国家级水文气象预报业务技术进展与挑战 被引量：22

1

作者 包红军 张恒德 +6 位作者 许凤雯 狄靖月 王蒙 曹爽 杨寅 李宇梅 刘海知 《气象》 CSCD 北大核心 2021年第6期671-684,共14页

近年来,国家级水文气象预报业务已经取得了明显进展,但与国外先进水平相比还有一定的差距。总结了近十年来国内外水文气象预报业务现状和技术进展,目前国家级的技术支撑状况和所面临的挑战,并提出未来发展计划。目前,水文气象预报技术... 近年来,国家级水文气象预报业务已经取得了明显进展,但与国外先进水平相比还有一定的差距。总结了近十年来国内外水文气象预报业务现状和技术进展,目前国家级的技术支撑状况和所面临的挑战,并提出未来发展计划。目前,水文气象预报技术主要是以基于统计学的致灾阈值模型和分布式水文模型等为主,结合大数据分析与人工智能的气象—水文—地质耦合预报模式将在水文气象预报中发挥重要作用。流域天—空—地基监测、水文气象灾害机理研究和多尺度分析是水文气象预报的重要基础;基于无缝隙精细化智能网格降水的水文气象预报技术及水文集合预报模式是水文气象预报的发展方向。 展开更多

关键词 水文气象 业务预报技术 进展 挑战

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全国地质灾害气象风险精细化网格预报方法及其应用 被引量：22

2

作者 李宇梅 杨寅 +2 位作者 狄靖月 许凤雯 包红军 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第10期1310-1319,共10页

降水是地质灾害的主要诱因。地质灾害气象风险主要是降水诱发地质灾害导致的人员伤亡、财产破坏和经济活动中断的预期损失;地质灾害气象风险度在数值上可表达为降水因子致灾概率、孕灾环境潜在危险度和易损度三者归一后数值的乘积。分... 降水是地质灾害的主要诱因。地质灾害气象风险主要是降水诱发地质灾害导致的人员伤亡、财产破坏和经济活动中断的预期损失;地质灾害气象风险度在数值上可表达为降水因子致灾概率、孕灾环境潜在危险度和易损度三者归一后数值的乘积。分析选取有效雨量代表降水致灾因子,分区建立有效雨量致灾概率拟合方程;通过下垫面环境信息量方法评价地质灾害潜在危险度;通过简易易损度模型评价地质灾害易损度,三者共同构建地质灾害气象风险预报模型和评价方法,应用精细化定量降水网格预报产品,建立地质灾害气象风险精细化网格预报试验,以地质灾害事件对照模型试验结果,表明地质灾害气象风险模型应用效果良好。 展开更多

关键词 有效雨量 地质灾害 气象风险 潜在危险度 易损度 精细化网格

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基于PDSI的1982—2015年我国气象干旱特征及时空变化分析 被引量：51

3

作者 陶然 张珂 《水资源保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期50-56,共7页

利用中国地面气象观测的月值资料构建1982—2015年月尺度帕默尔干旱指数(PDSI)来度量中国气象干旱,并对气象干旱特征和时空变化规律进行分析。结果表明:我国气象干旱特征空间差异显著,半湿润、半干旱区平均干旱历时较长,烈度较大;从全... 利用中国地面气象观测的月值资料构建1982—2015年月尺度帕默尔干旱指数(PDSI)来度量中国气象干旱,并对气象干旱特征和时空变化规律进行分析。结果表明:我国气象干旱特征空间差异显著,半湿润、半干旱区平均干旱历时较长,烈度较大;从全国整体来看,单位面积上干旱频率为0.44次/a,平均干旱历时6月/次。气象干旱特征变化明显,干旱频次、历时和烈度呈上升趋势,半湿润、半干旱区干旱形势逐渐严峻。气象干旱时空变化显著,年际性、季节性PDSI均呈下降趋势,气象干旱总体呈加重趋势,集中在半湿润、半干旱区(青海东南部、陕甘宁、山西、内蒙古北部及黑龙江北部区域),部分湿润区(四川中部、重庆、湖北及云贵地区)气象干旱加重趋势同样显著。 展开更多

