[ES] El radón (222Rn) es un gas radiactivo, de origen natural, generado a partir de la desintegración radiactiva del radio (226Ra). Clasificado como elemento cancerígeno por la Organización Mundial de la Salud, es la segunda causa de cáncer de pulmón en la población. La elevada peligrosidad de este gas ha fomentado e impulsado numerosos estudios y análisis dentro del ámbito de la protección radiológica. En este contexto de avance y mejora tecnológica y dada la necesidad de estudiar el comportamiento físico del gas radón, se plantea el objetivo principal de esta investigación. La presente Tesis Doctoral se basa en un análisis del comportamiento difusivo del gas radón durante su acumulación en aire y en procesos de transferencia en los que coexisten agua y aire. En primer lugar, se describe un estudio de caso real, basado en mediciones de campo que suponen el punto de partida de la tesis y que han promovido el desarrollo de la metodología necesaria para poder implementar los ensayos a escala laboratorio. Se han llevado a cabo diferentes procedimientos experimentales que permiten monitorizar la evolución de la concentración de radón en el tiempo. Por un lado, se analiza únicamente en aire, cuando el gas se acumula en el interior de depósitos de diferentes volúmenes, y por otro, se estudia la transferencia del radón del agua al aire durante los procesos de acumulación y decaimiento, tanto en condiciones de agua en estado estático como en agitación. A partir de los resultados obtenidos de concentración de radón en aire, se determina la concentración máxima alcanzable y la tasa de emisión generada por cada fuente muestreada. Por último, el tratamiento de datos de los resultados experimentales de transferencia de radón en los ensayos agua-aire, han requerido el desarrollo de modelos dinámicos que reproducen el comportamiento del gas en las diferentes condiciones ensayadas. Esto ha permitido determinar parámetros característicos del proceso difusivo del gas radón como el coeficiente de velocidad de transferencia del gas de un medio a otro y la tasa de emanación del medio acuoso. Se han validado estos resultados mediante la comparación de las concentraciones de radón en agua y en aire estimadas a partir del modelo analítico para las diferentes condiciones ensayadas, con los valores experimentales correspondientes. El ajuste preciso de estos modelos dinámicos permite predecir las concentraciones de radón en otras condiciones de ensayo. / [CA] El radó (222Rn) és un gas radioactiu, d'origen natural, generat a partir de la desintegració radioactiva del radi (226Ra). Classificat com a element cancerigen per la Organització Mundial de la Salut, és la segona causa de càncer de pulmó en la població. L'elevada perillositat d'aquest gas ha promogut i impulsat nombrosos estudis i anàlisi en l'àmbit de la protecció radiològica. En aquest context d'avanç i millora tecnològica i degut a la necessitat d'estudiar el comportament físic del gas radó, es planteja l'objectiu principal d'aquesta investigació. Aquesta Tesis Doctoral es basa en una anàlisi del comportament difusiu del gas radó durant la seua acumulació en aire i en processos de transferència en els que estan en contacte agua i aire. En primer lloc, es descriu un estudi de cas real, basat en mesures de camp que suposa el punt de partida i que han permés el desenvolupament de la metodologia necessària per poder implementar els estudis a escala laboratori. S'han dut a terme diversos procediments experimentals que permeten monitoritzar l'evolució de la concentració de radó en funció del temps. Per una banda, s'analitzen els nivells únicament en aire, quan el gas s'acumula en l'interior de depòsits de diferents volums i per altra, per estudiar la transferència de radó de l'aigua a l'aire, tant en processos d'acumulació com de decaïment, quan l'aigua es troba en estat estàtic i en agitació. A partir dels resultats experimentals obtinguts de concentració de radó en aire, es determina la concentració màxima, i la taxa d'emissió generada per cada font mostrejada. Per últim, el tractament de les dades de de transferència de radó en els assaigs agua-aire, requereixen del desenvolupament de models dinàmics que reprodueixen el comportament del gas en les diferents condicions. Açò ha permés determinar paràmetres característics del procés difusiu del gas d'un medi a altre així com la taxa d'emanació de l'aigua. S'han validat els resultats mitjançant la comparació de les concentracions de radó en aigua i en aire, estimades a partir del model analític, amb els valors experimentals del laboratori. L'ajust precís d'aquests models dinàmics permet predir les concentracions de radó en altres condicions de mostreig. / [EN] Radon (222Rn) is a naturally occurring radioactive gas generated from radium (226Ra) decay. Classified as a carcinogen by the World Health Organization, it is the second cause of lung cancer. The hazardous nature of this gas has encouraged numerous studies and investigations within the field of radiological protection. In hits context of technological progress and improvement, according to the importance of studying radon physical behavior, the main goal of this research is proposed. This PhD thesis provides an analysis of the diffusive behavior of radon gas during its accumulation in air and in transfer processes in which water and air coexist. First, a real study case is described, based on field measurements which are the starting point of the thesis and has driven the development of the methodology to be able to implement the tests at laboratory scale. Different experimental procedures have been carried out to evaluate the radon concentration. On the one hand, it is analyzed only in air, when the gas accumulates inside tanks of different volumes and, on the other hand, the radon transfer from water to air, during accumulation and decay processes are studied, both in conditions of water in static state and in turbulence. From the results obtained for radon concentration in air, the maximum achievable concentration and the emission rate generated by each sampled source is determined. Finally, the data processing of the experimental results of radon transfer in the water-air tests has required the development of dynamic models that reproduce the gas behavior in the different conditions tested. It has been determined characteristic parameters of the diffusive process of radon gas, such as the gas transfer rate coefficient from one medium to another and the emanation rate from water to air. These results have been validated by comparing the radon concentrations in water and air, estimated from the analytical model for the different conditions tested, with the corresponding experimental values. Accurate fitting of these dynamic models allows prediction of radon concentrations under other test conditions. / Noverques Medina, A. (2022). Estudio del comportamiento del gas radón (222Rn) en los procesos de transferencia en agua y en aire [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185792

[ES] Cada día surgen nuevas tecnologías que cambian el mundo tal y como lo conocemos: cómo aprendemos, trabajamos y nos relacionamos. Este escenario lleva a las organizaciones a adaptar rápidamente no sólo sus productos y servicios, sino también su estructura y estrategias para sobrevivir y prosperar. Como se ha estudiado ampliamente, alinear la tecnología de la información con objetivos de alto nivel es clave para que una organización se adapte rápidamente a su entorno. Los métodos de desarrollo dirigidos por modelos (MDD) han contribuido a ello al incluir los objetivos de negocio en el proceso de desarrollo de software, proporcionando trazabilidad, calidad y eficiencia mediante transformaciones de modelo a modelo. Sin embargo, los métodos MDD existentes no han incluido la estrategia y la estructura de la organización en el proceso de desarrollo. Esta tesis integra la información organizacional en un método MDD existente compuesto por OO-Method, un método MDD orientado a objetos, y Análisis de Comunicaciones, un método de modelado de procesos de negocio orientado a la comunicación. A ellos, se integran las principales contribuciones de esta tesis: LiteStrat, un método de modelado organizacional, y Stra2Bis, un método para diseñar procesos de negocio alineados estratégicamente. LiteStrat permite modelar las influencias externas que demandan el desarrollo de nuevo software, y la estrategia y la estructura organizacional para abordar dicha influencia. Stra2Bis integra LiteStrat y Análisis de Comunicaciones a través de tres reglas de transformación, generando una estructura de procesos de negocio alineada con la organización. Hemos realizado validaciones experimentales de las mejoras de completitud y precisión de los modelos producidos por los métodos, y de la eficacia y satisfacción de sus usuarios. El trabajo futuro se centra en la aplicación de los métodos en la industria y en su evolución continua. / [CA] Cada dia sorgixen noves tecnologies que canvien el món tal com el coneixem: com aprenem, treballem i ens relacionem. Aquest escenari porta a les organitzacions a adaptar ràpidament no sols els seus productes i servicis, sinó també la seua estructura i estratègies per a sobreviure i prosperar. Com s'ha estudiat àmpliament, alinear la tecnologia de la informació amb objectius d'alt nivell és clau perquè una organització s'adapte ràpidament al seu entorn. Els mètodes de desenvolupament dirigits per models (MDD) hi han contribuït en incloure els objectius de negoci en el procés de desenvolupament de programari, proporcionant traçabilitat, qualitat i eficiència mitjançant transformacions de model a model. No obstant, els mètodes MDD existents no han inclòs l'estratègia i l'estructura de l'organització en el procés de desenvolupament. Aquesta tesi integra la informació organitzacional en un