Multi-model assessment of the late-winter extra-tropical response to El Niño and La Nñna

El Ni˜no-Southern Oscillation (ENSO) is a natural phenomenon in the tropical Pacific and the dominant mode of climate variability on interannual timescales. The first term, El Ni˜no, refers to a recurring warming of the tropical Pacific Ocean (every 2-7 years), while the opposite phase, an anomalous cooling, is called La Ni˜na. These variations in sea surface temperature (SST) are accompanied by changes in the tropical atmospheric circulation (Southern Oscillation), thus making ENSO a coupled phenomenon involving ocean-atmosphere interactions. Furthermore, ENSO can affect climate in regions far from the tropical Pacific, producing a cascade of global impacts through so-called ‘teleconnections’. Understanding the extra-tropical impacts of ENSO is important to improve seasonal forecasts, for which it represents the most important source of predictability. In the North Atlantic-European (NAE) sector, the ENSO teleconnection is still controversial in several aspects. A first cornerstone was set in a review by Br¨onnimann (2007) [1], who concluded that a robust, ‘canonical’ ENSO signal exists over the NAE region in late winter (January to March, JFM): a dipole in sea-level pressure (SLP) with centers over the midlatitude and high-latitude North Atlantic. While Br¨onnimann described this pattern as “close to symmetric” for El Ni˜no and La Ni˜na, recent studies deliver contradictory results, with some reporting a symmetric signal (e.g. [2] [3] [4]) and others claiming asymmetry (e.g. [5] [6] [7]). The actual linearity of the ENSO-NAE teleconnection thus remains unresolved, and addressing this issue is the primary objective of this study. We will also investigate another key aspect of the ENSONAE teleconnection that is nothing but settled: the dynamical mechanism leading to the ‘canonical’ SLP dipole. The underlying idea of this study is to use idealized experiments with atmospheric models forced by symmetric anomalous SST patterns representing El Ni˜no and La Ni˜na to diagnose symmetries and asymmetries in the extra-tropical response. A multi-model approach is used, as the experiments analyzed here are run with the same protocol using three stateof- the-art models. We aim not only at diagnosing asymmetries in the extra-tropical ENSO-related SLP signal, but also at understanding their cause by examining all the steps involved in the atmospheric response, starting from the tropical Pacific

Modelación del flujo en lámina libre sobre cauces naturales. Análisis integrado con esquemas en volúmenes finitos en una y dos dimensiones

