CP v2

Tag: Penn State

  • Saulės parkai Pensilvanijoje pakeitė mikroklimatą: mokslininkai fiksuoja drėgmės juostas po moduliais

    Saulės parkai Pensilvanijoje pakeitė mikroklimatą: mokslininkai fiksuoja drėgmės juostas po moduliais

    Pensilvanijoje įrengti du dideli saulės elektrinių parkai atskleidė netikėtą efektą: jų konstrukcijos ne tik gamina elektrą, bet ir keičia vietos vandens bei šilumos apytaką, suformuodamos aiškiai matomas drėgmės juostas dirvožemyje. Tyrėjai pabrėžia, kad tai nėra sensacija apie orų valdymą, o mikroklimato pokyčiai, kuriuos galima išmatuoti.

    Didelio masto saulės projektai JAV sparčiai plečiasi, o vystytojai vis dažniau renkasi mažiau patrauklias teritorijas, pavyzdžiui, status, akmenuotus šlaitus. Būtent tokiose vietovėse įrengti parkai tapo patogia lauko laboratorija, leidusia įvertinti, kas vyksta per stiprias liūtis ir skirtingais metų laikais.

    Kaip susidaro drėgmės juostos

    Saulės moduliai yra nelaidūs vandeniui, todėl krituliai nuo jų paviršiaus ne susigeria vietoje, o koncentruotai nuteka nuo apatinio modulio krašto. Dėl to po modulių eilėmis atsiranda pasikartojančios drėgnos linijos, kuriose dirvožemis gauna gerokai didesnę vandens „dozę“ nei šalia esantys plotai.

    Per metus rinkti duomenys parodė ryškų kontrastą: po modulių apatine briauna esantis dirvožemis buvo apie 19 proc. drėgnesnis nei aplinkinė žemė. Tuo pat metu greta šių šlapių ruožų fiksuotos zonos, kurios išlikdavo apie 25 proc. sausesnės už netoliese esančius plotus.

    Tyrėjai pažymi, kad tokia mozaika svarbi ne tik dirvožemiui, bet ir lietaus nuotėkio rizikai. Kai drėgnos juostos per stiprias liūtis pasiekia prisotinimą, vietomis gali suaktyvėti paviršinis nuotėkis, ypač šlaituose.

    Ne tik vanduo: kinta ir garavimas

    Dar vienas svarbus mechanizmas susijęs su tuo, kad moduliai dalį ploto nuolat užstoja nuo tiesioginės saulės, o tarp eilių keičiasi oro judėjimas. Dėl to pakinta evapotranspiracija, tai yra vandens grąžinimas į atmosferą per garavimą nuo dirvos ir augalų.

    Stebėjimai parodė, kad vasarą po moduliais potenciali evapotranspiracija sumažėdavo maždaug nuo 37 proc. iki 67 proc., palyginti su atviromis vietomis. Žiemą skirtumai buvo mažesni, tačiau šiltojo sezono pokyčių pakako, kad aplink parkus susiformuotų skirtingų drėgmės ir temperatūros sąlygų „kišenės“.

    Tyrimo autoriai aiškina, kad mažesnis vandens grįžimas į orą gali „užrakinti“ drėgmę dirvoje, o tai sustiprina kontrastą tarp šlapių ir sausų juostų. Praktikoje tai reiškia, kad saulės parkas vienu metu gali ir mažinti garavimą po moduliais, ir didinti lokalų vandens srautą ten, kur nuo modulių nubėga lietus.

    Ką tai reiškia saulės parkų plėtrai

    Šie rezultatai nereiškia, kad saulės energetika tampa problema klimato požiūriu, tačiau jie parodo, jog infrastruktūra turi vietinių ekologinių pasekmių. Specialistai akcentuoja, kad tinkamai suprojektuotos lietaus vandens valdymo priemonės gali sumažinti erozijos ir nuotėkio riziką, ypač sudėtingame reljefe.

    Tarp efektyviausių sprendimų minimi žvyro infiltraciniai grioviai, vandens surinkimo ir išsklaidymo zonos, taip pat augalinė danga tarp modulių eilių. Tokie elementai padeda ne tik „sugerti“ vandens perteklių, bet ir stabilizuoti dirvožemį, kad staigūs srautai nevirstų purvo nuošliaužų rizika.

    Mokslininkai pabrėžia, kad plečiantis saulės parkams, ypač regionuose su intensyviomis liūtimis, mikroklimato ir nuotėkio poveikis turėtų būti vertinamas taip pat rimtai kaip ir elektros gamybos efektyvumas. Kitaip tariant, klausimas tampa ne ar statyti, o kaip statyti, kad žalia energija turėtų kuo mažiau netikėtų šalutinių padarinių vietos aplinkai.

