Previsibilidade da energia eólica

Ponencia presentada en: XXIX Jornadas Científicas de la AME y el VII Encuentro Hispano Luso de Meteorología celebrado en Pamplona, del 24 al 26 de abril de 2006

Radiometric normalization of temporal images combining automatic detection of pseudo-invariant features from the distance and similarity spectral measures, density scatterplot analysis, and robust regression

Radiometric precision is difficult to maintain in orbital images due to several factors (atmospheric conditions. Eartli-sun distance, detector calibration, illumination, and viewing angles). These unwanted effects must be removed for radiometric consistency among temporal images, leaving only land-leaving radiances, for optimum change detection A variety of relative radiometric correction techniques were developed for the correction or rectification of images, of the same area, through use of reference targets whose reflectance do not change significantly with time, i.e., pseudo-invariant features (PEFs). This paper proposes a new technique for radiometric normalization, which uses three sequential methods for an accurate PEFs selection: spectral measures of temporal data (spectral distance and similarity), density scatter plot analysis (ridge method), and robust regression. The spectral measures used are the spectral angle (Spectral Angle Mapper, SAM), spectral correlation (Spectral Correlation Mapper. SCM), and Euclidean distance. The spectral measures between the spectra at times tl and t2 and are calculated for each pixel. After classification using threshold values, it is possible to define points with the same spectral behavior, including PEFs. The distance and similarity measures are complementary and can be calculated together. The ridge method uses a density plot generated from unages acquired on different dates for the selection of PEFs. In a density plot, the invariant pixels, together, form a higli-density ridge, while variant pixels (clouds and land cover changes) are spread, having low density, facilitating its exclusion. Finally, the selected PEFs are subjected to a robust regression (M-estimate) between pairs of temporal bands for the detection and elimination of outliers, and to obtain the optimal linear equation for a given set of target points. The robust regression is insensitive to outliers, i.e.. observation that appears to deviate strongly from the rest of the data in which it occurs, and as in our case, change areas. New sequential methods enable one to select by different attributes, a number of invariant targets over the brightness range of the images

Pyruvate kinase deficiency protection against malaria : in vitro evaluation of 2,3-Diphosphoglycerate toxicity and plasmodium falciparum susceptibility

