INFEWS/T1: Climate-induced Extremes on the Food, Energy, Water Nexus (C-FEWS) and the Role of Engineered and Natural Infrastructure

INFEWS/T1:气候引发的粮食、能源、水关系极端事件 (C-FEWS) 以及工程和自然基础设施的作用

基本信息

项目摘要

Understanding, mitigating, and adapting to physical climate change and extreme weather have become a strategic imperative across the U.S. Owing to the interwoven nature of the food-energy-water systems (FEWS), climate vulnerabilities are likely to express themselves as major risks to the environment and society well into the century. This study focuses on two strategically important regions of the U.S., the Northeast and Midwest, which together account for nearly half of the U.S. population and GDP. In these regions, landscapes are intensively managed and transformed; and, major decisions affecting global food production, biofuels, energy security and pollution abatement require critical scientific support. To help meet these challenges, this project will create a multi-regional analysis framework designed to identify and evaluate response options to extreme weather in the context of engineered (EI) and natural infrastructure (NI). The framework enables a systematic assessment of future policy options that will define the capacity of the regional FEWS to adapt to changing climate extremes and other environmental stressors from present-day to 2100. The work unites an interdisciplinary research team from academia and government that will link a set of existing models to simulate climate dynamics, biogeochemistry, engineered systems, and economics. The work is driven by a growing consensus on the limits of traditional engineering to sustainably deliver food, energy, and water, a situation that could potentially be improved by incorporating nature-based solutions. Comprehensive frameworks are essential to reveal such opportunities, especially in light of future climate extremes and their interaction with other environmental stressors.Two hypotheses guide this research. The first is diagnostic and the second prognostic. Both address the issue of climate trends and extremes and how these reverberate through the FEWS. Hypothesis-1is retrospective (1950-present) and generates knowledge about how the FEWS is "wired together" and how its sensitivity to climate shocks evolves out of shorter-term events and longer-term trends. The prognostic work under hypothesis-2 assesses potential interventions and climate adaptation strategies, including alternate technology deployments, NI management, and economic and regulatory policies over the next several decades. The work unites an interdisciplinary team whose unique combination of existing models and data sets will enable rapid progress in hypotheses testing, identifying causal links and making projections into the future. This project is designed to quantify FEWS thresholds, feedbacks and emergent properties as the system responds to climate change and its extremes, to environmental stressors, and to shifting economics, technologies and policy forcings. The project also analyzes short-term and legacy effects over time scales from sub-annual to century and will integrate FEWS dynamics across multiple disciplines as it considers physical, engineered, food security and economic sub-systems. These multi-dimensional studies will be executed using a customized version of an existing computational framework. While the initial focus is on the Northeast and the Midwest, pilot modeling experiments and workshops will develop a strategy to generalize this regional work to the national scale.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
