Spatio-temporal variability of sugarcane yield efficiency in the state of São Paulo, Brazil

The objective of this work was to assess the spatial and temporal variability of sugarcane yield efficiency and yield gap in the state of São Paulo, Brazil, throughout 16 growing seasons, considering climate and soil as main effects, and socioeconomic factors as complementary. An empirical model was used to assess potential and attainable yields, using climate data series from 37 weather stations. Soil effects were analyzed using the concept of production environments associated with a soil aptitude map for sugarcane. Crop yield efficiency increased from 0.42 to 0.58 in the analyzed period (1990/1991 to 2005/2006 crop seasons), and yield gap consequently decreased from 58 to 42%. Climatic factors explained 43% of the variability of sugarcane yield efficiency, in the following order of importance: solar radiation, water deficit, maximum air temperature, precipitation, and minimum air temperature. Soil explained 15% of the variability, considering the average of all seasons. There was a change in the correlation pattern of climate and soil with yield efficiency after the 2001/2002 season, probably due to the crop expansion to the west of the state during the subsequent period. Socioeconomic, biotic and crop management factors together explain 42% of sugarcane yield efficiency in the state of São Paulo.

Improved SNR efficiency in gradient echo coronary MRA with high temporal resolution using parallel imaging.

Contemporary coronary magnetic resonance angiography techniques suffer from signal-to-noise ratio (SNR) constraints. We propose a method to enhance SNR in gradient echo coronary magnetic resonance angiography by using sensitivity encoding (SENSE). While the use of sensitivity encoding to improve SNR seems counterintuitive, it can be exploited by reducing the number of radiofrequency excitations during the acquisition window while lowering the signal readout bandwidth, therefore improving the radiofrequency receive to radiofrequency transmit duty cycle. Under certain conditions, this leads to improved SNR. The use of sensitivity encoding for improved SNR in three-dimensional coronary magnetic resonance angiography is investigated using numerical simulations and an in vitro and an in vivo study. A maximum 55% SNR enhancement for coronary magnetic resonance angiography was found both in vitro and in vivo, which is well consistent with the numerical simulations. This method is most suitable for spoiled gradient echo coronary magnetic resonance angiography in which a high temporal and spatial resolution is required.

CO2-response function of radiation use efficiency in rice for climate change scenarios

The objective of this work was to evaluate a generalized response function to the atmospheric CO2 concentration [f(CO2)] by the radiation use efficiency (RUE) in rice. Experimental data on RUE at different CO2 concentrations were collected from rice trials performed in several locations around the world. RUE data were then normalized, so that all RUE at current CO2 concentration were equal to 1. The response function was obtained by fitting normalized RUE versus CO2 concentration to a Morgan-Mercer-Flodin (MMF) function, and by using Marquardt's method to estimate the model coefficients. Goodness of fit was measured by the standard deviation of the estimated coefficients, the coefficient of determination (R²), and the root mean square error (RMSE). The f(CO2) describes a nonlinear sigmoidal response of RUE in rice, in function of the atmospheric CO2 concentration, which has an ecophysiological background, and, therefore, renders a robust function that can be easily coupled to rice simulation models, besides covering the range of CO2 emissions for the next generation of climate scenarios for the 21st century.

A random linear functional approach to efficiency bounds

This paper suggests a method for obtaining efficiency bounds in models containing either only infinite-dimensional parameters or both finite- and infinite-dimensional parameters (semiparametric models). The method is based on a theory of random linear functionals applied to the gradient of the log-likelihood functional and is illustrated by computing the lower bound for Cox's regression model

Maintenance requirement and deposition efficiency of lysine in pigs

The objective of this work was to determine the maintenance requirement and the deposition efficiency of lysine in growing pigs. It was used the incomplete changeover experimental design, with replicates over time. Twelve castrated pigs with average body weight (BW) of 52±2 kg were kept in metabolism crates with a controlled temperature of 22ºC. The diets were formulated to supply 30, 50, 60, and 70% of the expected requirements of standardized lysine, and provided at 2.6 times the energy requirements for maintenance. The trial lasted 24 days and was divided into two periods of 12 days: seven days for animal adaptation to the diet and five days for sample collection. The increasing content of lysine in the diet did not affect dry matter intake of the pigs. The amount of nitrogen excreted was 47% of the nitrogen intake, of which 35% was excreted through feces and 65% through urine. The estimated endogenous losses of lysine were 36.4 mg kg-1 BW0.75. The maintenance requirement of lysine for pigs weighing around 50 kg is 40.4 mg kg-1 BW0.75, and the deposition efficiency of lysine is 90%.

