东南地区泥石流活动与降水气候特征的关系

我国东南地区以低山丘陵为主,泥石流活动频率较低,但因经济发达和人口稠密,泥石流易导致严重灾害.东南地区绝大部分泥石流由降水引发,泥石流活动与降水特征间存在紧密的关系.在收集整理了近年来46个泥石流灾害事件后,分析了泥石流活动与各降水气候特征间的关系.分析结果显示,诱发泥石流灾害的5 d降水量和15 d降水量与降水气候特征间的关系最为密切,其函数关系可用于评估泥石流临界降水量,并作为该区域泥石流区域预报的因子.     

基于地貌特征的青藏高原边缘泥石流沟分类

青藏高原地形急变带受构造运动、极端降水等因素的影响,呈现泥石流高发、群发的特点。对泥石流沟地貌特征的科学分类有利于探索泥石流发生机制、确定防治对策,对山区防灾减灾和生态修复具有重要意义。本文以青藏高原边缘7个泥石流高发流域为研究对象,开展地貌测量和统计分析。通过非度量多维尺度分析,将泥石流沟分为3种类型：I型是基岩下切区暴雨型泥石流;II型是基岩下切区冰川融水型泥石流;III型是沉积盆地下切区暴雨型泥石流。通过Kruskal-Wallis检验进一步分析3类泥石流沟地貌差异性,从地质、地貌与气候等方面探讨了3类泥石流沟的松散物来源与水沙输移特性。在气候变暖的影响下,II型泥石流的活跃性将增大;随着极端降雨频率的增加,I型和III型泥石流活跃性也将增加。     

云南滑坡泥石流灾害的气象成因与监测

根据云南滑坡泥石流灾害资料，分析了其形成环境与分布特征，给出了典型降水滑坡泥石流灾害事件，研究了滑坡泥石流灾害与气象环境的关系。云南滑坡泥石流灾害主要出现在盛夏7～8月，主要影响天气系统有切变线、冷锋、西风槽、西南涡、孟加拉湾风暴、南海西行台风和两高辐合区。诱发滑坡泥石流灾害的前期降水类型有3种，即暴雨型，中～大雨型和连阴雨型。得出了云南滑坡泥石流发生的区域临界雨量指标，提出了滑坡泥石流灾害的气象监测预警方法。     

未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1 km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50 mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100 mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。     

河南省泥石流发生趋势研究

河南省地处中原,位于全国二、三级地貌阶梯的过渡带,是一个泥石流多发地区,造成了生命财产的重大损失.泥石流灾害受地质、地貌、水文、气象、土壤、植被等自然因素和人为因素综合作用的控制,是山区地质环境和生态环境恶化的产物.首先介绍了河南省泥石流概况,分析了河南省泥石流发育特征及其成因,归纳出10个主要泥石流发生的环境条件因子,对其量化权重标准进行了说明与评价;按耗散结构熵变的观点,建立了河南省泥石流灾害趋势系统熵模型并进行了评价与验证,指出了该模型的不足之处;最后,对河南省泥石流趋势分析方向进行了展望.     

不同时空尺度的泥石流预报技术体系

降水诱发的泥石流是我国主要的泥石流灾害类型。降水是该类泥石流灾害预报的关键动态因子,不同的降水监测和预报技术与方法决定了泥石流预报的不同时空尺度。分析了不同降水监测和预报技术的时空尺度和时空分辨率,并以此为基础,结合下垫面条件分析,建立了不同时空尺度的泥石流预报体系框架:大中区域泥石流预报(数值天气预报)─中小区域泥石流预报(多普勒天气雷达)─单沟泥石流预报(多普勒天气雷达和地面降水遥测)。具体的技术体系包括下垫面条件分析、降水监测和预报方法以及预报结果的表述与发布。     

