融合多要素及其时滞效应的农业干旱综合监测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41801333
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.2万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Agricultural drought monitoring is an important way to minimizing the loss of agricultural drought. However, many problems such as models with univariate, the factors and their feedbacks are unclear, and linear assumption of model factors still exist in current agricultural drought monitoring models, which making it difficult to accurately reflect agricultural drought information. This project is aimed at modelling and application of integrated agricultural drought monitoring model and take the Guanzhong Plain as the typical case area. First, we explore the mechanism of agricultural drought, and determine the key indicators of agricultural drought information and their feedbacks between these indicators. Then, an integrated agricultural drought monitoring model considering multi factors is established based on multi-source remote sensing and BP neural network. We also validated the results of model inversion from temporal and spatial dimension by station scale soil moisture data and typical drought episode. Next, we clarify the spatiotemporal variation of agricultural drought for whole growing season of winter wheat and summer maize over the Guanzhong Plain based on optimized integrated agricultural drought monitoring model. Finally, we quantitatively assess of agricultural drought risk variables through run length theory and joint probability distribution function method. Through this project, we hope to provide theoretical and method support for target disaster prevention and mitigation and improve the ability to adapt changing climate, and achieve the sustainable development of agriculture.
农业干旱监测是实现最大限度减轻农业旱灾损失的重要途径,然而目前农业干旱监测模型普遍存在模型要素单一、模型要素间反馈机理不清以及模型要素线性假设等不足,难以准确反映农业干旱信息。本项目拟以农业干旱综合监测模型构建及应用为研究目标,以关中平原为典型案例区,从农业干旱致灾机理探究出发,厘定农业干旱信息关键指示要素,明晰多要素间的滞后反馈关系,进而借助多源数据和神经网络方法,构建综合考虑多要素及其时滞效应的农业干旱监测模型,并采用站点尺度土壤相对湿度数据和典型干旱事件对模型反演结果进行时间和空间维度的验证。在此基础上,应用精度优化后的农业干旱综合监测模型,阐明关中平原冬小麦全生育期内的农业干旱时空演变规律,并通过游程理论和联合概率分布函数,揭示关中平原农业干旱超越概率和重现期等农业干旱风险变量特征,以期为国家精准防灾减灾、提高气候变化适应能力和实现农业可持续发展提供理论与方法支持。

结项摘要

农业干旱监测是实现最大限度减轻农业旱灾损失的重要途径,然而目前农业干旱监测模型普遍存在模型要素单一、模型要素间反馈机理不清以及模型要素线性假设等不足,难以准确反映农业干旱信息。本项目基于多源遥感数据和神经网络模型构建了综合考虑土壤-植被-大气连续体的综合干旱监测指数,并开展模型验证和应用工作,揭示了重点区域干旱多尺度特征;同时构建了基于陆地水储量的干旱监测指数,有效表征了陆地水储量亏缺的整体特征,并借助陆地水文模型分离了不同水资源组分,阐明了陆地水资源亏缺的贡献率及其影响因素。在植被-水分关系变化研究中,揭示了植被覆盖变化和植被水分利用效率变化规律及其主导因素,最后总结了干旱对作物产量影响的最新进展和主要挑战,探索了水-粮食-能源纽带关系的研究现状及未来趋势。本研究构建的综合干旱监测指数与实测土壤湿度具有较好的相关性,并通过典型干旱事件演变过程进行实证,表明该指数可以有效指示华北平原2014年夏季干旱时空变化过程。基于GRACE数据的干旱指数表明去趋势的结果能够更好地反映干旱的发生和发展过程,并发现黄河流域、淮河流域、海河流域和西南诸河流域等流域均在2013年之后呈现干旱加剧的趋势,主要表现为干旱历时和干旱强度的增加。欧亚大陆的陆地水储量整体呈现显著下降趋势,且检测出的五个下降趋势变化特点区域的降速介于-8.94 ~ -21.79 mm/yr之间。上述变化热点区域的陆地水储量下降主要归因于地下水的过度开采以及气候变暖导致的地表水的大量损失。影响因素分析表明,ENSO、AO和NAO是导致陆地水储量变化最重要的3个气候驱动因子。本项目综合利用野外观测数据、多源遥感数据和模型模拟数据,系统开展了基于综合干旱监测指数和像元尺度阈值的流域干旱评估,全面分析了水储量多时空尺度变化特征及与遥相关指数的关联,定量分析了干旱时空演变规律及其对植被覆盖和水分利用效率的影响,研究成果将有助于提升学界对综合干旱监测指数的认识,促进干旱影响及其适应策略的发展。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
干旱对作物产量影响研究进展与展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宪锋;傅伯杰
  • 通讯作者:
    傅伯杰
1960—2016年黄土高原多尺度干旱特征及影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    地理研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙艺杰;刘宪锋;任志远;李双双
  • 通讯作者:
    李双双
1960—2016年黄土高原干旱和热浪时空变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙艺杰;刘宪锋;任志远;段艺芳
  • 通讯作者:
    段艺芳
2001—2020 年黄河流域植被覆盖变化及其影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙高鹏;刘宪锋;王小红;李双双
  • 通讯作者:
    李双双
Age- and region-related response of radial growth to climate warming and a warming hiatus
径向增长对气候变暖和变暖中断的与年龄和区域相关的反应
  • DOI:
    10.1007/s00468-019-01911-9
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Trees - Structure and Function
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Lingnan;Wang Rui;Liu Xianfeng;Ran Yilin;Shang Shu;Liu Xiaohong
  • 通讯作者:
    Liu Xiaohong

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其他文献

MODIS陆地表面温度数据重构方法研究
  • DOI:
    10.16360/j.cnki.jbnuns.2015.s1.011
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘宪锋
旅游景区网络关注度时空分布特征分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    资源科学
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  • 作者:
    林志慧;马耀峰;刘宪锋;高楠
  • 通讯作者:
    高楠
面向非过程的多灾种时空网络建模——以京津冀地区干旱热浪耦合为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地理研究
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李双双;杨赛霓;刘宪锋
  • 通讯作者:
    刘宪锋
近54年华北平原干旱时空变化特征及其影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    北京师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宪锋;朱秀芳;潘耀忠;李天褀
  • 通讯作者:
    李天褀
洪水灾害风险分析进展与展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    灾害学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙章丽;朱秀芳;潘耀忠;刘宪锋
  • 通讯作者:
    刘宪锋

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刘宪锋的其他基金

复合极端事件对生态系统服务的影响机理与适应策略
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  • 资助金额:
    56.00 万元
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    面上项目
水供需平衡视角下的渭河流域粮食-社会-生态系统互馈机制与协同调控
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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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