Branch cuts of Stokes wave on deep water. Part I: Numerical solution and Pad\'e approximation

Complex analytical structure of Stokes wave for two-dimensional potential flow of the ideal incompressible fluid with free surface and infinite depth is analyzed. Stokes wave is the fully nonlinear periodic gravity wave propagating with the constant velocity. Simulations with the quadruple and variable precisions are performed to find Stokes wave with high accuracy and study the Stokes wave approaching its limiting form with $2\pi/3$ radians angle on the crest. A conformal map is used which maps a free fluid surface of Stokes wave into the real line with fluid domain mapped into the lower complex half-plane. The Stokes wave is fully characterized by the complex singularities in the upper complex half-plane. These singularities are addressed by rational (Pad\'e) interpolation of Stokes wave in the complex plane. Convergence of Pad\'e approximation to the density of complex poles with the increase of the numerical precision and subsequent increase of the number of approximating poles reveals that the only singularities of Stokes wave are branch points connected by branch cuts. The converging densities are the jumps across the branch cuts. There is one branch cut per horizontal spatial period $\lambda$ of Stokes wave. Each branch cut extends strictly vertically above the corresponding crest of Stokes wave up to complex infinity. The lower end of branch cut is the square-root branch point located at the distance $v_c$ from the real line corresponding to the fluid surface in conformal variables. The limiting Stokes wave emerges as the singularity reaches the fluid surface. Tables of Pad\'e approximation for Stokes waves of different heights are provided. These tables allow to recover the Stokes wave with the relative accuracy of at least $10^{-26}$. The tables use from several poles to about hundred poles for highly nonlinear Stokes wave with $v_c/\lambda\sim 10^{-6}.$Comment: 38 pages, 9 figures, 4 tables, supplementary material

Direct Probing of Vibrational Interactions in UiO-66 Polycrystalline Membranes with Femtosecond Two-Dimensional Infrared Spectroscopy

[Image: see text] UiO-66 is a benchmark metal–organic framework that holds great promise for the design of new functional materials. In this work, we perform two-dimensional infrared measurements on polycrystalline membranes of UiO-66 grown on c-sapphire substrates. We study the symmetric and antisymmetric stretch vibrations of the carboxylate groups of the terephthalate linker ions and find that these vibrations show a rapid energy exchange and a collective vibrational relaxation with a time constant of 1.3 ps. We also find that the symmetric vibration of the carboxylate group is strongly coupled to a vibration of the aromatic ring of the terephthalate ion. We observe that the antisymmetric carboxylate vibrations of different terephthalate linkers show rapid resonant (Förster) energy transfer with a time constant of ∼1 ps

Coexistence of Weak and Strong Wave Turbulence in a Swell Propagation

By performing two parallel numerical experiments -- solving the dynamical Hamiltonian equations and solving the Hasselmann kinetic equation -- we examined the applicability of the theory of weak turbulence to the description of the time evolution of an ensemble of free surface waves (a swell) on deep water. We observed qualitative coincidence of the results. To achieve quantitative coincidence, we augmented the kinetic equation by an empirical dissipation term modelling the strongly nonlinear process of white-capping. Fitting the two experiments, we determined the dissipation function due to wave breaking and found that it depends very sharply on the parameter of nonlinearity (the surface steepness). The onset of white-capping can be compared to a second-order phase transition. This result corroborates with experimental observations by Banner, Babanin, Young.Comment: 5 pages, 5 figures, Submitted in Phys. Rev. Letter