密云水库周边山区滑坡泥石流易发区预估

滑坡、泥石流等地质灾害的易发度主要是地质灾害自然属性特征的体现,它与孕灾环境的各项因子密切相关。这些因子包括地形地貌、流域水文、构造等内部条件因子以及地震、降雨等外部触发因子。为突出反映滑坡及泥石流主导因子的作用,本文参考了许多研究所采用的评价方法和因子选择,重点选取对该地区滑坡及泥石流发生区域分析评价起一定主导作用的、便于研究区域数据资料与空间资料匹配、关系密切的几个指标,包括地形地貌要素(坡度、坡向、坡形、相对高差、地貌类型)、环境要素(植被指数、河网密度、洪水淹没范围)、构造要素(距断层的距离、断层密度、地质岩性),通过对这些因子的敏感性进行分析,采用专家打分方法确定每种要素及因子的权重,借助因子加权叠加办法得出研究区地质灾害易发程度空间分布,用于表示其可能发生的统计意义上的可能性(概率),该研究对于区域地质灾害预防具有一定的适用价值。     

基于随机森林模型的泥石流易发性评价——以汶川地震重灾区为例

在区域泥石流易发性研究中,科学确定泥石流易发性主控因子及其贡献率既是关键科学问题,也是区域泥石流预警预报和风险管理的重要基础。本研究选取汶川地震重灾区,引入随机森林算法,以小流域为评价单元,集合多元因子指标体系,建立泥石流易发性评价模型,定量分析了汶川地震重灾区内泥石流关键影响因子及贡献率,并探讨了研究区泥石流易发性的空间分布特征。本文初选了63项评价指标,以模型AUC值变化为基础,筛选出35项指标构成易发性评价指标体系,并用于区域内泥石流易发性主控因子的识别,结果表明:流域高差、流域平均坡度、流域内滑坡面积、平均降雨天数是区域内泥石流易发性主控因子,另外,沟长比降、大于10°积温、年均温、人口密度、村落个数、低覆盖度土地利用方式等在泥石流易发性评价中也发挥着重要作用;易发性评价结果显示,极高易发区占比达到了22.94%,主要分布于研究区西部,泥石流易发性较高的小流域主要分布在青藏高原向四川盆地过渡的地形急变带,同时也与地震带、断裂带、干旱河谷区域密切相关。模型验证结果表明,平均AUC值达0.84,模型具有很高的稳定性和准确性,说明随机森林算法非常适用于区域泥石流易发性评价研究,机器学习算法结合小流域为单元的方法对区域泥石流易发性评价有效果良好,可为区域尺度灾害易发性及风险评估提供更为有效的方法参考。     

站点密度对泥石流当日雨量和前期有效雨量计算的影响

研究气象站点密度在当日雨量和前期有效雨量因子内插中的影响程度,对提高对这2个因子的内插精度有重要的意义。本文针对我国东南地区87个泥石流灾害点和207个站点的降水资料,建立站点密度在5%~100%间变化的空间采样方案,采用反距离加权法(IDW)计算不同站点密度下泥石流灾害点的当日雨量和前期有效雨量。利用分位数方法对站点密度与当日雨量和前期有效雨量的关系进行分析,结果表明:诱发泥石流灾害的当日雨量和前期有效雨量的内插值,均随着气象站点密度的降低呈减少趋势;前期有效雨量的内插值相对于当日雨量的内插要稳定一些。在站点密度大于5%的情况下内插的前期有效雨量可以保持60%以上的雨量值,而当日雨量只大于30%。     

云南新平2002-08-14特大滑坡泥石流灾害及防治对策

云南新平2002—08—14发生了超过百年一遇的特大滑坡泥石流灾害。这次灾害点多、面广，几乎同时暴发。通过对灾害的实地考察，分析了灾害发生的地质、气象、地貌等方面原因。崩塌滑坡灾害沿哀牢山东坡的高山与中低山交接处分布，而泥石流灾害则沿戛洒江和现刀河的支流沟口分布，这一区域处于红河大断裂范围内。灾害主要是特大暴雨激发所致。针对本区的社会条件和自然条件，提出了防灾、减灾对策，具体分为近期措施和远期措施。     