关键词 帕默尔干旱指数 气象干旱 干旱特征 干旱识别 时空变化 Sen趋势度 游程理论

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基于数据驱动的山区暴雨山洪水沙灾害易发区早期识别方法研究 被引量：4

4

作者 刘海知 徐辉 +5 位作者 包红军 宋巧云 鲁恒 闫旭峰 狄靖月 杨寅 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期257-273,共17页

针对山洪灾害防治研究工作中只关注暴雨-洪水的作用,忽视泥沙淤积导致的洪水-泥沙耦合致灾的问题,重建考虑松散固体物源储量空间异质性的影响因子体系,面向山区小流域复杂下垫面环境进行敏感性分析,利用地理信息空间分析、多重共线性检... 针对山洪灾害防治研究工作中只关注暴雨-洪水的作用,忽视泥沙淤积导致的洪水-泥沙耦合致灾的问题,重建考虑松散固体物源储量空间异质性的影响因子体系,面向山区小流域复杂下垫面环境进行敏感性分析,利用地理信息空间分析、多重共线性检验计算影响因子贡献度指标,通过不同类型的贡献度-集成学习耦合算法对阿坝州5250条小流域山洪水沙灾害易发度进行识别,构建基于数据驱动的山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法。结果表明:山洪水沙灾害在空间上表现出一定的聚集性,影响因子特定区间对于灾害发生具有更高敏感性,部分影响因子对于灾害发生的敏感性规律具有相似性。阿坝州东部、中南部部分地区以及西北部少部分地区为高易发区,与固体物源累积高频区较为接近,洪水-泥沙耦合致灾概率相对较大,较低和低易发区主要分布在阿坝州西部和西南部地区,与固体物源累积高频区重叠度较小,洪水在致灾过程中起主导作用可能性相对较大。相对于山洪风险调查评估研究结果,基于数据驱动的山洪水沙灾害易发性早期识别结果的高易发区灾害密度更大,高风险覆盖度提高23.2—45.4个百分点。 展开更多

关键词 山洪水沙 易发性 影响因子 早期识别 集成学习

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河网区跨界水量分配方法研究 被引量：4

5

作者 向龙 冯智敏 +1 位作者 刘治骑 沈峰 《水文》 CSCD 北大核心 2023年第2期18-23,共6页

以洋溪河-双河区域为研究对象,按逐月用水特征提出研究区分区需水预测成果,以保障河流生态需水为前提,基于“三条红线”相关指标要求,侧重节水减排、总量控制和综合水效最优构建多区域多目标跨区水量优化分配模型,确定研究区水资源四级... 以洋溪河-双河区域为研究对象,按逐月用水特征提出研究区分区需水预测成果,以保障河流生态需水为前提,基于“三条红线”相关指标要求,侧重节水减排、总量控制和综合水效最优构建多区域多目标跨区水量优化分配模型,确定研究区水资源四级区以下的水量分配机制。结果表明:基于多目标的分区河网水量优化分配方案能够有效保障总量红线和生态需水的约束,平衡各子区的配水需求;洋溪河-双河区域平水年(50%)、枯水年(75%)地表可供水量能总体满足近(2025年)、远(2030年)期水平年需水要求,但特枯水年(95%)近远期水平年均存在一定缺水,需从周边河道补充水量;月尺度分析显示,方案充分考虑了月尺度下各子区经济需水及河流生态需水,能较好反映水资源的刚性约束,对保障区域整体供水安全、强化水资源精细化管理,提高水资源调控能力具有重要意义。 展开更多

关键词 跨区配水 生态水位 水量分配 用水总量控制

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栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型 被引量：26

6

作者 张珂 张企诺 +5 位作者 陈新宇 李致家 黄鹏年 姚成 王晟 周佳奇 《水资源保护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期94-101,139,共9页

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调... 为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明:GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。 展开更多

关键词 水利工程 地下水超采 降雨径流 栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型 洪水预报 海河流域