mètode MDD existent compost per OO-Method, un mètode MDD orientat a objectes, i Anàlisis de Comunicacions, un mètode de modelatge de processos de negoci orientat a la comunicació. A ells, s'integren les principals contribucions d'aquesta tesi: LiteStrat, un mètode de modelatge organitzacional, i Stra2Bis, un mètode per a dissenyar processos de negoci alineats estratègicament. LiteStrat permet modelar les influències externes que demanden el desenvolupament de nou programari, i l'estratègia i l'estructura organitzacional per a abordar aquesta influència. Stra2Bis integra LiteStrat i Anàlisi de Comunicacions a través de tres regles de transformació, generant una estructura de processos de negoci alineada amb l'organització. Hem realitzat validacions experimentals de les millores de completesa i precisió dels models produïts pels mètodes, i de l'eficàcia i satisfacció dels seus usuaris. El treball futur se centra en l'aplicació dels mètodes en la indústria i en la seua evolució contínua. / [EN] New, disruptive technologies emerge daily, changing the world as we know it: how we learn, work, and socially interact. This ever-changing scenario pushes organisations to quickly adapt not only their products and services but also their structure and strategies to survive and thrive. As has been widely studied, aligning information technology to high-level goals is key for an organisation to adapt quickly to its environment. Model-driven development (MDD) methods have contributed to this by systematically including business goals in the software development process, providing traceability, quality and efficiency through model-to-model transformations. Yet, existing MDD methods have not included organisational strategy and structure in the development process. This thesis integrates organisational information into a baseline MDD method composed of the OO-Method, an object-oriented model-driven development method, and Communication Analysis, a communication-oriented business process modelling method. The baseline MDD method is extended by the main contributions of this thesis: LiteStrat, an organisational modelling method, and Stra2Bis, a method for designing strategically aligned business processes. LiteStrat supports modelling the external influences that drive new software development endeavours and the strategy and organisational structure to address such influence. Stra2Bis integrates LiteStrat and Communication Analysis through three model-to-model transformation guidelines, generating the scaffold of business processes aligned with the organisation's structure and strategy. Sound experimental validations were performed to assess the methods' improvements in completeness and accuracy and their effect on the method users' efficiency and satisfaction. Further work regards implementing the methods into industrial contexts and their continuous evolution. / Project Participation: SREC: Desarrollo ágil de sistemas desde requisitos a código (SREC). PID2021-123824OB-I00: Agencia Estatal de Investigacion, España. 2022-2025. DELFOS: Sistema de información para la gestión de variaciones genómicas. PDC2021-121243-I00 - Agencia Estatal de Investigacion, España. 2021-2023. OGMIOS: Sistema inteligente de apoyo a la toma de decisiones clínicas en medicina de precisión. INNEST/2021/57 - Agencia Estatal de Investigacion, España. 2021-2023. / Noel López, RA. (2024). Design and Implementation of a Model-Driven Software Production Method: from Strategy to Code [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203527

Tesis por compendio / [ES] El fuego es uno de los principales riesgos que pueden afectar a las estructuras de acero. El impacto del fuego en estas estructuras es muy adverso y complejo de simular, principalmente en escenarios de fuego realistas, donde el calentamiento en los miembros de acero no es uniforme y en miembros de acero esbeltos porque fallan prematuramente por la aparición de abolladuras locales. Para predecir con exactitud la respuesta de las estructuras de acero al fuego, se han desarrollado modelos avanzados y complejos de EF con elementos de cáscara y sólidos. Sin embargo, estos modelos son costosos desde el punto de vista computacional, lo que complica la realización de análisis más complejos que requieren muchas simulaciones en poco tiempo y con bajos costes computacionales. Por lo tanto, es necesario desarrollar modelos computacionales sencillos, precisos y de bajo coste, tan fiables como los modelos de cáscara, que abran el camino más fácilmente hacia la modelización de problemas estructurales de acero más complejos en situación de incendio. En esta tesis se presentan propuestas sencillas y de bajo coste computacional para simular la respuesta mecánica de estructuras de acero en condición de incendio utilizando un elemento finito de viga de Timoshenko de Ansys. Una de las propuestas consiste en una nueva metodología para el análisis en 3D de estructuras de acero sometidas a temperaturas no uniformes por el fuego. Las otras consisten en dos estrategias de modelización para analizar el pandeo lateral torsional en miembros de acero de clase 4 a temperaturas elevadas. Las propuestas simplifican significativamente la modelización estructural y se validan satisfactoriamente con resultados numéricos y experimentales. Esto significa que problemas complejos de ingeniería de incendio, como los análisis probabilísticos y de optimización, pueden tratarse con mucha más facilidad, lo que representa un paso importante hacia la aplicación generalizada de enfoques basados en el desempeño para tratar los efectos del fuego en las estructuras de acero. / [CA] El foc és un dels principals riscos que poden afectar les estructures d'acer. L'impacte del foc en estes estructures és molt advers i complex de simular, principalment en escenaris de foc realistes, on el calfament en els membres d'acer no és uniforme i en membres d'acer esvelts perquè fallen prematurament per l'aparició d'abonyegadures locals. Per a predir amb exactitud la resposta de les estructures d'acer al foc, s'han desenvolupat models avançats i complexos d'elements finits de corfa i sòlids. No obstant això, estos models són computacionalment costosos, la qual cosa complica la realització d'anàlisi més complexos que requerixen moltes simulacions en poc de temps i amb baixos costos computacionals. Per tant, és necessari desenvolupar models computacionals senzills, precisos i de baix cost, tan fiables com els models de corfa, que òbriguen el camí més fàcilment cap a la modelització de problemes estructurals d'acer més complexos en situació d'incendi. En esta tesi es presenten propostes senzilles i de baix cost per a simular la resposta mecànica d'estructures d'acer en condició d'incendi utilitzant un element finit de biga de Timoshenko d'Ansys. Una de les propostes consistix en una nova metodologia per a l'anàlisi en 3D d'estructures d'acer sotmeses a temperatures no uniformes pel foc. Les altres consistixen en dos estratègies de modelització per a analitzar el bombament lateral torsional en membres d'acer de classe 4 a temperatures elevades. Les propostes simplifiquen significativament la modelització estructural i es validen satisfactòriament amb resultats numèrics i experimentals. Açò significa que problemes complexos d'enginyeria d'incendi, com les anàlisis probabilístiques i d'optimització, poden tractar-se amb molta més facilitat, la qual cosa representa un pas important cap a l'aplicació generalitzada d'enfocaments basats en l'exercici per a tractar els efectes del foc en les estructures d'acer. / [EN] Fire is one of the main hazards that can affect steel structures. The impact of fire on these structures is highly adverse and complex to simulate, mainly in realistic fire scenarios, where heating in steel members is non-uniform and in slender steel members because they fail prematurely by local buckling. In order to accurately predict the response of steel structures to fire, advanced and complex FE models with shell and solid elements have been developed. However, these shell models are computationally expensive, complicating the carrying out of more complex analyses that require many simulations in a short time and at low computational costs. Therefore, there is a need to develop simple, accurate, and low-cost computational models as reliable as shell-type models that open the path more easily towards modeling more complex steel structural problems in fire conditions. This thesis presents simple and low-cost proposals to simulate the mechanical response of steel structures under fire using Timoshenko's beam-type finite element available in Ansys. One of the proposals consists of a new methodology for the 3D-analysis of steel frames subjected to non-uniform temperatures by fire. The others consist of two modeling strategies for analyzing the lateral-torsional buckling in class-4 steel structural members at elevated temperatures. The proposals significantly simplify the structural modeling and satisfactorily validate numerical and experimental results. That means that complex fire engineering problems, such as probabilistic and optimization analyses, can be handled much more easily, representing a significant step toward the generalized application of performance-based approaches to deal with fire effects on steel structures. / Pallares Muñoz, MR. (2022). New Proposals for Modeling the Thermo-Mechanical Response of Steel Structures Under Fire Using Beam-Type Finite Elements [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182768 / Compendio