Характеристика эдильбаевской породы овец Республики Казахстан

The article analyses material from sheep domestication to the present state. Data on the world’s leading countries, where sheep breeding is most intensively developed, are given. The largest sheep populations are concentrated in China, Australia, India and Sudan. There are 995 registered local sheep breeds, of which 100 are international cross-border sheep breeds. Many species are continually becoming extinct. Therefore, the problem of preserving the unique gene pool of aboriginal breeds is acute in many countries. More than 20 breeds of sheep are bred in Kazakhstan. Over the last ten years, the number of sheep in the Republic has been between 18.0-20.0 million. The most widespread sheep breeds are Edilbay, Kazakh Arkharmerinos and Kazakh Kurdish coarse-wool sheep. Sheep of the Edilbay breed are bred in 10 regions of Kazakhstan. Edilbay breed is adapted to breeding in areas of dry steppes, semi-desert and desert regions. The article gives a brief zootechnical characteristic of Edilbay sheep and describes the epizootic situation in the Republic of Kazakhstan. Particular attention is paid to changing the breeding strategy. In further breeding and pedigree work, the aim is to create a sheep population with reduced fat content. A plan has been outlined for comprehensive studies of the sheep gene pool and phenofund, including evaluating protein, carbohydrate, fat and mineral metabolism, chemical, physiological, cytogenetic, molecular-genetic, and other research methods. Water, soil, and feed will be monitored for heavy metals and macronutrients during the experimental work.Проанализированы материалы от момента одомашнивания овец до современного состояния овцеводства. Приведены данные о ведущих странах мира, где наиболее интенсивно развивается овцеводство. Наибольшее поголовье овец сосредоточено в Китае, Австралии, Индии и Судане. Зарегистрировано 995 местных пород овец, из которых 100 относятся к международным трансграничным. Постоянно происходит исчезновение многих пород. Поэтому во многих странах остро стоит проблема сохранения уникального генофонда аборигенных пород. В Казахстане разводят более 20 пород овец. За последние 10 лет численность овец в республике находилась в пределах 18,0–20,0 млн голов. Наибольшее распространение получили такие породы овец, как эдильбаевская, казахский архаромеринос и казахская курдючная грубошерстная. Овец эдильбаевской породы в Республике Казахстан разводят в 10 областях. Эдильбаевская порода приспособлена к разведению в зонах сухих степей, полупустынных и пустынных регионов. В статье дана краткая зоотехническая характеристика эдильбаевских овец, описана эпизоотическая обстановка в Республике Казахстан. Особое внимание уделено изменению стратегии селекции. В дальнейшей селекционно-племенной работе поставлена задача создания популяции овец с уменьшенным содержанием жира. Намечен план комплексных исследований генофонда и фенофонда овец, включающий оценку белкового, углеводного, жирового и минерального обменов, использование химических, физиологических, цитогенетических, молекулярно-генетических и других методов исследований. Во время экспериментальной работы нами будет проведен мониторинг воды, почвы и кормов на содержание тяжелых металлов и макроэлементов

Аккумуляция цинка и меди в чешуе судака Новосибирского водохранилища

One of the most important environmental issues is the pollution of water basins with chemicals, in particular with heavy metals, which do not dissolve in water, and pass through the food chain into the body of aquatic organisms, and then the final consumer, humans. The features of the content of copper and zinc, their variability in the scales of pike perch (Sander lucioperca) of the Novosibirsk reservoir were studied. 33 samples of scales were taken for analysis. The concentration of the studied metals was measured applying the atomic emission spectral method with inductively coupled plasma on an iCAP-6500 spectrometer from Thermo Scientific. A high phenotypic variability in the concentration of copper and zinc in pike perch scales was found. It was revealed that the concentration of copper in the scales of the pike perch of the Novosibirsk reservoir is 1.8 times lower than in the muscles, and the content of zinc is 4.8 times higher. The extreme ratio for copper was 1:24, for zinc 1:6. The content of zinc and copper was in a ratio of 48:1. The average population values of the concentration level of copper (1.69 mg / kg) and zinc (93.3 mg / kg) in the scales of the pike perch of the Novosibirsk reservoir were established. A high level of positive correlation (r = 0.859) was revealed between essential elements. The obtained data on the level of copper and zinc concentration in scales can be used as reference values. The distribution of heavy metals in zander scales is uneven. Expansion of parameters for assessing living organisms by chemical composition enables to assess more accurately the interior of animals. The data obtained can be used for intravital assessment of the interior of zander and in environmental studies. There is a tendency towards an increase in the level of heavy metals in the water body of the Novosibirsk Reservoir.Одна из наиболее важных современных проблем экологии – загрязнение водоемов химическими соединениями, в частности тяжелыми металлами, которые не растворяются в воде и по цепи питания переходят в организм гидробионтов, а затем конечного потребителя – человека. Изучены особенности содержания меди и цинка, их изменчивость в чешуе судака (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища. Для анализа было отобрано 33 пробы чешуи. Концентрация исследуемых металлов была определена с помощью атомно-эмиссионного спектрального метода с индуктивно-связанной плазмой на спектромере iCAP-6500 фирмы Thermo Scientific. Установлена высокая фенотипическая изменчивость концентрации меди и цинка в чешуе судака. Выявлено, что в чешуе судака Новосибирского водохранилища концентрация меди ниже, чем в мышцах, в 1,8 раза, а содержание цинка больше в 4,8 раза. Отношение крайних вариант для меди составило 1 : 24, для цинка 1 : 6. Содержание цинка и меди находилось в соотношении 48 : 1. Установлены средние популяционные значения уровня концентрации меди (1,69 мг/кг) и цинка (93,3 мг/кг) в чешуе судака Новосибирского водохранилища. Выявлен высокий уровень полoжительной корреляции (r = 0,859) между эссенциальными элементами. Полученные данные уровня концентрации меди и цинка в чешуе можно использовать в качестве референсных значений. Распределение тяжелых металлов в чешуе судака характеризуется неравномерностью. Расширение параметров оценки живых организмов по химическому составу дает возможность более точно оценить интерьер животных. Полученные данные можно использовать для прижизненной оценки интерьера судака и в экологических исследованиях. Отмечается тенденция к возрастанию уровня тяжелых металлов в водоеме Новосибирского водохранилища

