionnel de prévision du brouillard à microphysique parametréeeLa présence de brouillard et de nuages bas occasionne des perturbations des transports aériens et routiers et peut être à l'origine d'accidents graves. Une amélioration des prévisions de brouillard en termes de localisation, durée de l'épisode et des variations de visibilité serait un apport considérable pour la gestion des transports et la sécurité en condition de visibilité réduite. Cependant, le brouillard est en général un phénomène de petite échelle, influencé aussi bien par les transports advectifs locaux, les échanges turbulents à la surface ainsi que par sa structure microphysique. Une description détaillée des processus microphysiques dans une dynamique atmosphérique tridimensionnelle est essentielle. Une paramétrisation microphysique basée sur le modèle unidimensionnel de prévision du brouillard, PAFOG, a été introduite dans le modèle méso-échelle tridimensionnel non-hydrostatique, "Lokal Modell". L'introduction de la concentration en goutte d'eau nuageuse comme nouvelle variable pronostique donne une description detaillée des processus de sédimentation et des variations de la visibilité. De plus, une résolution horizontale de 2.8 km et une résolution verticale de 4 m décrivent les processus de la couche limite simulés par LM-PAFOG. Dans le cadre de la campagne d'intercomparaison COST 722, l'évaluation des prévisions de LM-PAFOG, basée sur une étude statistique et des études de cas, montre la dispersion des performances du modèle entre les périodes de jour et de nuit. De plus, des comparaisons avec d'autres systèmes de prévision du brouillard pointent l'influence d'un schéma d'assimilation adapté pour un modèle ayant une haute résolution, ainsi que celle de la calibration nécessaire de la paramétrisation de la visibilité. Enfin, à cause d'un manque d'informations concernant l'extention spatial du brouillard observé, un schéma de verification utilisant des produits satellites pour le brouillard et les stratus bas a été testé. Mots clés: brouillard, visibilité, modélisation tridimensionnelle, microphysique paramétrée, "Lokal Modell", PAFOG, projet COST 722, inter-comparaison de modèles, vérification satellite

HESS-II expected performance in the tens of GeV

International audienceBy the end of 2009 the four-telescopes-HESS-system will be upgraded to HESS-II with a new telescope with a 600 m2 mirror area and a very high resolution camera. HESS-II will allow to lower the energy threshold from 100 GeV to about 30 GeV and enhance the HESS sensitivity. Therefore AGNs at higher redshift could be detected and searches for new classes of very high energy gamma-ray emitters (pulsars, microquasars, GRB, and dark matter candidates) will also be possible. The evaluation of the instrument performance is presented in term of sensitivity, energy and angular resolutions, based on Monte Carlo simulation, using a multivariate analysis

Etude des processus métaboliques, écologiques et biogéochimiques contrôlant le fractionnement isotopique du Hg chez les mammifères marins de l'Arctique

Depuis la découverte de processus de dépôts massifs de Hg (AMDE), l'Arctique est devenue une région clé dans la compréhension du cycle global du Hg. L'impact sur la santé humaine de ce polluant dépend non seulement de sa concentration mais aussi et surtout de sa forme chimique. En particulier, le monométhylmercure (MMHg) est une puissante neurotoxine qui atteint des concentrations élevées chez les prédateurs de l'Arctique du fait de ses propriétés de bioaccumulation et de bioamplification dans la chaine alimentaire. La compréhension des mécanismes à l'origine de la formation du MMHg (méthylation) et de sa dégradation (déméthylation) est primordiale pour caractériser son devenir et son impact dans les milieux aquatiques. Nous présentons ici une étude environnementale effectuée sur des tissus biologiques prélevés sur trois espèces emblématiques de l'Arctique : le phoque annelé (Pusa hispida), la baleine beluga (Delphinapterus leucas) et l'ours polaire (Ursus Maritimus). L'analyse de leurs compositions isotopiques en Hg montre simultanément un fractionnement dépendant (MDF, d202Hg) et indépendant de la masse (MIF, delta199Hg). Alors que les variations en d202Hg semblent largement expliquées par des processus métaboliques internes de détoxification/accumulation, la tendance temporelle (1988-2002, Pusa hispida) et le gradient latitudinal (60°N-71°N, Delphinapterus leucas) observés pour le delta199Hg reflètent vraisemblablement l'influence de l'évolution et de la distribution de la banquise sur le cycle biogéochimique du Hg en Arctique. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous développons une approche moléculaire novatrice et prometteuse permettant de déterminer pour la première fois la composition isotopique des atomes de Hg et de carbone contenus dans la molécule de MMHg pour les échantillons biologiques. Ces premières mesures offrent des perspectives prometteuses pour tracer l'origine du MMHg dans les milieux aquatiques.Since the discovery of atmospheric Hg depletion events (AMDE) in the Arctic, the Polar Regions have become key in understanding the Hg global cycle. The impact of Hg on human health depends on both Hg concentration and chemical form. In particular, monomethylmercury (MMHg) is a potent neurotoxin. High MMHg concentrations are observed in Arctic top predators due to bioaccumulation and biomagnification processes in the food webs. Hence, the characterization of the transformations leading to the formation (methylation) and the degradation (demethylation) of MMHg is of great concern to assess its fate and impact in aquatic ecosystems. In this context, we present an environmental study on three Arctic bio-indicators: the ringed seal (Pusa hispida), the beluga whale (Delphinaperus leucas) and the polar bear (Ursus maritimus). Hg isotope analysis of the bio-indicator liver tissues show both mass dependent isotope fractionation (MDF, delta202Hg) and mass independent fractionation (MIF, delta199Hg). While the changes in d202Hg are widely linked to in vivo metabolic processes, the time trend (1988-2002, Pusa hispida) and the latitudinal gradient (60°N-71°N, Delphinaperus leucas) observed for ?199Hg signatures suggests the influence of sea ice cover on the Arctic biogeochemical Hg cycle. In a second part of this dissertation, we propose a novel and promising molecular approach with the first measurements of the isotopic compositions of Hg and carbon on the MMHg molecule in biological samples. These results are very promising for tracing MMHg origin in aquatic environments

