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热带地理 2024年第6期44卷 1001-1015页

作者：胡晓方伟华北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875

中国岛礁数量众多,地形复杂,受热带气旋灾害影响大。高空间分辨率热带气旋风场模拟有助于表达风速空间异质性,对面积相对较小的岛礁地区开展高分辨率模拟具有重要意义。文章利用热带气旋路径、岛礁分布、土地覆盖以及数字高程数据,按照1... 详细信息

中国岛礁数量众多,地形复杂,受热带气旋灾害影响大。高空间分辨率热带气旋风场模拟有助于表达风速空间异质性,对面积相对较小的岛礁地区开展高分辨率模拟具有重要意义。文章利用热带气旋路径、岛礁分布、土地覆盖以及数字高程数据,按照1000、90和30 m分辨率风场模型模拟了中国岛礁区历史热带气旋风速,分地形类型对比分析了各分辨率下岛礁模拟风速大小的差异性,并比较了不同空间分辨率热带气旋100 a一遇风速的差异。结果表明:1)30 m空间分辨率风速模拟准确率更高,模拟风速与8个站点实测风速的均方根误差为4.28 m/s,比90和1000 m模拟结果误差分别降低了0.08和1.04 m/s;2)不同空间分辨率模拟风速误差与地形类型相关,浙江省舟山市朱家尖岛90和1000 m模拟风速与30 m模拟风速的对比表明,平均风速模拟差异比例在山峰地形下分别为6.57%和7.61%,山谷地形下分别为21.28%和17.35%,峭壁地形下分别为22.85%和23.37%,且30 m模拟风速对于迎风坡与背风坡地形转换更敏感;3)对于100 a一遇热带气旋风速,30 m模拟风速会出现最大的风速值且空间差异更大。以浙江省舟山市朱家尖岛为例,1000、90、30 m分辨率下的模拟风速最大值分别为71.13、73.18和79.97 m/s,标准差分别为3.88、3.72和7.18 m/s。

关键词：热带气旋风场空间分辨率复杂地形岛礁区中国

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基于机器学习算法的热带气旋灾害县级直接经济损失等级评估:以福建省为例

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热带地理 2024年第6期44卷 1064-1078页

作者：邵婧妍方伟华北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875

为了探索机器学习模型在热带气旋灾害损失评估中的作用,基于2009—2020年福建省县级热带气旋灾害损失数据,分别采用LightGBM(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)、随机森林(Random Forest,RF)、极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、BP神经网络(Back-Propagation Neural Network,BP)等5种算法,优化了直接经济损失等级评估模型参数,并用不同的热带气旋事件进行验证。结果表明:基于LightGBM算法性能最佳,其准确率、精确率、召回率和F1分数(精确率和召回率的调和平均值)均在79%以上,具有较好的泛化能力;最大小时降雨量、3 s极值风速是最重要的2个致灾指标,固定资本存量是比GDP更重要的指标;通过4种登陆点/路径和2种风雨强度的热带气旋事件的对比,发现评估结果与实际结果较为一致,模型具有较好的适用性。

关键词：热带气旋直接经济损失损失评估机器学习评估指标福建省

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ERA5-Land强降水极值位置不确定性的统计分析

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地理科学 2024年第10期44卷 1849-1859页

作者：王子晴董雪晨龚道溢北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875

利用中国1981—2019年5—9月665个台站的观测资料以及全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,GPM)反演的降水格点资料,针对东部地区97个台站224个强降水事件(日降水量超过250 mm),统计了0.1°空间分辨率的ERA5-Land再... 详细信息