了解,缓解和适应物理气候变化和极端天气已成为美国的战略当务之急。由于粮食-能源-水系统(FEWS)的相互交织的性质,气候脆弱性可能会表现为环境和社会的主要风险,直到世纪。这项研究的重点是美国的两个重要战略地区,东北部和中西部,这两个地区的人口和国内生产总值加起来占美国的近一半。 在这些区域,景观得到了集中管理和改造;影响全球粮食生产、生物燃料、能源安全和减少污染的重大决策需要关键的科学支持。为了帮助应对这些挑战,该项目将创建一个多区域分析框架,旨在确定和评估工程(EI)和自然基础设施(NI)背景下极端天气的应对方案。该框架有助于对未来的政策选择进行系统评估,这些政策选择将确定区域饥荒预警系统适应从现在到2100年不断变化的极端气候和其他环境压力因素的能力。这项工作联合了来自学术界和政府的跨学科研究团队,将一套现有的模型连接起来,以模拟气候动力学,地球化学,工程系统和经济学。这项工作的推动力是人们对传统工程在可持续地提供食物、能源和水方面的局限性日益达成共识,这种情况可以通过纳入基于自然的解决方案来改善。综合框架对于揭示这种机会至关重要,特别是考虑到未来的极端气候及其与其他环境压力因素的相互作用。第一个是诊断,第二个是预后。两者都涉及气候趋势和极端问题,以及这些问题如何通过FEWS产生影响。 假设-1是回顾性的(1950年至今),并产生了关于FEWS如何“连接在一起”的知识,以及它对气候冲击的敏感性如何从短期事件和长期趋势中演变出来。假设2下的预测工作评估了潜在的干预措施和气候适应战略,包括未来几十年的替代技术部署、国家机构管理以及经济和监管政策。这项工作联合了一个跨学科的团队,其现有模型和数据集的独特组合将使假设测试,确定因果联系和预测未来的快速进展。该项目旨在量化FEWS阈值,反馈和紧急属性,因为该系统响应气候变化及其极端情况,环境压力,以及不断变化的经济,技术和政策强制。该项目还分析了从次年度到世纪的时间尺度上的短期和遗留影响,并将在考虑物理,工程,粮食安全和经济子系统时,将FEWS动态整合到多个学科中。这些多维研究将使用现有计算框架的定制版本执行。虽然最初的重点是在东北部和中西部,试点模拟实验和研讨会将制定一项战略,推广这一地区的工作,以全国范围内。这一奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准的支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Prospects and challenges of regional modeling frameworks to inform planning for food, energy, and water systems: Views of modelers and stakeholders
为粮食、能源和水系统规划提供信息的区域建模框架的前景和挑战:建模者和利益相关者的观点
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2023.1067559
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Tuler, Seth P.;Webler, Thomas;Hansen, Robin;Vörösmarty, Charles J.;Melillo, Jerry M.;Wuebbles, Donald J.
  • 通讯作者:
    Wuebbles, Donald J.
The C-FEWS framework: Supporting studies of climate-induced extremes on food, energy, and water systems at the regional scale
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2023.1069613
  • 发表时间:
    2023-02-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Vorosmarty,Charles J.;Melillo,Jerry M.;Vignoles,Daniel
  • 通讯作者:
    Vignoles,Daniel
Simulating basin-scale linkages of the food-energy-water nexus with reduced complexity modeling
通过降低建模复杂性来模拟流域规模的食物-能源-水关系的联系
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2023.1077181
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Bokhari, Hussain H.;Najafi, Ehsan;Dawidowicz, Jorin;Wuchen, Liushan;Maxfield, Nicolas;Vörösmarty, Charles J.;Fekete, Balazs M.;Corsi, Fabio;Sanyal, Swarnali;Lin, Tzu-Shun
  • 通讯作者:
    Lin, Tzu-Shun
Influence of forest infrastructure on the responses of ecosystem services to climate extremes in the Midwest and Northeast United States from 1980 to 2019
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2023.1069451
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Kicklighter;Tzu‐Shun Lin;Jiaqi Zhang;Mengye Chen;C. Vörösmarty;Atul K. Jain;J. Melillo
  • 通讯作者:
    D. Kicklighter;Tzu‐Shun Lin;Jiaqi Zhang;Mengye Chen;C. Vörösmarty;Atul K. Jain;J. Melillo
Which crop has the highest bioethanol yield in the United States?
  • DOI:
    10.3389/fenrg.2023.1070186
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tzu‐Shun Lin;H. Kheshgi;Yang Song;C. Vörösmarty;Atul K. Jain
  • 通讯作者:
    Tzu‐Shun Lin;H. Kheshgi;Yang Song;C. Vörösmarty;Atul K. Jain
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Charles Vorosmarty其他文献