Efficiency and significance of multiple vocal signals in sibling competition

Animals can compete for resources by displaying various acoustic signals that may differentially affect the outcome of competition. We propose the hypothesis that the most efficient signal to deter opponents should be the one that most honestly reveals motivation to compete. We tested this hypothesis in the barn owl (Tyto alba) in which nestlings produce more calls of longer duration than siblings to compete for priority access to the indivisible prey item their parents will deliver next. Because nestlings increase call rate to a larger extent than call duration when they become hungrier, call rate would signal more accurately hunger level. This leads us to propose three predictions. First, a high number of calls should be more efficient in deterring siblings to compete than long calls. Second, the rate at which an individual calls should be more sensitive to variation in the intensity of the sibling vocal competition than the duration of its calls. Third, call rate should influence competitors' vocalization for a longer period of time than call duration. To test these three predictions we performed playback experiments by broadcasting to singleton nestlings calls of varying durations and at different rates. According to the first prediction, singleton nestlings became less vocal to a larger extent when we broadcasted more calls compared to longer calls. In line with the second prediction, nestlings reduced vocalization rate to a larger extent than call duration when we broadcasted more or longer calls. Finally, call rate had a longer influence on opponent's vocal behavior than call duration. Young animals thus actively and differentially use multiple signaling components to compete with their siblings over parental resources.

Hybrid model of a double-fed induction machine and back-to-back converter

This report details the port interconnection of two subsystems: a power electronics subsystem (a back-to-back AC/AC converter (B2B), coupled to a phase of the power grid), and an electromechanical subsystem (a doubly-fed induction machine (DFIM), coupled mechanically to a flywheel and electrically to the power grid and to a local varying load). Both subsystems have been essentially described in previous reports (deliverables D 0.5 and D 4.3.1), although some previously unpublished details are presented here. The B2B is a variable structure system (VSS), due to the presence of control-actuated switches: however from a modelling and simulation, as well as a control-design, point of view, it is sensible to consider modulated transformers (MTF in the bond-graph language) instead of the pairs of complementary switches. The port-Hamiltonian models of both subsystems are presents and coupled through a power-preserving interconnection, and the Hamiltonian description of the whole system is obtained; detailed bond-graphs of all the subsystems and the complete system are provided.

Power quality improving with virtual flux-based voltage source line converter

Line converters have become an attractive AC/DC power conversion solution in industrial applications. Line converters are based on controllable semiconductor switches, typically insulated gate bipolar transistors. Compared to the traditional diode bridge-based power converters line converters have many advantageous characteristics, including bidirectional power flow, controllable de-link voltage and power factor and sinusoidal line current. This thesis considers the control of the lineconverter and its application to power quality improving. The line converter control system studied is based on the virtual flux linkage orientation and the direct torque control (DTC) principle. A new DTC-based current control scheme is introduced and analyzed. The overmodulation characteristics of the DTC converter are considered and an analytical equation for the maximum modulation index is derived. The integration of the active filtering features to the line converter isconsidered. Three different active filtering methods are implemented. A frequency-domain method, which is based on selective harmonic sequence elimination, anda time-domain method, which is effective in a wider frequency band, are used inharmonic current compensation. Also, a voltage feedback active filtering method, which mitigates harmonic sequences of the grid voltage, is implemented. The frequency-domain and the voltage feedback active filtering control systems are analyzed and controllers are designed. The designs are verified with practical measurements. The performance and the characteristics of the implemented active filtering methods are compared and the effect of the L- and the LCL-type line filteris discussed. The importance of the correct grid impedance estimate in the voltage feedback active filter control system is discussed and a new measurement-based method to obtain it is proposed. Also, a power conditioning system (PCS) application of the line converter is considered. A new method for correcting the voltage unbalance of the PCS-fed island network is proposed and experimentally validated.