L’introduction aux concepts unificateurs dans l’enseignement des mathématiques privilégie typiquement l’approche axiomatique. Il n’est pas surprenant de constater qu’une telle approche tend à une algorithmisation des tâches pour augmenter l’efficacité de leur résolution et favoriser la transparence du nouveau concept enseigné (Chevallard, 1991). Cette réponse classique fait néanmoins oublier le rôle unificateur du concept et n’encourage pas à l’utilisation de sa puissance. Afin d’améliorer l’apprentissage d’un concept unificateur, ce travail de thèse étudie la pertinence d’une séquence didactique dans la formation d’ingénieurs centrée sur un concept unificateur de l’algèbre linéaire: la transformation linéaire (TL). La notion d’unification et la question du sens de la linéarité sont abordées à travers l’acquisition de compétences en résolution de problèmes. La séquence des problèmes à résoudre a pour objet le processus de construction d’un concept abstrait (la TL) sur un domaine déjà mathématisé, avec l’intention de dégager l’aspect unificateur de la notion formelle (Astolfi y Drouin, 1992). À partir de résultats de travaux en didactique des sciences et des mathématiques (Dupin 1995; Sfard 1991), nous élaborons des situations didactiques sur la base d’éléments de modélisation, en cherchant à articuler deux façons de concevoir l’objet (« procédurale » et « structurale ») de façon à trouver une stratégie de résolution plus sûre, plus économique et réutilisable. En particulier, nous avons cherché à situer la notion dans différents domaines mathématiques où elle est applicable : arithmétique, géométrique, algébrique et analytique. La séquence vise à développer des liens entre différents cadres mathématiques, et entre différentes représentations de la TL dans les différents registres mathématiques, en s’inspirant notamment dans cette démarche du développement historique de la notion. De plus, la séquence didactique vise à maintenir un équilibre entre le côté applicable des tâches à la pratique professionnelle visée, et le côté théorique propice à la structuration des concepts. L’étude a été conduite avec des étudiants chiliens en formation au génie, dans le premier cours d’algèbre linéaire. Nous avons mené une analyse a priori détaillée afin de renforcer la robustesse de la séquence et de préparer à l’analyse des données. Par l’analyse des réponses au questionnaire d’entrée, des productions des équipes et des commentaires reçus en entrevus, nous avons pu identifier les compétences mathématiques et les niveaux d’explicitation (Caron, 2004) mis à contribution dans l’utilisation de la TL. Les résultats obtenus montrent l’émergence du rôle unificateur de la TL, même chez ceux dont les habitudes en résolution de problèmes mathématiques sont marquées par une orientation procédurale, tant dans l’apprentissage que dans l’enseignement. La séquence didactique a montré son efficacité pour la construction progressive chez les étudiants de la notion de transformation linéaire (TL), avec le sens et les propriétés qui lui sont propres : la TL apparaît ainsi comme un moyen économique de résoudre des problèmes extérieurs à l’algèbre linéaire, ce qui permet aux étudiants d’en abstraire les propriétés sous-jacentes. Par ailleurs, nous avons pu observer que certains concepts enseignés auparavant peuvent agir comme obstacles à l’unification visée. Cela peut ramener les étudiants à leur point de départ, et le rôle de la TL se résume dans ces conditions à révéler des connaissances partielles, plutôt qu’à guider la résolution. / Introduction to unifying concepts in the teaching of mathematics typically adopts the axiomatic approach. It is not surprising that under these conditions, tasks tend to become more algorithmic in order to help students’ performance and favor apparent transparency of the new concept (Chevallard, 1991). This classical response makes forget the unifying role of the concept and does not encourage its powerful use. In order to improve the learning of a unifying concept, this thesis aimed at studying the relevance of a didactical sequence in the formal training of future engineers, centered on a unifying concept of linear algebra: the linear transformation (LT). The idea of unification and the question of meaning are addressed through the development of problem solving competencies. The sequence of problems to solve is aimed at constructing an abstract concept (the LT) on a domain which is already mathematized, with the intent of abstracting the unifying aspect of the formal notion (Astolfi y Drouin, 1992). Building on the work of Dupin (1995) and Sfard (1991), in mathematics and science education, we have designed didactical situations with elements of modelling, by articulating two ways of conceiving the notion (« procedural » and « structural ») in order to find a safest, more economical and reusable solving strategy. In particular, we have situated the notion in various mathematical domains where it is applicable: arithmetics, geometry, algebra and analysis. The sequence aims at developing connections between different mathematical frameworks, and between various representations of the LT in the different mathematical registers, with the historical development of the notion as a source of inspiration. Moreover, the didactical sequence aims at achieving a balance between the practical aspect of the tasks in the foreseen professional practice and the theoretical aspect required to structure the concepts. The study was conducted in Chile, with engineering students in the first linear algebra course of the program. We had completed a detailed a priori analysis of the sequence in order to reinforce its robustness and prepare for data analysis. With the analysis of answers to the entry questionnaire, team productions to the tasks, and comments received in students interview, we were able to identify the mathematical competencies and the levels of communication (Caron, 2004) put at work in their use of the LT. Results show emergence of the unifying role of the LT, even with students whose problem solving habits in mathematics have been marked by a procedural influence in the teaching and the learning. The didactical sequence showed its effectiveness in the progressive construction by students of the linear transformation concept (LT), with its specific meaning and properties: the TL has appeared as an economical means of solving problems outside of linear algebra, which helped students in abstracting its underlying properties. In contrast, we have also observed that some previously taught concepts could act as obstacles to the desired unification. In these cases, students could revert to their old habits, and their use of the LT would rather reveal their partial understanding than help guide the resolution. / La introducción de conceptos unificadores en la enseñanza de las matemáticas privilegia comúnmente el enfoque axiomático. No es sorprendente que la utilización de este concepto así definido, opera a menudo sobre la algoritmización de tareas para aumentar la eficacia de las resoluciones y promover la transparencia del nuevo objeto enseñado (Chevallard, 1991). Esta respuesta clásica hace sin embargo olvidar el rol unificador y no favorece la utilización de su poder. A fin de mejorar el aprendizaje de un concepto unificador, este trabajo de tesis estudia la pertinencia de una secuencia didáctica en la formación de ingenieros sobre un concepto unificador del álgebra lineal: la transformación lineal (TL). La noción de unificación y la pregunta del sentido lineal son tratadas bajo el ángulo de la adquisición de competencias en situación de resolución de problemas. La secuencia de los problemas a resolver está centrada en el proceso de construir un concepto abstracto (la TL) sobre un dominio ya matematizado, con el fin de retener el aspecto unificador de la noción formal (Astolfi y Drouin, 1992). A partir de resultados de trabajos de didácticas de las ciencias y de las matemáticas (Dupin 1995; Sfard 1991), elaboramos situaciones didácticas en base a elementos de modelización articulando las dos formas de concebir el objeto: “procedural” y “estructural” que permitan encontrar un medio de resolución más seguro, más económico y reutilizable. En particular, tratamos de hacer interactuar las aplicaciones de la noción situándonos en diversos dominios matemáticos; aritmético, geométrico, algebraico y analítico. La secuencia pone atención al desarrollo de conexiones entre diferentes marcos, y entre las representaciones de la TL en los distintos registros, inspirándose en particular del desarrollo histórico de la noción. Por sí misma, la secuencia didáctica, se encarga de mantener un equilibrio entre el lado aplicable de las tareas a su dominio práctico profesional y el lado teórico para ayudar a la estructuración de los conceptos. El estudio concierne a estudiantes chilenos en un primer curso de álgebra lineal. Valoramos un análisis a priori bien detallado para reforzar la secuencia y al mismo tiempo preparar el análisis de los datos. Con el análisis de las respuestas al cuestionario de entrada, de las producciones de los equipos y de los comentarios recibidos en entrevista, pudimos identificar las competencias matemáticas y los niveles de explicitación (Caron, 2004) en la utilización de la TL. Los resultados obtenidos muestran la emergencia del papel unificador de la TL, incluso en aquellos cuyas costumbres en resolución de problemas matemáticos están marcadas por los enfoques procedurales de aprendizaje y de enseñanza. La secuencia didáctica ha mostrado ser eficaz para el desarrollo progresivo de la herramienta lineal (TL) con sentido y propiedades propias: la TL aparece como un medio económico para resolver problemas fuera del álgebra lineal, lo que parece otorgar a los estudiantes una abstracción de las propiedades subyacentes. Por otra parte, observamos que los procesos atados por la enseñanza a ciertos conceptos pueden actuar como obstáculos a la unificación. Eso puede hacer volver a los estudiantes al punto de entrada, y el papel de la TL resulta más bien “revelar” un conocimiento parcial que conducir el proceso de la solución.

