基于FLOW-3D的泥石流龙头运动过程模拟研究

由于2020年10月3日四川省阿坝州理县米亚罗镇突发暴雨,二经里沟暴发了泥石流,损坏沟口的高速公路,并堵塞河道。为了探索泥石流龙头运动特征,选取二经里沟为研究对象,通过调查分析得到泥石流物源分布及规模、沟道形态等特征,采用FLOW-3D数值模拟方法对该泥石流的运动特征进行分析。依据泥石流运动过程的不同特征,将全过程划分为物源汇集、运动特征突变、持续发展、泥沙堆积4个阶段,经验证模拟精度达88.98%。结合泥石流流动速度和堆积深度计算其强度指数,将其划分为4个等级并绘制强度分布图,其中极高强度区占2.4%,高强度区占5.1%,中强度区占13.6%,低强度区占78.9%。并通过三维建模在沟道拟设拦挡坝,模拟分析其对泥石流的减灾效果,为今后防治工程的修建提供科学依据。     

成都“2008.9.24”暴雨的中尺度数值模拟

为了更好的研究四川成都地区2008年9月23日～25日强降水天气的物理机制,利用中尺度天气预报模式(Weather Research Forecast,WRF)模拟了此次过程,并结合FY-2号C星云图资料,对过程的发生、发展过程进行分析后发现,此次暴雨过程为低层弱低压辐合,同时台风"黑格比"登陆后带来大量水汽,并借助西伸的西太平洋副高源源不断的向四川盆地输送,另外存在来自南方孟加拉湾水汽的持续供应,对流云团形成于地面低压与西伸副高的交界处,并沿着副高边缘由西南向东北移动,雨带分布在副高边缘气压梯度大的地方,模拟结果与观测事实基本相符。利用WRF模式模拟暴雨产生的环流形势,配合卫星云图,能进一步揭示暴雨产生的物理机制,可作为深化暴雨研究的有效手段。     

两个相似路径台风造成山东降水明显差异的成因分析

利用常规气象资料、自动气象站资料、气象卫星资料及NCEP FNL 1°×1°再分析资料对以相似路径影响山东的登陆北上类台风“利奇马”（1909）和“桃芝”（0108）进行对比分析,得到以下主要结论：1）暴雨分布特征和强度与热带气旋位置存在显著差异。2）中纬度台风暴雨比较复杂,台风降水地形增幅作用尽管明显,但主要与台风结构和强度差异有关。3）小时最大雨量与台风强弱没有必然联系,强降水维持时间长短是“利奇马”与“桃芝”累计降水有较大差别的重要因素。4）环流形势的显著差异是导致两个台风影响山东时间、降水明显不同的一个重要原因。5）“利奇马”和“桃芝”降水水汽输送条件差异是降水分布存在明显差异的重要因素,动力条件也存在明显差异。6）对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)在两次台风暴雨中反应效果不同。     

基于地理加权随机森林的青藏地区放牧强度时空格局模拟

精确刻画放牧强度时空格局是深刻理解青藏地区高寒草地服务功能动态及其驱动机制的重要基础,对辅助制定区域生态安全和可持续发展战略具有意义。基于牲畜年末存栏量、牧区人口密度、生长季NDVI、年降水量、年平均气温和居民点分布等数据,采用地理加权随机森林模型,模拟了2000年、2010年和2020年3期青藏地区放牧强度的空间格局,并定量评价了环境因子对放牧强度空间分布解释性的区域差异。结果表明：(1)地理加权随机森林模拟结果可精细地刻画青藏地区放牧强度的空间特征,与经典随机森林模型相比,判定系数更高,平均绝对值误差和均方根误差更低。(2)青藏地区放牧强度呈现东南高、西北低的基本特征,其中,西北部地区放牧强度低于25羊单位/km²的区域约占青藏地区面积的1/2。(3)与2000年和2010年相比,2020年青藏地区放牧强度呈现总体下降、局部抬升的态势;其中,较2010年,2020年放牧强度下降超过1羊单位/km²的区域占牧区面积的61.69%。(4)牧区人口密度是解释放牧强度空间异质性最主要的因素,其相对重要性呈现西高东低的特征,而降水量和生长季NDVI...     