Diversity and nitrogen fixation efficiency of rhizobia isolated from nodules of Centrolobium paraense

The objective of this work was to isolate and characterize rhizobia from nodules of Centrolobium paraense and to evaluate their symbiotic efficiency. Soil samples collected from four sites of the Roraima Cerrado, Brazil, were used to cultivate C. paraense in order to obtain nodules. Isolates (178) were obtained from 334 nodules after cultivation on medium 79. Twenty-five isolates belonging to six morphological groups were authenticated using Vigna unguiculata and they were characterized by 16S rRNA. Isolates identified as Bradyrhizobium were further characterized using rpoB gene sequencing. A greenhouse experiment was carried out with C. paraense to test the 18 authenticated isolates. Approximately 90% of the isolates grew slowly in medium 79. The 16S rRNA analysis showed that 14 authenticated isolates belong to the genus Bradyrhizobium, and rpoB indicated they constitute different groups compared to previously described species. Only four of the 11 fast-growing isolates nodulated V. unguiculata, two of which belong to Rhizobium, and two to Pleomorphomonas, which was not previously reported as a nodulating genus. The Bradyrhizobium isolates ERR 326, ERR 399, and ERR 435 had the highest symbiotic efficiency on C. paraense and showed a contribution similar to the nitrogen treatment. Centrolobium paraense is able to nodulate with different rhizobium species, some of which have not yet been described.

The potential effects of social interactions on reproductive efficiency of stallions

The reproductive efficiency of stabled domestic stallions is often lower than what could be expected from observations in feral herds. In the wild, stallions typically live with mares in harem bands, with other stallions in bachelor bands, or occasionally in mixed-sex transitional bands. We, therefore, argue that permanent contact with mares may increase reproductive efficiency of stallions suffering from low libido and/or fertility. We also provide a summary of our present knowledge of natural conditions, management, and husbandry of domestic stallions, and of intra- and intersexual behavioral interactions in horses.

Increasing the efficiency of disparity computation by interpolation

Tässä diplomityössä tutkitaan dispariteettikartan laskennan tehostamista interpoloimalla. Kolmiomittausta käyttämällä stereokuvasta muodostetaan ensin harva dispariteettikartta, jonka jälkeen koko kuvan kattava dispariteettikartta muodostetaan interpoloimalla. Kolmiomittausta varten täytyy tietää samaa reaalimaailman pistettä vastaavat kuvapisteet molemmissa kameroissa. Huolimatta siitä, että vastaavien pisteiden hakualue voidaan pienentää kahdesta ulottuvuudesta yhteen ulottuvuuteen käyttämällä esimerkiksi epipolaarista geometriaa, on laskennallisesti tehokkaampaa määrittää osa dispariteetikartasta interpoloimalla, kuin etsiä vastaavia kuvapisteitä stereokuvista. Myöskin johtuen stereonäköjärjestelmän kameroiden välisestä etäisyydestä, kaikki kuvien pisteet eivät löydy toisesta kuvasta. Näin ollen on mahdotonta määrittää koko kuvan kattavaa dispariteettikartaa pelkästään vastaavista pisteistä. Vastaavien pisteiden etsimiseen tässä työssä käytetään dynaamista ohjelmointia sekä korrelaatiomenetelmää. Reaalimaailman pinnat ovat yleisesti ottaen jatkuvia, joten geometrisessä mielessä on perusteltua approksimoida kuvien esittämiä pintoja interpoloimalla. On myöskin olemassa tieteellistä näyttöä, jonkamukaan ihmisen stereonäkö interpoloi objektien pintoja.