Charles Vorosmarty的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Charles Vorosmarty', 18)}}的其他基金

Community Workshops for Synthesis Studies of the Pan-Arctic/Earth System
泛北极/地球系统综合研究社区研讨会
  • 批准号:
    1455690
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
WSC-Category 3: A National Energy-Water System Assessment Framework (NEWS): Stage I Development
WSC-类别 3:国家能源-水系统评估框架(新闻):第一阶段开发
  • 批准号:
    1360445
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Belmont Forum-G8 Collaborative Research: DELTAS: Catalyzing action towards sustainability of deltaic systems with an integrated modeling framework for risk assessment
贝尔蒙特论坛-G8 合作研究:三角洲:通过风险评估综合建模框架促进三角洲系统可持续性行动
  • 批准号:
    1343458
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Changing Ice-Snow-Water Nexus: Research-to-Policy-to-Public Awareness
不断变化的冰-雪-水关系:研究到政策到公众意识
  • 批准号:
    1355278
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CNH: Impacts of Global Change Scenarios on Ecosystem Services from the World's Rivers
CNH:全球变化情景对世界河流生态系统服务的影响
  • 批准号:
    1115025
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Type 2 - LOI02170327 - A Regional Earth System Model of the Northeast Corridor: Analyzing 21st Century Climate and Environment
类型 2 - LOI02170327 - 东北走廊区域地球系统模型:分析 21 世纪气候和环境
  • 批准号:
    1049181
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Understanding Change in the Climate and Hydrology of the Arctic Land Region: Synthesizing the Results of the ARCSS Fresh Water Initiative Projects
合作研究:了解北极陆地区域气候和水文的变化:综合 ARCSS 淡水倡议项目的结果
  • 批准号:
    0849359
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Arctic-CHAMP Project Office: The Arctic Community-Wide Hydrological Analysis and Monitoring Program
Arctic-CHAMP 项目办公室:北极社区范围的水文分析和监测计划
  • 批准号:
    0852396
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Humans Transforming the Water Cycle: Community-Based Activities in Hydrologic Synthesis
人类改变水循环:基于社区的水文综合活动
  • 批准号:
    0854957
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Humans Transforming the Water Cycle: Community-Based Activities in Hydrologic Synthesis
人类改变水循环:基于社区的水文综合活动
  • 批准号:
    0635887
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于T1 mapping技术的机器学习模型构建肥厚型心肌病心源性猝死风险预警平台
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于3D深度学习影像组学构建T1期浸润性肺腺癌气腔播散预测模型
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AR转录激活的环状RNA c ircD PAG T1通过编码新型蛋白 circDPAGT1-236aa调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
自由呼吸状态下获取慢性肝病腹部磁共振T1相关定量图谱的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
T1加权图像引导的定量磁化率成像新方法研究
  • 批准号:
    82372079
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于磁共振水特异性T1定量成像技术的非酒精性脂肪性肝炎早期检测研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
磁共振T1动态定量成像及其非酒精性脂肪肝炎早期检测研究
  • 批准号:
    62301550
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
深度学习对临床T1期(肺结节型)肺癌早期淋巴结及远处转移预测价值的研究
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0450
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

T1大腸癌におけるリンパ転移に関わる遺伝子変異の解析に関する基盤研究
T1期结直肠癌淋巴转移相关基因突变分析的基础研究
  • 批准号:
    24K19397
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
単純MRIを用いたT1 mappingによる膵機能評価モデルと膵機能予測モデルの開発
使用简单 MRI 的 T1 映射开发胰腺功能评估模型和胰腺功能预测模型
  • 批准号:
    24K18969
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
心筋T1マッピングのハーモナイゼーション法開発を目指したMRIシミュレーションの構築
构建 MRI 模拟,旨在开发心肌 T1 映射的协调方法
  • 批准号:
    24K19010
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
潜在的に悪化する左室拡張障害を心臓MRIによるT1 mapping解析で検出する
使用心脏 MRI 进行 T1 映射分析来检测可能恶化的左心室舒张功能障碍
  • 批准号:
    24K11273
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
深層学習を活用した心臓MRI native T1 mappingは慢性腎臓病の心血管予後予測に有用か
使用深度学习的心脏 MRI 原生 T1 映射对于预测慢性肾病的心血管预后有用吗?
  • 批准号:
    24K18994
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Point-of Care MR Device to Estimate T1 Relaxation Time as a Biomarker of Liver Disease (resubmission)
用于估计 T1 弛豫时间作为肝病生物标志物的护理点 MR 设备(重新提交)
  • 批准号:
    10760778
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
Inter-vendor standardisation and quality assurance of quantitative cardiovascular magnetic resonance (CMR) T1-mapping for clinical practice and trials
用于临床实践和试验的定量心血管磁共振 (CMR) T1 映射的供应商间标准化和质量保证
  • 批准号:
    2884156
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
    Studentship
Hepatic TrkB-T1 signaling in NASH pathogenesis and resolution
NASH 发病机制和解决方案中的肝脏 TrkB-T1 信号传导
  • 批准号:
    10675970
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
Type 1 Diabetes Impacts of Semaglutide on Cardiovascular Outcomes (T1-DISCO)
1 型糖尿病索马鲁肽对心血管结局的影响 (T1-DISCO)
  • 批准号:
    10672454
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
Twofold Reduction in Gadolinium Dose for Brain MRI Exams using a Novel Unbalanced T1 Relaxation-Enhanced Steady-State (uT1RESS) Technique
使用新型不平衡 T1 弛豫增强稳态 (uT1RESS) 技术将脑 MRI 检查的钆剂量减少两倍
  • 批准号:
    10507378
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 250万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了