  • Atsinaujinančios energijos perteklių siūlo kaupti dujomis: mokslininkai jį paverčia metanu

    Atsinaujinančios energijos perteklių siūlo kaupti dujomis: mokslininkai jį paverčia metanu

    Kur dingsta vėjo ir saulės perteklius?

    Vėjo ir saulės elektrinės elektrą gamina nepastoviai: vienomis valandomis jos per daug, kitomis jos trūksta. Trumpalaikiams svyravimams tinka baterijos ar hidroakumuliacinės elektrinės, tačiau savaitėms ar mėnesiams reikalingas kitoks sprendimas.

    Dėl to daugėja projektų, vadinamų power-to-gas, kai elektra paverčiama cheminiu kuru. Toks kelias leidžia energiją ne tik sukaupti, bet ir transportuoti esama dujų infrastruktūra, o tai aktualu didėjant atsinaujinančios energetikos daliai.

    Idėja: elektra, vanduo, CO2 ir mikroorganizmai

    Pensilvanijos valstijos universiteto (Penn State) komanda siūlo sprendimą, kuriame atsinaujinančios energijos perteklius paverčiamas sintetiniu metanu. Procesas prasideda vandens skaidymu elektra, kai pagaminamas vandenilis.

    Toliau į darbą įsijungia metanogenais vadinami mikroorganizmai, kurie vandenilį panaudoja CO2 paversti metanu. Tokiu būdu elektros energija „supakuojama“ į dujas, kurias paprasčiau laikyti dideliais kiekiais.

    „Jei kalbame apie sezoninį kaupimą, energiją reikia paversti chemine forma“, – sakė prof. Bruce’as Loganas.

    Mokslininkų teigimu, svarbus šio metodo privalumas yra praktinis pritaikomumas: metaną teoriškai galima tiekti į dujotiekius, laikyti saugyklose ir naudoti dujinėse elektrinėse, kai elektros sistemoje vėl atsiranda deficitas.

    Kas naujo ir kokie rezultatai?

    Panašūs sprendimai jau seniau buvo bandomi, tačiau kliūtimi dažnai tapdavo mastelio didinimas: didesniuose reaktoriuose krisdavo efektyvumas, atsirasdavo dujų ir skysčių srautų, varžos ar mikroorganizmų stabilumo problemų.

    Penn State komanda perprojektavo reaktorių ir pritaikė vadinamąją nulinio tarpo (zero-gap) konstrukciją, kai elektrodus skiria tik plona membrana. Tai mažina elektrinę varžą ir padeda greičiau pernešti protonus bei dujas reaktoriaus viduje.

    Laboratoriniuose bandymuose įrenginys pasiekė apie 45 proc. energetinį naudingumą, o tai reiškia, kad reikšminga dalis į sistemą paduotos elektros virto metane sukaupta chemine energija. Taip pat fiksuota daugiau nei 95 proc. kuloninė išeiga, rodanti, kad dauguma elektronų panaudoti būtent metanui gaminti, o ne šalutiniams produktams.

    „Imame elektronus ir CO2, o tada paverčiame juos metanu maždaug 45–47 proc. efektyvumu. Tai tikrai geras rezultatas“, – sakė prof. Bruce’as Loganas.

    Rizikos: metano nuotėkiai ir kaina

    Technologija turi ir aiškių iššūkių. Metanas yra stiprus šiltnamio efektą sukeliantis dujų mišinys, todėl net nedideli nuotėkiai gamybos, transportavimo ar saugojimo metu galėtų sumažinti klimatinę naudą.

    Kitas veiksnys yra ekonomika: sprendimo patrauklumas tiesiogiai priklauso nuo labai pigios atsinaujinančios elektros prieinamumo. Taip pat reikės tolesnių darbų su elektrodų medžiagomis, katalizatoriais ir reaktorių ilgaamžiškumu, kad sistema būtų patikima pramoniniu mastu.

    Vis dėlto tokie projektai atspindi platesnę kryptį Europoje ir JAV: didėjant vėjo ir saulės generacijai, auga poreikis sezoniniam energijos kaupimui. Dujų pavidalo kaupimas gali tapti vienu iš kelių sprendimų greta baterijų, tinklo plėtros ir vandenilio technologijų.

