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Spatial and temporal variabilities of rainstorms over China under climate change

Journal of Geographical Sciences 2021年第4期31卷 479-496页

作者： HUANG Chang ZHANG Shiqiang dong linyao WANG Zucheng LI Linyi CUI Luming Shaanxi Key Laboratory of Earth Surface System and Environmental Carrying Capacity Northwest UniversityXi'an 710127China Institute of Earth Surface System and Hazards Northwest UniversityXi'an 710127China College of Urban and Environmental Sciences Northwest UniversityXi'an 710127China Changjiang River Scientific Research Institute Wuhan 430010China State Environmental Protection Key Laboratory of Wetland Ecology and Vegetation Restoration Institute for Peat&Mire ResearchNortheast Normal UniversityChangchun 130021China School of Remote Sensing and Information Engineering Wuhan UniversityWuhan 430070China

Rainstorms are one of the extreme rainfall events that cause serious disasters,such as urban flooding and mountain *** studies have used rain gauge observations to analyze rainstorm events,but relevant information is usually missing in gauge-sparse ***-derived precipitation datasets serve as excellent supplements or substitutes for the gauge *** developing a grid-based rainstorm-identification tool,we used the Tropical Rainfall Measurement Mission(TRMM)Multi-satellite Precipitation Analysis(TMPA)time series product to reveal the spatial and temporal variabilities of rainstorms over China during 1998–*** patterns of both increasing and decreasing rainstorm occurrences were detected,with no spatially uniform trend being observed across the whole *** was an increase in the area being affected by rainstorms during the 20-year period,with rainstorm centers shifting along the southwest–northeast *** occurrence was found to be correlated with local total *** comparing rainstorm occurrence with climate variables such as the El Ni?o-Southern Oscillation and Pacific Decadal Oscillation,we also found that climate change was likely to be the primary reason for rainstorm occurrence in *** study complements previous studies that used gauge observations by providing a better understanding of the spatiotemporal dynamics of China’s rainstorms.

关键词： climate change extreme precipitation meteorology rainfall satellite precipitation data

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Advancing flood susceptibility modeling using stacking ensemble machine learning: A multi-model approach

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Journal of Geographical Sciences 2024年第8期34卷 1513-1536页

作者： YANG Huilin YAO Rui dong linyao SUN Peng ZHANG Qiang WEI Yongqiang SUN Shao AGHAKOUCHAK Amir School of Geography and Tourism Anhui Normal UniversityWuhu 241002AnhuiChina Changjiang River Scientific Research Institute Wuhan 430015China Advanced Interdisciplinary Institute of Environment and Ecology Beijing Normal UniversityZhuhai 519087GuangdongChina Hunan Institute of Water Resources and Hydropower Research Changsha 410007China State Key Laboratory of Severe Weather Chinese Academy of Meteorological SciencesBeijing 100081China Department of Civil and Environmental Engineering University of California IrvineIrvineCA 92697USA

Flood susceptibility modeling is crucial for rapid flood forecasting, disaster reduction strategies, evacuation planning, and decision-making. Machine learning(ML) models have proven to be effective tools for assessing flood susceptibility. However, most previous studies have focused on individual models or comparative performance, underscoring the unique strengths and weaknesses of each model. In this study, we propose a stacking ensemble learning algorithm that harnesses the strengths of a diverse range of machine learning models. The findings reveal the following:(1) The stacking ensemble learning, using RF-XGBCB-LR model, significantly enhances flood susceptibility simulation.(2) In addition to rainfall,key flood drivers in the study area include NDVI, and impervious surfaces. Over 40% of the study area, primarily in the northeast and southeast, exhibits high flood susceptibility, with higher risks for populations compared to cropland.(3) In the northeast of the study area,heavy precipitation, low terrain, and NDVI values are key indicators contributing to high flood susceptibility, while long-duration precipitation, mountainous topography, and upper reach vegetation are the main drivers in the southeast. This study underscores the effectiveness of ML, particularly ensemble learning, in flood modeling. It identifies vulnerable areas and contributes to improved flood risk management.

关键词： flood susceptibility assessment machine learning stacking ensemble learning flood drivers XiangjiangRiverBasin

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地温示踪地表暖化过程中的气候变化和城市热岛效应

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热带地理 2018年第2期38卷 236-243页

作者：董林垚喻志强徐金鑫长江水利委员会长江科学院武汉430010

对日本熊本平原城区和郊区28口观测井温度进行测量,利用一维非稳定水-热流运移方程解析解反演地表温度变化率,同时与研究区域7个气象站气温数据进行对比验证。结果表明:1987-2012年研究区域城区地表温度增加1.51°C,近地表气温增加1.13... 详细信息