Ilmavirtausten laskennallinen mallinnus

Diplomityössä tutkitaan kolmea erilaista virtausongelmaa CFD-mallinnuksella. Yhteistä näille ongelmille on virtaavana aineena oleva ilma. Lisäksi tapausten perinteinen mittaus on erittäin vaikeaa tai mahdotonta. Ensimmäinen tutkimusongelma on tarrapaperirainan kuivain, jonka tuotantomäärä halutaan nostaa kaksinkertaiseksi. Tämä vaatii kuivatustehon kaksinkertaistamista, koska rainan viipymäaika kuivausalueella puolittuu. Laskentayhtälöillä ja CFD-mallinnuksella tutkitaan puhallussuihkun nopeuden ja lämpötilan muutoksien vaikutusta rainan pinnan lämmön- ja massansiirtokertoimiin. Tuloksena saadaan varioitujen suureiden sekä massan- ja lämmönsiirtokertoimien välille riippuvuuskäyrät, joiden perusteella kuivain voidaan säätää parhaallamahdollisella tavalla. Toinen ongelma käsittelee suunnitteilla olevan kuparikonvertterin sekundaarihuuvan sieppausasteen optimointia. Ilman parannustoimenpiteitä käännetyn konvertterin päästöistä suurin osa karkaa ohi sekundaarihuuvan. Tilannetta tutkitaan konvertterissa syntyvän konvektiivisen nostevirtauksen eli päästöpluumin sekä erilaisten puhallussuihkuratkaisujen CFD-mallinnuksella. Tuloksena saadaan puhallussuihkuilla päästöpluumia poikkeuttava ilmaverho. Suurin osa nousevasta päästöpluumista indusoituu ilmaverhoon ja kulkeutuu poistokanavaan. Kolmas tutkittava kohde on suunnitteilla oleva kuparielektrolyysihalli, jossa ilmanvaihtoperiaatteena on luonnollinen ilmanvaihto ja mekaaninen happosumun keräysjärjestelmä. Ilmanvaihtosysteemin tehokkuus ja sisäilman virtaukset halutaan selvittää ennen hallin rakentamista. CFD-mallinnuksella ja laskentayhtälöillä tutkitaan lämpötila- ja virtauskentät sekä hallin läpi virtaava ilmamäärä ja ilmanvaihtoaste. Tulo- ja poistoilma-aukkojen mitoitukseen ja sijoitukseen liittyvät suunnitteluarvot varmennetaan sekä löydetään ilmanvaihdon ongelmakohdat. Ongelmakohtia tutkitaan ja niille esitetään parannusehdotukset.

Relative Technical Efficiency of European Transportation Systems

Talouden kasvaessa myös tavarankuljetusmäärät kasvavat. Kuljetusjärjestelmät ja niiden sujuva toiminta on erittäin tärkeää taloudellisen kasvun kannalta tällä hetkellä, ja se tulee olemaan yhä tärkeämpää tulevaisuudessa. Tulevaisuudessa tarvitaan kokonaisvaltainen ja selkeästi tehokkaampi kuljetusjärjestelmä, mikäli tulevaisuuden kuljetusvirrat halutaan hoitaa kestävästi. Tässä opinnäytetyössäni tutkin kolmen eurooppalaisen kuljetusjärjestelmän (rautatiet, lentoliikenne ja konttiliikenne meritse) suhteellista teknistä tehokkuutta ja menetelmänä on data envelopment analysis (DEA). Vertailtaessa kuljetusjärjestelmiä löytyi suuria eroja kuljetusmuotojen välille. lentoyhtiöt suoriutuivat huomattavan tasaisesti eli tehokkaiden ja ei-tehokkaiden toimijoiden välillä ei ollut suuria eroja. Rautatiepuolella erot venyivät huomattavan suuriksi niin eri yritysten välillä kuin jopa saman yrityksen sisällä eri vuosina. Pikaisemmassa laivayhtiöiden tarkastelussa erot niiden välillä olivat lähes yhtä pieniä kuin lentoyhtiöiden välillä. Tarkasteltaessa omistajuuden vaikutusta lentoyhtiöiden toiminnassa huomattiin, että yksityisessä omistuksessa olevat yritykset olivat huomattavasti tehokkaampia matkustajien kuljettamisessa. Rahtipuolella merkittäviä eroja ei havaittu. Merkittävät korrelaatiot eri mallien välillä antoivat joitain viitteitä myös kuljetuspoliittiseen päätöksentekoon; investoinnit matkustajienkuljetuksiin raiteilla parantaisivat koko rautatiepuolen teokkuutta, mutta myös samalla lentopuolen matkustajakuljetuksen tehokkuutta.