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栅格岩溶分布式水文模型 被引量：13

7

作者 张珂 周佳奇 +4 位作者 张企诺 陈新宇 晁丽君 姚成 李致家 《水资源保护》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期43-51,共9页

为提高岩溶区洪水的模拟精度,基于自由水蓄水库和线性水库的概念,提出了考虑表层岩溶带与深层地下溶隙调蓄作用下的降水-径流分布式模拟方法。在栅格新安江模型的基础上引入表层岩溶带及深层地下溶隙调蓄模块,构建了栅格岩溶分布式水文... 为提高岩溶区洪水的模拟精度,基于自由水蓄水库和线性水库的概念,提出了考虑表层岩溶带与深层地下溶隙调蓄作用下的降水-径流分布式模拟方法。在栅格新安江模型的基础上引入表层岩溶带及深层地下溶隙调蓄模块,构建了栅格岩溶分布式水文模型,并将该模型和栅格新安江模型应用于典型岩溶流域(普厅河流域)进行对比分析。结果表明:栅格岩溶分布式水文模型在普厅河流域的模拟精度高于栅格新安江模型,20场洪水的平均径流深误差降低了4.92%,平均洪峰误差降低了3.59%,平均确定性系数提升了0.23;基于栅格的表层岩溶带自由水蓄水库及深层地下溶隙线性水库可根据流域岩溶发育的空间分布情况,对表层岩溶带和深层地下溶隙调蓄过程进行精确模拟;栅格岩溶分布式水文模型的参数空间分布考虑了流域的石漠化情况,模拟的径流成分较栅格新安江模型更加合理,能有效提高普厅河流域的洪水模拟精度。 展开更多

关键词 栅格岩溶分布式水文模型 岩溶地区 表层岩溶带 降水径流模拟 石漠化 普厅河流域

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洪水预报智能模型在中国半干旱半湿润区的应用对比 被引量：60

8

作者 张珂 牛杰帆 +1 位作者 李曦 晁丽君 《水资源保护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期28-35,60,共9页

为探究不同洪水预报智能模型在我国半干旱半湿润区的应用效果,选用决策树、多层感知器、随机森林和支持向量机4种模型在陕西省3个典型流域进行逐时洪水预报;选择相关系数、纳什效率系数、均方根误差、平均绝对误差和相对误差等评价指标... 为探究不同洪水预报智能模型在我国半干旱半湿润区的应用效果,选用决策树、多层感知器、随机森林和支持向量机4种模型在陕西省3个典型流域进行逐时洪水预报;选择相关系数、纳什效率系数、均方根误差、平均绝对误差和相对误差等评价指标,比较不同预见期下4种模型在半干旱半湿润典型流域洪水预报的适用性。结果表明:在短预见期预报中,4种模型在半湿润区典型流域均可获得较高的预报结果,在半干旱典型流域模拟精度相对偏低,仅支持向量机模型满足预报要求;随着预见期延长,不同模型性能变化差异大,支持向量机模型整体稳定,在小流域实时洪水预报中具有明显优势;随机森林模型与决策树模型精度随预见期延长而缓慢下降,前者适应性更好;多层感知器模型精度随预见期延长而骤减,模型稳定性较差。 展开更多

关键词 洪水预报 智能模型 决策树 多层感知器 随机森林 人工神经网络 支持向量机

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基于短时临近降水集合预报的中小河流洪水预报研究 被引量：16

9

作者 包红军 曹勇 +1 位作者 曹爽 王蒙 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期197-203,共7页