利用中国1981—2019年5—9月665个台站的观测资料以及全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,GPM)反演的降水格点资料,针对东部地区97个台站224个强降水事件(日降水量超过250 mm),统计了0.1°空间分辨率的ERA5-Land再分析资料中降水极值位置和降水量的偏差。结果表明:①在以台站为中心的9×9网格的矩形区域内存在强降水极值中心的个例有123个(占总个例数的54.9%),其落点位于站点所在网格及相邻网格的有45个(占比36.6%),偏离的距离在4个网格之内的则达到119个(占比96.7%),即落点偏差绝大多数在40 km内。从方位上看,主要的偏离方位是偏北(占比30.1%),这证明了模拟强降水极值中心的落点偏差大多数没有超出中尺度的范围,且普遍偏北;② GPM反演降水中约35%个例的站点位于强降水极值中心所在网格或相邻网格内,存在极值中心的68场强降水对应的ERA5-Land极值中心偏差主要集中在4个网格范围内(占比94.1%),且主要偏北(占比31.7%);③如果考虑强降水极值中心位置的偏差对降水进行订正,则能够减少ERA5-Land降水量偏差37.7 mm(12.6%),这证明了考虑强降水位置偏差,能够在考虑模拟强降水强度偏弱的同时,进一步减少预报误差。强降水极值位置的不确定性,对于极端降水事件的风险及预警范围有参考意义。

关键词：强降水位置偏差 ERA5-Land 中国

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青藏高原城市扩展过程的区位因素——基于随机森林的多尺度分析

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生态学报 2023年第17期43卷 6983-6998页

作者：毛诚瑞任强李磊何春阳北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

过去几十年,青藏高原快速的城市扩展过程给生态环境带来了严重威胁。区位因素会影响城市扩展的空间格局,进而改变其对区域生态环境的影响。因此,认识青藏高原城市扩展过程的区位因素特征对于保护区域生态环境具有重要意义。在全区、生... 详细信息

过去几十年,青藏高原快速的城市扩展过程给生态环境带来了严重威胁。区位因素会影响城市扩展的空间格局,进而改变其对区域生态环境的影响。因此,认识青藏高原城市扩展过程的区位因素特征对于保护区域生态环境具有重要意义。在全区、生物群区和生态区3个尺度上分析了区位因素对青藏高原城市扩展过程的影响。基于长时间序列城市土地数据分析青藏高原城市扩展过程。利用随机森林模型分析青藏高原城市扩展区位因素特征。研究表明,青藏高原在1990-2020年期间经历了快速的城市扩展过程。全区城市土地面积从277.4 km^(2)增加到974.9 km^(2),增长了2.5倍。对青藏高原城市扩展影响最大的区位因素高程对城市扩展的重要性不断下降。与之相对,铁路因素的重要性迅速上升,其重要性从2.15%增长到10.56%,增加了3.9倍。然而,铁路建设在促进青藏高原城市发展的同时,也会对区域内近三成的濒危物种产生影响。因此,在青藏高原未来城市发展过程中,既要重视铁路对城市扩展带动作用,也要注意减少铁路对区域生物多样性的影响,进而促进高原的可持续发展。

关键词：青藏高原区位因素随机森林城市扩展生物多样性

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青藏高原地表大气氧含量空间格局及自然地带“三维分异”的新认识

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地理学报 2023年第3期78卷 532-547页

作者：史培军胡小康陈彦强张慧杨合仪胡金鹏杨雯倩贾伟马伟东姜璐张钢锋蒲小燕郝力壮王静爱朱文泉马永贵唐海萍陈志北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 青海省人民政府—北京师范大学高原科学与可持续发展研究院西宁810016 应急管理部—教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 青海师范大学西宁810016 青海大学西宁810016 四川大学成都610065

青藏高原地表氧含量是海拔、地势、气候、水域、植被、土壤综合作用的结果,其中海拔、气温、植被覆盖度与叶面积指数的相对贡献分别为-39.58%、35.50%、24.92%。青藏高原地表氧含量首先呈现东南向西北递减的差异,这主要与依赖水热条件... 详细信息

