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2010年度重大研究计划“黑河流域生态-水文过程集成研究”申请指南
(集中接收日期2010年3月1~19日)

日期 2010-03-01   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

  陆地表层系统研究作为地球系统中重要的研究领域,受到地球科学各分支学科的高度重视。“黑河流域生态-水文过程集成研究”重大研究计划以我国黑河流域为典型研究区,从系统思路出发,探讨我国干旱区内陆河流域生态-水-经济的相互联系。通过黑河流域生态-水文过程集成研究,建立我国内陆河流域科学观测-试验、数据-模拟研究平台,认识内陆河流域生态系统与水文系统相互作用的过程和机理,提高内陆河流域水-生态-经济系统演变的综合分析与预测预报能力,为国家内陆河流域水安全、生态安全以及经济的可持续发展提供基础理论和科技支撑。

  从黑河流域生态过程、水文过程和经济过程研究的需要,本重大研究计划针对如下5个核心科学问题:

  ⑴ 干旱环境下植物水分利用效率及其对水分胁迫的适应机制:通过该问题的探讨,进一步认识干旱区植物长期适应干旱环境的演化过程中形成的独特的水分利用方式,了解不同空间尺度水分循环特征,分析植物个体、种群、群落、生态系统水分利用过程以及植物对水分胁迫的适应机制。

  ⑵ 地表-地下水相互作用机理及其生态水文效应:通过该问题的探讨,了解地表水与地下水的循环规律、交换过程和水质演化过程,认识干旱区水文和水资源、水环境的基本特征,以及对区域生态过程的影响。

  ⑶ 不同尺度生态-水文过程机理与尺度转换方法:通过该问题的探讨,进一步理解干旱区内陆河流域水文空间格局与植被格局的相互作用关系,认识不同空间尺度生态-水文过程相互作用机理,发展和完善尺度转换技术和方法。

  ⑷ 气候变化和人类活动影响下流域生态-水文过程的响应机制:通过该问题的探讨,认识人类活动的历史演变过程、空间作用方式及强度,发展人文因素空间参数化方法,建立流域生态-水文-经济耦合模型。

  ⑸ 流域综合观测试验、数据-模拟技术与方法集成:通过该问题的探讨,形成流域尺度意义上的集成观测、试验、数据、模拟研究平台,完善流域整体概念的野外观测试验研究网络,形成以流域为单元、科学问题为导向的生态-水文过程的数据-模拟研究平台。

  一、科学目标

  通过建立联结观测、实验、模拟、情景分析以及决策支持等环节的“以水为中心的生态-水文过程集成研究平台”,揭示植物个体、群落、生态系统、景观、流域等尺度的生态-水文过程相互作用规律,刻画气候变化和人类活动影响下内陆河流域生态-水文过程机理,发展生态-水文过程尺度转换方法,建立耦合生态、水文和社会经济的流域集成模型,提升对内陆河流域水资源形成及其转化机制的认知水平和可持续性的调控能力,使我国流域生态水文研究进入国际先进行列。

  二、计划总体安排

  本重大研究计划以我国黑河流域为特定研究区域,围绕重大研究计划的总体目标和思路布署项目。预算总经费为1.5亿元,预计执行期为8年,立项资助工作主要在前5年进行。本年度分别以“培育项目”和“重点支持项目”予以资助,暂不资助“集成项目”:

  1.培育项目(研究期限为3年)

  主要资助针对黑河流域特殊生态、水文和人文过程等学科前沿问题具有创新性学术思想的基础研究。

  2.重点支持项目(研究期限为4年)

  (1)对黑河流域核心生态过程、水文过程和经济过程及相互作用等问题具有显著的创新学术思想和重要研究基础,并有望取得重要突破的研究;

  (2)对支持黑河流域生态-水文集成研究的不同时空数据采集、环境参数反演等研究的航空遥感试验类项目;

  (3)对黑河流域集成模型设计与开发、流域陆面数据同化以及流域水资源管理空间决策支持系统等研究。

  三、遴选项目原则

  本重大研究计划资助的项目应符合以下要求:

  ⑴ 以黑河流域为研究区域,围绕核心生态-水文及相关问题,突出基础性和创新性;

  ⑵ 围绕重大研究计划总体目标,突出系统性和学科交叉;

  ⑶ 鼓励开展实质性的国际合作研究。

  四、2010年度重点资助领域与方向

  1.干旱内陆河流域冰雪、冻土演化与水文、水资源变化过程

  冰雪、冻土是内陆河流域重要的水源区,认识干旱内陆流域冰雪、冻土演化与水文、水资源变化过程对于理解流域水循环和水资源形成过程具有重要意义。其主要研究重点应以定位观测为基础,分析冰雪冻土水热过程空间演化特征及尺度效应,发展具有原型特点和基于物理过程的水文模型。需要关注如下科学问题:

  (1)山地冰川、积雪消融的物理过程及冻土变化;

  (2)山区复杂地形条件下冰川、积雪和冻土水热过程的时空分布特征、空间参数化及动态模拟;

  (3)冰雪、冻土时空分布变化及人类活动和气候变化影响的水资源效应;