La tesi desenvolupa el tema de la predicció de la volatilitat financera en el context de l’ús de dades d’alta freqüència, i se centra en una línia de recerca doble: proposar models alternatius que millorarien la predicció de la volatilitat i classificar els models de volatilitat ja existents com els que es proposen en aquesta tesi. Els objectius es poden classificar en tres categories. El primer consisteix en la proposta d’un nou mètode de predicció de la volatilitat que segueix una línia de recerca desenvolupada recentment, la qual apunta al fet de mesurar la volatilitat intradia, com també la nocturna. Es proposa una categoria de models realized GARCH bivariants. El segon objectiu consisteix en la proposta d’una metodologia per predir la volatilitat diària multivariant amb models autoregressius que utilitzen estimacions de volatilitat diària (i nocturna, en el cas dels bivariants), a més d’informació d’alta freqüència, quan se’n disposava. S’aplica l’anàlisi de components principals (ACP) a un conjunt de models de tipus realized GARCH univariants i bivariants. El mètode representa una extensió d’un model ja existent (PC-GARCH) que estimava un model GARCH multivariant a partir de l’estimació de models GARCH univariants dels components principals de les variables inicials. El tercer objectiu de la tesi és classificar el rendiment dels models de predicció de la volatilitat ja existents o dels nous, a més de la precisió de les mesures intradia que s’utilitzaven en les estimacions dels models. En relació amb els resultats, s’observa que els models EGARCHX, realized EGARCH i realized GARCH(2,2) obtenen una millor valoració, mentre que els models GARCH i no realized EGARCH obtenen uns resultats inferiors en gairebé totes les proves. Això permet concloure que el fet d’incorporar mesures de volatilitat intradia millora el problema de la modelització. Quant a la classificació dels models realized bivariants, s’observa que tant els models realized GARCH bivariant (en versions completes i parcials) com el model realized EGARCH bivariant obtenen millors resultats; els segueixen els models realized GARCH(2,2) bivariant, EGARCH bivariant I EGARCHX bivariant. En comparar les versions bivariants amb les univariants, amb l’objectiu d’investigar si l’ús de mesures de volatilitat nocturna a les equacions dels models millora l’estimació de la volatilitat, es mostra que els models bivariants superen els univariants. Els resultats proven que els models bivariants no són totalment inferiors als seus homòlegs univariants, sinó que resulten ser bones alternatives per utilitzar-los en la predicció, juntament amb els models univariants, per tal d’obtenir unes estimacions més fiables. / La tesis desarrolla el tema de la predicción de la volatilidad financiera en el contexto del uso de datos de alta frecuencia, y se centra en una doble línea de investigación: la de proponer modelos alternativos que mejorarían la predicción de la volatilidad y la de clasificar modelos de volatilidad ya existentes como los propuestos en esta tesis. Los objetivos se pueden clasificar en tres categorías. El primero consiste en la propuesta de un nuevo método de predicción de la volatilidad que sigue una línea de investigación recientemente desarrollada, la cual apunta al hecho de medir la volatilidad intradía, así como la nocturna. Se propone una categoría de modelos realized GARCH bivariantes. El segundo objetivo consiste en proponer una metodología para predecir la volatilidad diaria multivariante con modelos autorregresivos que utilizaran estimaciones de volatilidad diaria (y nocturna, en el caso de los bivariantes), además de información de alta frecuencia, si la había disponible. Se aplica el análisis de componentes principales (ACP) a un conjunto de modelos de tipo realized GARCH univariantes y bivariantes. El método representa una extensión de un modelo ya existente (PCGARCH) que calculaba un modelo GARCH multivariante a partir de la estimación de modelos GARCH univariantes de los componentes principales de las variables iniciales. El tercer objetivo de la tesis es clasificar el rendimiento de los modelos de predicción de la volatilidad ya existentes o de los nuevos, así como la precisión de medidas intradía utilizadas en las estimaciones de los modelos. En relación con los resultados, se observa que los modelos EGARCHX, realized EGARCH y GARCH(2,2) obtienen una mejor valoración, mientras que los modelos GARCH y no realized EGARCH obtienen unos resultados inferiores en casi todas las pruebas. Esto permite concluir que el hecho de incorporar medidas de volatilidad intradía mejora el problema de la modelización. En cuanto a la clasificación de modelos realized bivariantes, se observa que tanto los modelos realized GARCH bivariante (en versiones completas y parciales) como realized EGARCH bivariante obtienen mejores resultados; les siguen los modelos realized GARCH(2,2) bivariante, EGARCH bivariante y EGARCHX bivariante. Al comparar las versiones bivariantes con las univariantes, con el objetivo de investigar si el uso de medidas de volatilidad nocturna en las ecuaciones de los modelos mejora la estimación de la volatilidad, se muestra que los modelos bivariantes superan los univariantes. Los resultados prueban que los modelos bivariantes no son totalmente inferiores a sus homólogos univariantes, sino que resultan ser buenas alternativas para utilizarlos en la predicción, junto con los modelos univariantes, para lograr unas estimaciones más fiables. / The thesis develops the topic of financial volatility forecasting in the context of the usage of high frequency data, and focuses on a twofold line of research: that of proposing alternative models that would enhance volatility forecasting and that of ranking existing or newly proposed volatility models. The objectives may be disseminated in three categories. The first scope constitutes of the proposal of a new method of volatility forecasting that follows a recently developed research line that pointed to using measures of intraday volatility and also of measures of night volatility, the need for new models being given by the question whether adding measures of night volatility improves day volatility estimations. As a result, a class of bivariate realized GARCH models was proposed. The second scope was to propose a methodology to forecast multivariate day volatility with autoregressive models that used day (and night for bivariate) volatility estimates, as well as high frequency information when that was available. For this, the Principal Component algorithm (PCA) was applied to a class of univariate and bivariate realized GARCH-type of models. The method represents an extension of one existing model (PC GARCH) that estimated a multivariate GARCH model by estimating univariate GARCH models of the principal components of the initial variables. The third goal of the thesis was to rank the performance of existing or newly proposed volatility forecasting models, as well as the accuracy of the intraday measures used in the realized models estimations. With regards to the univariate realized models’ rankings, it was found that EGARCHX, Realized EGARCH and Realized GARCH(2,2) models persistently ranked better, while the non-realized GARCH and EGARCH models performed poor in each stance almost. This allowed us to conclude that incorporating measures of intraday volatility enhances the modeling problem. With respect to the bivariate realized models’ ranking, it was found that Bivariate Realized GARCH (partial and complete versions) and Bivariate Realized EGARCH models performed the best, followed by the Bivariate Realized GARCH(2,2), Bivariate EGARCH and Bivariate EGARCHX models. When the bivariate versions were compared to the univariate ones in order to investigate whether using night volatility measurements in the models’ equations improves volatility estimation, it was found that the bivariate models surpassed the univariate ones when specific methodology, ranking criteria and stocks were used. The results were mixed, allowing us to conclude that the bivariate models did not prove totally inferior to their univariate counterparts, proving as good alternative options to be used in the forecasting exercise, together with the univariate models, for more reliable estimates. Finally, the PC realized models and PC bivariate realized models were estimated and their performances were ranked; improvements the PC methodology brought in high frequency multivariate modeling of stock returns were also discussed. PC models were found to be highly effective in estimating multivariate volatility of highly correlated stock assets and suggestions on how investors could use them for portfolio selection were made.

The activated sludge and anaerobic digestion processes have been modelled in widely accepted models. Nevertheless, these models still have limitations when describing operational problems of microbiological origin. The aim of this thesis is to develop a knowledge-based model to simulate risk of plant-wide operational problems of microbiological origin.For the risk model heuristic knowledge from experts and literature was implemented in a rule-based system. Using fuzzy logic, the system can infer a risk index for the main operational problems of microbiological origin (i.e. filamentous bulking, biological foaming, rising sludge and deflocculation). To show the results of the risk model, it was implemented in the Benchmark Simulation Models. This allowed to study the risk model's response in different scenarios and control strategies. The risk model has shown to be really useful providing a third criterion to evaluate control strategies apart from the economical and environmental criteria. / Els processos de fangs activats i digestió anaeròbia estan descrits en models àmpliament acceptats. No obstant, aquests encara tenen limitacions a l'hora de descriure problemes operacionals d'origen microbiològic. L'objectiu és desenvolupar un model basat en el coneixement per simular el risc de problemes operacionals d'origen microbiològic en planta completa. Per al model de risc es va utilitzar coneixement d'experts i de la bibliografia implementat després en un sistema basat en regles. Utilitzant la lògica difusa, el sistema pot inferir un índex de risc per a problemes operacionals d'origen microbiològic (esponjament, escumes, desnitrificació incontrolada i desflocul•lació). Per a mostrar els resultats del model de risc es va implementar i aplicar en els diferents Benchmark Simulation Models. Això ha permés estudiar la resposta del model de risc en diferents escenaris i estratègies de control. El model de risc ha mostrat ser molt útil proporcionant un tercer criteri per a l'avaluació d'estratègies de control a part dels criteris econòmics i ambientals.