Carbon and nitrogen stable isotope fractionation during abiotic hydrolysis of pesticides

Compound-specific Stable Isotope Analysis (CSIA) has been recently established as a tool to study pesticide degradation in the environment. Among degradative processes, hydrolysis is environmentally relevant as it can be chemically or enzymatically mediated. Here, CSIA was used to examine stable carbon and nitrogen isotope fractionation during abiotic hydrolysis of legacy or currently used pesticides (chloroacetanilide herbicides: Acetochlor, Alachlor, S-Metolachlor and Butachlor, acylalanine fungicide: Metalaxyl, and triazine herbicide: Atrazine). Degradation products analysis and Csingle bondN dual-CSIA allowed to infer hydrolytic degradation pathways from carbon and nitrogen isotopic fractionation. Carbon isotopic fractionation for alkaline hydrolysis revealed similar apparent kinetic isotope effects (AKIEC = 1.03–1.07) for the 6 pesticides, which were consistent with SN2 type nucleophilic substitutions. Neither enantio-selectivity (EF ≈ 0.5) nor enantio-specific isotope fractionation occurred during hydrolysis of R (AKIEC = 1.04 ± 0.01) and S (AKIEC = 1.04 ± 0.02) enantiomers of a racemic mixture of Metalaxyl. Dual element isotope plots enabled to tease apart Csingle bondCl bond breaking of alkane (Λ ≈ εN/εC ≈ 0, Acetochlor, Butachlor) and aromatic π-system (Λ ≈ 0.2, Atrazine) from Csingle bondO bond breaking by dealkylation (Λ ≈ 0.9, Metalaxyl). Reference values for abiotic versus biotic SN2 reactions derived from carbon and nitrogen CSIA may be used to untangle pesticide degradation pathways and evaluate in situ degradation during natural and engineered remediation

Novel extraction methods and compound-specific isotope analysis of methoxychlor in environmental water and aquifer slurry samples

Multi-element compound-specific stable isotope analysis (ME-CSIA) allows monitoring the environmental behavior and transformation of most common and persistent contaminants. Recent advancements in analytical techniques have extended the applicability of ME-CSIA to organic micropollutants, including pesticides. Nevertheless, the application of this methodology remains unexplored concerning harmful insecticides such as methoxychlor, a polar organochlorine pesticide usually detected in soil and groundwater. This study introduces methods for dual carbon and chlorine compound-specific stable isotope analysis (δ13C-CSIA and δ37Cl-CSIA) of both methoxychlor and its metabolite, methoxychlor olefin, with a sensitivity down to 10 and 100 mg/L, and a precision lower than 0.3 and 0.5 ‰ for carbon and chlorine CSIA, respectively. Additionally, three extraction and preconcentration techniques suitable for ME-CSIA of the target pesticides at environmentally relevant concen- trations were also developed. Solid-phase extraction (SPE) and liquid-solid extraction (LSE) effectively extracted methoxychlor (107 ± 27 % and 87 ± 13 %, respectively) and its metabolite (91 ± 27 % and 106 ± 14 %, respectively) from water and aquifer slurry samples, respectively, with high accuracy (Δδ13C and Δδ37Cl ≤ ± 1 ‰). Combining CSIA with polar organic chemical integrative samplers (POCISs) for the extraction of methoxychlor and methoxychlor olefin from water samples resulted in insignificant fractionation for POCIS-CSIA (Δδ13C ≤ ± 1 ‰). A relevant sorption of methoxychlor was detected within the polyethersulfones membranes of the POCISs resulting in temporary carbon isotope fractionation depending on the sorbed mass fraction during the first deployment days. This highlights the critical role of the interactions of polar analytes with POCIS sorbents and membranes in the performance of this method. Altogether, this study proposes a proof of concept for ME- CSIA of methoxychlor and its metabolites, opening the door for future investigations of their sources and transformation processes in contaminated sites

HESS-II reconstruction strategy and performance in the low-energy (20-150 GeV) domain

International audienceIn mid-2009 a notable upgrade of the H.E.S.S. telescope system will take place: a new telescope with a 600 m2 mirror area and very-high-resolution camera (0.07°) will be positioned at the centre of the present configuration, with the aim of lowering the threshold and enhance its sensitivity in the 100 GeV to several TeV energy range. HESS-II will permit the investigation of the lower energy gamma-ray spectra in various cosmic accelerators, giving information on the origin of the gamma-rays observed, and will detect AGNs with a redshift greater than 0.2 (being less affected by absorption by Extragalactic Background Light-EBL-in this energy range) and will search for new classes of very high energy gamma-ray emitters (pulsars, microquasars, GRB, and dark matter candidates)

Функционирование маркетинговых терминов в английском языке и способы их перевода на русский язык

Целью исследования является определение способов перевода английской терминологии на русский язык