Energiatehokkaiden tuotteiden myynti voimalaitoksiin

Tämän diplomityö käsittelee energiasäästömahdollisuuksia taajuusmuuttajien ja korkean hyötysuhteen moottoreiden avulla Suomen voimalaitoksissa. Energiatehokkuuden parantaminen voimalaitosten tuotantoprosessissa tarjoaa suuria myyntimahdollisuuksia ja on siten mielenkiintoinen tutkimuksen kohde. Työn tavoitteena on analysoida voimalaitostoimialaa Suomessa ja selvittäävoimalaitosten energiansäästöpotentiaalia suurimpien sähköä kuluttavien laitteiden osalta. Työn perusteella saadaan muodostettua kuva taajuusmuuttaja ja korkean hyötysuhteen moottorien markkinoista voimalaitoksiin. Työnalkuosassa keskitytään voimalaitostoimialan ja energiamarkkinoiden analyysiin. Analyysissä käydään läpi yleisimpien voimalaitosten toimintaperiaatteet ja energiatehokkaiden tuotteiden markkinakehitys sekä teollisuuden investointeihin liittyviä tekijöitä. Työn loppuosa käsittelee voimalaitosten suurimpien pumppujen ja puhaltimien energiansäästömahdollisuutta taajuusmuuttajien avulla. Työn tuloksena on muodostettu analyysi eri voimalaitostyyppien laittokannasta ja arvio energiasäästöstä sekä myyntipotentiaalista, jos laitteet muutetaan taajuusmuuttajakäytöiksi.

Using software metrics to increase efficiency in product creation

Opinnäytetyö etsii korrelaatiota ohjelmistomittauksella saavutettujen tulosten ja ohjelmasta löytyneiden virheiden väliltä. Työssä käytetään koeryhmänä jo olemassaolevia ohjelmistoja. Työ tutkii olisiko ohjelmistomittareita käyttämällä ollut mahdollista paikallistaa ohjelmistojen ongelmakohdat ja näin saada arvokasta tietoa ohjelmistokehitykseen. Mittausta voitaisiin käyttää resurssien parempaan kohdentamiseen koodikatselmuksissa, koodi-integraatiossa, systeemitestauksessa ja aikataulutuksessa. Mittaamisen avulla nämä tehtävät saisivat enemmän tietoa resurssien kohdistamiseen. Koeryhmänä käytetään erilaisia ohjelmistotuotteita. Yhteistä näille kaikille tuotteille on niiden peräkkäiset julkaisut. Uutta julkaisua tehtäessä, edellistä julkaisua käytetään pohjana, jonka päällekehitetään uutta lähdekoodia. Tämän takia ohjelmistomittauksessa pitää pystyä erottelemaan edellisen julkaisun lähdekoodi uudesta lähdekoodista. Työssä käytettävät ohjelmistomittarit ovat yleisiä ja ohjelmistotekniikassalaajasti käytettyjä mittaamaan erilaisia lähdekoodin ominaisuuksia, joiden arvellaan vaikuttavan virhealttiuteen. Tämän työn tarkoitus on tutkia näiden ohjelmistomittareiden käytettävyyttä koeryhmänä toimivissa ohjelmistoympäristöissä. Käytännön osuus työstä onnistui löytämään korrelaation joidenkinohjelmistomittareiden ja virheiden väliltä, samalla kuin toiset ohjelmistomittarit eivät antaneet vakuuttavia tuloksia. Ohjelmistomittareita käyttämällä näyttää olevan mahdollista tunnistaa virhealttiit kohdat ohjelmasta ja siten parantaa ohjelmistokehityksen tehokkuutta. Ohjelmistomittareiden käyttö tuotekehityksessäon perusteltavaa ja niiden avulla mahdollisesti pystyttäisiin vaikuttamaan ohjelmiston laatuun tulevissa julkaisuissa.