On a smooth complete Riemannian spin manifold with smooth compact boundary, we demonstrate that Atiyah-Singer Dirac operator in depends Riesz continuously on perturbations of local boundary conditions The Lipschitz bound for the map depends on Lipschitz smoothness and ellipticity of and bounds on Ricci curvature and its first derivatives as well as a lower bound on injectivity radius away from a compact neighbourhood of the boundary. More generally, we prove perturbation estimates for functional calculi of elliptic operators on manifolds with local boundary conditions.

Im Jahre 1960 behauptete Yamabe folgende Aussage bewiesen zu haben: Auf jeder kompakten Riemannschen Mannigfaltigkeit (M,g) der Dimension n ≥ 3 existiert eine zu g konform äquivalente Metrik mit konstanter Skalarkrümmung. Diese Aussage ist äquivalent zur Existenz einer Lösung einer bestimmten semilinearen elliptischen Differentialgleichung, der Yamabe-Gleichung. 1968 fand Trudinger einen Fehler in seinem Beweis und infolgedessen beschäftigten sich viele Mathematiker mit diesem nach Yamabe benannten Yamabe-Problem. In den 80er Jahren konnte durch die Arbeiten von Trudinger, Aubin und Schoen gezeigt werden, dass diese Aussage tatsächlich zutrifft. Dadurch ergeben sich viele Vorteile, z.B. kann beim Analysieren von konform invarianten partiellen Differentialgleichungen auf kompakten Riemannschen Mannigfaltigkeiten die Skalarkrümmung als konstant vorausgesetzt werden. Es stellt sich nun die Frage, ob die entsprechende Aussage auch auf Lorentz-Mannigfaltigkeiten gilt. Das Lorentz'sche Yamabe Problem lautet somit: Existiert zu einer gegebenen räumlich kompakten global-hyperbolischen Lorentz-Mannigfaltigkeit (M,g) eine zu g konform äquivalente Metrik mit konstanter Skalarkrümmung? Das Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Problem zu untersuchen. Bei der sich aus dieser Fragestellung ergebenden Yamabe-Gleichung handelt es sich um eine semilineare Wellengleichung, deren Lösung eine positive glatte Funktion ist und aus der sich der konforme Faktor ergibt. Um die für die Behandlung des Yamabe-Problems benötigten Grundlagen so allgemein wie möglich zu halten, wird im ersten Teil dieser Arbeit die lokale Existenztheorie für beliebige semilineare Wellengleichungen für Schnitte auf Vektorbündeln im Rahmen eines Cauchy-Problems entwickelt. Hierzu wird der Umkehrsatz für Banachräume angewendet, um mithilfe von bereits existierenden Existenzergebnissen zu linearen Wellengleichungen, Existenzaussagen zu semilinearen Wellengleichungen machen zu können. Es wird bewiesen, dass, falls die Nichtlinearität bestimmte Bedingungen erfüllt, eine fast zeitglobale Lösung des Cauchy-Problems für kleine Anfangsdaten sowie eine zeitlokale Lösung für beliebige Anfangsdaten existiert. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Yamabe-Gleichung auf global-hyperbolischen Lorentz-Mannigfaltigkeiten. Zuerst wird gezeigt, dass die Nichtlinearität der Yamabe-Gleichung die geforderten Bedingungen aus dem ersten Teil erfüllt, so dass, falls die Skalarkrümmung der gegebenen Metrik nahe an einer Konstanten liegt, kleine Anfangsdaten existieren, so dass die Yamabe-Gleichung eine fast zeitglobale Lösung besitzt. Mithilfe von Energieabschätzungen wird anschließend für 4-dimensionale global-hyperbolische Lorentz-Mannigfaltigkeiten gezeigt, dass unter der Annahme, dass die konstante Skalarkrümmung der konform äquivalenten Metrik nichtpositiv ist, eine zeitglobale Lösung der Yamabe-Gleichung existiert, die allerdings nicht notwendigerweise positiv ist. Außerdem wird gezeigt, dass, falls die H2-Norm der Skalarkrümmung bezüglich der gegebenen Metrik auf einem kompakten Zeitintervall auf eine bestimmte Weise beschränkt ist, die Lösung positiv auf diesem Zeitintervall ist. Hierbei wird ebenfalls angenommen, dass die konstante Skalarkrümmung der konform äquivalenten Metrik nichtpositiv ist. Falls zusätzlich hierzu gilt, dass die Skalarkrümmung bezüglich der gegebenen Metrik negativ ist und die Metrik gewisse Bedingungen erfüllt, dann ist die Lösung für alle Zeiten in einem kompakten Zeitintervall positiv, auf dem der Gradient der Skalarkrümmung auf eine bestimmte Weise beschränkt ist. In beiden Fällen folgt unter den angeführten Bedingungen die Existenz einer zeitglobalen positiven Lösung, falls M = I x Σ für ein beschränktes offenes Intervall I ist. Zum Schluss wird für M = R x Σ ein Beispiel für die Nichtexistenz einer globalen positiven Lösung angeführt.