Tese de mestrado. Biologia Humana e Ambiente Plasmodium. Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2011Pyruvate kinase deficiency (PKD) is suggested to be a protective factor against Plasmodium falciparum, but the biological mechanisms are not fully elucidated. However, they may be related to a decrease in the ATP levels and/or to the accumulation of metabolic intermediates such as 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPG), which may also cause increased oxidative stress. Such conditions may cause alterations in the growth/invasion levels of red blood cells (RBCs). So this project aims to unravel if 2,3-DPG could be ultimately used as an antimalarial agent. In this study, 2,3-DPG (sodium salt) was synthesized and its effect examined in infected RBCs with 3D7-chloroquine sensitive and Dd2-chloroquine resistant clones in vitro. The ATP levels were also measured. It was observed a reduction in the invasion levels for both clones, which suggests that 2,3-DPG does play an important role for the protection of PKD against malaria. The IC50 values obtained for each 3D7 and Dd2 clones were 0.98 ± 4.44 mM and 3.9 ± 1.12 mM respectively, which are less than the normal concentration of 2,3-DPG in RBCs. However, this effect might have resulted from the fact that these assays were performed in vitro, in which the behaviour of the compound might be different than in vivo. Overall, with the observed reduction in the ATP levels (more severe in non-infected RBCs), the results suggest an alteration of the RBC’s membrane as a consequence. But there might be other cytotoxic effects of 2,3-DPG, such as increased oxidative stress, that remain to be elucidated. The effect was also studied in hepatocytes to evaluate if 2,3-DPG could be used as an antimalarial agent. The IC50 value was 10.47 ± 1.46 mM for the synthesized form and 6.74 ± 4.48 mM for commercial 2,3-DPG. These values were non-significantly different and higher than the normal concentration of the compound in RBCs.A malária continua a ser a doença parasitária mais importante em regiões tropicais, matando entre um a dois milhões de pessoas por ano. Actualmente, existem cerca de cinco espécies de parasitas que causam a doença nos humanos, mas a maioria das mortes é provocada pelo parasita Plasmodium falciparum. Apesar da sua progressiva eliminação, o aparecimento de resistências aos fármacos tem permitido a reincidência e agravamento da doença. Existem vários factores que contribuem para a variabilidade e complexidade da malária, entre os quais os factores genéticos humanos, capazes de reduzir a susceptibilidade à doença, o que acontece principalmente em regiões endémicas. Entre as variantes polimórficas existentes, as mais frequentes são as hemoglobinopatias e enzimopatias, como a deficiência em G6PD (glucose 6-fosfato desidrogenase). Recentemente, a deficiência em piruvato cinase (PK) foi considerada um factor protector contra a malária em modelos de roedores e humanos, apesar de ainda não ser clara a sua prevalência na população. Neste contexto, os mecanismos de resistência ainda não foram totalmente esclarecidos, mas sabe-se que os distúrbios principais são os baixos níveis de ATP e o aumento de intermediários glicolíticos, como o 2,3-DPG (2,3-difosfoglicerato). No primeiro caso, alterações no ambiente intracelular podem ter implicações na invasão e maturação do parasita, e também na destruição prematura destas hemácias pelos macrófagos. No segundo caso, a acumulação de 2,3-DPG pode inibir enzimas da via glicolítica e da via dos fosfatos de pentose, causando reduzidos níveis de ATP (devido à inibição do hexocinase) e um elevado stress oxidativo (devido à inibição do G6PD). Tudo isto pode influenciar a invasão ou maturação parasitária e aumentar a fagocitose destas hemácias pelos macrófagos. Por isso, este estudo teve como principal objectivo avaliar e quantificar o efeito destrutivo da presença do 2,3-DPG no parasita P. falciparum in vitro (em estirpes sensíveis – 3D7 - e resistentes à cloroquina – Dd2) relativamente à sua viabilidade, invasão e maturação em hemácias na presença e ausência deste composto, visando a possibilidade de o vir a considerar como um potencial fármaco antimalárico. E assim, a toxicidade do 2,3-DPG em células hepáticas humanas, a indução ou não de lise em hemácias parasitadas e não parasitadas e o seu efeito nos níveis de energia (através da medição da quantidade de ATP), também foram estudados no presente projecto. O 2,3-DPG começou por ser sintetizado como sal de sódio (com um rendimento final de 88%) e, posteriormente, o mesmo foi removido para serem ambos testados em ensaios de hepatotoxicidade, juntamente com o 2,3-DPG (sal de sódio) obtido comercialmente (Sigma-Aldrich). Neste ensaio a viabilidade foi avaliada em termos da actividade dos desidrogenases capazes de reduzirem o tetrazólio (MTT) e da disponibilidade energética (ATP). Os valores de IC50 obtidos para o ensaio com o MTT foram: para o 2,3-DPG 8.79 ± 1.52 mM, para o 2,3-DPG (sal de sódio) sintetizado 10.47 ± 1.46 mM e para o comercial 6.74 ± 4.48 mM. Em termos de disponibilidade energética o valor obtido para o 2,3-DPG (sal de sódio) é de 11.40 ± 1.26 mM. Note-se que, estatisticamente, estes valores não são significativamente diferentes entre si, apesar de os mesmos serem significativamente diferentes da concentração normal de 2,3-DPG encontrada em eritrócitos (5 mM). Considerou-se portanto que não havia diferença entre o 2,3-DPG (sal de sódio) sintetizado e o obtido comercialmente. O mesmo passa a ser designado apenas por 2,3-DPG. Para melhor avaliar o efeito do 2,3-DPG nas células hospedeiras do parasita, o mesmo foi testado num ensaio de hemólise. Observou-se que os eritrócitos não lisaram e que houve uma diminuição dos níveis de ATP, o que está correlacionado com a inibição do hexocinase pelo 2,3-DPG. Sendo que esta diminuição pode estar relacionada com alterações na estrutura da membrana, o observado aumento significativo da turbidez do meio pode ser devido a este mesmo factor. Modificações na forma, densidade e nas propriedades das membranas já foram descritas e são uma possível explicação para o sucedido. Os resultados relativos a eritrócitos infectados com ambas as estirpes de P. falciparum na fase anel ajudaram na compreensão dos efeitos do 2,3-DPG. Com tempos de incubação de 24 e de 48 horas, observou-se que os anéis conseguiam maturar até esquizontes no primeiro tempo, ainda que houvesse uma diminuição da parasitémia para ambas as estirpes. No entanto, às 48 horas foi observada uma redução abrupta do número de parasitas na fase anel. Os valores de IC50 calculados, foram de 0.98 ± 4.44 mM para a estirpe 3D7 sensível e de 3.9 ± 1.12 mM para a estirpe Dd2 resistente à cloroquina. Curiosamente, a estirpe Dd2 apresentou alguma resistência ao 2,3-DPG, sem que para já se consigam apontar razões óbvias para tal acontecimento. Ainda assim, é de referir que ambos os valores são inferiores ao valor de referência para a concentração de 2,3-DPG em eritrócitos. É importante referir que in vivo e em eritrócitos não parasitados, o seu papel principal está relacionado com alterações conformacionais na molécula de hemoglobina, provocando a libertação do oxigénio molecular para os tecidos. Já que ensaios in vitro não representam fielmente o que acontece in vivo, sugere-se que o factor responsável pelo sucedido seja a molécula de oxigénio que, in vitro se encontra em baixas concentrações, ao contrário do que acontece in vivo, em que as condições de oxigénio são variáveis. De facto, em modelo de roedor está descrito que eritrócitos infectados apresentam uma maior afinidade para a molécula e menor sensibilidade ao 2,3-DPG, o que é atribuído a modificações químicas da hemoglobina (também devidas à sua digestão pelo parasita). Logo, sugere-se que o efeito do 2,3-DPG in vitro será mais tóxico que in vivo, talvez por estar mais disponível para os seus efeitos inibitórios do que para se ligar à hemoglobina. No entanto, este facto continua por esclarecer. Empiricamente observou-se uma redução dos níveis de invasão de eritrócitos parasitados na presença de 2,3-DPG, o que pode evidenciar a importância desta molécula na protecção conferida pela deficiência em piruvato cinase contra a malária. Relativamente aos níveis de ATP registados nestes ensaios, foi possível observar uma diminuição destes com o aumento da concentração de 2,3-DPG. No entanto, esta foi mais severa com apenas 30 minutos de incubação, o que pode significar que a inibição do hexocinase não é irreversível. Nos três tempos de incubação foram utilizados eritrócitos não parasitados como controlo, onde se observaram níveis de ATP inferiores aos dos eritrócitos parasitados, demonstrando a influência de ambas as estirpes de P. falciparum. No entanto, entre estas não foi observada qualquer diferença significativa. De qualquer modo, a diminuição da concentração de ATP pode ser um dos mecanismos biológicos de acção do 2,3-DPG contra o parasita, para além de possíveis alterações na integridade da membrana do eritrócito. Contudo, está descrito que o 2,3-DPG provoca também um aumento do stresse oxidativo através da inibição do G6PD, o que não foi avaliado neste estudo. Também seria interessante estudar a inibição pelo 2,3-DPG do 5-fosforibosil-1-pirofosfato sintetase, esclarecendo os seus efeitos na via dos fosfatos de pentose. A perspectiva de utilização do 2,3-DPG como fármaco antimalárico mantém-se, tendo em conta os valores de IC50 obtidos nestes ensaios. No entanto, ainda há muito por esclarecer e o menor efeito observado na estirpe não sensível à cloroquina pode representar um risco de desenvolvimento de resistência que continua por explicar. O facto de se terem realizado ensaios apenas in vitro não ilustra aquilo que realmente acontece in vivo, existindo a possibilidade dos resultados serem bastante diferentes, sugerindo-se ensaios em modelo de roedor. Para além disso, seria interessante estudar os níveis de fagocitose de eritrócitos parasitados na presença do composto, já que na deficiência em piruvato cinase, os eritrócitos infectados apresentam níveis mais elevados de fagocitose