为了延长中小河流洪水预报预见期,建立了基于短时临近精细化网格降水集合预报的中小河流洪水预报模型。模型采用百分位映射订正技术,发展数值模式降水预报场与实况场映射关系,结合Bayesian模型,构建基于GRAPES-3KM模式和Time-Lag-Ensem... 为了延长中小河流洪水预报预见期,建立了基于短时临近精细化网格降水集合预报的中小河流洪水预报模型。模型采用百分位映射订正技术,发展数值模式降水预报场与实况场映射关系,结合Bayesian模型,构建基于GRAPES-3KM模式和Time-Lag-Ensemble融合技术的短时临近降水集合预报(最优集成、最大(95%分位数)、最小(5%分位数))格点场,作为GMKHM(Grid-and-Mixed-runoff-generation-and-Kinematic-wave-based Hydrological Model)的降水驱动,进行中小河流洪水逐小时实时滚动预报。选择新安江屯溪流域作为试验流域,对2020年汛期流域大洪水进行实时预报。检验结果表明,基于短时临近最优降水预报的中小河流洪水预报模型提前了7h预报出屯溪断面洪峰,洪峰误差为5.6%,峰现时差为-1h,比不考虑预见期降水的中小河流洪水预报提前了4h;基于短时临近最大、最小降水预报的中小河流洪水预报模型提前了13h预报出洪峰区间,并且自7月7日9时起滚动预报最大与最小预报跨度呈逐渐减少趋势。在中小河流洪水预报中引入短时临近集合预报降水,对提升中小河流洪水风险防控能力有重要意义。 展开更多

关键词 中小河流洪水预报 短时临近降水预报 GRAPES-3KM模式 Time-Lag-Ensemble 分布式水文模型 屯溪流域

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基于流域地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值研究 被引量：9

10

作者 包红军 林建 +1 位作者 曹爽 王蒙 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第11期1495-1507,共13页

构建基于流域下垫面地形地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值移植技术,旨在提出一种解决无资料中小流域洪水预警方法。选取影响中小河流致洪的四个流域特征信息:面积、河道坡度、土地利用类型和土壤类型,建立基于流域土壤饱和度的致... 构建基于流域下垫面地形地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值移植技术,旨在提出一种解决无资料中小流域洪水预警方法。选取影响中小河流致洪的四个流域特征信息:面积、河道坡度、土地利用类型和土壤类型,建立基于流域土壤饱和度的致洪动态临界面雨量阈值与四个流域特征数据之间的指数模型;将指数模型移植至无资料或缺资料中小流域,根据待求的四个流域特征确定致洪动态临界面雨量阈值。选取我国东部亚热带季风气候区的淮河潢川流域、钱塘江屯溪与渔梁流域、太湖西苕溪与南苕溪流域五个中小流域为试验流域,以警戒洪水为例,结合流域长序列水文气象资料,基于GMKHM分布式水文模型分别推求出潢川、渔梁、西苕溪与南苕溪流域致洪动态临界面雨量阈值;依据建立的指数模型,推求确定屯溪流域致洪动态临界面雨量阈值,并与基于长序列水文气象资料反演出的动态临界面雨量阈值在屯溪流域35场典型洪水预警中的效果对比验证。结果表明,本研究构建的中小河流洪水致洪动态临界面雨量阈值模型与基于长序列水文气象资料的动态临界面雨量阈值反演模型在屯溪流域洪水预警效果相近,命中率为91.4%,对无资料中小河流洪水预报预警与山洪灾害预警均有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 中小河流洪水预警 动态临界面雨量阈值 指数模型 地形地貌 GMKHM分布式水文模型 中国东部

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陕甘宁三河源区1971—2017年极端降水时空变化分析 被引量：24

11

作者 张菁 张珂 +7 位作者 王晟 肖潺 陶然 鞠艳 李巧玲 李致家 阳辉 刘湘伟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期288-294,共7页

为了揭示陕甘宁三河源区极端降水时空分布及其变化规律,利用1971—2017年逐日降水、气温数据,辅以气候趋势系数、小波相干分析等方法分析三河源地区极端降水时空变化特征,并探究极端降水指数与厄尔尼诺南方涛动(ENSO)的关联关系。结果表... 为了揭示陕甘宁三河源区极端降水时空分布及其变化规律,利用1971—2017年逐日降水、气温数据,辅以气候趋势系数、小波相干分析等方法分析三河源地区极端降水时空变化特征,并探究极端降水指数与厄尔尼诺南方涛动(ENSO)的关联关系。结果表明:1971—2017年,陕甘宁三河源地区极端降水有明显增多的趋势;在空间分布上受地理位置和地形的影响,总体呈现“南高北低”的分布格局,空间差异显著。研究区内极端降水指数变化增减不一,大部地区极端降水量增多,弱降水日数减少,强降水日数增多,降水强度增大,降水趋于极端化。极端降水指数与多元ENSO指数(MEI)呈显著负相关关系,存在3~5 a及9~12 a时间尺度的显著共振周期。 展开更多