Связь результатов нейропсихологического тестирования и показателей регионарного мозгового кровотока по данным ОФЭКТ у пациентов кардиохирургического профиля

The article provides new data on the association between changes in regional cerebral blood flow during SPECT and cognitive impairment in patients who underwent coronary artery bypass grafting and combined carotid endarterectomy and coronary artery bypass grafting with cardiopulmonary bypass. The possibilities of using SPECT as a diagnostic tool in localization of areas with a similar association, in assessing the dynamics in brain perfusion and cognitive functions in the pre- and postoperative period are shown.Aim. To determine the presence of an association between the indicators of regional cerebral blood flow according to single-photon emission computed tomography (SPECT) data and the data of neuropsychological testing in cardiac surgery patients.Methods. We studied the parameters of regional cerebral blood flow (rCBF) and the data of neuropsychological testing in 34 cardiac surgical patients who underwent coronary artery bypass grafting (CABG, n = 13) and combined carotid endarterectomy and CABG (n = 21). The state of the brain was assessed by SPECT using a radiopharmaceutical 99mTc-HMPAO (Ceretek). Assessment of cognitive functions before surgery, 2–3 days before, and in the early postoperative period, on days 5–7, was carried out using a hardware-software complex Status-PF.Results. A statistically significant relationship was found between the indices of rCBF according to neuropsychological testing data in the pre- and postoperative period. We noted a moderate correlation with the Beck Depression Scale indicators in the 1st (p = 0.010943) and 2nd (p = 0.000604) groups before surgery. There was a high correlation with visual-motor response time (VMR) before (p = 0.003878) and after the procedure (p = 0.001251), a moderate correlation with the number of errors (VMR) before the procedure (p = 0.042911) and a high correlation after the procedure (p = 0.003521) in the 1st group; in the 2nd group, there was a moderate correlation before (p = 0.004625) and after the procedure (p = 0 .005689). A moderate correlation with the indicators of attention after the procedure (p = 0.049611) was noted in the 1st group, in the 2nd group, we noted a moderate correlation before (p = 0.021969) and after the procedure (p = 0.008905). In the 2nd group there was a moderate correlation with the number of processed symbols (the Bourdon test) during the 1st minute before the procedure (p = 0.016491), a high correlation after the procedure (p = 0.007920), and a high correlation with the number of processed symbols during the 4th minute before the procedure (p = 0.001473). There was a moderate correlation with a total with number of processed symbols in the 2nd group before (p = 0.029073) and after the procedure (p = 0.024164), and a high correlation with the number of errors made after the procedure in the 1st (p = 0.006367) and 2nd (p = 0.013780) groups. A high correlation with indicators of attention after surgery (p = 0.000153) was noted as well. Conclusion. The indicators of regional cerebral blood flow obtained by SPECT in patients undergoing isolated CABG and combined CAE and CABG were associated with the data of neuropsychological testing and reflect changes in the cognitive status of patients.В работе получены новые сведения о связи изменений регионального мозгового кровотока при ОФЭКТ и когнитивных нарушений у пациентов кардиохирургического профиля, подвергшихся коронарному шунтированию и сочетанному вмешательству на коронарных и каротидных артериях в условиях искусственного кровообращения. Показаны возможности ОФЭКТ как диагностического инструмента в определении локализации областей с подобной связью, в оценке динамики изменений перфузии головного мозга и когнитивных функций в до- и послеоперационном периоде.Цель. Определить наличие связи между показателями регионарного мозгового кровотока (рМК) по данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и данными нейропсихологического тестирования у кардиохирургических пациентов. Материалы и методы. Изучены показатели рМК и данные нейропсихологического тестирования 34 пациентов кардиохирургического профиля, подвергшихся коронарному шунтированию (n = 13) и сочетанному вмешательству на коронарных и каротидных артериях (n = 21). Состояние головного мозга оценено методом ОФЭКТ с радиофармпрепаратом 99mTc-HMPAO (Ceretec, GE Healthcare, Великобритания). Оценка когнитивных функций до хирургического вмешательства, за 2–3 дня, и в раннем послеоперационном периоде, на 5–7-й день, проведена на программно-аппаратном комплексе Status-PF.Результаты. Выявлена статистическая связь между показателями рМК и данными нейропсихологического тестирования в до- и послеоперационном периоде. Зарегистрирована заметная связь с показателями шкалы депрессии Бека в 1-й (p = 0,010943) и 2-й (p = 0,000604) группах до операции. В 1-й группе определена высокая связь со временем сложной зрительно-моторной реакции (СЗМР) до (p = 0,003878) и после (p = 0,001251) операции, заметная связь с количеством ошибок (СЗМР) до (p = 0,042911) и высокая связь после (p = 0,003521) операции; во 2-й группе заметная связь до (p = 0,004625) и после (p = 0,005689) вмешательства. В 1-й группе отмечена заметная связь с объемом внимания после операции (p = 0,049611), во 2-й группе заметная связь до (p = 0,021969) и после (p = 0,008905) вмешательства. Выявлена связь с количеством переработанных знаков пробы Бурдона: на 1-й минуте во 2-й группе заметная связь до (p = 0,016491) и высокая после (p = 0,007920) операции, на 4-й минуте во 2-й группе высокая связь до операции (p = 0,001473); с общим количеством переработанных знаков: во 2-й группе заметная связь до (p = 0,029073) и после (p = 0,024164) операции; с количеством совершенных ошибок высокая связь после операции в 1-й (p = 0,006367) и 2-й (p = 0,013780) группах; отмечена высокая связь с коэффициентом внимания после операции (p = 0,000153).Заключение. Показатели регионарного мозгового кровотока, полученные методом ОФЭКТ, у пациентов, перенесших изолированное коронарное шунтирование и симультанные вмешательства на каротидных и коронарных артериях, коррелируют с данными нейропсихологического тестирования и отражают изменения когнитивного статуса больных