Probability Density Components Analysis: A New Approach to Treatment and Classification of SAR Images

Speckle noise (salt and pepper) is inherent to synthetic aperture radar (SAR), which causes a usual noise-like granular aspect and complicates the image classification. In SAR image analysis, the spatial information might be a particular benefit for denoising and mapping classes characterized by a statistical distribution of the pixel intensities from a complex and heterogeneous spectral response. This paper proposes the Probability Density Components Analysis (PDCA), a new alternative that combines filtering and frequency histogram to improve the classification procedure for the single-channel synthetic aperture radar (SAR) images. This method was tested on L-band SAR data from the Advanced Land Observation System (ALOS) Phased-Array Synthetic-Aperture Radar (PALSAR) sensor. The study area is localized in the Brazilian Amazon rainforest, northern Rondônia State (municipality of Candeias do Jamari), containing forest and land use patterns. The proposed algorithm uses a moving window over the image, estimating the probability density curve in different image components. Therefore, a single input image generates an output with multi-components. Initially the multi-components should be treated by noise-reduction methods, such as maximum noise fraction (MNF) or noise-adjusted principal components (NAPCs). Both methods enable reducing noise as well as the ordering of multi-component data in terms of the image quality. In this paper, the NAPC applied to multi-components provided large reductions in the noise levels, and the color composites considering the first NAPC enhance the classification of different surface features. In the spectral classification, the Spectral Correlation Mapper and Minimum Distance were used. The results obtained presented as similar to the visual interpretation of optical images from TM-Landsat and Google Maps

NEOTROPICAL ALIEN MAMMALS: a data set of occurrence and abundance of alien mammals in the Neotropics

Biological invasion is one of the main threats to native biodiversity. For a species to become invasive, it must be voluntarily or involuntarily introduced by humans into a nonnative habitat. Mammals were among first taxa to be introduced worldwide for game, meat, and labor, yet the number of species introduced in the Neotropics remains unknown. In this data set, we make available occurrence and abundance data on mammal species that (1) transposed a geographical barrier and (2) were voluntarily or involuntarily introduced by humans into the Neotropics. Our data set is composed of 73,738 historical and current georeferenced records on alien mammal species of which around 96% correspond to occurrence data on 77 species belonging to eight orders and 26 families. Data cover 26 continental countries in the Neotropics, ranging from Mexico and its frontier regions (southern Florida and coastal-central Florida in the southeast United States) to Argentina, Paraguay, Chile, and Uruguay, and the 13 countries of Caribbean islands. Our data set also includes neotropical species (e.g., Callithrix sp., Myocastor coypus, Nasua nasua) considered alien in particular areas of Neotropics. The most numerous species in terms of records are from Bos sp. (n = 37,782), Sus scrofa (n = 6,730), and Canis familiaris (n = 10,084); 17 species were represented by only one record (e.g., Syncerus caffer, Cervus timorensis, Cervus unicolor, Canis latrans). Primates have the highest number of species in the data set (n = 20 species), partly because of uncertainties regarding taxonomic identification of the genera Callithrix, which includes the species Callithrix aurita, Callithrix flaviceps, Callithrix geoffroyi, Callithrix jacchus, Callithrix kuhlii, Callithrix penicillata, and their hybrids. This unique data set will be a valuable source of information on invasion risk assessments, biodiversity redistribution and conservation-related research. There are no copyright restrictions. Please cite this data paper when using the data in publications. We also request that researchers and teachers inform us on how they are using the data