项目名称: 干旱内陆区玉米农田水热传输多过程耦合机理与模拟

项目编号: No.51309223

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 水利工程

项目作者: 丁日升

作者单位: 中国农业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 农田是受人类活动影响最为强烈的一类陆地生态系统。深入认识农田水热传输多过程耦合机理并建立定量模型动态模拟是国际研究的难点和热点问题。本研究选取干旱内陆区制种玉米农田为研究对象,利用多种仪器设备开展不同空间(叶片、单株和农田)和时间尺度(分钟到多年)的水热通量综合观测,以揭示农田不同时空尺度水热通量的传输特征及其与生理和环境过程的耦合机理,并应用偏微分和边界线分析等数学方法确定主控过程。引入小波变换技术获得适于水热通量尺度转换的关键过程。在机理认识的基础上,构建耦合冠层辐射传输、叶片能量平衡、作物生理调控、气候湍流输送和土壤水热运移等多过程的农田水热传输机理模型,以实现水热通量的准确模拟和预报。在机理模型基础上,考虑制种玉米父本和母本植株冠层结构差异的特点,通过理论推导建立适合于估算制种玉米潜热通量的实用模型。通过本项目研究,为完善农业水循环理论和提高农业高效用水管理提供科学依据和指导。

中文关键词: 水热通量;传输机理;多过程耦合;耗水模型;玉米

英文摘要: Cropland is probably the most active part of the terrestrial ecosystem and strongly affected by human activities. Deeply understanding coupling mechanism of multi-processes, and dynamically simulating the processes by establishing the quantitative model are one of the difficult and hot issues of the international research. In this study, the comprehensive observations of water and heat fluxes at different space-scales (leaf, individual and field) and time-scales (from minutes to many years) will be conducted using many instrumentations at seed maize field of an arid inland region. The transfer characteristics of water and heat fluxes at the different spatial-temporal scales, and their coupling mechanism with physiological and environmental processes will be revealed. The main processes controlling the transfers will be determined by using mathematical methods of partial differential and boundary line analysis. The key processes for scaling up water and heat fluxes will be recognized by introducing wavelet transform technology. Based on identifying multi-processes coupling mechanism, a multi-processes mechanistic model of water and heat transfer will be built, including the processes of canopy radiative transfer, energy balance in leaves, crop physiological regulation, meteorological turbulence transport, and soi

英文关键词: Water and heat flux;Transport mechanism;Multi-processes coupling;Evapotranspiration model;Maize

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