Аккумуляция марганца у самок и самцов в мышечной ткани и чешуе судака обыкновенного (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища

Studies on the accumulation of manganese in females and males in the scales and muscle tissue of the Sander lucioperca of the Novosibirsk Reservoir were carried out. Analyzes were taken in a A.M. Nikolaev analytical laboratory of the Institute of Inorganic Chemistry SB RAS. The pike perch were divided by gender. Then 34 samples of scales and muscle tissue were taken from them. The manganese content was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry on a Thermo Scientific iCAP-6500 spectrometer. High variability of manganese accumulation in females and males in scales and muscle tissue was revealed. It was found that the concentration of manganese in females scales was 7.7 times higher than in muscle tissue, and in males - 15.7 times. There were no significant differences in manganese content between the genders. The ratio of extreme variants of scales in females and males was 1: 5 and 1: 6, and in muscle tissue - 1: 35 and 1: 30, respectively. The average values of the concentration of manganese in the muscles of the Sander lucioperca of the Novosibirsk reservoir were determined. Differences in the deposition of manganese in muscle tissue in females and males of Sander lucioperca were revealed. The concentration of manganese in the muscles of females was 2 times higher than that of males. The results obtained on the accumulation of manganese in scales and muscle tissue can be used as reference values. The level of metal concentration is characterized by an uneven distribution in the muscles and scales of Sander lucioperca. The research results are suitable for a lifetime assessment of the Sander lucioperca interior. An average positive correlation was found between manganese in females with absolute length and body weight (r = 0.329 and r = 0.311). It was found that the amount of manganese and other heavy metals in the Novosibirsk reservoir is increasing.Выполнены исследования по аккумуляции марганца в чешуе и мышечной ткани у самок и самцов судака обыкновенного (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища. Анализы проведены на базе сертифицированной аналитической лаборатории Института неорганической химии им. А. М. Николаева СО РАН. Судаки были разделены по полу, а затем от них отобрали по 34 пробы чешуи и мышечной ткани. Содержание марганца определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре iCAP-6500 фирмы Thermo Scientific. Выявлена высокая изменчивость накопления марганца у самок и самцов в чешуе и мышечной ткани. Установлено, что концентрация марганца у самок в чешуе была выше в 7,7 раза, чем в мышечной ткани, а у самцов – в 15,7. Достоверных отличий по содержанию марганца между полами не выявлено. Отношение крайних вариант в чешуе у самок и самцов было 1 : 5 и 1 : 6, а в мышечной ткани – 1 : 35 и 1 : 30 соответственно. Определены средние значения концентрации марганца в мышцах у судака Новосибирского водохранилища. Выявлены различия по депонированию марганца в мышечной ткани у самок и самцов судака. Концентрация марганца в мышцах у самок была в 2 раза выше, чем у самцов. Полученные результаты по аккумуляции марганца в чешуе и мышечной ткани можно применять в качестве референсных значений. Уровень концентрации металла характеризуется неравномерным распределением в мышцах и чешуе судака. Результаты исследований подходят для прижизненной оценки интерьера Sander lucioperca. Выявлена средняя положительная корреляция между марганцем у самок с абсолютной длиной и живой массой (r = 0,329 и r = 0,311). Установлено, что количество марганца, а также других тяжелых металлов в водоеме Новосибирского водохранилища увеличивается