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李计副教授在岩溶洪水过程模拟的研究取得新进展

发布时间:2022/02/17 21:19:55     作者:李计    浏览次数: 次

近日,中科院地学二区期刊Journal of Hydrometeorology(地学-气象与大气科学,if 4.349)以及三区期刊Frontiers of Earth Science在线发表了西南大学地理科学学院、重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站李计副教授的最新研究成果,论文标题分别为Simulation of Karst Floods with a Hydrological Model Improved by Meteorological Model Coupling”和Comparing the performances of WRF QPF and PERSIANN-CCS QPEs in karst flood simulation and forecasting by coupling the Karst-Liuxihe model”。

一般来说,岩溶山区特别是在流域的上游地区,山地和河谷地形复杂,雨量站点分布较少,难以获得有效的降雨数据。 定量降水预报技术可以为岩溶山区获取有效降水结果提供可靠的技术手段。 上述两项研究中采用WRF (Weather Research and Forecasting) QPFsPrecipitation Estimations through Remotely Sensed Information Artificial Neural Network-Cloud Classification System (PERSIANN-CCS) QPEs的遥感降水估算方法,对研究区有效降水结果进行了预测。其中发表于Frontiers of Earth Science上的文章主要对比了WRF模式与PERSIANN卫星降雨估算技术的预报降雨效果,并利用后处理算法对其降雨结果进行修正,降低了降雨预报结果的不确定性。然后通过与喀斯特—流溪河模型进行耦合模拟了区内的洪水过程,结果表明:耦合PERSIANN模型与喀斯特-流溪河模型的洪峰流量模拟效果较好,但是这种气象水文耦合模型没有预见期,因而只能做洪水反演;而耦合WRF模式与喀斯特-流溪河模型可以提供长达96小时洪水预报的预见期,可为岩溶山区的洪水预警和应急救援提供充足的反应时间。

通常部分裸露型岩溶地区由于地表透水性差,降雨入渗小,容易形成地表快速径流而造成内涝灾害。 水文模型可以为岩溶地区的洪水预报提供关键的技术支持。 但由于岩溶地区水文地质条件复杂,且岩溶含水介质各向异性,使得水文模拟远比非岩溶地区困难。 发表于Journal of Hydrometeorology的这篇文章通过引入岩溶水文循环机制,对陆地分布式水文模型—流溪河模型进行了改进,建立喀斯特—流溪河模型。 基于该模型的岩溶洪水过程模拟效果明显优于原始流溪河模型,表明模型结构和算法的改进是有效和必要的。 然后将改进后的喀斯特—流溪河模型与修正后的WRF模式与PERSIANN卫星测雨模型进行耦合,广西柳江岩溶流域洪水良好的模拟结果表明,该气象水文耦合模型可以有效地应用于大型岩溶流域的洪水模拟预报研究。

1. 气象水文耦合模型示意图. (a)耦合模型结构流程图,(b) 耦合模型中的岩溶水文响应单元(修改自 Li et al. 2019.

 

        Journal of Hydrometeorology论文在线发表链接为:https://journals.ametsoc.org/view/journals/hydr/23/2/JHM-D-21-0088.1.xml DOI: 10.1175/JHM-D-21-0088.1)

        Frontiers of Earth Science论文在线发表链接为:https://doi.org/10.1007/s11707-021-0909-6

    研究成果主要得到国家自然科学基金重点项目(41830648)青年基金(42101031)重庆市自然科学基金面上项目(cstc2021jcyj-msxm0007)重庆市教委研究基金 (KJQN202100201) 以及岩溶地质研究所开放课题(KDL & Guangxi 202009, KDL & Guangxi 202012)的大力支持。

 

论文信息:

Li, J., Yuan, D., Ma, M., & Liu, J. (2022). Simulation of Karst Floods with a Hydrological Model Improved by Meteorological Model Coupling, Journal of Hydrometeorology, 23(2), 185-207. https://journals.ametsoc.org/view/journals/hydr/23/2/JHM-D-21-0088.1.xml

Li, J., Yuan, D., Sun, Y., & Li, J. (2021). Comparing the performances of wrf qpf and persiann-ccs qpes in karst flood simulation and forecasting by coupling the karst-liuxihe model. Frontiers of Earth Science, 1-20. https://doi.org/10.1007/s11707-021-0909-6