El conocimiento del funcionamiento hidráulico de un río en avenida es fundamental para la resolución de gran variedad de problemas de ingeniería hidráulica y dinámica fluvial, como delimitación de zonas inundables, diseño de encauzamientos y estructuras hidráulicas, estabilización de márgenes, estudios de rotura de presa, proyectos de rehabilitación de ríos, o determinación del riesgo asociado a episodios extraordinarios de lluvia. Para ello es necesario el estudio del flujo de agua en lámina libre en régimen variable y con geometrías irregulares. En este trabajo se aborda este estudio mediante la puesta a punto de herramientas de modelación numérica. El objetivo es la puesta a punto de una herramienta para la modelación matemática del flujo de agua en lámina libre, en régimen variable, con geometrías irregulares como son los cauces naturales. Los esquemas que se desarrollan permiten modelar con precisión flujos de agua discontinuos o con singularidades (cambios de régimen, frentes de onda, resaltos hidráulicos), como ocurre en la realidad durante el transcurso de una avenida en gran parte de los ríos, sobretodo en los cauces torrenciales. Se desarrollan esquemas numéricos para la resolución de las ecuaciones de Saint Venant en forma conservativa, explícitos en volúmenes finitos. Este tipo de esquemas shock capturing son los más adecuados para la simulación de flujos con singularidades. Los esquemas desarrollados son de alta resolución, con segundo orden de precisión fuera de las discontinuidades mientras que en éstas no se producen oscilaciones espurias ni más disipación de la debida.La geometría de los ríos condiciona las características del flujo hidráulico. Cuando existe una dirección del flujo predominante se puede utilizar una aproximación unidimensional, pero en ocasiones (confluencias de ríos, flujos alrededor de estructuras, cauces compuestos, curvas, desbordamiento de cauces) esto no es así debiéndose recurrir a una aproximación bidimensional, más costosa en información, complejidad del modelo y tiempo de cálculo. Se desarrollan nuevas metodologías para la modelación en una y en dos dimensiones y se realiza la integración de ambas para disponer de modelos que permitan simular grandes áreas considerando una aproximación unidimensional donde ésta sea suficiente, y en dos dimensiones donde las características geométricas o del flujo así lo aconsejen, mejorando la eficiencia de las metodologías existentes actualmente.Las características de las ecuaciones de Saint Venant determinan que las metodologías válidas para otros sistemas de ecuaciones hiperbólicos presenten problemas que conducen a errores importantes en la solución. En una dimensión, y para geometrías irregulares, las ecuaciones presentan una variación espacial del vector de flujo debido a los cambios geométricos. Se desarrolla una metodología para considerar dicha variación que, junto con un correcto tratamiento del término independiente, permite desarrollar un esquema de alta resolución en una dimensión de aplicación a ríos con convergencia a la solución estacionaria correcta.Para la aproximación bidimensional también se consigue un correcto balance del término independiente discretizado, así como el mojado y secado del dominio, y se permite la incorporación de agua de lluvia al modelo. Así se dispone de un modelo hidrológico distribuido de transformación lluvia - escorrentía totalmente integrado en un modelo hidráulico. En la discretización se pueden utilizar tanto elementos triangulares como cuadriláteros. El sistema se ha implementado en una interfaz amigable de preproceso y postproceso.Se realiza una exhaustiva verificación de la metodología desarrollada, mediante la comparación con problemas con solución analítica, otros modelos numéricos, y experiencias de laboratorio. Se presentan también aplicaciones de la herramienta desarrollada, para la resolución de problemas reales de ingeniería y dinámica fluvial.Understanding the hydraulic behaviour of rivers during floods is crucial for the resolution of a variety of problems of hydraulic engineering and river dynamics as flood areas mapping, embankments and hydraulic structures design, streambank stabilization, dam break studies, river rehabilitation, or risk assessment in extraordinary precipitation events. That is the reason for studying unsteady open channel flow in irregular geometries through the development of numerical simulation tools.The main objective of this work is generating mathematical modelling tools for unsteady open channel flow in irregular geometries, as natural rivers are. The developed numerical schemes are aimed to be able to properly simulate discontinuous flows (front waves, hydraulic jumps, transcritical flows) as occurs during a real flood in most rivers, especially those in Mediterranean areas. Explicit numerical schemes, based on the finite volumes technique, for the resolution of the Saint Venant equations in conservative form, are developed. This shock capturing schemes are most suitable for the simulation of flows with discontinuities. The developed schemes are high resolution schemes: second order precision away from flow discontinuities, no spurious oscillations and no extra dissipation (as with first order schemes) around them.Flow patterns in rivers depend on their geometry. When there exists a predominant flow direction a one dimensional approach can be used, but other times (river confluences, flow around structures, compound channels, river channel overflow) a two dimensional approach is needed. This last one is more expensive as needs more topographic information, model development is complex, and computational time is greater. New methodologies for one and two dimensional modelling are developed, but also both approaches have been integrated in order to be able to model big areas using a one dimensional approach when it is enough, and a two dimensional one when it is required by flow or geometry characteristics. In that way the efficiency of existing modelling methodologies is improved.Due to the special characteristics of Saint Venant equations, modelling methods that work for other hyperbolic equations can lead to important errors. In one dimension and irregular geometries, the flux vector of the equations has a spatial dependency on the geometry variations. A methodology that takes into account that dependency is developed. That, together with a correct treatment of the equations source term, allows a correct balance with the discretised term of the rest of the equations, leading to one dimensional high resolution schemes for irregular geometries. Similar schemes in known previous works were not able to converge to steady state solutions or, if they did, they did not converge to the correct one.A correct balance of the discrtetised source term is also achieved in two dimensions. Also, wetting and drying of the domain and precipitation inputs are implemented. In such way, the developed model can also be seen as a hydrological distributed rainfall-runoff transformation model fully integrated in a hydraulic model. The domain discretisation can be done using triangles or quadrilaterals, and the whole system has been integrated in a user friendly pre-process and post-process interface.High resolution schemes are based in a mathematical theory which is only valid for hyperbolic equations much simpler than Saint Venant equations. For that reason an exhaustive verification of the methodology is carried out. Verification is done with comparison against problems with analytical solution, other numerical models and laboratory experiments. Finally, some real applications of the methodology to engineering and river dynamics problems are presented