关键词 气候变化 极端降水 时空变化 综合ENSO指数(MEI) 气候趋势系数 小波相干分析

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机器学习分类算法在降雨型滑坡预报中的应用 被引量：20

12

作者 刘海知 徐辉 +4 位作者 包红军 徐为 闫旭峰 鲁恒 徐成鹏 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期282-292,共11页

针对气象灾害预警业务中客观描述降雨型滑坡发生不确定性的实际需求,利用2014—2020年全国滑坡数据以及多源融合降水实况分析数据,通过样本构建、模型训练、参数优化以及预报输出等关键步骤构建基于机器学习分类算法的区域降雨诱发滑坡... 针对气象灾害预警业务中客观描述降雨型滑坡发生不确定性的实际需求,利用2014—2020年全国滑坡数据以及多源融合降水实况分析数据,通过样本构建、模型训练、参数优化以及预报输出等关键步骤构建基于机器学习分类算法的区域降雨诱发滑坡概率预报模型,探究不同类型机器学习分类算法识别诱发滑坡的降雨过程的可行性。结果表明:在算法评估中,线性判别分析算法准确率最高且泛化能力最好,其次为逻辑回归算法,再次为最邻近算法。在预报试验中,线性判别分析、逻辑回归以及最邻近等算法能够提取并学习降雨诱发滑坡的条件特征,对诱发滑坡的降雨过程有一定识别能力,最邻近算法和逻辑回归算法的概率预报高值区范围相对较大,易造成虚警结果,线性判别分析算法对局地降雨信息的提炼较好,但线性判别分析算法在非降雨中心区域输出低值概率预报的面积偏大。 展开更多

关键词 滑坡 影响因素 机器学习 分类算法

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区域降雨诱发滑坡阈值特征分析 被引量：25

13

作者 刘海知 徐辉 +3 位作者 包红军 徐为 闫旭峰 徐成鹏 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期181-190,共10页

本文运用全国加密气象站降雨观测数据对数千起滑坡灾害的致灾降雨因子展开了系统性分析,通过改进致灾降雨场次划分方法,确定本场致灾降雨过程。在静态临界阈值模型算法基础上,考虑前期降雨对滑坡发生的重要影响,以百分位法对前期降雨条... 本文运用全国加密气象站降雨观测数据对数千起滑坡灾害的致灾降雨因子展开了系统性分析,通过改进致灾降雨场次划分方法,确定本场致灾降雨过程。在静态临界阈值模型算法基础上,考虑前期降雨对滑坡发生的重要影响,以百分位法对前期降雨条件进行区分,将前期有效雨量作为阈值模型的前端输入标准,建立动态的降雨致灾临界阈值模型,并利用评价指标对阈值模型过程进行了验证回算。研究结果表明:(1)致灾降雨因子的量级分布较为集中,在致灾过程中存在明显的优势区间,近90%的致灾本场降雨历时和强度分别在48h以下和10 mm·h^(-1)以下,近80%的致灾本场降雨的前15日有效雨量在100 mm以下。(2)前期降雨对本场降雨的影响主要体现在历时上,极端的前期降雨条件下,本场降雨的强度和历时都明显减小,本场降雨过程在致灾过程中不占主导地位。(3)短时降雨过程的致灾平均雨强分布较为离散,降雨过程持续时间越长,平均雨强的离散程度越小。(4)平均雨强-降雨历时-前期有效雨量阈值模型对诱发滑坡的降雨过程有一定的识别能力,准确率和召回率分别达到0.6以上和0.8以上。 展开更多

