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An Economical Approach to Four-dimensional Variational Data Assimilation

Advances in Atmospheric Sciences 2010年第4期27卷 715-727页

作者：王斌刘娟娟王曙东成巍刘娟刘成思 qingnong xiao Ying-Hwa KUO State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 College of Marine Science University of South Florida St. Petersburg FL 33701 USA Mesoscale and Microscale Meteorology Division National Center for Atmospheric ResearchBoulder CO 80307-3000 USA

Four-dimensional variational data assimilation （4DVar） is one of the most promising methods to provide optimal analysis for numerical weather prediction （NWP）. Five national NWP centers in the world have successfully applied 4DVar methods in their global NWPs, thanks to the increment method and adjoint technique. However, the application of 4DVar is still limited by the computer resources available at many NWP centers and research institutes. It is essential, therefore, to further reduce the computational cost of 4DVar. Here, an economical approach to implement 4DVar is proposed, using the technique of dimension- reduced projection （DRP）, which is called ＂DRP-4DVar.＂ The proposed approach is based on dimension reduction using an ensemble of historical samples to define a subspace. It directly obtains an optimal solution in the reduced space by fitting observations with historical time series generated by the model to form consistent forecast states, and therefore does not require implementation of the adjoint of tangent linear approximation. To evaluate the performance of the DRP-4DVar on assimilating different types of mesoscale observations, some observing system simulation experiments are conducted using MM5 and a comparison is made between adjoint-based 4DVar and DRP-4DVar using a 6-hour assimilation window.

关键词： 4DVar adjoint dimension reduction historical sample observing system simulation experiment

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Initialization and Simulation of a Typhoon Using 4-Dimensional Variational Data Assimilation——Research on Typhoon Herb (1996)

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Advances in Atmospheric Sciences 2003年第4期20卷 612-622页

作者：张晓艳王斌季仲贞肖庆农张昕 LASG Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029 Mesoscale and Microscale Meterorology National Center for Atmospheric ResearchBoulderColoradoUSA

The MM5 and its four dimensional variational data assimilation (4D-Var) system are used in this paper. Based on the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis data, the authors generate an optimal initial condition for a typhoon by using the bogus data assimilation (BDA) scheme. BDA is able to recover many of the structural features of typhoons including a warm-core vertex, the correct center position, and the strong circulation. As a result of BDA using a bogus surface low, dramatic improvement is achieved in the 72 h prediction of typhoon Herb. Through several cases, the initialization by BDA effectively generates the harmonious inner structure of the typhoon, but which is lacking in the original analysis field. Therefore the intensity forecast is improved greatly. Some improvements are made in the track forecast, but more work still needs to be done.

关键词： variational data assimilation bogus scheme BDA Typhoon Herb numerical simulation

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多普勒雷达资料在冷涡强对流天气中的同化应用试验

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气象 2009年第12期35卷 12-20,I0002页

作者：陈力强杨森肖庆农中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110016 National Center for Atmospheric Research BoulderUSA

应用WRF模式的三维变分同化系统(WRF-3DVAR),对沈阳多普勒天气雷达资料在东北冷涡暴雨个例中的同化应用进行了试验。研制了多普勒雷达资料质量控制系统,实现了对径向风和反射率因子的直接同化,不但可以反演中尺度三维气象要素场,而且可... 详细信息

应用WRF模式的三维变分同化系统(WRF-3DVAR),对沈阳多普勒天气雷达资料在东北冷涡暴雨个例中的同化应用进行了试验。研制了多普勒雷达资料质量控制系统,实现了对径向风和反射率因子的直接同化,不但可以反演中尺度三维气象要素场,而且可以为模式提供初始场。以天气尺度资料为背景场同化多普勒雷达资料,WRF-3DVAR可以较好地反演冷涡中尺度对流系统的三维结构,反演的地面强对流辐散气流及在对流层中层涡旋都符合中尺度系统概念模型,通过与实际地面探测资料进行了对比,风场环流基本接近,同化了雷达资料的气象要素场可为预报业务提供较好的包含中小尺度系统的实时三维分析场。通过冷涡个例同化试验,应用WRF-3DVAR同化雷达资料后,中尺度模式对对流降水的预报总体有正的影响,对强对流中的一些中小尺度雨团的预报也略有改善。

关键词：多普勒雷达三维变分资料同化模式预报冷涡对流

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An evaluation study of the DRP-4-DVar approach with the Lorenz-96 model

An evaluation study of the DRP-4-DVar approach with the Lore...