  • Mokslininkai atskleidė netikėtą efektą: judėjimas gali įjungti smegenų valymo mechanizmą

    Mokslininkai atskleidė netikėtą efektą: judėjimas gali įjungti smegenų valymo mechanizmą

    Naujas tyrimas rodo, kad paprastas kūno judėjimas gali suaktyvinti mechanizmą, padedantį smegenims judinti ir „praplauti“ skysčius. Mokslininkai teigia, kad tai gali būti viena iš priežasčių, kodėl fizinis aktyvumas siejamas su geresne smegenų sveikata.

    Tyrimą atlikę Pensilvanijos valstijos universiteto (Penn State) tyrėjai eksperimentavo su pelėmis ir naudojo kompiuterinius modelius. Jie nustatė, kad pilvo raumenų susitraukimai gali sukelti slėgio pokyčius, kurie per venų tinklą perduodami link nugaros smegenų ir galiausiai veikia smegenų padėtį kaukolėje.

    Kas vyksta judant?

    Stebėdami peles bėgimo takelyje, mokslininkai fiksavo, kad smegenys pasislenka iškart po pilvo raumenų įsitempimo, kuris įvyksta prieš žingsnį. Papildomai jie patikrino, kad būtent spaudimas pilvo srityje yra svarbus šio efekto šaltinis.

    „Mūsų tyrimas paaiškina, kaip vien judėjimas gali būti svarbus fiziologinis mechanizmas, palaikantis smegenų sveikatą“, – sakė neuro mokslininkas Patrickas Drew.

    Naudodami mikrokompiuterinę tomografiją tyrėjai sudarė venų tinklo, jungiančio pilvo ertmę, stuburo kanalą ir galvos sritį, žemėlapį. Ši sistema, jų vertinimu, gali veikti tarsi hidraulinis siurblys, sukeliantis labai mažus, bet reikšmingus slėgio ir skysčių judėjimo pokyčius.

    Ryšys su smegenų skysčiu

    Kompiuterinės simuliacijos parodė, kad net subtilūs smegenų poslinkiai gali paveikti galvos ir nugaros smegenų skysčio tekėjimą. Šis skystis laikomas svarbiu pašalinant medžiagų apykaitos atliekas, kurios gali kauptis budrumo metu.

    Mokslininkai atkreipia dėmesį, kad miego metu skysčių judėjimo kryptys ir režimai gali skirtis, o tyrimas pateikia vieną galimą paaiškinimą, kodėl budrumo metu skysčių apykaita gali būti susieta su judėjimu. Vis dėlto autoriai pabrėžia, kad tiesioginių išvadų apie žmones dar daryti negalima.

    Ką tai reiškia kasdienybėje?

    Nors tyrimas atliktas su pelėmis, jo rezultatai papildo augantį įrodymų lauką, kad net nedidelis, bet reguliarus judėjimas gali turėti neurologinės naudos. Tyrėjų teigimu, pilvo raumenys įsijungia daugelyje kasdienių veiklų, nuo ėjimo iki atsistojimo ar pasilenkimo.

    Tyrimas publikuotas žurnale Nature Neuroscience, o mokslininkai ragina tęsti darbus su žmonėmis, kad būtų tiksliau įvertinta, kaip judėjimo sukelti slėgio pokyčiai veikia smegenų skysčių apytaką ir ilgalaikę smegenų sveikatą.

  • PTSD and Relationship Conflict: Study Links Fear of Emotions to Poorer Couple Communication

    People experiencing post-traumatic stress disorder symptoms may struggle to communicate effectively with romantic partners, and a new study suggests fear of emotions could be a key reason. Researchers found that worries about the consequences of feeling strong emotions were tied to more destructive conflict patterns.

    The research, led by Penn State’s Steffany Fredman, analyzed data from 64 opposite-sex couples in which both partners had lived through a traumatic event. Participants reported their PTSD symptoms, their beliefs about emotions, and the communication styles they and their partners used during relationship disagreements.

    How fear of emotions shows up

    Those with higher PTSD symptom levels were more likely to fear their emotions, the study found. That fear was associated with less constructive communication, such as reduced listening, collaborative problem solving, and willingness to compromise.

    Higher fear of emotions was also linked to demand-withdraw dynamics, where one partner presses or criticizes and the other retreats or avoids the discussion. This pattern can intensify conflict, leave problems unresolved, and make future conversations feel even more threatening.

    Why PTSD can strain relationships

    Researchers noted that PTSD often involves mistrust, anger, emotional numbing, avoidance, and withdrawal, which can erode closeness over time. Because romantic relationships naturally trigger strong feelings, emotionally charged moments may resemble trauma reminders for some people with PTSD symptoms.