This study presents the first field validation of using DNA-labeled silica nanoparticles as tracers to image subsurface reservoirs by travel time based tomography. During a field campaign in Switzerland, we performed short-pulse tracer tests under a forced hydraulic head gradient to conduct a multisource-multireceiver tracer test and tomographic inversion, determining the two-dimensional hydraulic conductivity field between two vertical wells. Together with three traditional solute dye tracers, we injected spherical silica nanotracers, encoded with synthetic DNA molecules, which are protected by a silica layer against damage due to chemicals, microorganisms, and enzymes. Temporal moment analyses of the recorded tracer concentration breakthrough curves (BTCs) indicate higher mass recovery, less mean residence time, and smaller dispersion of the DNA-labeled nanotracers, compared to solute dye tracers. Importantly, travel time based tomography, using nanotracer BTCs, yields a satisfactory hydraulic conductivity tomogram, validated by the dye tracer results and previous field investigations. These advantages of DNA-labeled nanotracers, in comparison to traditional solute dye tracers, make them well-suited for tomographic reservoir characterizations in fields such as hydrogeology, petroleum engineering, and geothermal energy, particularly with respect to resolving preferential flow paths or the heterogeneity of contact surfaces or by enabling source zone characterizations of dense nonaqueous phase liquids.

This paper concerns the problem of predicting the maximum expected earthquake magnitude μ in a future time interval Tf given a catalog covering a time period T in the past. Different studies show the divergence of the confidence interval of the maximum possible earthquake magnitude m_{ max } for high levels of confidence (Salamat et al. 2017). Therefore, m_{ max } should be better replaced by μ (Holschneider et al. 2011). In a previous study (Salamat et al. 2018), μ is estimated for an instrumental earthquake catalog of Iran from 1900 onwards with a constant level of completeness ( {m0 = 5.5} ). In the current study, the Bayesian methodology developed by Zöller et al. (2014, 2015) is applied for the purpose of predicting μ based on the catalog consisting of both historical and instrumental parts. The catalog is first subdivided into six subcatalogs corresponding to six seismotectonic zones, and each of those zone catalogs is subsequently subdivided according to changes in completeness level and magnitude uncertainty. For this, broad and small error distributions are considered for historical and instrumental earthquakes, respectively. We assume that earthquakes follow a Poisson process in time and Gutenberg-Richter law in the magnitude domain with a priori unknown a and b values which are first estimated by Bayes' theorem and subsequently used to estimate μ. Imposing different values of m_{ max } for different seismotectonic zones namely Alborz, Azerbaijan, Central Iran, Zagros, Kopet Dagh and Makran, the results show considerable probabilities for the occurrence of earthquakes with Mw ≥ 7.5 in short Tf , whereas for long Tf, μ is almost equal to m_{ max }