Proanthocyanidins Modulate MicroRNA Expression in Human HepG2 Cells

Mi(cro)RNAs are small non-coding RNAs of 18-25 nucleotides in length that modulate gene expression at the post-transcriptional level. These RNAs have been shown to be involved in a several biological processes, human diseases and metabolic disorders. Proanthocyanidins, which are the most abundant polyphenol class in the human diet, have positive health effects on a variety of metabolic disorders such as inflammation, obesity, diabetes and insulin resistance. The present study aimed to evaluate whether proanthocyanidin-rich natural extracts modulate miRNA expression. Using microarray analysis and Q-PCR, we investigated miRNA expression in HepG2 cells treated with proanthocyanidins. Our results showed that when HepG2 cells were treated with grape seed proanthocyanidin extract (GSPE), cocoa proanthocyanidin extract (CPE) or pure epigallocatechin gallate isolated from green tea (EGCG), fifteen, six and five differentially expressed miRNAs, respectively, were identified out of 904 mRNAs. Specifically, miR-30b* was downregulated by the three treatments, and treatment with GSPE or CPE upregulated miR-1224-3p, miR-197 and miR-532-3p. Therefore, these results provide evidence of the capacity of dietary proanthocyanidins to influence microRNA expression, suggesting a new mechanism of action of proanthocyanidins

Metodología para el análisis de rotura de presas con aterramiento mediante simulación con fondo móvil

Los estudios de rotura de presas permiten evaluar la peligrosidad y el riesgo por inundación asociado a un posible fallo de estas estructuras. La legislación y documentos técnicos vigentes en España marcan el camino a seguir para la correcta clasificación de la presa en función del riesgo potencial que supone para la sociedad, la economía y el medioambiente. Sin embargo, existe un vacío en las recomendaciones a seguir cuando la presa a clasificar se encuentra parcial o totalmente aterrada de sedimentos. El presente documento tiene por objeto presentar una metodología para afrontar estudios de rotura de presas aterradas mediante simulación numérica conjunta de la formación de la brecha y el transporte de sedimentos (fondo móvil). La aplicación de esta metodología a un caso de estudio real ha permitido observar cómo el hidrograma tras la rotura considerando fondo móvil es sensiblemente diferente al obtenido por la metodología estándar que considera fondo fijo dentro del vaso.Peer ReviewedPostprint (published version

Modelación numérica bidimensional de la dinámica sedimentaria del río Ebro en Castejón

El objeto de este estudio consiste en la construcción y calibración de un modelo numérico para la simulación de la dinámica sedimentaria del tramo de río Ebro comprendido entre los puentes de la N-113 y de la autopista AP-15 en Castejón, para su posterior aplicación a otros tramos del mismo río. Se ha analizado numéricamente mediante el modelo Iber la dinámica sedimentaria del tramo del río cuyas batimetrías se obtuvieron durante las campañas anterior y posterior a las importantes avenidas que tuvieron lugar entre enero y marzo de 2015. Una vez incorporada la geometría del cauce al modelo, se han simulado los caudales circulantes en el período comprendido entre las dos batimetrías y la evolución del cauce así obtenida se ha comparado con la que muestra la diferencia entre ambas batimetrías, lo que ha permitido calibrar los parámetros del modelo. Mediante el modelo calibrado se dispone ahora de una herramienta que permite reproducir la dinámica sedimentaria de un tramo del río Ebro. Esta herramienta puede resultar útil para poder describir el comportamiento de otros tramos del mismo río.Postprint (published version