Flood risk analyses—how detailed do we need to be?

Applied flood risk analyses, especially in urban areas, very often pose the question how detailed the analysis needs to be in order to give a realistic figure of the expected risk. The methods used in research and practical applications range from very basic approaches with numerous simplifying assumptions up to very sophisticated, data and calculation time demanding applications both on the hazard and on the vulnerability part of the risk. In order to shed some light on the question of required model complexity in flood risk analyses and outputs sufficiently fulfilling the task at hand, a number of combinations of models of different complexity both on the hazard and on the vulnerability side were tested in a case study. The different models can be organized in a model matrix of different complexity levels: On the hazard side, the approaches/models selected were (A) linear interpolation of gauge water levels and intersection with a digital elevation model (DEM), (B) a mixed 1D/2D hydraulic model with simplifying assumptions (LISFLOOD-FP) and (C) a Saint-Venant 2D zero-inertia hyperbolic hydraulic model considering the built environment and infrastructure. On the vulnerability side, the models used for the estimation of direct damage to residential buildings are in order of increasing complexity: (I) meso-scale stage-damage functions applied to CORINE land cover data, (II) the rule-based meso-scale model FLEMOps+ using census data on the municipal building stock and CORINE land cover data and (III) a rule-based micro-scale model applied to a detailed building inventory. Besides the inundation depths, the latter two models consider different building types and qualities as well as the level of private precaution and contamination of the floodwater. The models were applied in a municipality in east Germany, Eilenburg. It suffered extraordinary damage during the flood of August 2002, which was well documented as were the inundation extent and depths. These data provide an almost unique data set for the validation of flood risk analyses. The analysis shows that the combination of the 1D/2D model and the meso-scale damage model FLEMOps+ performed best and provide the best compromise between data requirements, simulation effort, and an acceptable accuracy of the results. The more detailed approaches suffered from complex model set-up, high data requirements, and long computation times.     

Characteristics of isotope in precipitation,river water and lake water in the Manasarovar basin of Qinghai–Tibet Plateau

The stable hydrogen and oxygen of lake, river, rain and snow waters were investigated to understand the water cycle characteristics of the drainage basin of Manasarovar Lake in Tibet. Both δD and δ ¹⁸O of river water are larger than those of lake water and the effect of altitude on both δD and δ ¹⁸O is not very significant. This phenomenon was suggested to occur because Manasarovar basin is located in Qinghai–Tibet Plateau which has low latitude, high altitude, abundant glaciers, thin air and intensive solar radiation, resulting in higher evaporation in lake water.     

基于分布式大流域径流模型的中国西北黑河流域水文模拟

水资源短缺是中国西北干旱地区长期的问题,区域人口增加、城市化扩张,加之气候变化的影响进一步加剧了西北地区水资源短缺,也使生活用水、灌溉用水、工业用水和维持生态系统稳定的用水危险加剧.采用分布式大流域径流模型(DLBRM)模拟黑河流域水文(中国第二大内陆河,流域面积128 000 km2)来理解区域的冰川和积雪融化水、地下水、地表水、蒸散发等方面的分布,评估气候变化对水文的影响和冰川退缩对中游和下游来水量的影响.模拟结果表明,黑河流域的大部分产流那源于黑河上游地区的祁连山.模拟1990-2000年黑河河流日流量变化结果认为,黑河中游正义峡给下游的供水为10×108m3,其中地表径流占51%,层间流占49%.中游地区沙土具有较高的蒸腾发能力,近一半的地表水被蒸发掉.模拟实践证明,分布式大流域径流模型可以结合气候变化、水资源管理方面的成果,改进流域水文模拟的精度.     

