多源遥感高分辨率时空连续地表实际蒸散发算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41801346
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 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

The spatial-temporal information on the land surface actual evapotranspiration (ET) with high resolution is essential to the global change study and field water resource management application, while remote sensing science provide the most powerful method to monitor the spatial and temporal variation of ET. However, some challenges still exist in the ET estimation based on remote sensing after decades development, e.g. the spatial-temporal gaps due to the cloud impact, the lack of ET data both with both high spatial and temporal resolution. Thus, current study is contributed to develop ET data fusion method to fuse ET with different resolution, obtained from multiple satellite remote sensing data, to generate ET data with both high spatial and temporal resolution. To consider the impact of precipitation and irrigation on water use and improve the accuracy of ET time series, the root zone soil moisture will be modeled based on the water balance method with the assimilation of microwave remote sensing retrieved surface soil moisture and optical-infrared remote sensing retrieved evaporation ratio by data assimilation strategy. The root zone soil moisture will be estimated at coarse spatial resolution and high temporal resolution, which is further applied to capture the variation of soil water stress on ET. The coarse spatial resolution ET time series generated in this way will be applied in data fusion to generate spatial-temporal continuous ET both with both high spatial and temporal resolution, which is able to catch the impact of precipitation and irrigation. To improve the accuracy of fused ET in the heterogeneous region, an ET downscaling method based on high resolution remote sensing data will also be proposed and applied. The proposed method will applied and evaluated in the Heihe river basin located in the arid and semi-arid land of Northwestern China. The proposed study is helpful to quantitatively estimate land surface evapotranspiration, which can meet the national needs for climate change adaption, drought monitoring, and water resource management.
获取精确的高分辨率蒸散发时空分布变化是全球变化和田间水资源管理等重大科学和应用需求中迫切需要解决的关键科技问题,遥感科学的发展为其提供了最有效的手段,然而目前遥感估算蒸散发时空格局信息存在时空连续性不足和不能兼顾高时间与高空间分辨率等问题。本研究拟融合不同时空分辨率遥感估算蒸散发,改进异质性地表蒸散发融合精度方案,并结合水量平衡模拟和数据同化提高蒸散发时间序列估算精度,发展时空连续高时空分辨率遥感蒸散发时间序列获取算法,从而提高遥感获取高分辨率蒸散发时空分布信息的能力和精度。该项目研究有助于提高地表水热通量定量遥感研究水平,满足国家气候变化应对、干旱监测、水资源管理等方面的需求。

结项摘要

获取精确的高分辨率蒸散发时空分布变化是全球变化和田间水资源管理等重大科学和应用需求中的关键问题,遥感科学的发展为其提供了有效手段,然而目前遥感估算蒸散发时空格局信息存在时空连续性不足和不能兼顾高时间与高空间分辨率等问题。本研究通过蒸散发遥感模型改进、高时空分辨率算法发展等,提高了蒸散发遥感估算能力和时空分辨率,满足国家气候变化应对、干旱监测、水资源管理等方面的需求。在蒸散发模型方面,以ETMonitor模型为基础,开展提高公里级分辨率蒸散发遥感算法研究,包括:利用多源遥感获取的地表植被变化和降水特征,考虑降雨截留过程中主控因素的变化,优化湿冠层蒸发速率等参数化方法,提高冠层降雨截留蒸发(蒸散发分量)估算精度;构建土壤水分胁迫指数,结合晴天地表温度-植被指数特征空间方法估算土壤水分对蒸散发的胁迫作用,建立适用于全天候的地表冠层阻抗估算方法,提高蒸散发(尤其是植被蒸腾)估算精度;引入水量平衡公式模拟土壤水分动态,通过数据同化减小模型误差累积,提高蒸散发估算精度。基于黑河流域通量观测数据验证表明,改进后算法精度得到了较大提高。在高时空分辨率蒸散发估算方面,发展了一套蒸散发时空数据融合方案,基于灵活的时空数据融合方法,采用潜在蒸发比作为融合变量,融合ETMonitor估算全天候时空连续逐日1公里分辨率蒸散发数据和基于Landsat估算的晴天30米蒸散发数据,实现异质性地表逐日30米蒸散发估算,同时能够消除高低分辨率数据融合产生的“块效应”。采用该方法获得了黑河中游及异质性更强的下游绿洲研究区30米分辨率蒸散发,与站点观测具有较好的一致性,取得了良好效果。此外,本项目评估了微波土壤水分遥感产品对蒸散发估算的影响等,发现国产风云卫星土壤水分产品能较好的应用于蒸散发遥感估算,研发了基于国产风云卫星数据的蒸散发算法,对推动国产卫星在水资源管理方面的应用具有积极作用。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
遥感土壤水分对蒸散发估算的影响
  • DOI:
    10.11834/jrs.20210038
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    遥感学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑超磊;胡光成;陈琪婷;贾立
  • 通讯作者:
    贾立
Global canopy rainfall interception loss derived from satellite earth observations
来自卫星地球观测的全球冠层降雨拦截损失
  • DOI:
    10.1002/eco.2186
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Ecohydrology
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zheng Chaolei;Jia Li
  • 通讯作者:
    Jia Li
Variations in precipitation extremes in the arid and semi-arid regions of China
中国干旱半干旱地区极端降水变化
  • DOI:
    10.1002/joc.6884
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Climatology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Lu;Zheng Chaolei;Ma Yi
  • 通讯作者:
    Ma Yi
A Scheme to Estimate Diurnal Cycle of Evapotranspiration from Geostationary Meteorological Satellite Observations
根据对地静止气象卫星观测估计蒸散量日循环的方案
  • DOI:
    10.3390/w12092369
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Lu Jing;Jia Li;Zheng Chaolei;Tang Ronglin;Jiang Yazhen
  • 通讯作者:
    Jiang Yazhen

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其他文献

基于生态需水的水资源供需平衡分析
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张守红
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    舒畅
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    胡光成;周杰;卢静;郑超磊;贾立
  • 通讯作者:
    贾立

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郑超磊的其他基金

基于遥感的青藏高原蒸散发时空变化驱动机制及反馈作用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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