Separation of oceanic and continental crustal field signatures using Slepian functions

Models of the crustal magnetic field are typically represented using spherical harmonic coefficients. Rather than spherical harmonics, spherical Slepian functions can be employed to produce a locally and also globally orthogonal basis in which to optimally represent the available data in a region at a given degree. The region can have any arbitrary shape and size. The Slepian functions can be tailored to be either band- or space-limited, allowing a trade-off between spectral and spatial concentration in the region and leakage beyond. Another advantage is that only N Slepian coefficients are required to be solved for to optimally concentrate the energy of the Slepian functions into the region of interest (N = (L+1)2R/4π ; where N is the Shannon Number and R is the size of the region as a fraction of the full sphere) . We use N Slepian functions to optimally separate a crustal field model into its oceanic and continental regions in order to investigate the spectral content of each. Spherical harmonic coefficients are transformed into Slepian coefficients, separated into the appropriate regions and transformed back to spherical harmonic coefficients representing the space-limited extent of the oceans and continents. The spectral power of each region is examined over degrees L = 16-72. We show that both regions display different power levels at discrete bandwidths. For example, the oceanic signal dominates at degrees 16-30, while the continental signal is stronger at degrees 45-65. We compare different crustal models to illustrate that the derived signals are robust

Viljankuivaus hakkeella Case: Metsämäen tila

Vuosien saatossa pienten maatilojen kilpailukyky on heikentynyt keskimääräisen tilarakenteen muututtua suuremmaksi. Maatiloilla tehtävien laajennuksien tavoitteena on pienentää kiinteiden kustannuksien suhteellista osuutta, jotta heikentyneellä tuotteen myyntihinnalla saadaan tulosta aikaan. Vilja täytyy kuivata varastointikelpoiseksi ennen sen myyntiä markkinoille. Sopiva varastointikosteus on 14 %. Suomessa puintikosteus on keskimäärin 15-25 % riippuen korjuuajan sääolosuhteista. Metsämäen tilan päätuotantosuunta on viljanviljely. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, onko Metsämäen tilan järkevää siirtyä käyttämään viljankuivauksen energianlähteenä haketta kevyen polttoöljyn sijaan. Opinnäytetyössä tutkittiin tilan olosuhteiden soveltuvuutta suunniteltavalle investoinnille SWOT-analyysin sekä kustannuslaskelmien avulla. Tutkimusaineisto kerättiin teemahaastatteluilla yhteensä neljältä tilalta, joilla on kokemusta bioilmauunilla kuivaamisesta. Tavoitteena oli, että haastatteluista saatavan tiedon tulisi tukea mahdollisimman paljon sellaista käyttäjää, jolla ei ole aiempaa kokemusta kyseisistä laitteista. Haastatellut yrittäjät kertoivat tavoitelleensa säästöjä sekä omavaraisuutta siirtyessään biopolttoaineisiin. Haastateltavilla oli 160-220 hehtaarin pinta-aloilta viljoja kuivattavana. Metsämäen tilan nykyisellä viljelypinta-alalla ja viljamäärällä ei laiteinvestointi tällä hetkellä ole taloudellisesti kannattavaa. Laitteiston käyttö sesonkiajan ulkopuolella tai viljelypinta-alan nousu tekisi investoinnista kannattavan. Polttoaineiden kustannusten herkkyysanalyysivertailu osoittaa kannattamattomuutta kevyt polttoöljyn hinnan laskiessa, kun taas kevyt polttoöljyn hinnan noustessa muuttuisi investointi kannattavammaksi.The competitiveness of small farms has weakened over the years, as the average size of farms has grown. The goal of extensions on farms is to reduce the relative share of fixed costs so that the reduced sales price of the product can be profitable. Grains must be dried for storage before selling it to the markets them. A suitable moisture for storage is 14 %. In Finland, the harvesting moisture is on average from 15 to 25 % depending on weather conditions during harvesting. The main production sector of the Metsämäki farm is grain growing. The purpose of the study was to find out whether it is reasonable for the Metsämäki farm to convert to using woodcips in grain drying instead of light fuel oil. The study investigated the suitability of the farm conditions for the planned investment through SWOT analysis and costings analysis. The data was collected with a theme interview from a total of four farms with experience in bio-air-stove. The goal of the study was that the information from the interviews should support as much as possible users who have no previous experience with those devices as much as possible. The interviewed entrepreneurs said they wanted cost savings and self-sufficiency when changing to biofuels. The interviewees had 160-220 hectares of grain to be dried. With the current cultivation area and the amount of grain of the Metsämäki farm, the equipment investment isn’t currently profitable. The use of the equipment outside the season or the increase in the cultivation area would make the investment profitable. The comparative sensitivity analysis of the fuel cost correlation demonstrates the unprofitable nature when the light fuel oil prices sink while the rising light fuel oil prices would make the investment more profitable