关键词 滑坡 降雨指标 阈值模型 预警区

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北京“7·16”暴雨诱发地质灾害成因分析 被引量：8

14

作者 许凤雯 狄靖月 +3 位作者 李宇梅 王志 包红军 刘海知 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第5期705-715,共11页

从2018年7月16日北京暴雨过程雨情和地质灾害灾情出发,介绍了此次过程的地质灾害气象预警及检验;并基于北京区域地质灾害易发度信息,结合多源融合定量降水估测(QPE)驱动CREST水文模型模拟径流量与土壤湿度特征、过程雨强特征,分析了北... 从2018年7月16日北京暴雨过程雨情和地质灾害灾情出发,介绍了此次过程的地质灾害气象预警及检验;并基于北京区域地质灾害易发度信息,结合多源融合定量降水估测(QPE)驱动CREST水文模型模拟径流量与土壤湿度特征、过程雨强特征,分析了北京本次地质灾害气象成因。结果表明,北京北部和西部处于地质灾害中、高易发区,区(县)小时累计面雨量达到50 mm以上易发生灾害,降水持续24 h后是地质灾害的高发时段,灾害常发生于雨强较大峰值后的15 h内;基于雨强-降水持续时间推求的地质灾害致灾临界雨量阈值对北京地区地质灾害气象预警有一定的借鉴意义;基于水文模型的北京区域径流量、坡面径流深、土壤湿度等水文过程要素模拟对预警也有较好的指导意义。 展开更多

关键词 地质灾害 气象成因分析 雨强-降水持续时间关系 CREST水文模型 北京

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暴雨诱发恩施州地质灾害成因分析 被引量：9

15

作者 狄靖月 许凤雯 +5 位作者 李焕连 李宇梅 张国平 陈春利 方志伟 包红军 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第10期1321-1332,共12页

强降水是滑坡、泥石流等地质灾害的直接诱因,分析其与灾害的发生关系有着重要的意义。从2020年7月鄂西南恩施州连续降雨造成滑坡等地质灾害事件出发,分析了7月的4次强降水过程降水强度与持续时间特征关系,对比了恩施州近年来的地质灾害... 强降水是滑坡、泥石流等地质灾害的直接诱因,分析其与灾害的发生关系有着重要的意义。从2020年7月鄂西南恩施州连续降雨造成滑坡等地质灾害事件出发,分析了7月的4次强降水过程降水强度与持续时间特征关系,对比了恩施州近年来的地质灾害及致灾背景,并基于区域地质灾害潜在危险性和区域易损性特征,结合5 km空间分辨率、24 h时效多源融合定量降水估测(QPE)驱动陆面水文模型,模拟了灾害过程的径流与土壤湿度特征,着重研究了7月第四次暴雨(7月15—19日)诱发湖北省恩施州8个市(县)群发性滑坡等地质灾害的成因。结果表明,恩施州大部属于地质灾害高易发区,但该区域易损度相对较低,过程降水量100 mm以上,日雨量达到50 mm以上或小时雨量达到10~30 mm,均有可能触发地质灾害,陆面水文过程模拟能较好地表征灾害的发生发展过程,而建立的过程I-D曲线对恩施州地区未来的灾害预警有一定的指示作用。 展开更多

关键词 滑坡 地质灾害 成因分析

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北京市2018年“7·16”极端暴雨特征及成因分析 被引量：7

16

作者 于超 贺靓 +4 位作者 张恒德 张夕迪 杨舒楠 陈双 权婉晴 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期42-49,82,共9页

基于地面自动站、雷达及NCEP数据,采用标准化异常度方法,对北京市2018年7月15—16日出现的极端暴雨过程进行分析,结果表明:极端降雨发生在副热带高压和高空槽之间,低层有明显的西南急流,水汽充沛;暴雨发生时,环境条件标准化异常度均超过... 基于地面自动站、雷达及NCEP数据,采用标准化异常度方法,对北京市2018年7月15—16日出现的极端暴雨过程进行分析,结果表明:极端降雨发生在副热带高压和高空槽之间,低层有明显的西南急流,水汽充沛;暴雨发生时,环境条件标准化异常度均超过3σ,为此次极端降雨创造了极其有利的动力、水汽和不稳定条件;中尺度对流系统活动可分为对流系统触发和局地强降雨、对流系统组织化加强和强降雨区北移两个阶段,均伴有明显的“列车效应”,且降雨效率极高;低空西南急流利于大气不稳定层结的建立、水汽持续输送,地面辐合线方向与850 hPa低空急流方向、对流云团的移动方向均一致,是导致对流系统触发后增强的主要原因。 展开更多

