塔克拉玛干沙漠陆面过程参数化和地表能量通量的遥感反演及数值模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41675011
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0505.大气物理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Taklimakan Desert is the second largest shifting sand desert in the world, also one of the main origin of the global dust storms, with severe natural environment and extremely arid climate. Therefore, it plays a vital role in weather and climate as well as environmental systems in our country. Thus, it becomes the ideal region to research on special land-surface process. The project will base on the data from the existing seven long-term observational stations which located from north to south (oasis, transitional zone, edge of desert, hinterland of desert) in the desert. Moreover, we will conduct more experiments, which focus on the characteristic parameters of the land-surface process and the surface energy fluxes in different areas over the desert, and combine methods of retrival from satelitte remote sensing images with those observed experimental data, to analyze the vertical structures and turbulent fluxes of heat and momentum between soil and atmosphere of near-surface layer. Then, in order to analyze the variations of parameterization schemes of land-surface process as well as surface energy fluxes in different spatial-temporal scale, the exchange relationship of momentum, heat, moister and radiation will be studied. Meanwhile, the interconversion to the different region scale (scale of the local observational site, scale of pixel of the satellite remote sensing and scale of the grid of satellite remote sensing) will be analyzed and explored. Based on theoretical research, numerical analysis, parameteric experiments, retrival of remote sensing, we will develop and improve the land-surface process parameterization schemes to suit for the desert regions, so as to improve the simulate accuracy of the land-surface process. Furthermore, a revised land-surface process model (such as: CoLM, CLM or Noah) will be coupled into a regional climate numerical simulation model (GRAPES or WRF). By the coupling experiments to improve the simulate accuracy of the regional climate simulation model, and make up for its deficiency to predict the air and surface temperature in the Taklimakan desert and its surrounded oasis.
塔克拉玛干沙漠是世界第二大流动沙漠,自然环境严酷,气候极端干旱,是全球沙尘暴的主要起源地之一,在我国天气气候和环境系统中占有举足轻重的地位,是特殊陆面过程研究的理想靶区。本课题在塔克拉玛干沙漠由北到南(绿洲边缘、荒漠过渡带、沙漠外围、沙漠腹地)的7个长期观测站点的基础上,增加沙漠不同区域多样点的陆面过程特征参数和地表能量通量的观测试验,结合卫星遥感数据反演,解析沙漠土壤和近地层大气的热力及动力的垂直结构和湍流通量,研究陆气间的动量、热量、水分和辐射的交换关系,分析沙漠区域不同时空尺度的陆面过程参数化方案和地表能量通量变化规律,探索陆面过程参数化在局部站点、像元尺度和格网尺度的转换方法,完善陆面过程参数化方案对沙漠地区陆气相互作用的表达,提高陆面过程在沙漠地区的模拟能力。通过陆面过程模块与区域气候数值模式耦合,改进数值模式对沙漠和周边绿洲天气的模拟精度,弥补其在空气和地表温度预报方面的缺陷。