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作者： JUANJUAN LIU~1,BIN WANG~(1*) qingnong xiao~2,1 LASG,Institute of Atmospheric Physics, Beijing 100029,China 2 College of Marine Science,University of South Florida,St.Petersburg,FL 33701,USA

The study evaluates the performance of the dimension-reduced projection four-dimensional variational data assimilation (DRP-4-DVar) with the Lorenz-96 *** experiments over a period of 200 days have been *** results show that the DRP-4-DVar works *** generates an analysis equivalent to that of the Ensemble Kalman Filter(EnKF) if the synchronous observations are assimilated at the analysis time,while it produces more accurate analysis than the EnKF does when assimilating observations in an 18-h assimilation *** experiments also reveal that the impact of the tangent linear assumption for the Lorenz-96 model in the DRP-4-DVar over a 24-h or shorter assimilation window is ***,with a background error covariance matrix(B-matrix) that has a non-singular projection onto the ensemble space or is exphcitly flow-dependent,the DRP-4-DVar performs even better than with a B-matrix that has a singular projection or is not exphcitly flow-dependent.

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不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

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应用生态学报 2019年第11期30卷 3745-3752页

作者：卢小兰于振文张永丽石玉山东农业大学农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和^13C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W0)、节水灌溉(W1,拔节期和开花期... 详细信息

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和^13C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W0)、节水灌溉(W1,拔节期和开花期0~40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W2,拔节期和开花期0~40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶^13C同化物分配特性的影响.结果表明:W1处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W0处理,再增加灌水至W2处理,上述各指标无显著变化.^13C示踪表明,济麦22和山农23的W1旗叶^13C同化物在籽粒中的分配量比W0分别高159.34和171.1 g·hm-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W2无显著差异;两种穗型品种W1的籽粒产量亦显著高于W0,与W2无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶^13C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.

关键词：穗型小麦节水灌溉光能利用率 ^13C同化物分配

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利用SSR和SNP标记分析鲁麦14对青农2号的遗传贡献

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作物学报 2018年第2期44卷 159-168页

作者：李玉刚任民孙绿王圣健韩梅李振清翟晓灵代小雁侯元江盖红梅青岛市农业科学研究院山东青岛266100 中国农业科学院烟草研究所/烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室山东青岛266101 青岛农业大学/山东省旱作农业技术重点实验室山东青岛266109 山东省青丰种子有限公司山东青岛266700

鲁麦14既是大面积推广品种,又是育种骨干亲本,衍生了40多个品种,其中青农2号(鲁麦14/烟农15//矮秆麦)是近年审定的小麦品种。本研究利用350个SSR标记和小麦90k芯片检测的26 026个SNP标记,解析了鲁麦14对青农2号的遗传贡献。鲁麦14和烟... 详细信息