秦岭以南地区降水量变化及其灾害效应研究

近年来气候变化诱发的灾害效应损失严重。利用秦岭以南地区1951-2001年28个站逐月降水资料,计算了降水量的线性趋势值及降水距平变化,分析了降水量的时间和空间演变特征。受地形影响,秦岭南北与东西降水量变化差异较大,西部大于东部,南坡多于北坡,季节性降水过程差异也很明显;年平均最大降水量为1 254.6 mm,出现在镇巴,最少降水量为690.7 mm,出现在丹凤;50年来降水量变化呈减少趋势,平均递减率为56.5 mm/10 a。分析表明,降水突变是触发其它灾害的主要因素。由强降水及连阴雨诱发的干旱、洪涝及地质灾害效应损失严重,在降雨强度达200 mm/d以上的区域成为泥石流、滑坡灾害,水土流失的多发区,主要分布在秦岭以南多暴雨中心的米仓山、大巴山、佛坪、商南及洛南一带。降水诱发的灾害效应与人类活动也密切相关,这些研究为未来防灾减灾和环境治理提供了依据。     

Estimation of Critical Rainfall for Flood Disasters in the Qinghai-Tibet Plateau

According to the results of The Second Comprehensive Scientific Expedition on the Qinghai-Tibet Plateau, the balance of solid and liquid water on the Qinghai-Tibet Plateau is disturbed, and a large amount of solid water, such as glaciers and perpetual snow, is transformed into liquid water, which aggravates the risk of flood disasters in the Plateau. Based on the historical flood disaster records of the Qinghai-Tibet Plateau, this paper analyzed the temporal and spatial distribution characteristics of the flood disasters in the Plateau, and estimated the critical rainfall for the flood disasters combined with precipitation data from the meteorological stations in each basin of the Qinghai-Tibet Plateau. The results show that most of the flood disaster events in the Plateau are caused by precipitation, and the average annual occurrence of flood disasters is more than 30 cases and their frequency is on the rise. The high frequency areas of flood disasters in the Qinghai-Tibet Plateau are mainly in the Hehuang Valley and the Hengduan Mountains area; the secondary high frequency areas are located in the valley area of South Tibet and the peripheral area of the Hehuang valley. Finally, we found that the highest critical rainfall value of flood disasters in the Qinghai-Tibet Plateau is in the southern area of the plateau, followed by the eastern and southeastern parts of the plateau, and the lowest values are in the central, western and northern parts of the Plateau.     

中国典型山区农业水土资源匹配格局变化——以太行山区、横断山区、黔桂喀斯特山区为例

为了解中国典型山区农业水土资源分布的匹配程度及其格局变化,研究以区域内单位面积耕地拥有的农业水资源量刻画太行山区、横断山区和黔桂喀斯特山区农业水土资源的时空匹配情况。结果表明：① 三大山区耕地分布的集中程度较高。太行山区的耕地主要分布在河北境内的北段地区和山西境内的南段地区,横断山区的耕地主要分布在南段地区,喀斯特山区的耕地分布呈现“南北多中部少”的格局。② 三大山区农业水资源的分布及变化都主要集中在低海拔地区。太行山区的农业水资源主要分布在山西、河南段,横断山区的农业水资源主要分布在四川境内,喀斯特山区的农业水资源较均匀地分布在广西和贵州境内。③ 太行山区农业水土资源匹配程度较差,横断山区、喀斯特山区农业水土资源匹配程度较好。2000—2015年间,太行山区中部、横断山区东部、喀斯特山区南部地区的农业水土匹配程度有变好趋势,而太行山区南部、横断山区西南部、喀斯特山区北部地区的农业水土匹配程度有变差趋势。研究时段内,太行山区的水田转旱地情况突出,太行山区也是三大山区中农业水土资源匹配程度最差的,应该关注太行山区的用水压力,重视农田水利设施维护和农田灌溉水有效利用。     