结项摘要

塔克拉玛干沙漠是特殊陆面过程研究的理想靶区。本项目以塔中沙漠大气环境观测试验站为基地,在已有观测试验的基础上,有针对性地开展野外不同观测样点试验。利用遥感反演技术,深入分析了塔克拉玛干沙漠陆面过程特征参数和地表能量通量,发展和优化了地表参数化新方案,进行了陆面过程和区域气候数值模式耦合试验,提高了沙漠地区数值预报模式的预报精度。.本项目主要研究内容有:(1)开展陆面过程参数化方案及其遥感反演研究。(2)开展地表能量通量变化规律及其遥感反演研究。(3)开展不同时空尺度的陆面过程参数化方案对陆面过程模拟的影响研究。(4)进行陆面过程与区域气候数值模式的耦合研究。.本项目主要获得结果有:(1)扩展了沙漠陆面过程观测数据库,增加了数据样点和试验项目。(2)建立了沙漠地表动力学粗糙度的新参数化方案,获得了沙漠地表动力学和热力学粗糙度的日变化和年变化规律。(3)确定了沙漠地表环境下的整体输送系数,获得了日变化和年变化规律。(4)建立了基于遥感的地表宽波段比辐射率和反照率参数化新方案,更加适用于极端干旱的沙漠地区陆面模拟。获得了塔克拉玛干沙漠地区的宽波段地表比辐射率空间分布特征和地表反照率时空分布特征。(5)确定了估算土壤热扩散系数和土壤热通量的最优方法。(6)确定了一种基于多源遥感与再分析资料反演沙漠地表净辐射日变化的新方法。(7)基于遥感数据,利用地表参数化新方案,反演得到了塔克拉玛干沙漠地表能量通量的时空分布特征。(8)在局地尺度上,修正Noah陆面模型参数化方案,提高了模型对沙漠地表能量通量的模拟精度。(9)在网格尺度上,修正CLM陆面模型参数化方案,提高了模型对沙漠地表能量通量的模拟精度,并获得了塔克拉玛干沙漠地区地表能量通量的时空分布特征。(10)改进的陆面过程参数化方案模块已与WRF和GRAPES模式进行耦合,能够显著改善模式对南疆塔里木盆地的气温预报。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
塔克拉玛干沙漠腹地不同天气地表土壤热通量估算对比研究
  • DOI:
    10.19336/j.cnki.trtb.2019.06.07
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    聂泽鑫;买买提艾力·买买提依明;杨帆;阿依尼格尔·亚力坤;齐斐斐;刘永强
  • 通讯作者:
    刘永强
新疆沙漠地区地表宽波段比辐射率遥感估算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地球信息科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阿依尼格尔·亚力坤;买买提艾力·买买提依明;刘素红;杨帆;何清;刘永强
  • 通讯作者:
    刘永强
塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量的陆面过程与卫星遥感研究
  • DOI:
    10.15889/j.issn.1002-1302.2020.20.048
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张坤;刘永强;阿依尼格尔·亚力坤;刘宗会;聂泽鑫;李火青
  • 通讯作者:
    李火青
塔克拉玛干沙漠地表反照率参数化与遥感估算研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    新疆农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张坤;刘永强;阿依尼格尔·亚力坤;刘宗会;聂泽鑫;李火青
  • 通讯作者:
    李火青
陆面模型Noah-MP的不同参数化方案在沙漠区域的适用性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    沙漠与绿洲气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李火青;买买提艾力·买买提依明;刘永强;琚陈相
  • 通讯作者:
    琚陈相

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其他文献

Transport of Water Vapor over North China during the Drought Period in Summer of 1980
1980年夏季干旱期间华北地区水汽输送
  • DOI:
    10.1007/bf02918687
  • 发表时间:
    1992-09-14
  • 期刊:
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    刘永强;丁一汇;李月洪
  • 通讯作者:
    李月洪
一种抗蛇行减振器控制系统在高速动车组中的仿真应用
  • DOI:
    10.1016/j.cogpsych.2017.08.003
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    石家庄铁道大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘永强;廖英英;杨绍普;赵志宏
  • 通讯作者:
    赵志宏
高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    动力学与控制学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖英英;刘永强;杨绍普
  • 通讯作者:
    杨绍普
基于相关峭度准则EEMD及改进形态滤波的轴承故障诊断方法
  • DOI:
    10.19533/j.issn1000-3762.2017.02.014
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    轴承
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李翠省;刘永强;廖英英
  • 通讯作者:
    廖英英
基于GIS技术的渠道工程材料采购模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    排灌机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    史曦晨;刘永强;李慧敏
  • 通讯作者:
    李慧敏

其他文献

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刘永强的其他基金

基于观测试验的塔克拉玛干沙漠腹地陆面过程参数化方案的发展及模拟
  • 批准号:
    41265002
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    54.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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