Flood susceptibility modelling using advanced ensemble machine learning models

Floods are one of nature's most destructive disasters because of the immense damage to land, buildings, and human fatalities.It is difficult to forecast the areas that are vulnerable to flash flooding due to the dynamic and complex nature of the flash floods.Therefore, earlier identification of flash flood susceptible sites can be performed using advanced machine learning models for managing flood disasters.In this study, we applied and assessed two new hybrid ensemble models, namely Dagging and Random Subspace(RS) coupled with Artificial Neural Network(ANN), Random Forest(RF), and Support Vector Machine(SVM) which are the other three state-of-the-art machine learning models for modelling flood susceptibility maps at the Teesta River basin, the northern region of Bangladesh.The application of these models includes twelve flood influencing factors with 413 current and former flooding points, which were transferred in a GIS environment.The information gain ratio, the multicollinearity diagnostics tests were employed to determine the association between the occurrences and flood influential factors.For the validation and the comparison of these models, for the ability to predict the statistical appraisal measures such as Freidman, Wilcoxon signed-rank, and t-paired tests and Receiver Operating Characteristic Curve(ROC) were employed.The value of the Area Under the Curve(AUC) of ROC was above 0.80 for all models.For flood susceptibility modelling, the Dagging model performs superior, followed by RF,the ANN, the SVM, and the RS, then the several benchmark models.The approach and solution-oriented outcomes outlined in this paper will assist state and local authorities as well as policy makers in reducing flood-related threats and will also assist in the implementation of effective mitigation strategies to mitigate future damage.     

气候变化影响的最新认知

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第二工作组于2007年4月6日正式发布了第四次评估报告,该报告客观、全面而审慎地评估了气候变化已有的和未来的可能影响。现有观测证据表明,人为增暖可能已对许多自然和生物系统产生了可辨别的影响,但由于适应以及非气候因子的作用,许多影响还难以辨别。21世纪中期,某些中纬度和热带干旱地区年平均河流径流量和可用水量会减少10%～30%;如果全球平均温度增幅超过1.5～2.5℃,目前所评估的20%～30%动植物物种可能面临灭绝的风险会增大;从全球角度看,局地平均温度增加1～3℃,预计粮食生产潜力会增加,但若超过这一范围,则会减少。兼顾适应和减缓的措施能够降低气候变化相关风险。     

中国沙尘天气空间分布差异的气候背景

利用1951～2000年中国470个台站沙尘天气和地面气象资料进行了分析,并做了沙尘暴、扬沙、浮尘的空间分布图.分析结果表明沙尘天气主要发生在我国西北、华北地区,有3个多发中心：①以民勤为中心的河西走廊及内蒙古阿拉善高原区;②以和田为中心的南疆盆地南缘区;③以朱日和为中心的内蒙古中部区.另外,以宁夏盐池及内蒙古鄂托克旗为中心的宁、蒙、陕交界处等也是较高的活动区.扬沙、浮尘与沙尘暴的分布很相似.在此基础上,又计算了沙尘天气空间分布与地面气象要素的关系,结果表明：沙尘天气与降水量、相对湿度、植被覆盖率呈显著的负相关,与蒸发量呈正相关.说明影响沙尘天气发生的主要因子是植被覆盖率、蒸发量、降水量和相对湿度.在西北干旱地区,多年平均温度与沙尘天气的发生相关不显著,多年平均风速与沙尘天气的相关也弱.     

锡林浩特观象台L波段测风雷达疑难故障案例分析

文章针对L波段雷达典型测角故障个例,结合测角与天控系统工作原理对故障原因进行了分析,重点叙述了故障排除过程,并对案例作了归纳总结。     

以树轮宽度重建秦岭中段分水岭地区1-7月平均气温

根据秦岭中段分水岭地区秦岭落叶松树轮宽度指标,建立了该地区1814-2003年的树轮标准化年表。分析表明,该地标准化年表与当年1-7月平均气温显著相关。在此基础上设计转换方程,利用多元回归技术重建了秦岭中段分水岭地区的1-7月平均气温,重建序列的方差解释量为41.2% (F=15.062, p＜0.0001),重建序列显示在过去190 a中气温较低的时段主要有1814-1850年和1876-1889年;偏暖期主要有1851-1875年和1890-1933年;而1934-1990年这一时期气温变化幅度较小,气温相对比较稳定;1990年之后升温明显。     