关键词 极端暴雨 低空急流 列车效应 地面辐合线 北京市

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基于多源遥感土壤湿度与模型数据同化的流域径流模拟 被引量：13

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作者 何涯舟 张珂 +1 位作者 晁丽君 程玉佳 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期145-151,189,共8页

为提升径流模拟精度,以秦淮河流域为例,采用集合平均法将SMAP、SMOS、AMSR2卫星遥感土壤湿度融合并利用地形湿度指数进行空间降尺度处理,采用卡尔曼滤波算法和栅格新安江模型进行遥感融合土壤湿度同化。对2016—2018年秦淮河流域3个流... 为提升径流模拟精度,以秦淮河流域为例,采用集合平均法将SMAP、SMOS、AMSR2卫星遥感土壤湿度融合并利用地形湿度指数进行空间降尺度处理,采用卡尔曼滤波算法和栅格新安江模型进行遥感融合土壤湿度同化。对2016—2018年秦淮河流域3个流量站记录的11场洪水进行模型数据同化的结果表明:日尺度率定期洪峰、径流深相对误差合格率均为71.43%,验证期洪峰、径流深相对误差合格率分别为66.67%和100%;经同化后,8场洪水径流深误差减小,平均误差降低29.01%;8场洪水确定性系数增大,范围在0.01~0.09之间,模拟精度最高可提升11.84%;同化多源遥感土壤湿度能有效改善土壤湿度估计的准确性,进而提升径流模拟精度。 展开更多

关键词 径流模拟 多源遥感土壤湿度 栅格新安江模型 数据同化 卡尔曼滤波算法 秦淮河流域

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2020年6—7月长江中下游极端梅雨天气特征分析 被引量：54

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作者 陈涛 张芳华 +5 位作者 于超 马杰 张夕迪 沈晓琳 张芳 罗琪 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第11期1415-1426,共12页

2020年6—7月我国长江中下游地区出现极端梅雨,长江中下游地区累积降水量超过1998年同期,为1961年以来排名第一。梅雨降水过程持续时间长、间隔短、空间重叠度高、夜间增强特征明显,强降水中心空间分布与大别山、皖南山区和鄂西山区地... 2020年6—7月我国长江中下游地区出现极端梅雨,长江中下游地区累积降水量超过1998年同期,为1961年以来排名第一。梅雨降水过程持续时间长、间隔短、空间重叠度高、夜间增强特征明显,强降水中心空间分布与大别山、皖南山区和鄂西山区地形特征存在显著相关。分析表明6月降水过程移动性特征明显;7月上旬主雨带稳定在长江中下游沿江地区,降水强度更强,极端性更显著。6—7月亚洲中高纬度维持异常稳定的阻塞形势,西太平洋副热带高压脊线西段始终维持在20°N附近,导致梅雨锋长时间在江淮地区活动;整层水汽输送通量达到3倍气候标准差以上,有利于出现异常强的梅雨降水;在低空西南急流、高空西风急流和东风急流共同作用下,长江中下游地区低空辐合、高空辐散形势显著。梅雨暴雨从天气形势可分为准静止锋、气旋锋生两类过程;前者高空环流较为平直,低层切变和降水带稳定少动;气旋锋生梅雨暴雨伴随显著高空波动,伴有江淮或黄淮气旋东移发展,梅雨锋低涡附近往往伴随有长生命史中尺度对流系统发展,并具有更复杂的β中尺度对流雨带结构。预报检验表明第一类梅雨暴雨过程可预报性较高,而第二类梅雨暴雨过程预报不确定性明显,在欧洲中心数值预报中往往出现低涡急流系统和降水潜热之间的非自然正反馈,导致较明显的天气系统和降水预报偏差。 展开更多