1992—2020年横断山区植被分布与植被活动变化

横断山区位于青藏高原东缘和多条重要江河的上游,是全球生物多样性最丰富的地区和生态保护的优先区域之一,区域植被对维系区域生态安全和可持续发展起着十分重要的作用。20世纪90年代以来,中国在横断山区实施了多项重大生态恢复和建设工程,但囿于资料和调查不足,对于横断山区全域性、长时段的植被变化及其与海拔关系研究相对较少。鉴此,本文结合使用1992—2020年间多种基于卫星遥感资料生产的土地覆被数据和2000—2020年间MODIS的归一化植被指数（NDVI）数据,采用转移矩阵、Theil-Sen Median趋势分析与偏相关分析等方法研究不同植被类型转换、植被覆被面积与平均海拔变化关系以及植被活动的时空变化趋势,并分析时空变化的主要影响因素。结果表明：① 横断山区分布最广泛的植被类型是常绿针叶林与灌丛—草地镶嵌类型。植被发生变化的区域集中分布在河谷和南部低海拔区域,草地多向森林特别是常绿针叶林转换,植被覆被逐渐向好。这表明封山育林、植树造林、退耕还林等生态保护政策起到重要积极作用。时间序列数据显示,植被覆被面积变化剧烈的时期往往处在政策实施的起始阶段。② 植被活动整体呈现增强趋势。在植被类型未变化的区域中,75%以上区域植被活动增强,其中超20%的区域显著增强（P < 0.05）,且森林植被活动增强趋势大于草地。③ 对植被活动影响较大的环境因子主要是气候变化和地形条件。尽管大部分区域植被活动受气候变暖影响而增强,但在干热河谷的植被活动明显受到降水减少的限制。有近1/4面积的植被活动在减弱,主要分布在山地东坡或南坡,或与降水较多、山高坡陡而造成滑坡、泥石流等自然灾害有关。这些发现可为横断山区生态保护政策效益评估、自然灾害综合风险评估和未来气候变化影响下的植被变化预测提供参考。     

基于DEM的地形湿度指数及其应用研究进展

地形湿度指数以数字高程模型（DEM）为基础,综合考虑了地形和土壤特性对土壤水分分布的影响,在流域土壤水分空间分布的研究中具有重要的理论与应用价值。根据对汇流面积时空变化的分析,地形湿度指数可分为静态、半动态和动态地形湿度指数等类型。在利用该指数评价土壤水分空间分布状况时,需要考虑计算方法与DEM网格单元大小的影响及其普遍适应性等问题。同时,针对黄土高原干旱半干旱区实际的水分循环过程和产流机制与现有地形湿度指数假设条件的差异,提出了地形湿度指数在黄土高原地区的研究设想与应用途径,以期为该区的水土保持和植被恢复研究提供理论和实践支持。     

横断山区产水服务空间异质性及归因分析

包括产水服务在内的生态系统服务已被纳入区域土地利用规划以及可持续发展决策中,识别其空间分异特征及影响因素是进行决策的基础,而空间分异的定量归因研究仍需进一步加强。以空间异质性明显的中国横断山区为研究区,借助InVEST模型模拟产水服务空间分布,选择气候、地形、土壤、植被、土地利用等因子,采用地理探测器开展产水服务空间异质性归因分析。结果表明,① 气候类因子是产水服务空间异质性的主要控制因子,其中以降水量和蒸散量为主。② 在不同地貌及气候分区中,各因子对产水的空间分异的解释能力存在显著差异：平缓地区,蒸散量解释能力远高于降水量,随着起伏度的增大,降水量解释能力逐步增强,最终成为主要因子;在高原气候区,以蒸散量解释能力最强,而在中亚热带气候区,降水量为主要的控制因子。③ 值得注意的是,平缓地区土地利用类型因子的解释能力较为突出,在山区发展中应注意土地利用的合理规划,以减轻土地利用变化对产水服务空间变化的影响。④ 风险探测识别的产水服务重要区主要为初育土及人为土分布区、灌木林区以及坡度在≤ 5°和25°~35°区域,而其对应的高程值则在不同区域之间存在差异,因此,在横断山区产水服务的维持与保护工作中应充分考虑不同分区的具体情况。     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。     