Time- and cycle-dependent crack propagation in Haynes 282

Haynes 282 is a promising superalloy candidate for several high-temperature applications in both aero and land-based gas turbine engines. To study the crack growth behaviour under time-dependent conditions relevant to such applications, a test program was carried out at room temperature up to 700 °C with conditions ranging from pure cyclic to sustained tensile loading. At 650 °C and high stress intensity factors the crack growth was fully time-dependent for dwell-times of 90 s and longer. At lower stress intensities, the behaviour was mainly controlled by the cyclic loading, even under dwell conditions. The behaviour under dwell-fatigue conditions was well described by a liner superposition model. The main crack growth occurred transgranularly at room temperature and there was a transition in cracking behaviour from cycle dependent transgranular growth to time-dependent intergranular propagation at dK=45 MPa m^0.5 for the high temperature tests. No effect of cyclic frequency could be observed at room temperature, and at lower frequencies the crack growth rate increased with temperature

Kehittyneet palonkestävät komposiittirakenteet

Muovikomposiitit syttyvät helposti ja vapauttavat palaessa suuren määrän lämpöä sekä erilaisia yhdisteitä. Palaessa vapautuu muun muassa savua sekä hiilimonoksidia ja –dioksidia. Muovikomposiittien palamista pyritään estämään ja paloja hillitsemään oikeanlaisilla materiaalivalinnoilla, rakenteilla sekä palonestoaineen lisäyksellä. Palamisen estossa on ennen kaikkea tavoitteena vähentää palon todennäköisyyttä. Palonestoaineet ovat epäorgaanisia yhdisteitä, jotka estävät materiaalia syttymästä tai hillitsevät syttynyttä paloa. Palonestoainepitoisuutta ei voi kuitenkaan nostaa loputtomiin, sillä palonestoaineet heikentävät kertamuovikomposiitin muita ominaisuuksia ja hankaloittavat muovikomposiitin valmistusta. Palonestoaine laimentaa paloa joko kaasuna tai nesteenä palavalla pinnalla. Palonestoaine voi toimia myös niin sanottuna jäähdytyslevynä siirtäen lämpöenergiaa pois palavalta alueelta tai vaahtomaisena lämmöneristeenä liekin ja materiaalin välillä. Palonestoaineet voivat myös haihtua tai hajota endotermisesti palamattomiksi yhdisteiksi, mikä hidastaa pyrolyysiä sekä itse paloa. Materiaalin palo-ominaisuuksia voidaan vertailla muun muassa syttymisajan, lämmönvapautumisnopeuden, ja kokonaislämpömäärän avulla. Syttymisajan tulee olla mahdollisimman pitkä, jotta pelastautumiselle tai sammuttamiselle jää aikaa. Lämmönvapautumisnopeus kertoo kuinka voimakkaasti materiaali palaa tietyllä ajanhetkellä ja miten se muuttuu palon aikana. Jos lämmönvapautumisnopeus on matala, palaminen on rauhallista. Matala kokonaislämpömäärä pienentää palosta aiheutuvia vaurioita ja parantaa pelastautumismahdollisuuksia. Tässä työssä selvitetään, mikä valituista hartseista on palonkestoltaan paras ja mikä palonestoaineen pitoisuus on riittävä, jotta komposiittimateriaali yltää palo-ominaisuuksiltaan referenssimateriaalin tasolle. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että puhtaiden hartsien palo-ominaisuuksilla oli suurehko merkitys materiaalin palonkestoon. ATH palonestoaine paransi muovikomposiittien palonkestoa, mutta vasta suurilla pitoisuuksilla. Valmistettavuus ja laatu kärsivät, kun palonestoainepitoisuus nousee 40-70-painoprosenttiin