    In that context, people may try to neutralize distress by shutting down, pulling away, or becoming reactive, responses that can further damage communication. The study describes this as a cycle in which relationship discord can sustain PTSD symptoms unless interrupted.

    Implications for couples and therapy

    Fredman, who has co-developed couple-based PTSD treatments, said addressing PTSD symptoms and fear of emotions together may be important for improving relationship functioning. Prior research by the team has also suggested that couple therapy can reduce PTSD symptoms while improving communication, including in brief intensive formats.

    The authors argue the new findings add detail to why some couples struggle: PTSD symptoms may fuel catastrophic expectations about emotions, which then shapes how partners talk and react. They recommend that interventions help couples build safer ways to experience and express emotion while working through conflict.

  • Penn State wearable sticker pairs biosensors and AI to spot genuine emotions, even behind a calm face

    Researchers at Penn State say they have developed a stretchable, rechargeable sticker designed to detect genuine emotions by combining facial movement data with physiological signals such as skin temperature and heart rate.

    The team argues the approach could help clinicians understand what patients feel in real time, especially when facial expressions alone are misleading or emotions are intentionally concealed.

    In a study published in Nano Letters, the researchers describe a BandAid-sized patch that measures several body signals linked to emotional states, including temperature, humidity, heart rate and blood oxygen levels.

    The device is built from thin, flexible layers of metals such as platinum and gold, shaped to remain sensitive even when bent, pulled or twisted during natural facial movement.

    How the emotion-tracking patch works

    To reduce measurement errors, the sensors are arranged so they operate independently, with protective layers intended to prevent stretching or moisture from distorting readings from neighboring components.

    Alongside the biosignals, facial strain sensors capture subtle changes in expression, and the system fuses those inputs to separate acted emotions from those tied to physiological responses.

    AI training and early accuracy results

    The researchers trained an AI model using repeated facial-expression performances across six categories: happiness, surprise, fear, sadness, anger and disgust.

    In the reported tests, the model classified performed facial expressions with 96.28% accuracy, based on data collected while participants repeatedly displayed each expression.

    To probe real emotions, participants watched video clips intended to elicit feelings while the patch tracked physiological changes associated with emotional arousal.

    The system identified emotions with 88.83% accuracy in those tests, with sensor readings aligning with known links between emotions and changes in metrics such as skin temperature and heart rate.

    Potential uses in telemedicine care

    The patch wirelessly transmits measurements to mobile devices and cloud systems, which the researchers say could support remote monitoring in telemedicine settings.

    The team also says the device is designed to avoid collecting personal information beyond sensor signals, aiming to reduce privacy risks while still enabling clinical interpretation.

    While the work remains at a research stage, the authors suggest the platform could eventually support broader health applications, including monitoring non-verbal patients and tracking conditions where behavioral signals are difficult to assess.

    The project was supported by funding from the U.S. National Institutes of Health and the U.S. National Science Foundation, according to the researchers.

  • Penn State-linked study suggests perceived control can cut daily stress by driving faster problem-solving

    Penn State-linked study suggests perceived control can cut daily stress by driving faster problem-solving

    New research involving scientists affiliated with Penn State suggests that feeling more in control of everyday problems can make people more likely to resolve them, easing day-to-day stress. The findings add to evidence that small psychological shifts can influence how people respond to routine hassles.

    The study, published in Communications Psychology, analyzed daily reports from more than 1 700 adults participating in the National Study of Daily Experiences, a project linked to the broader MIDUS health survey. Participants logged stressors over eight consecutive days and noted whether each issue was resolved by day’s end.

    Control and stress resolution link

    Researchers found that on days when individuals reported greater perceived control over a stressor, they were substantially more likely to take action that led to resolution. Examples included addressing an interpersonal conflict, handling a home problem, or responding to work overload.

    The analysis indicated that perceived control varies from day to day rather than functioning as a fixed personality trait. That matters because it suggests control can potentially be strengthened through context, planning, or support, rather than being something people either have or lack.

    Why age may amplify effects

    The link between perceived control and resolving stressors appeared to strengthen with age across the two survey waves taken roughly a decade apart. Researchers reported that later in the study period, higher-than-usual perceived control was associated with an even greater likelihood of resolving the day’s stressor.

    Scientists cautioned that perceived control does not remove stressors, but it may help people respond in ways that prevent problems from lingering. The authors say the next step is to examine whether faster resolution could also reduce the health impact of chronic stress over longer periods.