暖湿背景下新疆逐时降水变化特征研究

基于新疆16个国家基准站1991-2013年5~9月逐小时的降水观测资料,分析研究了新疆夏半年逐时降水的时空分布和日变化特征。结果表明:新疆小时降雨频数呈现西北多、东南少的特征;4 mm·h^-1以上量级雨强的强降雨高频时段北疆自西向东依次出现在下午、前半夜和后半夜,南疆多出现在夜间;新疆各区域逐时降水频率的日变化特征明显不同,各区域逐时降水分布并不均匀:塔城北部、阿勒泰地区日降水分布呈现双峰型特征,北疆其余地区则是较为一致的单峰型;南疆各区域以双峰型居多。南北疆0.1 mm·h^-1以上、4 mm·h^-1以上量级雨强的出现总频次均呈明显增加趋势,进入21世纪10年代南疆强降雨频次增加更显著。     

三江源地区冰雹灾害分布特征及其成因

青藏高原腹地的雹灾形成与其它地区有一定的差别。根据三江源地区126个乡整理的近60 a的雹灾数据,分析了青海南部高原雹灾的空间和时间变化规律,并通过对雹灾次数与海拔高程、地形起伏度、居民点密度的相关分析,结果表明：三江源地区雹灾的高发区域为东北部的兴海、同德、贵南等地及南部的称多、玉树、囊谦等2个地区,雹灾主要发生在5～9月份,在6、8月份形成明显的双峰性特点,地形起伏度、居民点密度与雹灾频次具有明显的正相关,海拔高程与雹灾频次呈负相关,雨带推移和生产方式不同是三江源地区雹灾产生空间分异的主要原因。     

一次强天气过程天山地形方案的敏感性试验研究

为定量研究天山山脉地形对新疆强降水天气的影响作用,用WRFV3.1模式对2009年5月24日夜间至26日夜间新疆地区自西向东出现的降水、大风、降温天气过程进行了数值模拟,并通过改变天山山脉的地形高度设计了一组敏感性试验。结果表明:①天山山脉的地形作用是此次强降水天气过程在天山山区形成暴雨的主要原因之一;随着地形的升高,降水分布更不对称,更不均匀,雨带在天山迎风坡一侧的带状分布特征越明显,迎风坡一侧的降水量极值越大;地形的抬升作用对暴雨在山脉迎风坡一侧的降雨量有明显的增幅作用,对其雨带分布也有显著影响\.②天山山脉对这次强降水天气过程中的西南暖湿气流有明显的分流与阻挡作用;天山山脉将西南暖湿气流分为南北两支,使北支的水汽混合比极大值减小,湿区范围增大;使南支的水汽混合比极大值增大,湿区范围增大。③天山山脉的地形抬升作用为“5·25”强降水过程在天山山区发生暴雨天气创造了水汽的垂直上升运动条件,对昆仑山北坡暖湿气流的垂直上升运动也有一定的贡献作用。④天山山脉地形对准噶尔盆地西北部直至天山山脉北侧的气流有明显的阻挡与减缓作用,对三十里风区、百里风区、汗腾格里峰北坡强风带的形成有直接而重要的作用;地形高度越高,产生垂直运动的地形抬升机制越强,地形强迫抬升作用产生的垂直上升运动越剧烈\.⑤天山山脉明显地减轻了寒潮天气过程中南疆塔里木盆地的降温幅度,对准噶尔盆地北部的寒潮降温幅度也有一定的减缓作用,对塔里木盆地的“保温”作用较准噶尔盆地明显。