Comparison of single- and dual-permeability models in simulating the unsaturated hydro-mechanical behavior in a rainfall-triggered landslide     

Wei Shao  Zongji Yang  Junjun Ni  Ye Su  Wen Nie  Xieyao Ma 《Landslides》2018,15(12):2449-2464

Landslide-prone slopes in earthquake-affected areas commonly feature heterogeneity and high permeability due to the presence of cracks and fissures that were caused by ground shaking. Landslide reactivation in heterogeneous slope may be affected by preferential flow that was commonly occurred under heavy rainfall. Current hydro-mechanical models that are based on a single-permeability model consider soil as a homogeneous continuum, which, however, cannot explicitly represent the hydraulic properties of heterogeneous soil. The present study adopted a dual-permeability model, using two Darcy-Richards equations to simulate the infiltration processes in both matrix and preferential flow domains. The hydrological results were integrated with an infinite slope stability approach, attempting to investigate the hydro-mechanical behavior. A coarse-textured unstable slope in an earthquake-affected area was chosen for conducting artificial rainfall experiment, and in the experiment slope, failure was triggered several times under heavy rainfall. The simulated hydro-mechanical results of both single- and dual-permeability model were compared with the measurements, including soil moisture content, pore water pressure, and slope stability conditions. Under high-intensity rainfall, the measured soil moisture and pore water pressure at 1-m depth showed faster hydrological response than its simulations, which can be regarded as a typical evidence of preferential flow. We found the dual-permeability model substantially improved the quantification of hydro-mechanical processes. Such improvement could assist in obtaining more reliable landslide-triggering predication. In the light of the implementation of a dual-permeability model for slope stability analysis, a more flexible and robust early warning system for shallow landslides hazard in coarse-textured slopes could be provided.  相似文献   

Twenty-five years of spectral UV-B measurements over Canada,Europe and Japan: Trends and effects from changes in ozone,aerosols, clouds,and surface reflectivity     

《Comptes Rendus Geoscience》2018,350(7):393-402

Spectral UV records of solar irradiance at stations over Europe, Canada, and Japan were used to study long-term trends at 307.5 nm for a 25-year period, from 1992 to 2016. Ground-based measurements of total ozone, as well as satellite measurements of the Aerosol Index, the Total Cloud Cover and the surface reflectivity were also used in order to attribute the estimated changes of the UV to the corresponding changes of these factors. The present study shows that over the Northern Hemisphere, the long-term changes in UV-B radiation reaching the Earth's surface vary significantly over different locations, and that the main drivers of these variations are changes in aerosols and total ozone. At high latitudes, part of the observed changes may also be attributed to changes in the surface reflectivity. Over Japan, the UV-B irradiance at 307.5 nm has increased significantly by ∼3%/decade during the past 25 years, possibly due to the corresponding significant decrease of its absorption by aerosols. It was found that the greatest part of this increase took place before the mid-2000s. The only European station, over which UV radiation increases significantly, is that of Thessaloniki, Greece. Analysis of the clear-sky irradiance for the particular station shows increasing irradiance at 307.5 nm by ∼3.5%/decade during the entire period of study, with an increasing rate of change during the last decade, possibly again due to the decreasing absorption by aerosols.  相似文献   

Changes in air pollutants during the COVID-19 lockdown in Beijing:Insights from a machine-learning technique and implications for future control policy          下载免费PDF全文

Jiabao Hu  Yuepeng Pan  Yuexin He  Xiyuan Chi  Qianqian Zhang  Tao Song  Weishou Shen 《大气和海洋科学快报》2021,14(4):63-69

基于2015-2020年北京35个环境空气站和20个气象站观测资料,应用机器学习方法(随机森林算法)分离了气象条件和源排放对大气污染物浓度的影响.结果发现,为应对疫情采取的隔离措施使北京2020年春节期间大气污染物浓度降低了35.1％-51.8％;其中,背景站氮氧化物和一氧化碳浓度的降幅最大,超过了以往报道较多的交通站点.同时,2020年春节期间的气象条件不利于污染物扩散,导致多次霾污染事件发生.为进一步改善北京空气质量,未来需要优化减排策略.  相似文献   

