黄土高原干旱半干旱区陆面特征参数敏感性分析及优化

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41805079
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0511.大气数值模式发展
  • 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 exchange of energy, water, and matter between land and air is the main way to achieve surface-atmosphere interactions. Land surface feature parameters play an important role in the simulation of land surface processes, and their representativeness and accuracy can affect the simulation effects of land surface models in some extent. The weather forecast in the area of complex underlying surface is the difficulty of model forecasting, and it was also the focus of the forecaster and model researchers. The expression of the land-atmosphere interaction process in this area is extremely important in the weather model. The optimization of parameters in the land surface process model and the combination of different parameters before and after optimization have different effects on the simulation results. This project is aimed at the complex underlying surface area in the arid and semi-arid region of northwestern China, using the extended Fourier amplitude sensitivity test (EFAST) method to identify the surface sensible heat and latent heat flux from the land surface parameters of the Noah_MP land surface process model. The key parameters that have a great influence are optimized by using the shuffled complex evolution algorithm (SCE-UA) to obtain the optimal values of the parameters. Design control and sensitivity tests to evaluate the improve effect of land surface parameters optimization to the land surface mode. The aim is to improve the simulation effect of the land surface process model on the complex underlying surface area in arid and semi-arid areas.
地气之间的能量、水分和物质交换是实现地表-大气相互作用的主要途径。陆面特征参数在陆面过程模拟中扮演着重要的角色,其代表性和准确性在一定程度上能够影响陆面模式的模拟效果。复杂下垫面区域的天气预报是模式预报的难点所在,也是预报员及模式研究人员重点关注区域,而该区域陆气相互作用过程的表述在天气模式中极其重要。陆面过程模型中参数的优化选取,以及不同参数在优化前后的组合方式对模拟结果均有不同程度的影响。本项目针对西北干旱半干旱区复杂下垫面区域,采用扩展的傅里叶振幅敏感性分析(EFAST)方法从Noah_MP陆面过程模式众多的陆面参数中甄别出对地表感热和潜热通量影响较大的关键参数,使用洗牌算法(SCE-UA)对其进行优化得到参数最优化值,设计控制试验和敏感性试验评估陆面参数优化对陆面模式的改进效果,可望有效地提高陆面过程模式对干旱半干旱区复杂下垫面区域的模拟效果。

结项摘要

陆面特征参数的设置在陆面过程及陆气相互作用中有重要作用,陆面参数设置的准确性直接影响到陆面过程是否能够准确表述本地陆面特征,进而影响到陆气相互作用。本项目开展了黄土高原半干旱半湿润区陆面特征参数的敏感性分析,得到该区域的关键敏感陆面参数有粗糙度Z0、土壤饱和含水量MAXSMC、土壤石英含量QUARTZ、土壤参数“b”BEXP。对以上关键敏感陆面参数的敏感性特征进行分析,发现陆面特征参数敏感性存在季节分布的差异性。对黄土高原陆面参数敏感性分析得到三个关键陆面参数Z0、MAXSMC、QUARTZ进行优化,得到该地区关键参数的最优化值。评估黄土高原关键陆面特征参数优化效果,参数优化对半湿润区感热通量的模拟效果优于半干旱区,而对潜热通量的模拟效果反之。从模式模拟性能的整体评估效果看,参数优化有效提高了模式在半湿润区的模拟效果。将黄土高原陆面特征参数优化结果应用到西北区域中尺度高分辨率数值预报系统中,有效提高了该预报系统对黄土高原近地面气象要素的预报效果,而且对对流降水的预报效果也有改进。

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(0)
专利数量(0)
Response of surface air temperature to the change of leaf area index in the source region of the Yellow River by the WRF model
WRF模型研究黄河源区地表气温对叶面积指数变化的响应
  • DOI:
    10.1007/s00704-019-02931-8
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Theor Appl Climatol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Suosuo Li;Yanhong Gao;Shihua Lyu;Yuanpu Liu;Yongjie Pan
  • 通讯作者:
    Yongjie Pan
三种土壤导热率模型对中国北方地表温度的模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高原气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任余龙;李振朝;蒋俊霞;高晓清;周甘霖;芦亚玲
  • 通讯作者:
    芦亚玲
Integrating Remote-Sensing and Assimilation Data to Improve Air Temperature on Hot Weather in East China
整合遥感与同化数据改善华东地区炎热天气气温
  • DOI:
    10.3390/rs13173409
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Li Suosuo;Liu Yuanpu;Pan Yongjie;Li Zhe;Lyu Shihua
  • 通讯作者:
    Lyu Shihua
Change in soil organic carbon and its climate drivers over the Tibetan Plateau in CMIP5 earth system models
CMIP5地球系统模式青藏高原土壤有机碳变化及其气候驱动因素
  • DOI:
    10.1007/s00704-021-03631-y
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Climatology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Suosuo Li;Yuanpu Liu;Shihua Lyu;Shaoying Wang;Yongjie Pan;Yanyan Qin
  • 通讯作者:
    Yanyan Qin

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其他文献

西北区域数值预报业务试验系统基本要素预报效果检验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    干旱气象
  • 影响因子:
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  • 作者:
    柳媛普;张铁军;段海霞;曾鼎文;宋琳琳;李耀辉
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    李耀辉
中国西北地区大气边界层高度变化特征---基于探空资料与ERA-Interim再分析资料
  • DOI:
    10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00152
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高原气象
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙旭映
黄土高原半干旱区夏季晴天陆面特征模拟与观测对比分析
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  • 发表时间:
    2013
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    干旱气象
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  • 通讯作者:
    王胜
气温升高对黄土高原半干旱区陆面特征影响的数值模拟
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  • 发表时间:
    2015
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    柳媛普;张强;赵建华;王胜
  • 通讯作者:
    王胜
近20年新疆中部明显增湿事实的进一步分析
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  • 发表时间:
    --
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    高原气象
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    白虎志

其他文献

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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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