一次强烈发展西南低涡的中尺度结构分析

2021年8月7—8日,四川盆地中东部出现大暴雨、局地特大暴雨,是重庆2021年度社会影响最大的一次暴雨过程。采用多源观测及ERA5再分析资料,对此次大暴雨过程进行诊断分析。结果表明：大暴雨发生在低槽移入四川盆地诱发暖性西南低涡背景下,具有显著的阶段性、跳跃性和极端性特征。大暴雨先后形成于西南低涡中心东南部、西南低涡东侧和西南低涡南侧暖湿的边界层辐合线附近。各阶段大暴雨均由移动缓慢、维持时间达3~6 h的β中尺度对流系统影响形成,暖湿不稳定和弱垂直风切变为β中尺度对流系统的形成提供了有利的环境条件。涡度分析表明,西南低涡的发展主要源于低空辐合及垂直涡度输送效应,但暴雨区的正涡度发展与西南低涡并不完全相同,水平涡度倾侧效应较为显著。第一阶段暴雨区正涡度主要源于对流层中低层西南低涡中心附近显著的低空辐合、涡度垂直输送及水平涡度倾侧效应;第二阶段和第三阶段暴雨区正涡度主要源于边界层辐合及边界层以上的水平涡度倾侧效应,边界层辐合触发暖湿大气中的中尺度对流活动促进了第二阶段和第三阶段大暴雨的形成。

     

气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明：湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

     

初值及物理过程对\

利用国防科技大学全球中期数值天气预报模式（YinHe Global Spetral model,YHGS）产品驱动WRF对2018年7月4日华中地区暴雨过程进行模拟,并与ERA-interim资料作初始场模拟结果对比,评估YHGS模式产品在此次暴雨过程预报中的应用能力。结果表明：（1）WRF-YHGS对2018年7月4日华中地区暴雨过程有一定的预报能力,其模拟的大尺度环流形势、水汽收支量变化趋势与WRF-ERA有着很好的一致性,YHGS模式产品驱动中尺度数值预报是可行的。（2）WRF-YHGS模拟效果较WRF-ERA差,但大雨量级WRF-ERA湿偏差较大,两组试验各物理量模拟结果存在一定差距,且随着积分时间的增加差异逐渐增大。（3）WRF-YHGS、WRF-ERA模拟结果的差异主要来自YHGS与ERA初始场中差异较大的次天气尺度运动和YHGS全球模式预报场误差两个方面。

     

鄱阳湖区南昌县血吸虫疫情空间分布及 其流行因素分析

南昌县是鄱阳湖沿岸血吸虫流行区最主要的区域之一,是江西省血防工作的重点区域。结合疫水接触强度、村内耕牛数量、村到鄱阳湖边界的距离、村内湖岸线的长度等数据,通过传统线性回归、空间滞后回归模型、空间误差回归模型研究了2009年南昌县血吸虫疫情空间分布特点及其流行因素。结果表明：1）2009年南昌县血吸虫疫情主要分布在东北、东南部鄱阳湖沿岸、赣江流域沿岸等村域,疫水接触强度空间分布与疫情分布具有明显的一致性;2）单因素分析表明村内居民的疫水接触强度、村内耕牛数量、村内湖岸线长度、村到鄱阳湖边界的平均距离与病人数都具有明显的相关性,其中病人数和行政村到鄱阳湖沿岸的距离呈负相关性;3）3种回归模型拟合结果表明居民的疫水接触强度、村内耕牛数量、村到鄱阳湖边界的距离是影响南昌县血吸虫病人数分布的主要因子,以上3个指标可以解释总变异的81%。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。     

An analysis of the causes of decadal variations of rainfall in Shandong in summer

The precipitation in Shandong in July, August as well as the whole summer (JJA) and the corresponding 500hPa geopotential height fields are analyzed by means of the SVD (singular value decomposition) methodology. It is found that the general circulations in East Asia and the Western Pacific underwent decadal changes around 1979. The geopotential height, in particular over key areas like the South China Sea and the Philippines, increased after 1979. Corresponding to the changes in the geopotential height, the rainfall in Shandong started to decrease around 1979. The synthesized analysis shows that when the geopotential height at 500hPa level decreases in the key areas, the Western Pacific subtropical high shifts northward and an anticyclonic anomalous cell enforces the southerly flow over Shandong-Korea-Japan, Shandong could experience a wet period. A dry period is likely to occur when the geopotential height increases in these key areas, the subtropical high moves southward or expands westward to a great distance, and a cyclonic anomalous cell controls Shandong. Respective conceptual models for the causative mechanism are obtained for the cases of July, August and the whole summer (JJA).