Defining the mechanism of action of multi-walled carbon nanotubes on immune cells in vitro

Engineered nanomaterials (ENM) are a rapidly expanding class of chemicals with applications spanning from cosmetics to food, and from industrial applications to pharmaceuticals. Some ENM are already known to be harmful to humans. Majority of the adverse effects associated with ENM exposure are mediated by the cells of the innate immunity. The respiratory system offers a vulnerable route of exposure for ENM as they are small enough to pass through many of the physical barriers of the body and even translocate to sites beyond the point of entry. In the lungs, ENM tend to induce an inflammatory reaction that can turn chronic and lead to other conditions such as fibrosis. As the production of ENM is constantly increasing and novel materials are reaching the market in an increasing pace, their toxic potential must be well characterised. While the traditional hazard assessment is driven by apical endpoints and heavily focused on expensive and time-consuming animal experiments, toxicogenomics approaches turn the focus onto the mechanisms of toxicity. In this thesis, the transcriptional mechanism of action (tMOA) of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) was characterised in THP-1 monocytes and PMA-differentiated macrophages using DNA microarrays. The exposures were carried out for 24, 48 and 72 hours with three doses (5, 10 and 20 μg/ml), for determining the dose-response relationship with benchmark dose modelling. The results suggest distinct transcriptomic responses in monocytes and macrophages, with macrophages being significantly more sensitive. In macrophages, MWCNT induced the expression of a wide range of immune related genes and pathways, including proinflammatory signalling pathways such as TNF and IL-17 signalling. The proinflammatory response was more pronounced after 24 hours of exposure, while transcriptomic alterations probably mirroring indirect changes in the microenvironment increased between 48 hours and 72 hours, as suggested by the decreased proportion of dose-dependent genes at 72 hours. From this analysis, the genes associated to the NF-kappa B signalling pathway emerged as directly affected by the exposure, suggesting their role as key regulators of the macrophage response to MWCNT. These results contribute to a better understanding of the molecular alterations caused by MWCNT exposure on innate immune cells

Single Image Super-Resolution Using Convolutional Neural Networks

Enlargement of images is a common need in many applications. Although increasing the pixel count of an image is easy with simple interpolation methods, those fail to increase the amount of details in the image. Single image super-resolution (SISR) aims to solve this ill-posed problem of producing a high resolution (HR) image from a given low resolution (LR) image. A single LR image has always an infinite number of corresponding LR images, but some of those are more probable than others. This probability density can be estimated with machine learning techniques, and the most probable HR image can be constructed based on that estimate. In recent years artificial neural networks have become the most popular machine learning methods. Convolutional neural networks (CNN) are a subtype of them, inspired by the human visual system. They are used extensively in all fields of image processing, including single image super-resolution. In this thesis different CNN based methods for SISR are compared, and their performance is analyzed using both quantitative and qualitative methods. In total four CNN methods were chosen, and they were compared to three other methods. One of the reference methods was based on more traditional machine learning, and the two others were based on self-similarity of the input images. In contrast to machine learning approach, self-similarity based methods utilize only information in the input image and do not require any training on external images. The results show that CNN based methods outperform the alternative approaches in both quantitative metrics and qualitative analysis. The methods perform especially well with images that have clear structures and sharp edges, but highly textured images tend to be problematic. Six of the methods aim to minimize pixel-wise reconstruction error, which leads to overly smooth output on textured areas. One method was instead designed to maximize the perceptual quality of the images, at the cost of increased reconstruction error. It was able to generate very realistic textures in some cases, but had a tendency to hallucinate very implausible textures into flat areas. Also other CNN based methods tended to create erroneous but plausible details, which might be misleading in critical applications like medical imaging. CNN based SISR is more suitable for entertainment and other consumer applications, especially when the perceptually optimized methods are developed further

Tuoreen kalan laatu : Selvitys tuoreiden kalojen laadusta Seinäjoen alueen ympäristöterveydenhuollon ja Jyväskylän kaupungin ympäristöosaston valvonta- alueiden myymälöissä

