东北三江平原水稻扩张及其影响区域温度的生物物理机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41871349
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Due to human activities and climate change, paddy rice agriculture expanded rapidly in the Sanjiang Plain of Northeast China which has become the new growth pole of the national rice production. The rice expansion has been changing the land surface radiance/energy balance and further affecting temperature. However, the temperature feedbacks to rice expansion and its underlying biophysical mechanism are still unclear. Here we propose to integrate multi-source remote sensing data, cloud computing technology, and phenology-based paddy rice mapping algorithm to track the process and pattern of rice expansion in the Sanjiang Plain since 2000. The potential effects of rice expansion on temperature will be investigated by using both the remote sensing-based land surface temperature data and the in situ observed air temperature data; moreover, the seasonal and diurnal variations of its temperature feedbacks will be examined. The Weather Research and Forecasting (WRF) model will be improved by using the produced rice maps and the MODIS-based land surface parameters (e.g., albedo), and then used to quantify the effects of rice expansion on land surface energy balance and temperature. The temperature feedbacks will be quantified by calculating the radiance/energy flux changes due to rice expansion, as well as the albedo and Evapotranspiration (ET). This project tries to uncover the biophysical effects of rice expansion on temperature. This project expects to improve our understanding on climatic feedbacks of cropping structure changes and to guide the decision-making on agricultural adaptation to climate change.
在人类活动和气候变化共同作用下,东北三江平原水稻面积迅速扩张,成为21世纪以来全国水稻新的增长极。水稻扩张改变地表辐射/能量平衡进而影响区域温度,然而这一强烈的土地利用变化过程对区域温度的影响尚不清楚,其背后生物物理机制有待深入研究。本项目通过多源遥感数据、云计算平台和基于物候的水稻提取算法,刻画2000年以来三江平原水稻扩张的进程;结合遥感和地面观测数据揭示水稻扩张对温度影响的规律,特别是温度响应在昼夜和季节间的差异;在此基础上利用本地化的生物物理参数和更高精度的土地覆盖等下垫面数据来优化WRF模式,模拟水稻扩张对地表辐射/能量和温度的影响,厘定各辐射/能量分量对温度变化的贡献。重点揭示水稻扩张如何通过改变地表反照率和蒸散,进而影响地表辐射/能量平衡并导致区域温度变化的生物物理机制。本研究将为深入认识我国种植结构调整带来的区域气候效应、农业领域应对气候变化的适应措施与对策提供科学依据。

结项摘要

中国东北地区水稻种植面积在人类活动和气候变化共同作用下迅速扩张,这种农业土地利用变化带来的气候效应,特别是通过改变地表辐射/能量平衡进而影响区域温度的生物物理机制仍不清楚。本项目在前期水稻遥感提取工作的基础上,结合遥感大数据和云计算改进和发展了水稻信息提取的新方法,实现了东北地区水稻种植面积的连续监测,并将方法进行改进和拓展到热带地区实现了多云多雨多熟制地区的水稻信息提取,并实现了包括水稻在内的多种主要作物的种植面积监测。在此基础上,结合地面气象观测和遥感地表温度数据,分析了东北地区水稻扩张对区域地表温度影响的规律,揭示了水稻扩张区域温度响应的时空不对称特征;并结合大气甲烷反演数据探究了亚洲季风区典型水稻种植区水稻生长和分布与大气甲烷浓度的时空一致性。研究进一步延伸分析了水稻扩张过程带来的粮食、水、空气质量、人类健康等多维度环境效应及其权衡和协同关系。本研究将为深入认识种植结构调整带来的环境效应、农业应对气候变化等决策提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
IrriMap_CN: Annual irrigation maps across China in 2000–2019 based on satellite observations, environmental variables, and machine learning
IrriMap_CN:基于卫星观测、环境变量和机器学习的2000年至2019年中国年度灌溉地图
  • DOI:
    10.1016/j.rse.2022.113184
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Remote Sensing of Environment
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Chao Zhang;Jinwei Dong;Quansheng Ge
  • 通讯作者:
    Quansheng Ge
农业土地利用遥感信息提取的研究进展与展望
  • DOI:
    10.1016/j.jeem.2021.102601
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地球信息科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董金玮;吴文斌;黄健熙;尤南山;何盈利;闫慧敏
  • 通讯作者:
    闫慧敏
Mapping irrigated croplands in China using a synergetic training sample generating method, machine learning classifier, and Google Earth Engine
使用协同训练样本生成方法、机器学习分类器和 Google Earth Engine 绘制中国灌溉农田图
  • DOI:
    10.1016/j.jag.2022.102888
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    International journal of applied earth observation and geoinformation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Zhang;Jinwei Dong;Yanhua Xie;Xuezhen Zhang;Quansheng Ge
  • 通讯作者:
    Quansheng Ge
Quantifying the accuracies of six 30-m cropland datasets over China: A comparison and evaluation analysis
中国6个30米耕地数据集精度的量化比较与评价分析
  • DOI:
    10.1016/j.compag.2022.106946
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Computers and Electronics in Agriculture
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Chao Zhang;Jinwei Dong;Quansheng Ge
  • 通讯作者:
    Quansheng Ge
Fingerprint of rice paddies in spatial-temporal dynamics of atmospheric methane concentration in monsoon Asia
亚洲季风区大气甲烷浓度时空动态的稻田指纹
  • DOI:
    10.1038/nplants.2016.112
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Geli Zhang;Xiangming Xiao;Jinwei Dong;Fengfei Xin;Yao Zhang;Yuanwei Qin;Russell B. Doughty;Berrien Moore
  • 通讯作者:
    Berrien Moore

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其他文献

京津唐城市群土地利用变化的区域增温效应模拟
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    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
    刘纪远;张学珍;秦耀辰;董金玮
  • 通讯作者:
    董金玮
京津唐城市群土地利用变化的区域增温效应模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    崔耀平;刘纪远;张学珍;秦耀辰;董金玮
  • 通讯作者:
    董金玮
城市化和退耕还林草对中国耕地生产力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Geographica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫慧敏;刘纪远;黄河清;董金玮;徐新良;王军邦
  • 通讯作者:
    王军邦
京津唐城市群土地利用变化的区域增温效应模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔耀平;刘纪远;张学珍;秦耀辰;董金玮
  • 通讯作者:
    董金玮
北京城市扩展对热岛效应的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ejrh.2015.12.065
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔耀平;刘纪远;秦耀辰;董金玮;路婧琦;张帅帅
  • 通讯作者:
    张帅帅

其他文献

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董金玮的其他基金

东北三省作物种植结构变化对粮食-水权衡协同关系的影响评价
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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