GPS掩星气压的评估及质量控制          下载免费PDF全文

程凯琪  郭启云  杨荣康  李昌兴 《大气科学学报》2021,44(4):529-539

以探空数据为参考,将2014年1月1日—12月31日的COSMIC掩星气压作为GPS掩星试验样本,将中国区域划分为4个气候区,从双权重平均值、双权重标准差及相关系数角度对GPS掩星气压进行评估,并根据其统计结果进行质量控制。结果显示:双权重平均值和双权重标准差相较传统方法统计出的平均值和标准差更不易受异常数据的影响,评估结果更加准确。4个气候区之间气压的双权重平均值差异较小;双权重标准差在亚热带季风气候区的数值较小(小于6 hPa)、在温带季风气候区较大(最大可达15 hPa)。以探空数据为参考,气压偏差的统计表明,亚热带季风气候区从低层到高层都为正偏差(0.8 hPa左右),其他三个气候区在6 km以下多为负偏差、6 km以上为正偏差(0.5 hPa左右)。根据相关系数的统计,将相关系数确定为0.80,并根据各气候区不同的统计结果划分阈值区间;质量控制结果显示,错误点大多分布在GPS掩星气压与探空气压相差较大的区域,两步质量控制的错误数据百分比大部分在5%以内;对比质量控制前后GPS掩星气压与探空气压之间的相关系数表明,质量控制后两者的相关性得到明显改善。  相似文献   

2018年春季北京一次沙尘天气边界层特征及来源分析     

桂海林  秦贺  赵培涛  王飞  唐志军  王继康  朱媛媛  褚旸晰 《气象与环境学报》2021,37(4):18-25

2018年3月27-28日,内蒙古中东部、中国东北地区、华北等地出现一次大范围沙尘天气。28日凌晨,沙尘进入北京,受此影响北京出现了严重的污染天气。本文利用中国气象局地面常规观测资料、气溶胶激光雷达、风廓线雷达资料、生态环境部大气成分等资料分析了北京沙尘天气前后边界层特征、沙尘来源以及沙尘天气前后大气污染特征。结果表明：此次沙尘天气期间,北京沙尘气溶胶退偏振比约为0.25-0.40,退偏振比数据显示此次沙尘首先从高空进入北京,比地面提前6 h。此次影响北京的沙尘主要来自于北路,东路沙尘有一定补充;沙尘影响时段,北京Ca、Fe、Na、K、Mn等元素浓度显著升高,与该物质地壳丰度相当,污染物元素Cu、Zn、Pb、Cd、As等浓度有所降低,丰度远大于该物质在地壳中丰度。  相似文献   

中国东部夏季极端降水年代际变化特征及成因分析     

杨涵洧  龚志强  王晓娟  封国林 《大气科学》2021,45(3):683-696

本研究利用逐日降水资料对中国东部夏季极端降水进行检测,并对转变前后的特征进行对比分析,进而从海、陆对增温的响应不同导致的环流调整给出成因分析。结果表明,（1）中国东部夏季极端降水在1990年前后出现显著的年代际转变,极端降水由偏少转为偏多。转折后与转折前相比,中国东部夏季极端降水落区南移,南方偶极子分布型加强,南方极端降水增加、北方极端降水减少,其中华南和华东地区,极端降水量和降水日数增加,对夏季降水的贡献率增大;华北地区,极端降水量和降水日数减少,对夏季降水的贡献率减小。（2）西太平洋暖池区异常升温造成的海陆温差减小是中国东部夏季极端降水1990年前后转变的重要驱动因素之一。它造成1990年之后低纬度季风强度减弱、西太平洋副热带高压增强并南移、南海副高增强,而中高纬度气旋性环流异常被破坏、东亚大槽增强,进而导致华北经向水汽输送减弱,下沉运动显著加强,极端降水量和降水日数减少。于此同时,华南和华东地区则水汽输送加强,上升运动显著,有利于降水偏多,并伴随极端降水量和降水日数有所增加。  相似文献   