L’introduction aux concepts unificateurs dans l’enseignement des mathématiques privilégie typiquement l’approche axiomatique. Il n’est pas surprenant de constater qu’une telle approche tend à une algorithmisation des tâches pour augmenter l’efficacité de leur résolution et favoriser la transparence du nouveau concept enseigné (Chevallard, 1991). Cette réponse classique fait néanmoins oublier le rôle unificateur du concept et n’encourage pas à l’utilisation de sa puissance. Afin d’améliorer l’apprentissage d’un concept unificateur, ce travail de thèse étudie la pertinence d’une séquence didactique dans la formation d’ingénieurs centrée sur un concept unificateur de l’algèbre linéaire: la transformation linéaire (TL). La notion d’unification et la question du sens de la linéarité sont abordées à travers l’acquisition de compétences en résolution de problèmes. La séquence des problèmes à résoudre a pour objet le processus de construction d’un concept abstrait (la TL) sur un domaine déjà mathématisé, avec l’intention de dégager l’aspect unificateur de la notion formelle (Astolfi y Drouin, 1992). À partir de résultats de travaux en didactique des sciences et des mathématiques (Dupin 1995; Sfard 1991), nous élaborons des situations didactiques sur la base d’éléments de modélisation, en cherchant à articuler deux façons de concevoir l’objet (« procédurale » et « structurale ») de façon à trouver une stratégie de résolution plus sûre, plus économique et réutilisable. En particulier, nous avons cherché à situer la notion dans différents domaines mathématiques où elle est applicable : arithmétique, géométrique, algébrique et analytique. La séquence vise à développer des liens entre différents cadres mathématiques, et entre différentes représentations de la TL dans les différents registres mathématiques, en s’inspirant notamment dans cette démarche du développement historique de la notion. De plus, la séquence didactique vise à maintenir un équilibre entre le côté applicable des tâches à la pratique professionnelle visée, et le côté théorique propice à la structuration des concepts. L’étude a été conduite avec des étudiants chiliens en formation au génie, dans le premier cours d’algèbre linéaire. Nous avons mené une analyse a priori détaillée afin de renforcer la robustesse de la séquence et de préparer à l’analyse des données. Par l’analyse des réponses au questionnaire d’entrée, des productions des équipes et des commentaires reçus en entrevus, nous avons pu identifier les compétences mathématiques et les niveaux d’explicitation (Caron, 2004) mis à contribution dans l’utilisation de la TL. Les résultats obtenus montrent l’émergence du rôle unificateur de la TL, même chez ceux dont les habitudes en résolution de problèmes mathématiques sont marquées par une orientation procédurale, tant dans l’apprentissage que dans l’enseignement. La séquence didactique a montré son efficacité pour la construction progressive chez les étudiants de la notion de transformation linéaire (TL), avec le sens et les propriétés qui lui sont propres : la TL apparaît ainsi comme un moyen économique de résoudre des problèmes extérieurs à l’algèbre linéaire, ce qui permet aux étudiants d’en abstraire les propriétés sous-jacentes. Par ailleurs, nous avons pu observer que certains concepts enseignés auparavant peuvent agir comme obstacles à l’unification visée. Cela peut ramener les étudiants à leur point de départ, et le rôle de la TL se résume dans ces conditions à révéler des connaissances partielles, plutôt qu’à guider la résolution. / Introduction to unifying concepts in the teaching of mathematics typically adopts the axiomatic approach. It is not surprising that under these conditions, tasks tend to become more algorithmic in order to help students’ performance and favor apparent transparency of the new concept (Chevallard, 1991). This classical response makes forget the unifying role of the concept and does not encourage its powerful use. In order to improve the learning of a unifying concept, this thesis aimed at studying the relevance of a didactical sequence in the formal training of future engineers, centered on a unifying concept of linear algebra: the linear transformation (LT). The idea of unification and the question of meaning are addressed through the development of problem solving competencies. The sequence of problems to solve is aimed at constructing an abstract concept (the LT) on a domain which is already mathematized, with the intent of abstracting the unifying aspect of the formal notion (Astolfi y Drouin, 1992). Building on the work of Dupin (1995) and Sfard (1991), in mathematics and science education, we have designed didactical situations with elements of modelling, by articulating two ways of conceiving the notion (« procedural » and « structural ») in order to find a safest, more economical and reusable solving strategy. In particular, we have situated the notion in various mathematical domains where it is applicable: arithmetics, geometry, algebra and analysis. The sequence aims at developing connections between different mathematical frameworks, and between various representations of the LT in the different mathematical registers, with the historical development of the notion as a source of inspiration. Moreover, the didactical sequence aims at achieving a balance between the practical aspect of the tasks in the foreseen professional practice and the theoretical aspect required to structure the concepts. The study was conducted in Chile, with engineering students in the first linear algebra course of the program. We had completed a detailed a priori analysis of the sequence in order to reinforce its robustness and prepare for data analysis. With the analysis of answers to the entry questionnaire, team productions to the tasks, and comments received in students interview, we were able to identify the mathematical competencies and the levels of communication (Caron, 2004) put at work in their use of the LT. Results show emergence of the unifying role of the LT, even with students whose problem solving habits in mathematics have been marked by a procedural influence in the teaching and the learning. The didactical sequence showed its effectiveness in the progressive construction by students of the linear transformation concept (LT), with its specific meaning and properties: the TL has appeared as an economical means of solving problems outside of linear algebra, which helped students in abstracting its underlying properties. In contrast, we have also observed that some previously taught concepts could act as obstacles to the desired unification. In these cases, students could revert to their old habits, and their use of the LT would rather reveal their partial understanding than help guide the resolution. / La introducción de conceptos unificadores en la enseñanza de las matemáticas privilegia comúnmente el enfoque axiomático. No es sorprendente que la utilización de este concepto así definido, opera a menudo sobre la algoritmización de tareas para aumentar la eficacia de las resoluciones y promover la transparencia del nuevo objeto enseñado (Chevallard, 1991). Esta respuesta clásica hace sin embargo olvidar el rol unificador y no favorece la utilización de su poder. A fin de mejorar el aprendizaje de un concepto unificador, este trabajo de tesis estudia la pertinencia de una secuencia didáctica en la formación de ingenieros sobre un concepto unificador del álgebra lineal: la transformación lineal (TL). La noción de unificación y la pregunta del sentido lineal son tratadas bajo el ángulo de la adquisición de competencias en situación de resolución de problemas. La secuencia de los problemas a resolver está centrada en el proceso de construir un concepto abstracto (la TL) sobre un dominio ya matematizado, con el fin de retener el aspecto unificador de la noción formal (Astolfi y Drouin, 1992). A partir de resultados de trabajos de didácticas de las ciencias y de las matemáticas (Dupin 1995; Sfard 1991), elaboramos situaciones didácticas en base a elementos de modelización articulando las dos formas de concebir el objeto: “procedural” y “estructural” que permitan encontrar un medio de resolución más seguro, más económico y reutilizable. En particular, tratamos de hacer interactuar las aplicaciones de la noción situándonos en diversos dominios matemáticos; aritmético, geométrico, algebraico y analítico. La secuencia pone atención al desarrollo de conexiones entre diferentes marcos, y entre las representaciones de la TL en los distintos registros, inspirándose en particular del desarrollo histórico de la noción. Por sí misma, la secuencia didáctica, se encarga de mantener un equilibrio entre el lado aplicable de las tareas a su dominio práctico profesional y el lado teórico para ayudar a la estructuración de los conceptos. El estudio concierne a estudiantes chilenos en un primer curso de álgebra lineal. Valoramos un análisis a priori bien detallado para reforzar la secuencia y al mismo tiempo preparar el análisis de los datos. Con el análisis de las respuestas al cuestionario de entrada, de las producciones de los equipos y de los comentarios recibidos en entrevista, pudimos identificar las competencias matemáticas y los niveles de explicitación (Caron, 2004) en la utilización de la TL. Los resultados obtenidos muestran la emergencia del papel unificador de la TL, incluso en aquellos cuyas costumbres en resolución de problemas matemáticos están marcadas por los enfoques procedurales de aprendizaje y de enseñanza. La secuencia didáctica ha mostrado ser eficaz para el desarrollo progresivo de la herramienta lineal (TL) con sentido y propiedades propias: la TL aparece como un medio económico para resolver problemas fuera del álgebra lineal, lo que parece otorgar a los estudiantes una abstracción de las propiedades subyacentes. Por otra parte, observamos que los procesos atados por la enseñanza a ciertos conceptos pueden actuar como obstáculos a la unificación. Eso puede hacer volver a los estudiantes al punto de entrada, y el papel de la TL resulta más bien “revelar” un conocimiento parcial que conducir el proceso de la solución.

El desarrollo de modelos matemáticos predictivos de distinto tipos de fenómenos son aplicaciones fundamentales y útiles de las técnicas de Minería de Datos. Un buen modelo se convierte en una excelente herramienta científica que requiere de la existencia y disposición de grandes volúmenes de datos, además de habilidad y considerable tiempo aplicado del investigador para integrar los conocimientos más relevantes y característicos del fenómeno en estudio. En el caso concreto de ésta tesis, los modelos de predicción desarrollados se enfocaron en la predicción contaminantes ambientales como el valor medio de Partículas Finas (PM2.5) presentes en el aire respirable con un tiempo de anticipación de 8 horas y del Ozono Troposférico Máximo (O3) con 24 horas de anticipación. Se trabajó con un interesante conjunto de técnicas de predicción partiendo con herramientas de naturaleza paramétrica tan sencillas como Persistencia, Modelación Lineal Multivariante, así como la técnica semi-paramétrica: Regresión Ridge además de herramientas de naturaleza no paramétrica como Redes Neuronales Artificiales (ANN) como Perceptron Multicapa (MLP), Perceptrón Multi Capa Cuadrática (SMLP), Función de Base Radial (RBF) y Redes Elman, así como Máquinas de Vectores Soporte (SVM), siendo las técnicas no paramétricas las que generalizaron mejor los fenómenos modelizados. / Salazar Ruiz, E. (2008). Desarrollo de modelos predictivos de contaminantes ambientales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2504

Urgent scientifically-informed action is needed to stabilise the Earth System amidst anthropogenic climate change. Particularly, the notable transgression of the ‘biosphere integrity’ Planetary Boundary needs to be addressed. Modern Earth System Models struggle to accurately represent regional to local-scale climate features and biodiversity aspects. Recent developments allow to tackle these issues using Artificial Intelligence. This dissertation focuses on two main aspects: (i) deriving high spatio-temporal resolution climate data from coarser models; and (ii) integrating high-temporal-resolution climate data into Species Distribution Models. Three specific objectives were defined: Obj1 Improving Perfect Prognosis – Statistical Downscaling methods through modern Deep Learning algorithms. Obj2 Downscaling a high-resolution multivariate climate ensemble. Obj3 Employ the resulting dataset to improve Species Distribution Models’ projections. The objectives are connected to the three articles that support this cumulative dissertation. Its scope is limited to the Free State of Saxony, Germany, where local high-resolution climate data and high-quality observations of endangered vascular plant species were employed. From a broader perspective, these efforts should contribute to the overarching goal of bridging the gap between the scales of species distribution and climate models while establishing open-source, reproducible, and scalable containerised frameworks. Recent Deep Learning algorithms were leveraged to accomplish (i). The proposed frameworks enhance previous performance of Perfect Prognosis – Statistical Downscaling approaches, while ensuring repeatability. The key near-surface variables considered are precipitation, water vapour pressure, radiation, wind speed, and, maximum, mean and minimum temperature. The assumptions that support the Perfect Prognosis approach were thoroughly examined, confirming the robustness of the methods. The downscaled ensemble exhibits a novel output resolution of daily 1 km, which can serve as input for multiple climate impact studies, especially for local-scale decision-making and in topographically complex regions. Considerable methodological implementations were proposed and thoroughly analysed to achieve (ii). Despite notable limitations, Species Distribution Models are frequently used in climate change conservation planning. Thus, recent developments in climate data resolution could improve their usefulness and reliability, which have been previously constraint to coarse temporal aggregates in the projection domain. The presented framework provides fine-grained species suitability projections and satisfactory spatio-temporal transferability, albeit worrying trends. These improved projections are a step forward towards tailored conservation efforts. Limitations of Machine Learning methods and Species Distribution Models are addressed. Substantial avenues for future improvements are thoroughly discussed. As results suggest further reduction of suitable habitats, yet another call for swift action towards low-carbon societies is made. This requires maximising climate change mitigation and adaptation measures, along with a swift transition from short-term profit-driven policies to long-term sustainable development, but primarily, a collective shift in consciousness from anthropocentric positions to ecocentric policies and societies.:Contents Declaration of conformity........................................................ I Abstract....................................................................... III Zusammenfassung.................................................................. V Resumen........................................................................ VII Acknowledgments................................................................. IX List of Figures................................................................. XV List of Tables................................................................. XIX Symbols and Acronyms........................................................... XXI I Prelude & Foundations 1 1 Introduction................................................................... 3 1.1 Motivation – Human Impact on Earth....................................... 3 1.2 Earth System Modelling and Downscaling................................... 5 1.3 Biosphere’s Response to Recent Changes................................... 8 1.4 Species Distribution Models.............................................. 9 1.5 Objectives.............................................................. 10 1.6 Scope................................................................... 10 1.7 Outline................................................................. 10 2 Methodological Basis.......................................................... 13 2.1 Introduction to Artificial Intelligence Methods......................... 13 2.1.1 Artificial Intelligence........................................... 13 2.1.2 Machine Learning.................................................. 14 2.1.3 Deep Learning..................................................... 14 2.2 Downscaling Techniques.................................................. 15 2.2.1 Dynamical Downscaling............................................. 15 2.2.2 Statistical Downscaling........................................... 15 2.2.2.1 Model Output Statistics................................... 16 2.2.2.2 Perfect Prognosis......................................... 16 2.3 Species Distribution Models: Temporal Aspects........................... 17 2.4 Computational Framework................................................. 18 2.4.1 High-Performance Computing........................................ 18 2.4.2 Containers........................................................ 18 2.5 Remarks on Reproducibility.............................................. 19 II Articles’ Synthesis 21 3 Data.......................................................................... 23 3.1 Study Area.............................................................. 23 3.2 ReKIS................................................................... 24 3.3 ERA5.................................................................... 24 3.4 CORDEX.................................................................. 24 3.5 Species Occurrences..................................................... 25 3.6 WorldClim............................................................... 26 4 Methodological Implementations................................................ 27 4.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 27 4.1.1 Transfer Function Calibration.................................... 27 4.1.2 Evaluation....................................................... 29 4.1.3 Repeatability.................................................... 29 4.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 30 4.2.1 Transfer Function Adaptations.................................... 30 4.2.2 Validation....................................................... 30 4.2.3 Perfect Prognosis Assumptions Evaluation......................... 31 4.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 32 4.3.1 Climate Data..................................................... 32 4.3.1.1 Predictor Sets.......................................... 32 4.3.1.2 Temporal Approaches..................................... 33 4.3.2 SDM Implementation............................................... 33 4.3.3 Spatio-Temporal Thinning & Trimming.............................. 33 4.3.4 Meta-analysis.................................................... 34 4.3.5 Pseudo-Reality Assessment........................................ 34 4.3.6 Spatio-Temporal Transferability.................................. 34 5 Results & Discussions......................................................... 35 5.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 35 5.1.1 Performance Improvement.......................................... 35 5.1.2 Repeatability.................................................... 36 5.1.3 Transfer Function Suitability.................................... 38 5.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 39 5.2.1 Transfer Function performance.................................... 39 5.2.2 Bias-Correction.................................................. 40 5.2.3 Pseudo-Reality................................................... 42 5.2.4 Projections...................................................... 43 5.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 45 5.3.1 Predictor Set Evaluation for H2k................................. 45 5.3.2 Temporal Approach Comparison..................................... 46 5.3.3 Spatio-Temporal Transferability.................................. 47 5.3.4 Suitability Projections.......................................... 47 III Insights 51 6 Summary....................................................................... 53 6.1 Article A1.............................................................. 53 6.2 Article A2.............................................................. 54 6.3 Article A3.............................................................. 56 7 Conclusions and Outlook....................................................... 59 References 65 Articles 81 A1 Repeatable high-resolution statistical downscaling through deep learning..... 83 A2 Downscaling CORDEX Through Deep Learning to Daily 1 km Multivariate Ensemble in Complex Terrain............................................................. 103 A3 Integrating High-Temporal-Resolution Climate Projections into Species Distribu- tion Model..................................................................... 127 / Um das Erdsystem angesichts des anthropogenen Klimawandels zu stabilisieren, sind Maßnahmen auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse dringend erforderlich. Insbesondere muss die drastisch Überschreitung der planetaren Grenze ‘Integrität der Biosphäre’ angegangen werden. Bisher haben aber Modelle des Erdsystems Schwierigkeiten, regionale bis lokale Klimamerkmale und Aspekte der Biodiversität genau abzubilden. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen es, diese Herausforderungen mithilfe von Künstlicher Intelligenz anzugehen. Diese Dissertation konzentriert sich auf zwei Hauptaspekte: (i) die Ableitung von Klimadaten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung aus groberen Modellen und (ii) die Integration von Klimadaten mit hoher zeitlicher Auflösung in Modelle zur Artverbreitung. Es wurden drei konkrete Ziele definiert: Ziel1 Verbesserung von Perfect Prognosis – Statistische Downscaling-Methoden durch moderne Deep Learning-Algorithmen Ziel2 Downscaling eines hochauflösenden multivariaten Klimaensembles Ziel3 Verwendung des resultierenden Datensatzes zur Verbesserung von Prognosen in Modellen zur Artverbreitung Diese Ziele werden in drei wissenschaftlichen Artikeln beantwortet, auf die diese kumulative Dissertation sich stützt. Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf den Freistaat Sachsen, Deutschland, wo lokale hochauflösende Klimadaten und hochwertige Beobachtungen gefährdeter Gefäßpflanzenarten verwendet wurden. In einer breiteren Perspektive tragen diese Bemühungen dazu bei, die Kluft zwischen regionalen sowie zeitlichen Skalen der Artverbreitung und Klimamodellen zu überbrücken und gleichzeitig Open-Source-, reproduzierbare und skalierbare containerisierte Frameworks zu etablieren. Aktuelle Deep Learning-Algorithmen wurden eingesetzt, um Hauptaspekt (i) zu erreichen. Die vorgeschlagenen Frameworks verbessern die bisherige Leistung von Perfect Prognosis – Statistische Downscaling-Ansätzen und gewährleisten gleichzeitig die Wiederholbarkeit. Die wichtigsten bodennahen Variablen, die berücksichtigt werden, sind Niederschlag, Wasserdampfdruck, Strahlung, Windgeschwindigkeit sowie Maximal-, Durchschnitts- und Minimaltemperatur. Die Annahmen, die den Perfect Prognosis-Ansatz unterstützen, wurden analysiert und bestätigen die Robustheit der Methoden. Das downscaled Ensemble weist eine neuartige Auflösung von 1 km auf Tagesbasis auf, welches als Grundlage für mehrere Studien zu den Auswirkungen des Klimawandels dienen kann, insbesondere für Entscheidungsfindung auf lokaler Ebene und in topografisch komplexen Regionen. Es wurden umfassende methodische Implementierungen vorgeschlagen und analysiert, um Hauptaspekt (ii) zu erreichen. Trotz großer Einschränkungen werden Modelle zur Artverbreitung häufig in der Klimaschutzplanung eingesetzt. Daher könnten aktuelle Entwicklungen in der Klimadatenauflösung deren Nützlichkeit und Zuverlässigkeit verbessern, die bisher auf grobe zeitliche Aggregatformen im Projektionsbereich beschränkt waren. Das vorgestellte Framework bietet feingliedrige Prognosen zur Eignung von Arten und zufriedenstellende räumlich-zeitliche Übertragbarkeit, trotz besorgniserregender Trends. Diese verbesserten Prognosen sind ein Schritt in Richtung maßgeschneiderter Naturschutzmaßnahmen. Einschränkungen von Machine Learning-Methoden und Modellen zur Artverbreitung werden untersucht. Substanzielle Möglichkeiten zur zukünftigen Verbesserung werden ausführlich erörtert. Da die Ergebnisse darauf hinweisen, dass geeignete Lebensräume weiter abnehmen, wird erneut zum schnellen Handeln in Richtung kohlenstoffarmer Gesellschaften aufgerufen. Dies erfordert die Maximierung von Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Anpassung, zusammen mit einem raschen Übergang von kurzfristig Profitorientierten Politiken zu langfristiger nachhaltiger Entwicklung, aber vor allem zu einem kollektiven Bewusstseinswandel von anthropozentrischen Positionen zu ökozentrischen Politiken und Gesellschaften.:Contents Declaration of conformity........................................................ I Abstract....................................................................... III Zusammenfassung.................................................................. V Resumen........................................................................ VII Acknowledgments................................................................. IX List of Figures................................................................. XV List of Tables................................................................. XIX Symbols and Acronyms........................................................... XXI I Prelude & Foundations 1 1 Introduction................................................................... 