对日本熊本平原城区和郊区28口观测井温度进行测量,利用一维非稳定水-热流运移方程解析解反演地表温度变化率,同时与研究区域7个气象站气温数据进行对比验证。结果表明:1987-2012年研究区域城区地表温度增加1.51°C,近地表气温增加1.13°C;郊区地表温度增加0.81°C,近地表气温增加0.59°C。研究区域气候变化和城市热岛效应对地表暖化过程的贡献率基本一致,通过对城区和郊区地温进行测量分析,能有效量化区分两者对地表暖化过程的影响。

关键词：地温气候变化城市热岛效应

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太阳黑子和ENSO对日本吉野川流域水文要素影响

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水科学进展 2017年第5期28卷 671-680页

作者：董林垚张平仓刘纪根童晓霞谢浩水利部长江水利委员会长江科学院湖北武汉430010 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心湖北武汉430010

剖析"太阳-气候-水资源"体系作用机制对区域水资源科学管理具有重要科学意义。利用相关分析、主成分分析和小波分析方法,探究太阳黑子运动和厄尔尼诺(ENSO)对日本吉野川流域降雨、地表径流和地下水位影响。研究结果表明:太阳黑子活动和E... 详细信息

剖析"太阳-气候-水资源"体系作用机制对区域水资源科学管理具有重要科学意义。利用相关分析、主成分分析和小波分析方法,探究太阳黑子运动和厄尔尼诺(ENSO)对日本吉野川流域降雨、地表径流和地下水位影响。研究结果表明:太阳黑子活动和ENSO对研究区域水文过程显著影响分别发生在11 a和2~7 a周期上;太阳黑子运动能量以ENSO为"媒介"作用于流域降水和河川径流,但对地下水位波动影响不明显;太阳黑子活动在不同时频域对研究区域水文过程产生"直接"和"间接"影响,太阳黑子的"直接"影响可能通过调制ENSO外的气候模态来实现,其"间接"作用则通过"ENSO-西太平洋副高-东亚环流-水汽运动"系统作用实现。

关键词：太阳黑子厄尔尼诺降水径流地下水吉野川

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基于原型观测与DEM的强风化花岗岩小流域水文过程模拟

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农业工程学报 2010年第10期26卷 90-98,386页

作者：付丛生陈建耀曾松青蒋华波董林垚中山大学地理科学与规划学院广州510275 温州医学院水域科学与环境生态研究所温州325035 广东省水文局汕头水文分局汕头515000

为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5m×10m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流... 详细信息

为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5m×10m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流、优先流是试验场的重要产流方式,壤中流(尤其是在土壤-基岩界面上产生的壤中流)对试验场的总产流量也有较大贡献。在径流试验场原型观测基础上,建立了一个基于数字高程模型(DEM)的、包括地表径流、壤中流和基岩裂隙出流的三水源小流域水文模型。利用9次降雨径流过程对模型参数进行率定,利用4次降雨径流过程进行验证,模型的率定、验证均取得了良好的拟合效果。根据模型的模拟结果,在径流的起涨阶段地表产流贡献最大,而基岩裂隙出流对退水过程贡献明显。综合试验场原型观测结果与模型模拟结果得出结论:明显的壤中流和基岩裂隙出流是华南花岗岩小流域显著的产流特点。

关键词：小流域花岗岩水流 DEM 优先流壤中流基岩裂隙出流珠海

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变水头作用下承压含水层地下水波动解析解研究

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武汉大学学报（工学版） 2019年第10期52卷 847-853页

作者：董林垚骆雪林庆明胡波长江水利委员会长江科学院湖北武汉430015 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心湖北武汉430015

使用傅里叶变换方法提出一种变水头作用下承压含水层地下水波动通用解析解,并基于叠加算法,探讨上述通用解析解在"L形"和非"L形"河口海岸地表水-地下水交互作用解析中的应用.研究结果表明:对一维不同水头变化影响下的含水层地下水波动问... 详细信息

使用傅里叶变换方法提出一种变水头作用下承压含水层地下水波动通用解析解,并基于叠加算法,探讨上述通用解析解在"L形"和非"L形"河口海岸地表水-地下水交互作用解析中的应用.研究结果表明:对一维不同水头变化影响下的含水层地下水波动问题,通用解析解计算结果与经典解析解/MODFLOW数值解拟合较好,通用解析解能够有效反演不同边界水头变化驱动下的地下水位波动;"双潮"影响下河口地区地下水位变化可分解为河口潮和海潮对地下水位影响一维问题的叠加,提出的近似解析解能有效反演"L形"和非"L形"河口海岸含水层地下水变化过程.