青藏高原地表氧含量是海拔、地势、气候、水域、植被、土壤综合作用的结果,其中海拔、气温、植被覆盖度与叶面积指数的相对贡献分别为-39.58%、35.50%、24.92%。青藏高原地表氧含量首先呈现东南向西北递减的差异,这主要与依赖水热条件的植被产氧有关;其次是东西延伸、南北更替的差异,这主要与依赖气温与地势的大气压对氧含量的影响有关;第三是随海拔变化的垂直分异,这主要与依赖地势、气温的大气压,以及依赖温度与水分的植被产氧有关。地表氧含量可以定量展现地表自然地理特征的时空格局,据此,本文把青藏高原自然地带划分为3个一级区、17个二级区,即:东南部亚热带森林—森林草原区域,地表年均氧含量为20.35%,7月平均值为20.45%,1月平均值为20.27%,含2个二级区;东部温带森林—草原—草甸区域,地表年均氧含量为20.10%,7月平均值为20.23%,1月平均值为20.00%,含5个二级区;西部寒带温带草原—荒漠—草甸区域,地表年均氧含量为20.00%,7月平均值为20.10%,1月平均值为19.91%,含10个二级区。

关键词：青藏高原地表氧含量自然要素综合体三维自然地带第二次青藏科考

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1980—2015年中国沿海地区热带气旋暴露度变化分析

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自然灾害学报 2023年第3期32卷 102-117页

作者：苏朝晖方伟华北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875

承灾体的暴露度水平是影响灾害风险和损失的重要因素之一,基于历史热带气旋风场、降水、风暴潮和海浪四类致灾因子的网格数据计算重现期表达致灾因子危险性,以沿海县为研究单元,分析1980—2015年中国沿海10 km范围的土地利用、人口密度... 详细信息

承灾体的暴露度水平是影响灾害风险和损失的重要因素之一,基于历史热带气旋风场、降水、风暴潮和海浪四类致灾因子的网格数据计算重现期表达致灾因子危险性,以沿海县为研究单元,分析1980—2015年中国沿海10 km范围的土地利用、人口密度和GDP的变化。基于危险性变化和海岸线变化,研究1980—2015年中国沿海10 km范围的土地利用、人口密度和GDP在不同危险性等级下暴露度水平的变化。研究表明:中国沿海地区热带气旋灾害危险性总体上风雨综合危险性大于潮浪综合危险性;1980—2015年中国沿海地区热带气旋灾害暴露度水平在时间范围上呈逐年上升的趋势,且承灾体受热带气旋大风、降水的影响大于受风暴潮、海浪的影响;中国沿海地区热带气旋致灾因子危险性在0.99置信水平下除了广东省南部沿海地区海浪危险性有上升趋势,海南省南部沿海地区海浪危险性有下降趋势,其余地区没有显著的变化趋势。由于总体危险性变化趋势不明显,因而承灾体量的变化是暴露度水平变化的关键,也是造成中国沿海地区因热带气旋损失增加的原因之一。

关键词：热带气旋暴露度中国沿海地区致灾因子重现期

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2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

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气候变化研究进展 2024年第1期20卷 37-47页

作者：刘喆王飞韩钦梅姜璐史培军北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 兰州大学资源环境学院兰州730000 中国气象局国家气候中心北京100081 北京师范大学(珠海)文理学院珠海519085

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:202... 详细信息

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。

关键词： 2022年严重干旱三峡水电站水力发电长江上游流域

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“台风灾害链综合评估”专刊序言

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热带地理 2024年第6期44卷 I0001-I0002页

作者：方伟华北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875

中国深受西北太平洋热带气旋(台风)的影响,是世界上台风灾害损失最严重的国家之一。沿海地区各省经常遭受台风直接影响,内陆地区也可能因台风及其外围环流水汽的叠加而形成重大的洪涝及滑坡泥石流灾害。受全球气候变化的影响,未来的台... 详细信息

中国深受西北太平洋热带气旋(台风)的影响,是世界上台风灾害损失最严重的国家之一。沿海地区各省经常遭受台风直接影响,内陆地区也可能因台风及其外围环流水汽的叠加而形成重大的洪涝及滑坡泥石流灾害。受全球气候变化的影响,未来的台风灾害变化趋势存在很大的不确定性。受《热带地理》邀请,我们组织了以“台风灾害链综合评估”为主题的专刊,旨在深入推动台风灾害风险评估方面的理论研究与实践应用,为台风灾害的防灾减灾救灾提供新方法和新视角。