3 1.1 Motivation – Human Impact on Earth....................................... 3 1.2 Earth System Modelling and Downscaling................................... 5 1.3 Biosphere’s Response to Recent Changes................................... 8 1.4 Species Distribution Models.............................................. 9 1.5 Objectives.............................................................. 10 1.6 Scope................................................................... 10 1.7 Outline................................................................. 10 2 Methodological Basis.......................................................... 13 2.1 Introduction to Artificial Intelligence Methods......................... 13 2.1.1 Artificial Intelligence........................................... 13 2.1.2 Machine Learning.................................................. 14 2.1.3 Deep Learning..................................................... 14 2.2 Downscaling Techniques.................................................. 15 2.2.1 Dynamical Downscaling............................................. 15 2.2.2 Statistical Downscaling........................................... 15 2.2.2.1 Model Output Statistics................................... 16 2.2.2.2 Perfect Prognosis......................................... 16 2.3 Species Distribution Models: Temporal Aspects........................... 17 2.4 Computational Framework................................................. 18 2.4.1 High-Performance Computing........................................ 18 2.4.2 Containers........................................................ 18 2.5 Remarks on Reproducibility.............................................. 19 II Articles’ Synthesis 21 3 Data.......................................................................... 23 3.1 Study Area.............................................................. 23 3.2 ReKIS................................................................... 24 3.3 ERA5.................................................................... 24 3.4 CORDEX.................................................................. 24 3.5 Species Occurrences..................................................... 25 3.6 WorldClim............................................................... 26 4 Methodological Implementations................................................ 27 4.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 27 4.1.1 Transfer Function Calibration.................................... 27 4.1.2 Evaluation....................................................... 29 4.1.3 Repeatability.................................................... 29 4.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 30 4.2.1 Transfer Function Adaptations.................................... 30 4.2.2 Validation....................................................... 30 4.2.3 Perfect Prognosis Assumptions Evaluation......................... 31 4.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 32 4.3.1 Climate Data..................................................... 32 4.3.1.1 Predictor Sets.......................................... 32 4.3.1.2 Temporal Approaches..................................... 33 4.3.2 SDM Implementation............................................... 33 4.3.3 Spatio-Temporal Thinning & Trimming.............................. 33 4.3.4 Meta-analysis.................................................... 34 4.3.5 Pseudo-Reality Assessment........................................ 34 4.3.6 Spatio-Temporal Transferability.................................. 34 5 Results & Discussions......................................................... 35 5.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 35 5.1.1 Performance Improvement.......................................... 35 5.1.2 Repeatability.................................................... 36 5.1.3 Transfer Function Suitability.................................... 38 5.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 39 5.2.1 Transfer Function performance.................................... 39 5.2.2 Bias-Correction.................................................. 40 5.2.3 Pseudo-Reality................................................... 42 5.2.4 Projections...................................................... 43 5.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 45 5.3.1 Predictor Set Evaluation for H2k................................. 45 5.3.2 Temporal Approach Comparison..................................... 46 5.3.3 Spatio-Temporal Transferability.................................. 47 5.3.4 Suitability Projections.......................................... 47 III Insights 51 6 Summary....................................................................... 53 6.1 Article A1.............................................................. 53 6.2 Article A2.............................................................. 54 6.3 Article A3.............................................................. 56 7 Conclusions and Outlook....................................................... 59 References 65 Articles 81 A1 Repeatable high-resolution statistical downscaling through deep learning..... 83 A2 Downscaling CORDEX Through Deep Learning to Daily 1 km Multivariate Ensemble in Complex Terrain............................................................. 103 A3 Integrating High-Temporal-Resolution Climate Projections into Species Distribu- tion Model..................................................................... 127 / Acción urgente científicamente informada es necesaria para estabilizar el sistema terrestre en medio del cambio climático antropogénico. En particular, la notable transgresión del límite planetario de ’integridad de la biosfera’ debe abordarse. Los modernos modelos del sistema terrestre tienen dificultades para representar con precisión las características climáticas a escala regional y local, así como los aspectos de la biodiversidad. Desarrollos recientes permiten abordar estos problemas mediante la inteligencia artificial. Esta disertación se enfoca en dos aspectos principales: (i) derivar datos climáticos de alta resolución espacio-temporal a partir de modelos más gruesos; y (ii) integrar datos climáticos de alta resolución temporal en modelos de distribución de especies. Se definieron tres objetivos específicos: Obj1 Mejorar los métodos de pronóstico perfecto – reducción de escala estadística mediante algoritmos modernos de aprendizaje profundo. Obj2 Generar un conjunto climático multivariado de alta resolución. Obj3 Emplear el conjunto de datos resultante para mejorar las proyecciones de los modelos de distribución de especies. Los objetivos están vinculados a los tres artículos que respaldan esta disertación acumulativa. Su alcance se limita al Estado Libre de Sajonia, Alemania, donde se emplearon datos climáticos locales de alta resolución y observaciones de alta calidad de especies de plantas vasculares en peligro de extinción. Desde una perspectiva más amplia, estos esfuerzos deberían contribuir a la meta general de cerrar la brecha entre las escalas de la distribución de especies y los modelos climáticos, mientras que se establecen marcos de trabajo contenedorizados de código abierto, reproducibles y escalables. Algoritmos recientes de aprendizaje profundo fueron aprovechados para lograr (i). Los marcos de trabajo propuestos mejoran el rendimiento previo de los métodos de pronóstico perfecto – reducción de escala estadística, al tiempo que garantizan la repetibilidad. Las variables clave de la superficie cercana consideradas son precipitación, presión de vapor de agua, radiación, velocidad del viento, así como la temperatura máxima, media y mínima. Se examinaron meticulosamente las suposiciones que respaldan el método de pronóstico perfecto, confirmando la robustez de las propuestas. El conjunto reducido de escala exhibe una novedosa resolución diaria de 1 km, el cual puede servir como insumo para múltiples estudios de impacto climático, especialmente para la toma de decisiones a nivel local y en regiones topográficamente complejas. Se propusieron y analizaron minuciosamente considerables implementaciones metodológicas para lograr (ii). A pesar de sus notables limitaciones, los modelos de distribución de especies son utilizados con frecuencia en la planificación de la conservación debido al cambio climático. Por lo tanto, los desarrollos recientes en la resolución de datos climáticos podrían mejorar su utilidad y confiabilidad, ya que antes se limitaban a agregados temporales gruesos en el caso de las proyecciones. El marco de trabajo presentado proporciona proyecciones de idoneidad de especies detalladas y una transferibilidad espacio-temporal satisfactoria, aunque con tendencias preocupantes. Estas proyecciones mejoradas son un paso adelante en los esfuerzos de conservación a la medida. Se abordan las limitaciones de los métodos de aprendizaje automático y de los modelos de distribución de especies. Se discuten a fondo posibilidades sustanciales para futuras mejoras. Dado que los resultados sugieren una mayor reducción de hábitats adecuados, se hace otro llamado a la acción rápida hacia sociedades bajas en carbono. Esto requiere maximizar las medidas de mitigación y adaptación al cambio climático, junto con una transición rápida de políticas orientadas a beneficios a corto plazo hacia un desarrollo sostenible a largo plazo, pero principalmente, un cambio colectivo de conciencia, desde posiciones antropocéntricas hacia políticas y sociedades ecocéntricas.:Contents Declaration of conformity........................................................ I Abstract....................................................................... III Zusammenfassung.................................................................. V Resumen........................................................................ VII Acknowledgments................................................................. IX List of Figures................................................................. XV List of Tables................................................................. XIX Symbols and Acronyms........................................................... XXI I Prelude & Foundations 1 1 Introduction................................................................... 3 1.1 Motivation – Human Impact on Earth....................................... 3 1.2 Earth System Modelling and Downscaling................................... 5 1.3 Biosphere’s Response to Recent Changes................................... 8 1.4 Species Distribution Models.............................................. 9 1.5 Objectives.............................................................. 10 1.6 Scope................................................................... 10 1.7 Outline................................................................. 10 2 Methodological Basis.......................................................... 13 2.1 Introduction to Artificial Intelligence Methods......................... 13 2.1.1 Artificial Intelligence........................................... 13 2.1.2 Machine Learning.................................................. 14 2.1.3 Deep Learning..................................................... 14 2.2 Downscaling Techniques.................................................. 15 2.2.1 Dynamical Downscaling............................................. 15 2.2.2 Statistical Downscaling........................................... 15 2.2.2.1 Model Output Statistics................................... 16 2.2.2.2 Perfect Prognosis......................................... 16 2.3 Species Distribution Models: Temporal Aspects........................... 17 2.4 Computational Framework................................................. 18 2.4.1 High-Performance Computing........................................ 18 2.4.2 Containers........................................................ 18 2.5 Remarks on Reproducibility.............................................. 19 II Articles’ Synthesis 21 3 Data.......................................................................... 23 3.1 Study Area.............................................................. 23 3.2 ReKIS................................................................... 