地震海洋学研究进展

传统船舶调查获取海洋水体温盐资料的方法在水平方向上分辨率较低,而用反射地震探测海洋水体特性的方法--地震海洋学,能有效提高海水温盐资料在水平方向上的分辨率.概述了近5年来地震海洋学的发展过程,重点介绍了地震海洋学方法在海洋锋面观测、水团边界划分、海洋内波分析、中尺度涡旋等方面的研究成果,以及AVO、全波形反演等反射地震处理方法在海洋水体特性研究中的应用.比较了地震海洋学方法与声层析技术、高频声技术等声学方法应用于海洋水体特性研究的异同.并展望了下一步研究工作的重点:①有关地震反射剖面的各种参数与海洋水体温盐结构物理模型的联系及其定量分析;②以研究海洋水体特性为目标的地震反射剖面的处理方法;③海洋地震调查历史数据的应用.     

沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究

为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化.     

青藏高原上空甲烷的时空分布特征及其夏季高值形成机制分析

利用搭载在美国Aqua卫星上的大气红外探测仪(AIRS)观测资料反演的全球甲烷(CH_4)产品和NCEP再分析资料,分析了2003~2014年青藏高原上空CH_4的时空变化特征,探讨了夏季CH_4高值变化与季风的关系。研究结果表明:就青藏高原整体而言,CH_4浓度随高度增加递减;对流层中高层CH_4含量季节变化较为明显,其平均浓度在7~9月处于高值,6月、10月次之,其余月份处于低值。2003~2014年CH_4含量呈逐年上升趋势,年增长率约为4.66ppb(10-9)。高原上空CH_4空间分布分析显示,高原北部CH_4浓度高于南部地区。夏季风期间,随着高原上的强对流输送和上空南亚高压的阻塞,对流层中高层CH_4浓度明显增加并不断积累,在8月底至9月初出现最大值。在分析季风指数的基础上发现,夏季季风影响下的强对流输送是高原对流层中高层CH_4高值形成的主要原因之一,对流层中高层CH_4浓度最大值出现时间较季风指数的峰值滞后约半至一个月,随着夏季风的撤退,CH_4浓度高值迅速降低。     

龙卷风的漏斗结构理论

龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统.本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标(r,θ,z)下的大气动力和热力学方程组,求龙卷风的三维速度场(vr,vθ,vz),从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构.充分说明龙卷风由涡旋流和急流这两种流叠加而成,涡旋流是由惯性离心力造成的,急流是由水平辐合辐散而引起的强对流.龙卷风是在极端不稳定的大气层结中形成的.     

大气流场的拓扑结构

用简化的大气运动方程,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构. 研究表明,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应;长波演化形成阻塞高压流场,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应;台风和龙卷风的流场与三维空间中鞍-焦点附近的流形相对应. 研究大气流场的拓扑结构,可以直观清晰地揭示大气运动的形态和形成机理,有助于认识大气运动的规律. 文中讨论基于一定假设,结果与实际大气有差异,因而具有局限性.     

面向对象的配电GIS系统空间数据模型与组织

GIS在配网自动化系统中的应用越来越深入和广泛,随着配电网络各种设备的复杂性提高,传统的分析设计方式已很难满足现有配电网络的飞速发展。面向对象的分析与设计方法作为一种先进的系统设计方法,能很好地应用于规模较大、层次较复杂的配电网络设备管理。首先简要介绍配电网络的特点和面向对象的分析方法,然后结合面向对象的分析与设计方法对配电网络的对象模型和数据组织进行了详细阐述和分析,最后以一个应用系统作为实例结束本文。     

影响广西热带气旋暴雨的环境流场和一些物理量特征分析

通过综合利用ECMWF提供的热带风场、气压场、高度场等资料,对24例影响广西的热带气旋环境流场和一些物理量特征进行了较为深入的分析。结果表明:大多数热带气旋的发生、发展都与赤道西风急流向东扩展或热带气旋东侧南风急流向北扩展有关;造成广西大范围台风暴雨的因素不仅取决于台风登陆地点和登陆后的路径以及中心是否直接进入广西内陆有关,而且还与副热带高压脊线的位置和面积指数、强度指数的变化关系密切。登陆台风在影响广西的过程中,其台风东侧的偏南风急流中心涌进广西和正涡度中心进入广西对产生大范围的暴雨起着重要的作用。