Tämän työn tavoitteena oli kartoittaa tuoreiden kalojen laatua Seinäjoen alueen ympäristöterveydenhuollon valvonta-alueen myymälöissä, joissa myydään tuoretta pakkaamatonta kalaa palvelumyyntinä. Laadun lisäksi selvitettiin, kuinka kohteissa toteutetaan omavalvontasuunnitelman lämpötilaseurantaa, vastaanottotarkastusta ja jäljitettävyyttä. Myös kaloista kuluttajille annettavien tietojen ja pakkausmerkintöjen vaatimustenmukaisuus tarkastettiin. Lisäksi työskentelypintojen ja työvälineiden hygieenisyys selvitettiin pintapuhtausnäytteitä ottamalla. Tuore kala on herkkä pilaantumaan. Kalan pilaantumista aiheuttavat kalan omat entsyymit, eräät mikrobit ja rasvojen laadun heikkeneminen. Tässä työssä kalojen laadun selvittämiseksi kaloista tutkittiin mikrobiologinen laatu ja aistinvarainen laatu. Mikrobiologisiin tutkimusmenetelmiin kuuluivat aerobisten kokonaisbakteerien, sulfiittia pelkistävien bakteerien ja Listeria monocytogenes -bakteerin määritys. Aistinvarainen laatu arvioitiin ulkonäön ja hajun perusteella. Pintapuhtauden arvioimiseksi määritettiin kokonaisbakteerien määrä, sekä Listeria monocytogenes -bakteerin esiintyminen. Jyväskylän kaupungin ympäristöterveysosasto toteutti samaan aikaan vastaavanlaista tutkimusprojektia kaloista, ja he antoivat tähän työhön analysoitavaksi myös heidän saamat tutkimustulokset kaloista. Seinäjoen valvonta-alueelta kalanäytteitä otettiin yhteensä 29 kappaletta ja Jyväskylän valvonta-alueelta otettujen näytteiden määrä oli 100. Seinäjoen ympäristöterveydenhuollon valvonta-alueelta otetut näytteet koostuivat pelkästään pakkaamattomista tuoreista kaloista. Jyväskylän kaupungin ympäristöterveysosaston ottamat kalanäytteet koostuivat sekä pakkaamattomista tuoreista kaloista, että pakatuista tuoreista kaloista. Saadut tulokset taulukoitiin ja niistä tehtiin yhteenveto. Tulokset osoittivat, että Seinäjoen valvonta- alueelta otetuista kalanäytteistä hyviä oli 76 %. Jyväskylän valvonta- alueelta otetuista tuoreista pakkaamattomista kalanäytteistä hyviä oli 61 % ja pakatuista kala-näytteistä hyviä oli 52 %.The purpose of the work was to survey the quality of fresh fish in stores in the environmental health surveillance area of Seinäjoki. The self control plans of the stores in traceability, temperature monitoring and acceptance inspections were checked. Also the conformity of packing marks was checked. In addition, samples of hygienic purity were taken from surfaces and work equipment. Fish is a perishable food item. The enzymes of fish, some microbes and deterioration in the quality of fats cause spoilage of fish. In the thesis, the methods to survey the quality of fresh fish were microbiological analysis and sensory evaluation. The microbiological analysis consisted of an assay of total aerobic bacteria, sulphite reducing bacteria, and Listeria monocytogenes. The sensory quality was evaluated by evaluating the appearance and smell. The total number of bacteria and the occurrence of Listeria monocytogenes were determined to estimate the hygienic purity of surfaces and work equipment. At the same time, a similar research project was also implemented by the environmental health department of Jyväskylä. Jyväskylä city’s environmental health department gave their examination results to be analysed in this thesis. 29 fish samples were taken in Seinäjoki and 100 samples in Jyväskylä. In Seinäjoki environmental health surveillance area, the fish samples consisted of only unpacked fresh fish. The fish samples of Jyväskylä city’s environmental health department consisted of unpacked and packed fresh fish. All of the examination results were tabulated and summarized. The results showed that 76 % of the fish samples in Seinäjoki had good quality. In Jyväskylä, 61 % of the unpacked fresh fish samples had good quality and 52 % of the packed fresh fish samples had good quality