关键词 梅雨暴雨 大气环流异常 预报检验

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基于集成学习的山区中小流域滑坡易发区早期识别优化试验 被引量：6

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作者 刘海知 徐辉 +5 位作者 包红军 鲁恒 宋巧云 狄靖月 王蒙 曹爽 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期12-20,共9页

滑坡作为山洪水沙耦合运动的物源和动力基础,其易发区的识别是山洪水沙灾害预报预警和风险评估的重要前提。以往的山洪水沙灾害防治研究主要关注洪水的影响,而忽视了固体物源的作用。为完善山区中小流域山洪水沙灾害防控体系,提出基于... 滑坡作为山洪水沙耦合运动的物源和动力基础,其易发区的识别是山洪水沙灾害预报预警和风险评估的重要前提。以往的山洪水沙灾害防治研究主要关注洪水的影响,而忽视了固体物源的作用。为完善山区中小流域山洪水沙灾害防控体系,提出基于集成学习的山区中小流域滑坡易发区早期识别方法,并对数据样本构建和影响因子选取过程进行优化试验。将滑坡单元下垫面环境因子频率比作为无监督学习算法数据样本进行聚类分析;根据聚类算法易发性分区结果选取非滑坡单元,并结合滑坡单元构建集成学习分类算法数据样本集,比较单体算法和融合算法的易发性分区结果准确率和覆盖度。选取研究区域高分卫星遥感影像建立松散堆积物直接解译标志,基于目视解译识别松散堆积物面积,通过回归分析构建松散堆积物面积–体积幂律关系,形成研究区域松散堆积物空间分布图。将固体物源作为下垫面环境因子,比较引入物源因子前后的滑坡易发性分区结果准确率和覆盖度。结果表明:K-Means–RF、K-Means–AdaBoost融合算法输出的高易发区覆盖率相对于K-Means单体算法分别提高9.3%、12.1%。两类融合算法的易发性分区准确率和泛化能力比较接近,K-Means–AdaBoost融合算法对于滑坡点的预测效果更优。考虑物源因子后的K-Means–RF和K-Means–AdaBoos融合算法易发性分区中的高易发区覆盖率分别提高14.2%和17.7%,召回率均提高12.1%。 展开更多

关键词 滑坡 易发性 影响因子 集成学习

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基于快速滚动更新的无缝隙定量降水预报模型 被引量：11

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作者 曹勇 包红军 +3 位作者 张恒德 郭云谦 刘凑华 陈双 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期303-308,共6页

针对中小尺度天气系统极易导致突发性短时强降水而难以定量化预报的问题,提出了一种基于快速滚动更新的无缝隙定量降水预报模型。模型基于改进光流法技术实现临近(0~2 h)定量降水预报,基于GRAPES-3 km实时频率匹配订正技术构建短时(2~12... 针对中小尺度天气系统极易导致突发性短时强降水而难以定量化预报的问题,提出了一种基于快速滚动更新的无缝隙定量降水预报模型。模型基于改进光流法技术实现临近(0~2 h)定量降水预报,基于GRAPES-3 km实时频率匹配订正技术构建短时(2~12 h)定量降水预报,基于最优背景场生成技术形成短中期(12~240 h)定量降水预报;依据3种预报时效定量降水预报技术的技巧差异,结合实时预报检验评估,提出了基于经验权重函数的不同预报时效之间的预报融合技术,并根据最新降水实况逐1 h调整预报,构建了0~240 h快速滚动更新的无缝隙定量降水预报模型。选取2018年5—10月24 h定量降水预报进行检验,并与传统定时预报对比,结果表明该模型24 h降水预报准确率高于传统定时预报,特别是对中小尺度天气系统突发性短时强降水预报时空精度明显提高,有利于中小河流洪水预报与灾害防控。 展开更多

关键词 无缝隙定量降水预报 快速滚动更新 改进光流法 实时频率匹配订正 最优背景场

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