24 3.3 ERA5.................................................................... 24 3.4 CORDEX.................................................................. 24 3.5 Species Occurrences..................................................... 25 3.6 WorldClim............................................................... 26 4 Methodological Implementations................................................ 27 4.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 27 4.1.1 Transfer Function Calibration.................................... 27 4.1.2 Evaluation....................................................... 29 4.1.3 Repeatability.................................................... 29 4.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 30 4.2.1 Transfer Function Adaptations.................................... 30 4.2.2 Validation....................................................... 30 4.2.3 Perfect Prognosis Assumptions Evaluation......................... 31 4.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 32 4.3.1 Climate Data..................................................... 32 4.3.1.1 Predictor Sets.......................................... 32 4.3.1.2 Temporal Approaches..................................... 33 4.3.2 SDM Implementation............................................... 33 4.3.3 Spatio-Temporal Thinning & Trimming.............................. 33 4.3.4 Meta-analysis.................................................... 34 4.3.5 Pseudo-Reality Assessment........................................ 34 4.3.6 Spatio-Temporal Transferability.................................. 34 5 Results & Discussions......................................................... 35 5.1 Advancing Statistical Downscaling....................................... 35 5.1.1 Performance Improvement.......................................... 35 5.1.2 Repeatability.................................................... 36 5.1.3 Transfer Function Suitability.................................... 38 5.2 Downscaling a Multivariate Ensemble..................................... 39 5.2.1 Transfer Function performance.................................... 39 5.2.2 Bias-Correction.................................................. 40 5.2.3 Pseudo-Reality................................................... 42 5.2.4 Projections...................................................... 43 5.3 Integrating High-Temporal-Resolution into SDMs.......................... 45 5.3.1 Predictor Set Evaluation for H2k................................. 45 5.3.2 Temporal Approach Comparison..................................... 46 5.3.3 Spatio-Temporal Transferability.................................. 47 5.3.4 Suitability Projections.......................................... 47 III Insights 51 6 Summary....................................................................... 53 6.1 Article A1.............................................................. 53 6.2 Article A2.............................................................. 54 6.3 Article A3.............................................................. 56 7 Conclusions and Outlook....................................................... 59 References 65 Articles 81 A1 Repeatable high-resolution statistical downscaling through deep learning..... 83 A2 Downscaling CORDEX Through Deep Learning to Daily 1 km Multivariate Ensemble in Complex Terrain............................................................. 103 A3 Integrating High-Temporal-Resolution Climate Projections into Species Distribu- tion Model..................................................................... 127

[ES] La preocupación mundial por el cambio climático y la calidad del aire se refleja en normativas para la regulación de emisiones en el sector del transporte cada vez más estrictas, situando el desarrollo de sistemas propulsivos sostenibles como el objetivo fundamental. En el caso de los motores de combustión interna, el uso de sistemas de postratamiento de gases de escape, necesario para cumplir con los límites impuestos a las emisiones contaminantes, ha añadido mayor complejidad a la línea de escape. Una correcta comprensión de la respuesta de estos sistemas y su interacción con el motor requiere un profundo conocimiento de los procesos termo-fluidodinámicos y químicos que tienen lugar en los mismos. Su estudio indica que las mayores contribuciones a la reducción de las emisiones consisten en conseguir una activación más rápida de los catalizadores. Sin embargo, por lo general, las estrategias empleadas para alcanzar este fin se traducen en una penalización del consumo de combustible y, por consiguiente, de las emisiones de CO2. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral es contribuir a la comprensión de los fenómenos presentes en los reactores monolíticos de flujo continuo utilizados en los motores de combustión pobre. En primer lugar, se presenta el desarrollo de una herramienta computacional para el modelado de los reactores estándar, es decir, los monolitos con recubrimiento catalítico monocapa, con un coste computacional bajo que permite responder de manera oportuna a las nuevas condiciones de contorno. El modelo se construyó dentro del entorno de modelo de motor virtual VEMOD, un software de dinámica de gases desarrollado por el I.U.I. CMT-Motores Térmicos para la simulación termo-fluidodinámica de motores de combustión interna y sus componentes. Apoyada sobre experimentos específicos para su calibración y validación en catalizadores de oxidación y de reducción de NOx, la herramienta computacional permite la identificación y el estudio de los parámetros que determinan la eficiencia de conversión de los sistemas de postratamiento. De esta forma, se aplica, con un enfoque de cálculo de valor medio, al análisis, en primer lugar, del impacto de la meso-geometría y el material de catalizadores de oxidación en condiciones dinámicas en función de la forma del canal. También se aborda el estudio de la sensibilidad a la composición de los gases de escape considerando diversas estrategias de combustión comparadas con el diésel convencional, así como el empleo de combustibles alternativos. Por último, se explora experimentalmente la importancia de la ubicación en la línea de escape de un catalizador de oxidación para discutir el efecto sobre las emisiones y el rendimiento del motor de la ubicación pre-turbina, por los beneficios que a nivel térmico tiene esta localización para el postratamiento. Todo ello sirve como fuente de desarrollos tecnológicos y científicos en el área de control de emisiones para el uso y comprensión de la nueva generación de sistemas de postratamiento. / [CA] La preocupació mundial pel canvi climàtic i la qualitat de l'aire es reflecteix en normatives per a la regulació d'emissions en el sector del transport cada vegada més estrictes, situant el desenvolupament de sistemes propulsius sostenibles com l'objectiu fonamental. En el cas dels motors de combustió interna, l'ús de sistemes de posttractament de gasos de fuita, necessari per a complir amb els límits imposats a les emissions contaminants, ha afegit major complexitat a la línia de fuita. Una correcta comprensió de la resposta d'aquests sistemes i la seua interacció amb el motor requereix un profund coneixement dels processos termo-fluidodinámicos i químics que tenen lloc en aquests. El seu estudi indica que les majors contribucions a la reducció de les emissions consisteix a aconseguir una activació més ràpida dels catalitzadors. No obstant això, en general, les estratègies emprades per a aconseguir aquest objectiu es tradueixen en una penalització del consum de combustible i, per consegüent, de les emissions de CO2. En aquest context, l'objectiu d'aquesta tesi doctoral és contribuir a la comprensió dels fenòmens presents en els reactors monolítics de flux continu utilitzats en els motors de combustió pobra. En primer lloc, es presenta el desenvolupament d'una eina computacional per al modelatge dels reactors estàndard, és a dir, els monòlits amb recobriment catalític monocapa, amb un cost computacional baix que permet respondre de manera oportuna a les noves condicions de contorn. El model es va construir dins de l'entorn de model de motor virtual VEMOD, un programari de dinàmica de gasos desenvolupat per l'I.U.I. CMT-Motors Tèrmics per a la simulació termo-fluidodinámica de motors de combustió interna i els seus components. Recolzada sobre experiments específics per al seu calibratge i validació en catalitzadors d'oxidació i de reducció de NOx, l'eina computacional permet la identificació l'estudi dels paràmetres que determinen l'eficiència de conversió dels sistemes de posttractament. D'aquesta manera, s'aplica, amb un enfocament de càlcul de valor mitjà, a l'anàlisi, en primer lloc, de l'impacte de la meso-geometria i el material de catalitzadors d'oxidació en condicions dinàmiques en funció de la forma del canal. També s'aborda l'estudi de la sensibilitat a la composició dels gasos de fuita considerant diverses estratègies de combustió comparades amb el dièsel convencional, així com l'ús de combustibles alternatius. Finalment, s'explora experimentalment la importància de la ubicació en la línia de fuita d'un catalitzador d'oxidació per a discutir l'efecte sobre les emissions i el rendiment del motor de la ubicació pre-turbina, pels beneficis que a nivell tèrmic té aquesta localització per al posttractament. Tot això serveix com a font de desenvolupaments tecnològics i científics en l'àrea de control d'emissions per a l'ús i comprensió de la nova generació de sistemes de posttractament. / [EN] The global concern on climate change and air quality is reflected over increasingly strict emission regulations in the transportation sector, making the development of sustainable propulsion systems the key objective. In the case of internal combustion engines, the use of aftertreatment systems (ATS), necessary to comply with the limits imposed on pollutant emissions, has added further complexity to the exhaust line. A correct comprehension of the response of these systems and their interaction with the engine requires an in-depth knowledge of the thermo-fluid-dynamic and chemical processes taking place inside them. Their study indicates that the major contributions to emission reduction rely on driving the catalysts to a faster light-off. However, in general, the strategies employed to achieve this goal involve a fuel consumption penalty and, consequently, CO2 emissions increase. In this context, the aim of this Ph.D. thesis is to contribute to the understanding of the phenomena present in flow-through catalysts used in lean burn combustion engines. First, the development of a computational tool for modelling the standard devices, i.e. mono-layers washcoat catalysts, is presented, with flexible and low computational cost, enabling timely response to the new boundary conditions. The model was built inside the Virtual Engine Model VEMOD, an open-source gas dynamics software developed by I.U.I. CMT-Motores Térmicos for thermo-fluid-dynamic simulation of internal combustion engines and their components. Supported by specific experiments for its calibration and validation on oxidation and NOx reduction catalysts, the computational tool allows the identification and study of the parameters that determine the conversion efficiency of the ATS. In the first instance it is used to analyze the impact of meso-geometry and oxidation catalyst material under dynamic conditions as a function of the channel shape. The study of the sensitivity to exhaust gas composition is also addressed considering various combustion strategies compared to conventional diesel, as well as the use of alternative fuels. Finally, the importance of the position in the exhaust line of an oxidation catalyst is explored experimentally to discuss the effect on emissions and engine performance of the pre-turbine location, because of the thermal benefits of this location for the aftertreatment. All of this serves as a source of technological and scientific developments in the area of emissions control for the use and comprehension of the new generation of aftertreatment systems. / Ruiz Lucas, MJ. (2023). Modelling and analysis of conversion efficiency in flow-through catalysts for lean-burn combustion engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194012