鲁麦14既是大面积推广品种,又是育种骨干亲本,衍生了40多个品种,其中青农2号(鲁麦14/烟农15//矮秆麦)是近年审定的小麦品种。本研究利用350个SSR标记和小麦90k芯片检测的26 026个SNP标记,解析了鲁麦14对青农2号的遗传贡献。鲁麦14和烟农15分别含有1/4和1/2蚰包麦血统,基因组分子标记分析结果显示,这两个品种有55.42%的SSR位点一致,而SNP位点一致性高达71.53%。选择亲本间差异位点,分析鲁麦14和烟农15对青农2号的遗传贡献,结果表明鲁麦14对青农2号的贡献大于烟农15,青农2号与亲本鲁麦14、烟农15分子标记的一致性,SSR标记分别为54.11%和36.30%,SNP标记分别为72.55%和26.98%。依据高通量SNP标记结果,从染色体水平看,烟农15贡献率超过50%的染色体有2B、3B和6A;而鲁麦14在除此之外的18条染色体的遗传贡献率大于50%。青农2号遗传组成图谱揭示了遗传物质多以较大染色体片段形式从亲本传递至子代。对亲本和子代进行多年多点的农艺性状调查,发现青农2号的旗叶长、旗叶宽、穗下节间长、穗叶距、抽穗度等株型相关性状及千粒重、粒长等产量相关性状与鲁麦14相近,株高、生育期等性状与烟农15相近。本文从分子层面解析育种亲本对子代的遗传贡献,为分子标记辅助育种提供了依据和理论基础。

关键词：骨干亲本遗传贡献遗传组成 SSR 90k芯片

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17个玉米品种的不同器官对生菜幼苗生长的抑制作用

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杂草学报 2017年第4期35卷 17-24页

作者：孙小雪孙婷婷赵延明罗小勇青岛农业大学农学与植物保护学院/山东省农作物病虫害综合防控重点实验室山东青岛266109

为明确玉米不同品种之间植物化感活性的差异,以生菜为受体植物,采用琼脂混粉法测定17个玉米品种的不同器官对生菜幼苗生长的影响。结果表明,供试玉米品种的根、茎、叶、雄花、果皮均对生菜幼苗的生长有良好的抑制作用,但品种及器官之间... 详细信息

为明确玉米不同品种之间植物化感活性的差异,以生菜为受体植物,采用琼脂混粉法测定17个玉米品种的不同器官对生菜幼苗生长的影响。结果表明,供试玉米品种的根、茎、叶、雄花、果皮均对生菜幼苗的生长有良好的抑制作用,但品种及器官之间差异较大。在10 g/L处理浓度下,多数品种的茎、叶、果皮对生菜胚根生长的抑制率达到80%以上,但对生菜胚轴生长的抑制效果相对较差。综合不同器官对生菜胚根和胚轴生长的抑制率,以费玉3号、青农0902、鉴102、三北17、齐单1号、210×205、浚单20、郑单958、五岳288、东单13等品种的抑制活性相对较高。

关键词：玉米秸秆化感作用器官琼脂混粉法生菜生长抑制

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小麦品种品质与挤压膨化产品理化特性的关系

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中国农业科学 2013年第20期46卷 4336-4343页

作者：陈锋亮陈相艳王宪昌尹婧赵晓燕山东省农业科学院农产品研究所

【目的】分析不同品种小麦品质与挤压膨化产品理化特性之间的关系,探讨适合生产挤压膨化食品的小麦品质特性。【方法】16个小麦品种经实验型双螺杆挤压机在相同参数条件下挤压得到膨化型小麦粉产品,分析小麦品种品质、挤压膨化产品理化... 详细信息

【目的】分析不同品种小麦品质与挤压膨化产品理化特性之间的关系,探讨适合生产挤压膨化食品的小麦品质特性。【方法】16个小麦品种经实验型双螺杆挤压机在相同参数条件下挤压得到膨化型小麦粉产品,分析小麦品种品质、挤压膨化产品理化特性以及二者之间的相关关系。【结果】不同品种小麦的品质特性和相应挤压膨化产品的理化特性之间均有较大差异;挤压膨化产品的色差与千粒重、面粉白度、弱化度,吸水性指数与籽粒蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、形成时间,水溶性指数与籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数、拉伸长度,糊化度与籽粒蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量之间均存在显著负相关关系;色差与籽粒硬度、降落数值,吸水性指数与容重,水溶性指数与面筋指数、5cm拉伸阻力,产品硬度与籽粒硬度、面粉白度均存在显著正相关关系;所选的16个小麦品种中,泰农18、济麦22、青丰1号、青农2号、烟农23和鲁麦21更适合制作挤压膨化食品。【结论】小麦品质指标中千粒重、容重、籽粒硬度、面粉白度、籽粒蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面筋指数、降落数值、形成时间、弱化度、拉伸长度和5 cm拉伸阻力对挤压膨化产品的理化特性均有显著影响,具有高千粒重、容重、面筋指数、弱化度、5 cm拉伸阻力和低籽粒硬度、面粉白度、籽粒蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、降落数值、形成时间和拉伸长度的小麦品种或原料较适合生产挤压膨化食品。