热带大西洋海温异常季节内演变对中国江南地区夏季持续性高温事件影响的初步研究     

王慧美  刘舸  彭京备  纪立人 《大气科学》2021,45(2):300-314

中国江南地区是高温热浪灾害的高影响区。以往的一些研究发现了不同海域海温异常在年际或年代际尺度上的变化对中国南方夏季平均温度异常的影响效应。但是,关于这些关键海域海温季节内尺度变化对江南地区高温事件发生和维持影响的研究尚不多见。为此,本文利用中国站点观测、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析以及美国国家海洋大气管理局（NOAA）海温等资料,首先以2016年江南地区夏季2次高温事件为例（分别发生在7月21日至31日和8月15日至25日）,重点探讨了热带大西洋海温季节内变化的可能贡献。在此基础上,基于1981～2016年多高温事件合成结果,进一步分析了热带大西洋海温季节内变化影响江南高温事件的可能链接过程。研究发现,热带西大西洋暖海温异常在季节内尺度上的发展与维持有利于在欧亚大陆激发出较为稳定的Rossby波列结构,使东亚及其沿海地区为深厚的高压系统控制,进而引发江南地区持续性高温事件。这种热带大西洋暖海温的阶段性增强与维持及其相应的稳定Rossby波列结构超前于持续性高温事件:在热带大西洋海温显著升高1个月之内,江南地区可能出现持续性高温事件。在季节内尺度上,热带大西洋显著暖海温异常出现明显的阶段性增强之后10天左右,北印度洋暖海温也出现了阶段性增强。这暗示热带大西洋热力异常除通过直接激发欧亚大陆Rossby波列之外,还有可能通过影响热带印度洋海温的阶段性异常,进而对江南地区高温事件的发生和维持产生一定影响。另外,在厄尔尼诺衰减并向拉尼娜转变阶段,热带中东太平洋冷海温异常和北印度洋暖海温异常在季节内的协同阶段性变化可能也对持续性高温事件有贡献。上述关键区海温的季节内变化对中国江南地区高温事件具有一定的前期指示意义,但它们的具体影响过程,特别是在季节内尺度上的协同影响效应和物理过程,尚需未来进一步研究。  相似文献   

1981~2018年青海夏季极端降水时空演变及成因分析     

杨雪  张渝杰  孙俊  张敏  李信  张玲 《高原山地气象研究》2021,41(3):33-41

采用青海省41个国家地面气象站6~8月逐日降水资料和ERA-Interim0.5°×0.5°逐月再分析资料,分析了1981~2018年青海夏季极端降水的时空变化特征及天气学成因。结果表明:8月和夏季极端降水频次均呈显著增加趋势,75%以上站次的最大日降水量、极端降水阈值和极端降水频次均呈增加趋势;极端降水频次与海拔高度之间、最大日降水量与500hPa比湿、500hPa位势高度、近地面温度之间均存在显著的正相关;以极端降水高发年8月的大气环流场为例,200hPa高空急流扩展到70°~100°E,100hPa高度正距平超过3.2hPa,高层冷高压发展异常偏强,500hPa青藏高原温度和高度距平异常偏高,上游区域扰动能量辐合强度达?1×10?6m/s2,高发年水汽异常增强,比湿最大正距平超过0.4g/kg,上升运动异常扰动和正涡度异常扰动强度均明显偏强,其特征有利于极端降水的产生。   相似文献   

Indicator-based spatiotemporal characteristics of apple drought in North China     

Yang  Jianying  Huo  Zhiguo  Wang  Peijuan  Wu  Dingrong  Ma  Yuping 《Natural Hazards》2021,108(2):2123-2142

Natural Hazards - Frequent occurrences of drought stress caused by dry weather create severe destroy in apple yield and quality in North China. Although appropriate drought stress is beneficial to...  相似文献   

气候变化对长江上游径流影响预估     

秦鹏程  刘敏  杜良敏  许红梅  刘绿柳  肖潺 《气候变化研究进展》2019,15(4):405-415

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。  相似文献