关键词：变水头承压含水层解析解海潮波动河道水位变化

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地表暖化影响下温度示踪地下水流速方法

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吉林大学学报（地球科学版） 2019年第3期49卷 773-783页

作者：董林垚任洪玉雷俊山刘纪根长江水利委员会长江科学院武汉430010 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心武汉430010 长江水利委员会长江水资源保护科学研究所武汉430051

为构建温度示踪方法测算地下水流速技术体系,并应用于区域地下水资源评价,基于最小二乘法和垂向一维非稳定流水-热运移方程数值解法,提出地表暖化情形下地下水流速计算方法,并对雷州半岛东北部地下水流速进行测算。结果表明:研究区域地... 详细信息

为构建温度示踪方法测算地下水流速技术体系,并应用于区域地下水资源评价,基于最小二乘法和垂向一维非稳定流水-热运移方程数值解法,提出地表暖化情形下地下水流速计算方法,并对雷州半岛东北部地下水流速进行测算。结果表明:研究区域地下水补给速度为0.796m/a,入渗以西北部降水和运河渗漏为主;地下水排泄速度为0.269m/a,排泄入海主要发生在东海岛、南三岛和硵州岛附近。温度示踪解析区域地下水流动情况与地下水位分布情况基本一致,观测和计算地温数据具有较强相关性(R^2>0.50)和较低均方根误差(均值0.748),表明提出方法率定得到的地下水流速具有较强的可靠性。参数敏感性分析结果表明,地质体热扩散率和地表温度均对地温计算结果产生较明显的影响,参数的准确率定对利用地温计算地下水流速十分重要。

关键词：温度示踪地下水流速地表暖化数值解雷州半岛

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珠海小规模溪流水温与气温关系研究

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水文 2011年第1期31卷 81-87页

作者：董林垚陈建耀付丛生蒋华波中山大学水资源与环境系广东广州510275

使用最小二乘曲线拟合法、相关分析和互相关分析法，对中山大学珠海校区滨海水循环综合试验基地监测的2006年8月-2009年6月溪流水温、水位及气温数据进行分析。发现小规模溪流水温-气温可以用线性模型和logistic模型较好拟合，水温波动... 详细信息

使用最小二乘曲线拟合法、相关分析和互相关分析法，对中山大学珠海校区滨海水循环综合试验基地监测的2006年8月-2009年6月溪流水温、水位及气温数据进行分析。发现小规模溪流水温-气温可以用线性模型和logistic模型较好拟合，水温波动相对气温存在2．0h位相延迟，水温一气温相关程度与水位值呈负相关关系；使用Moflet小波滤波、功率谱分析及小波方差计算等方法对水温与气温的日周期、半日周期及季节性周期成分进行研究，探讨其周期大小以及周期成分能量等问题。

关键词：溪流水温气温相关系数互相关系数 Morlet小波功率谱小波方差珠海

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变化环境下山洪灾害防治范式研究初探

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中国水利 2017年第13期 1-3页

作者：张平仓董林垚长江科学院水土保持研究所水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心

当前我国山洪灾害防御体系发挥了明显的防灾减灾效益,但在应对气候变化和人类活动造成山洪灾害频发的形势下仍显不足。在总结现行山洪灾害防御技术体系的基础上,提出"自然-社会"二元山洪灾害防治范式,并从"灾害驱动力""灾害防治措施""... 详细信息

当前我国山洪灾害防御体系发挥了明显的防灾减灾效益,但在应对气候变化和人类活动造成山洪灾害频发的形势下仍显不足。在总结现行山洪灾害防御技术体系的基础上,提出"自然-社会"二元山洪灾害防治范式,并从"灾害驱动力""灾害防治措施""灾害链生过程"和"服务功能"的二元化对防治范式理论进行了内涵和外延的阐释。同时,从流域风险管理,灾害预警和治理措施规划、布设和工程措施方面提出了山洪灾害防治建议和措施,为应对变化环境下山洪灾害频发的问题奠定了理论基础。

关键词：山洪灾害气候变化人类活动 “自然-社会”二元防治范式

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山洪灾害监测预警技术研究及发展趋势综述

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人民长江 2019年第8期50卷 35-39,73页

作者：董林垚张平仓任洪玉丁文峰长江科学院湖北武汉430010 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心湖北武汉430010

山区城市化进程加快、生态环境恶化、极端水文事件增加造成山洪灾害日益严重,已成为制约山丘区社会经济发展的重要因素。针对当前山洪灾害监测预警技术研究现状,综述了山区暴雨洪水过程模拟、山洪灾害监测预警技术研发和防灾减灾模式构... 详细信息

山区城市化进程加快、生态环境恶化、极端水文事件增加造成山洪灾害日益严重,已成为制约山丘区社会经济发展的重要因素。针对当前山洪灾害监测预警技术研究现状,综述了山区暴雨洪水过程模拟、山洪灾害监测预警技术研发和防灾减灾模式构建的最近进展。在综述国内外研究现状的基础上,提出了山洪灾害监测预警技术研究的发展趋势,包括从机理研究、技术研发、模式构建和应用示范等方面开展监测预警关键技术攻关;充分发挥物联网技术在山洪灾害防治领域的作用;采用"自然-社会"二元山洪灾害防治范式。研究成果可为山洪灾害防治体系升级改造提供科技支撑。

关键词：山洪灾害监测预警暴雨径流物联网技术灾害地理学

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