关键词：台风灾害气候变化的影响灾害风险评估综合评估变化趋势沿海地区滑坡泥石流灾害不确定性

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1970−2021年阿尔金山国家级自然保护区湖泊面积变化研究

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 541-550页

作者：杨岩岩张国明洪畅严平哈斯董苗王一娇周彦广中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京北京师范大学国家安全与应急管理学院北京北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京北京师范大学应急管理部/教育部减灾与应急管理研究院北京北京师范大学地理科学学部北京

以阿尔金山国家级自然保护区内湖泊为研究对象,通过对大比例尺地形图和中高分辨率遥感影像的配准和目视解译,并结合保护区周边4个气象站1970−2021年气温、降水、蒸散量数据,系统分析了区内面积>1 km2湖泊的面积变化及其对气候因子的... 详细信息

以阿尔金山国家级自然保护区内湖泊为研究对象,通过对大比例尺地形图和中高分辨率遥感影像的配准和目视解译,并结合保护区周边4个气象站1970−2021年气温、降水、蒸散量数据,系统分析了区内面积>1 km2湖泊的面积变化及其对气候因子的响应.结果表明:1)近51 a保护区的湖泊呈现扩张、稳定和萎缩3种变化趋势,但大部分湖泊处于扩张状态.其中:大型湖泊均呈扩张之势,并以20世纪90年代中期为节点,前期扩展缓慢,后期出现明显扩展增速;中型湖泊面积变化呈现扩张、稳定和萎缩3种趋势;小型湖泊面积变化呈现扩张和萎缩2种趋势;湖泊面积的变化趋势与湖泊自身的规模无关,只与其补给和支出平衡有关.2)沙子湖、小沙子湖是部分河段被沙埋的流经湖,多年湖面积变化较小,湖泊周围沙丘未出现大范围朝湖向移动.3)保护区湖泊的面积与气温和降水呈正相关,与蒸发量呈显著负相关,气温和降水对湖泊面积的影响大于蒸发.保护区内湖泊属降雨和冰川融水补给型湖泊,且冰川融水的补给量大于降水.研究结果有助于了解该地区气候变化控制下水资源演变过程,可作为进一步评估区域气候变化和湖泊变化的依据.

关键词：阿尔金山国家级自然保护区湖泊面积变化特征影响因素

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基于夜间灯光遥感数据的汶川地震重灾区恢复状态评估

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自然灾害学报 2022年第2期31卷 66-76页

作者：吴翰汪明刘凯北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 应急管理部教育部减灾与应急管理研究院北京100875

汶川地震对灾区社会经济产生深远影响,我国采取前所未有的措施进行恢复重建。本文基于地震重灾区灯光指数对灾区恢复状态开展分析,评估Ⅶ度及以上烈度区内各市县的宏观恢复状况。运用幂数拟合技术对灯光指数数据DMSP-OLS与NPP-VIIRS进... 详细信息

汶川地震对灾区社会经济产生深远影响,我国采取前所未有的措施进行恢复重建。本文基于地震重灾区灯光指数对灾区恢复状态开展分析,评估Ⅶ度及以上烈度区内各市县的宏观恢复状况。运用幂数拟合技术对灯光指数数据DMSP-OLS与NPP-VIIRS进行数据整合,解决因卫星与传感器参数差异产生的数据匹配问题,将灯光指数时间可用性扩长为1992年至2019年。以城市规模指数与增长率为主要指标,评估汶川地震灾区恢复状态。研究结果表明,汶川地震重灾区外部援建快速发展历经3年,之后灾区内各市县进入3~6年自我调节适应期,平均恢复期为8年。15个重灾市县中,约80%震后十年灯光水平恢复到震前水平及以上;部分重灾县因灾区外部大力投入建设得益而快速发展,其灯光指数远超震前水平。然而,震后灾区恢复状况存在较大差异,从灯光指数和发展指标来看,少数市县恢复状况仍不乐观。

关键词：汶川地震 DMSP-OLS与NPP-VIIRS 数据整合城市规模指数增长率

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