关键词：小麦品质特性挤压膨化加工适用性

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不同基因型大白菜耐湿性综合评价

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福建农业学报 2011年第1期26卷 64-69页

作者：曾小玲方淑桂陈文辉钟开勤黄建都福建省福州市蔬菜科学研究所福建福州350111

以17份不同基因型大白菜为试材,研究淹水胁迫对大白菜产量性状和生理指标的影响,采用主成分分析、系统聚类分析和隶属函数法综合评价大白菜的耐湿能力。结果表明,11个单项指标集约于3个主成分,累计贡献率为0.845,通过隶属函数值D评价耐... 详细信息

以17份不同基因型大白菜为试材,研究淹水胁迫对大白菜产量性状和生理指标的影响,采用主成分分析、系统聚类分析和隶属函数法综合评价大白菜的耐湿能力。结果表明,11个单项指标集约于3个主成分,累计贡献率为0.845,通过隶属函数值D评价耐湿性的强弱,并利用聚类分析将17份不同基因型大白菜分为3类:第Ⅰ类是耐湿类型,包括x2(早5-1-2-3)、x5(YMZ10-1×白阳-1)和x13(京夏2号-2-1)等3份材料;第Ⅱ类是中度耐湿类型,包括x3(Xiafu-2)、x12(白阳-2-5-3-2)、x4夏(Y-1)、x16(001-3×可-8)、x8(夏×001-4×可)和x11(白阳-1)等6份材料;第Ⅲ类是不耐湿类型,包括x15(福-2H)、x1(日-1)、x6(DH11-13H)、x9(DH10-18-2)、x7(庆农601-2加)、x14(DH15-5H)、x10(耐热8号-1-3)和x17(早z-5)。

关键词：大白菜耐湿性主成分分析系统聚类隶属函数

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不同夏玉米品种耐盐性综合评价与耐盐品种筛选

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玉米科学 2020年第2期28卷 33-40页

作者：高英波张慧薛艳芳匡朴钱欣代红翠李源方王竹韩小伟李宗新山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室济南250100

综合运用室内水培耐盐萌发测试与田间原位耐盐性鉴定,以黄淮海夏玉米区30个主推玉米品种发芽率、发芽势、胚芽长和胚芽重的相对值及盐碱地条件下产量表现作为耐盐性评价依据,采用加权隶属函数法和聚类分析对不同玉米品种耐盐性进行综合... 详细信息

综合运用室内水培耐盐萌发测试与田间原位耐盐性鉴定,以黄淮海夏玉米区30个主推玉米品种发芽率、发芽势、胚芽长和胚芽重的相对值及盐碱地条件下产量表现作为耐盐性评价依据,采用加权隶属函数法和聚类分析对不同玉米品种耐盐性进行综合评价。结果表明,NaCl浓度≥160 mmol/L时,不同玉米品种萌发均受到显著抑制,萌发期盐胁指标迫敏感程度表现为相对发芽势>相对胚芽长>相对胚芽重>相对发芽率;子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重与玉米品种耐盐性最为密切。根据加权隶属函数值和系统聚类分析,可将30个玉米品种分为耐盐性不同的4个类群,其中强耐盐品种4个、中等耐盐品种9个、盐敏感型9个、盐极敏感型8个。160 mmol/L NaCl可作为玉米萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度,子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重可用于玉米品种耐盐鉴选的主要指标。邦玉339、鲁单818、登海605和青农105可用于盐碱地玉米栽培。

关键词：夏玉米萌发期产量耐盐性聚类分析

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