基于大气环流的稻纵卷叶螟气象预测模型

基于1980-2016年全国稻纵卷叶螟逐年发生面积、产量损失资料、逐月74项大气环流特征量以及南方15省(区、市)地面气象资料,采用因子膨化处理技术、Pearson遥相关分析法和逐步回归分析法,筛选对中国稻纵卷叶螟发生面积率有显著影响的大气环流因子,构建中国稻纵卷叶螟发生面积率的多时相动态大气环流预测模型,探讨大气环流对中国稻纵卷叶螟发生的可能影响机制。结果表明:46项大气环流因子与稻纵卷叶螟发生关系密切,副热带高压类、极涡类环流因子是中国稻纵卷叶螟发生面积率的主导影响因子。建立的中国稻纵卷叶螟发生面积率年前、年后3-10月的月动态预测模型历史拟合较好,对2015年、2016年1月初及3-10月各月初外延预报两年平均准确率分别达86.6%,90.5%,91.8%,93.4%,93.4%,94.0%,94.0%,94.3%,95.4%。关键环流特征因子、当年气候年型和稻区5-9月气象条件对中国稻纵卷叶螟的发生程度具有较好的指示效应,稻纵卷叶螟发生面积率较大的年份主要出现在干暖年和湿暖年;干冷年型常导致稻纵卷叶螟发生面积率偏小。     

2003年我国稻纵卷叶螟发生特征及其灾变大气背景的研究

2003年我国稻纵卷叶螟的灾变造成了水稻的明显减产.本文以GIS为平台,对2003年我国稻纵卷叶螟发生的大气环流背景进行了研究.结果表明:(1)2003年我国稻纵卷叶螟发生情况特重.(2)850 hPa大气环流形势对稻纵卷叶螟的迁飞和降落有重要的宏观调控作用.(3)850 hPa风场上的盛行偏南风对稻纵卷叶螟北迁有利,925 hPa风场上的盛行偏北风对南迁有利,这两个高度上的风向反气旋式切变对害虫迁入和降落十分有利.(4)迁飞路径上的降水对稻纵卷叶螟的降落有迫降作用,但南迁过程中降水作用明显小于北迁.     

基于重组降水集合预报的洪水概率预报

采用条件亚正态模型方法,生成了具有包含不同可能性的降水集合预报。为了保持各子流域降水集合预报变量之间的空间相关性,采用集合预报重组方法对降水集合预报进行重新排列。使用重组后的降水集合预报驱动水文模型,实现了淮河上游大坡岭-息县、淮河上游息县-王家坝和汝河-洪河上游3个子流域的12次洪水过程的洪水概率预报,并对1988年9月7日和1991年7月31日两次洪水概率预报进行个例分析。结果表明:相对于单一确定性预报,通过条件亚正态分布模型生成降水集合预报后,再经过Schaake洗牌法空间相关性重新组合的降水集合预报,捕捉洪峰出现时间和流量的能力更强。对洪水概率预报来说,降水概率预报更能达到对未来的水文事件进行最大可能估计的目的,并尽可能综合了降水预报不确定性因素,同时也说明维持变量原有的空间相关特征对于降水概率预报具有重要意义。     

黄河河道整治工程险情分析

分析了黄河河道工程险情发生的原因,重点论述了丁坝附近的水流结构 特征及丁坝主要险情的机理,依据历年来工程出险资料统计分析了现状河道工程险情的特点,即现状河道条件下,河道工程重大险情基本上集中在控导工程一类,从险情的时间分布上、有涨峰阶段,洪峰阶段和落峰阶段,更为严重的是黄河河道工程险情不仅易在大水时期发生、小水时,非讯期也可能发生;在1000－2000m^3/s流量下出险的频率最高,可达到33.7%。     

上海城市雾理化特性的研究

通过3年冬季雾的理化特性观测和分析，首次探讨上海城市雾的物理特性、微结构、酸度和化学成分等，从而了解上海雾的生成、发展、消散原因及理化结构。为提高雾的预报准确率和人工局部消雾提供物理背景。