  (4)发展基于冰川-积雪-冻土物理过程的水文模型。

  2.地表水与地下水转换过程及生态效应

  内陆河流域地表水-地下水的转换关系一直是干旱地区水文学研究的重要内容,定量识别该区域不同形式的水转换规律及其在人类活动影响下的变化特征,回答干旱区水资源潜力和可利用地下水量相关的科学问题,为流域水资源统-调配与管理、流域生态环境建设提供基础依据。需要关注如下科学问题:

  (1)不同水文地质单元垂直与水平方向上水量的迁移转化规律;

  (2)二元模式下地下水与地表水的转化机制及生态效应;

  (3)大气降水、地表水-地下水之间的转换过程及耦合模型;

  (4)不同水文情景下区域地表水与地下水水量和水质时空分布与趋势预测。

  3.不同尺度植被水分利用与耗水的生物学机制

  干旱区植物在长期的适应演化中形成了特有的适应机制和水分利用方式,揭示干旱区植物的水分利用效率和耗水的生物学机制是提高干旱区水效益的重要基础。需要关注如下科学问题:

  (1)植物个体的水分代谢及其生物调控机理;

  (2)个体、种群、群落、生态系统水分利用效率及其群体效应;

  (3)不同尺度植被蒸散特征及耗水机制;

  (4)植物适应干旱、盐碱和风沙环境的机制和阈值;

  (5)荒漠植物的地下生物学过程及植物共生机制及水分效应;

  (6)绿洲作物对土壤水、热、盐、养分耦合运移影响及生产力形成机制。

  4.典型植被格局生态-水文过程的相互作用机制

  斑块状植被格局是内陆河流域典型的自然植被格局,是适应气候、土壤、地貌的长期结果,具有特有的生态-水文作用方式和特定的生态-水文功能。人工绿洲生态系统是干旱区人类活动强烈影响下主要初级生产来源地。揭示典型植被生态-水文过程及格局演变规律,阐明人工绿洲水循环、水平衡过程及其调控机理可直接指导生态环境建设和生态系统管理。需要关注如下科学问题:

  (1)自然与人文要素作用于生态-水文过程的耦合方法;

  (2)典型小流域景观格局与生态-水文过程及效应;

  (3)人工绿洲结构与水循环和水平衡;

  (4)荒漠河岸林生态-水文过程与需水量;

  (5)山地-荒漠-绿洲生态水文及其相互作用。

  5.流域经济-生态-水系统演变过程

  在气候变化和人类活动双重驱动下,流域尺度水文过程和生态过程的巨变及其与社会经济系统的联动效应日益明显,认识和甄别流域水-生态-经济系统演变的气候变化背景、人类活动影响及其生态-水文过程效应是制定流域水资源管理对策的基础。需要关注如下科学问题:

  (1)过去2000年来水土资源开发利用的空间格局演变;

  (2)流域生态-水文系统变化的气候变化与人类活动驱动机制;

  (3)重大水利-生态工程对流域水-生态-经济系统的影响评价与趋势预测。

  6.流域生态-水文集成模型与决策支持系统

  以模块化的集成思路,研究包括水文-生态-社会经济等多学科模型集成的机理和方法,以流域尺度水和生态问题为中心,对其自然过程的相互作用进行机理研究,实现流域尺度不同生态系统条件下地表能量-水文-生态相互作用的精确表达,提升对地表过程物理机制的理解、模型的综合应用水平和模拟预测能力,实现对流域水资源精细化管理的决策支持。需要关注以下科学问题:

  (1)流域生态-水文过程尺度转换方法与技术;

  (2)流域水-土-气-生-人综合模型(重点突破地表-地下水耦合、生态和水文过程耦合、自然和社会经济耦合);

  (3)流域水资源管理空间决策支持系统;

  (4)高分辨率的流域尺度陆面/水文数据同化系统。

  7.已有黑河流域生态、水文数据的整理与发布

  对黑河流域已有的地面野外观测数据、航空遥感数据以及卫星遥感数据进行系统整理、分析,形成服务于生态-水文过程研究的数据集。分析已有数据对“重大研究计划”开展的支持作用与局限性。

  8.样带调查

  在黑河流域上、中、下游分别确定具有代表性的流域样带和空间网格,系统调查植被、土壤、水文、地貌和气候特征及人类活动和社会经济特征,建立相应的数据库。

  五、2010年度拟资助经费和项目

  2010年度拟安排项目经费4 000万元,拟资助“培育项目”15项左右(资助强度50万~60万元/项,项目研究期限为3年)、“重点支持项目”10~12项(资助强度约200万~300万元/项,项目研究期限为4年)。

  六、申请书撰写注意事项

  ⑴ 申请人在填报申请书前,应认真阅读本《指南》。申请书应符合本重大研究计划的实施原则,并论述与本《指南》。最接近的科学问题,以及对解决核心科学问题和实现重大研究计划总体目标的贡献。项目申请书的目标和内容应瞄准重大研究计划的核心科学问题,突出有限目标,强调创新点与前沿基础科学问题的研究。不符合本《指南》的申请将不予受理。

  ⑵ 申请人可根据拟解决的具体科学问题,在了解已批准项目和总结国内外已有成果、明确新的突破点以及如何探索的基础上,自由确定项目名称、研究内容、研究方案和相应的研究经费。

  ⑶ 申请书中资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目” ,附注说明选择“黑河流域生态-水文过程集成研究”(以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理),申请代码根据申请的具体研究内容选择相关科学部的相应代码。

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