基于氢氧同位素技术的喀什噶尔绿洲水汽再循环对局地降水的贡献评估

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41701028
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0702.环境水科学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Recycled moisture from surface evaporation and transpiration is an important source of terrestrial precipitation. The proportional contribution assessment of recycled moisture to local precipitation using stable hydrogen and oxygen isotopes is considered as one of hot topics in hydrometeorological studies. In arid central Asia, especially in southern Xinjiang, the local moisture in oases may greatly originate from surface evaporation (open water and soil) and transpiration, but the quantitative assessment of proportional contribution is still limited. The Kaxgar Oasis (Kaxgar River Delta Oasis), one of the three largest natural oases and the second largest artificial oasis in southern Xinjiang, is selected as study region in this program. The isotopic three-component mixing model will be applied with an assumption that precipitating moisture is an intensive mixture of moisture from advection, surface evaporation and transpiration. The measured isotopic ratios in precipitation samples and corresponding meteorological parameters will be input into the model, and isotopic values in surface water, shallow soil water and plant xylem water will also be involved. The three-component mixing model can be improved and assessed for uncertainty in this program, and can provide proportional contributions of surface evaporation and transpiration as well as their errors. The program aims to investigate the influence of moisture recycling on local precipitation in a typical oasis of southern Xinjiang, and to contribute to a better understanding of the eco-hydrological processes and land-atmosphere interactions in arid central Asia. The results will be also useful to a wider application of isotopic mixing model in an arid condition.
地表蒸发和植物蒸腾形成的再循环水汽是陆地降水的重要来源,利用稳定氢氧同位素技术评估水汽再循环对降水的贡献率是水文气象研究的热点之一。在亚洲中部干旱区,特别是南疆地区,绿洲地表水体和土壤蒸发以及植物蒸腾贡献了大量水汽,但其对降水的贡献率定量评估却比较有限。喀什噶尔绿洲(即喀什噶尔河三角洲绿洲)是南疆三大天然绿洲之一和第二大人工绿洲,本项目拟以该绿洲为研究区,利用同位素三元混合模型,即假设局地降水水汽由外来水汽、地表蒸发水汽和植物蒸腾水汽三部分混合形成,以实测的降水同位素和气象数据作为主要输入参数,辅以实测的地表水、浅层土壤水和植物水同位素数据,改进和优化三元混合模型,计算绿洲地表蒸发和蒸腾对降水的贡献率及其误差范围,并评估模型的不确定性。研究旨在明确南疆典型绿洲水汽再循环对局地降水的影响,为认识亚洲中部干旱区水文生态过程和陆—气相互作用做出贡献,同时有助于同位素混合模型在干旱区的推广。

结项摘要

在亚洲中部干旱区,绿洲的地表蒸发与蒸腾为局地降水提供了大量水汽,氢氧稳定同位素是水循环的天然示踪剂,可以用于定量评估水汽再循环过程对局地降水的贡献。本项目以南疆西部的喀什噶尔河三角洲绿洲(简称喀什噶尔绿洲)为重点,建立了大气降水氢氧稳定同位素监测网络,明确了南疆西部大气降水氢氧稳定同位素的基本特征以及影响因素,系统分析了典型绿洲地表蒸发和植物蒸腾对局地降水的贡献率以及同位素三元混合模型的不确定性。研究得到如下主要结论:①通过实测资料揭示了喀什噶尔绿洲降水同位素的时空格局,利用区域聚类全子集回归模型建立了高空间分辨率的逐月降水同位素景观图谱,对比了经向环流和纬向环流与降水同位素联系的差异,模拟了云下二次蒸发对降水同位素不同尺度下的影响。②全面梳理了以往文献中有关同位素三元混合模型模拟水汽再循环贡献率的算法异同,利用多种算法评估了再循环水汽对喀什噶尔绿洲局地降水的贡献率及其不确定性,发现各算法得到夏季水汽再循环贡献率平均在10%左右,其中蒸腾的贡献率大于蒸发的贡献率,但是不同的算法得到的结果存在较大差异。③在利用降水同位素估算水汽同位素时,平衡分馏假设会低估水汽同位素值,平衡分馏假设和非平衡分馏假设得到的氧同位素比率平均相差3.9‰;评估了主要输入参数变化下水汽同位素模拟值的敏感性,非平衡分馏假设下气温升高或相对湿度降低会导致水汽同位素升高,而气温降低或相对湿度升高对应着水汽同位素降低。项目得到的结论有助于认识亚洲中部干旱区水文生态过程和陆—气相互作用,并且对稳定同位素方法在干旱区水文生态研究中的应用有参考价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于Stewart模型改进方案的新疆降水同位素的云下蒸发效应比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    冰川冻土
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周苏娥;张明军;王圣杰;孟鸿飞;张亚宁;余秀秀
  • 通讯作者:
    余秀秀
新疆夏季云下二次蒸发对雨滴稳定同位素影响的定量研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    干旱区地理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘素敏;张明军;王圣杰
  • 通讯作者:
    王圣杰
基于GCM的乌鲁木齐水汽稳定同位素变化特征及其与ENSO的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    干旱气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石梦雨;王圣杰;姚俊强;王高飞;张明军
  • 通讯作者:
    张明军
OIPC和RCWIP降水氢氧稳定同位素数据在新疆天山地区的适用性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    冰川冻土
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石玉东;王圣杰;张明军;李昱锋;宋洋
  • 通讯作者:
    宋洋
基于LMDZ模型的西北干旱区水汽再循环率分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    干旱区研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余秀秀;张明军;王圣杰;邱雪;杜铭霞;周苏娥;孟鸿飞
  • 通讯作者:
    孟鸿飞

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其他文献

基于氢氧稳定同位素的黄河兰州段河岸植物水分来源
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.202006.022
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏鹏燕;张明军;王圣杰;邱雪;王家鑫;杜勤勤;郭蓉;车存伟
  • 通讯作者:
    车存伟
基于稳定氧同位素确定植物水分来源不同方法的比较
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.202004.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宇;张明军;王圣杰;郭蓉;车存伟;杜勤勤;马转转;苏鹏燕
  • 通讯作者:
    苏鹏燕
中国大陆1960~2012年持续干旱日数的时空变化特征
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    干旱气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄小燕;王小平;王劲松;王圣杰
  • 通讯作者:
    王圣杰
天山地区冬季降雪量及其集中度和集中期的变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    资源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张明军;汪宝龙;王媛媛;王圣杰
  • 通讯作者:
    王圣杰
雪冰中NO_3~-浓度记录的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    冰川冻土
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李忠勤;张明军;王圣杰;王飞腾
  • 通讯作者:
    王飞腾

其他文献

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王圣杰的其他基金

基于氢氧稳定同位素的阿牙克库木湖水面蒸发研究
  • 批准号:
    42261008
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目
西风水汽输送对新疆北部大气水汽与降水氢氧稳定同位素的影响过程研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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

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          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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