气候变化下高温强降雨复合事件的时空规律及其对滑坡的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵铮 |
| 答辩日期 | 2024-12 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 兰恒星 ; 李郎平 |
| 关键词 | 高温强降雨复合事件 滑坡 时空邻近效应 金沙江上游 气候变化 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 高温强降雨复合事件是指高温和强降雨两种极端气候事件在时间和空间上同时或相继发生的极端事件组合，其类型和指标对滑坡的发生具有显著的影响。由于高温和强降雨受到时空邻近效应的作用，使得高温强降雨复合事件的类型和指标复杂多样，时空分布差异大，进而对滑坡影响的类型和指标不清楚。因此，如何考虑时空邻近效应，全面反映高温强降雨复合事件的时空规律，准确揭示高温强降雨复合事件对滑坡影响的关键类型和指标，精准评估考虑高温强降雨复合事件的滑坡风险是目前极端气候事件和滑坡灾害研究的前沿科学问题，相关问题的科学解释有助于揭示滑坡面响应水文极端事件的演变规律，对极端事件监测和滑坡风险预测具有重要的科学意义。 目前的方法低估了高温强降雨复合事件形成的复杂性，没有考虑时空邻近效应对高温强降雨复合事件的识别量化、时空规律、及对滑坡的影响，导致高温强降雨复合事件的时空规律在某些区域趋于保守，不能更合理地解释高温强降雨复合事件对滑坡影响的关键类型和关键指标，进而导致预测的滑坡风险被低估的问题。因此，研究聚焦如何考虑时空邻近效应对高温强降雨复合事件的影响，选择全球范围和金沙江上游（典型的高温强降雨复合事件区域和滑坡灾害区域）作为研究区，采用高温强降雨复合事件层级识别量化方法、SBAS-InSAR形变监测技术、Stacking集成学习算法和相关统计学方法分别对高温强降雨复合事件的识别量化、高温强降雨复合事件的时空规律、高温强降雨复合事件对滑坡的影响、考虑高温强降雨复合事件的滑坡风险预测四部分工作开展研究，论文取得主要成果为以下四个方面： （1）高温强降雨复合事件的识别量化研究。本研究在梳理考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件层级分类框架的基础上，构建了复合事件层级识别量化方法，自主开发了复合事件识别量化软件。首先，研究构建高温强降雨复合事件层级分类框架，包括因子层、极端事件层、复合事件层、事件指标层。其次，研究通过考虑时空邻近效应完善了复合事件层中高温强降雨复合事件的类型，包括时空重叠、空间邻近、时间邻近、时空邻近，并在事件指标层中构建10种表征高温强降雨复合事件气候特征的指标。最后，研究首次集成时空卷积核到复合事件识别量化方法中，并自主开发了识别量化软件，更加灵活地实现四种类型高温强降雨复合事件的识别量化，为气象事件监测提供一定的理论支撑。相比传统方法，考虑时空邻近效应的分类框架和识别量化，能反映极端事件的时空复合过程，进而能科学地分析复合极端事件的时空规律及其影响； （2）高温强降雨复合事件的时空规律研究。研究评估并分析了考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件在历史和未来时期的时空演变趋势。结果表明：相比未考虑时空邻近效应，考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件识别量化存在放大效应（空间覆盖更广、时间覆盖更长、强度更大），且时间邻近的放大效应大于空间邻近。在世界范围内，空间分布广集中在南美洲、非洲等部分国家，其频率和持续时间的指标增长率和强度达到了16%和12天。相比未考虑时空邻近效应，考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件识别量化捕捉了多种场景下的复合事件时空分布，从而能反映高温强降雨复合事件的时空规律，为研究高温强降雨复合事件对滑坡的影响提供数据基础和靶区； （3）高温强降雨复合事件对滑坡的影响研究。本文探究了高温强降雨复合事件层级分类框架中气候指标与滑坡的时空相关性，揭示了考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件对滑坡影响的关键类型和关键指标。结果表明：相比未考虑时空邻近效应，考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件与滑坡具有更显著的时空相关性。其中，时间邻近类型的复合事件频率指标具有最高的相关性，时间邻近类型的高温强降雨复合事件通过干湿转换过程加剧了滑坡的变形。相比未考虑时空邻近效应，本研究反映了高温强降雨事件复合过程的时空邻近效应对滑坡的关键影响，特别是时间邻近效应（干湿循环），从而为考虑高温强降雨复合事件的滑坡风险预测提供了理论依据； （4）考虑高温强降雨复合事件的滑坡风险预测研究。本研究构建了考虑高温强降雨复合事件的滑坡空间预测模型，探究了考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件对模型训练的影响，定量模拟了考虑时空邻近效应下的未来滑坡风险。结果表明：相比未考虑时空邻近效应，考虑时空邻近效应的高温强降雨复合事件的模型精度更高、鲁棒性更好。其中，考虑时间邻近类型的模型精度最高。相比考虑时空邻近效应构建的模型，未考虑时空邻近效应的模型未来三个时期（2030，2050，2100年）滑坡风险分别被低估10.83%、11.80%、20.07%。相比未考虑时空邻近效应，考虑了时空邻近效应的模型反映了高温强降雨事件复合过程对滑坡的关键影响，提高了滑坡风险预测模型的性能。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 192 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217324]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵铮. 气候变化下高温强降雨复合事件的时空规律及其对滑坡的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。