水文资讯 | 东莞理工学院陈爱芳特聘副教授在台风降水及其水文效应领域取得系列成果
时间:2025-04-26 来源: 作者:
近日,东莞理工学院生态环境与建筑工程学院工程软件重点实验室陈爱芳特聘副教授联合华北水利水电大学刘俊国教授团队和清华大学陈德亮院士团队等围绕“台风(也称热带气旋)降水及其水文效应”主题,在水文气候科学领域期刊International Journal of Climatology,Geophysical Research Letters和Communications Earth & Environment上连续发表3篇论文,系统报道了中南半岛来自不同洋盆的台风降水的时空特征和变化趋势(成果一),定量评估了台风降水对澜沧江—湄公河水文站点尺度洪峰流量的贡献和影响过程(成果二),并结合风险理论进一步揭示了台风降水和人口暴露对洪水风险的共同作用机理和在历史和未来情景下带来的区域洪水风险转移趋势(成果三)。该系列研究得到了国家自然科学基金UNEP-NSFC国际合作项目(42361144001)和青年基金项目(42101041)等项目的支持。
● 成果一:中南半岛台风降水趋势的空间变化分析
台风及其降水因其极端破坏性而日益受到关注。由于不同洋盆之间的台风特征和台风降水存在差异,对于来自多个洋盆的台风登陆区域,台风降水的变化较为复杂。因此,将台风降水及其特征与形成洋盆分离,可以为准确评估登陆区的台风降水提供更多见解。
本文选取易发生台风的中南半岛(MSEA),研究1983至2020年期间周边洋盆的台风特征对研究区台风降水的影响。结果表明,影响中南半岛的总体台风(MSEA-ALL-TC)特征(包括数量、总持续时间、最大强度和累积气旋能量)的年际变化主要受来自西北太平洋(WNP-TC)的台风的影响。然而,研究区总体台风降水受西北太平洋和南海(SCS-TC)台风的控制,其对台风降水的影响集中在中南半岛东部。源自孟加拉湾的台风相关的台风降水相对较小,且集中在西部地区。就整个中南半岛而言,台风降水总量对年极端降水量的贡献高达47%。东南部的年台风降水呈现显著的下降趋势,而东北部则呈现上升趋势。这种对比趋势的原因是WNP-TC路径密度的减小和SCS-TC降水率的增加。研究还发现SCS-TC引起的降水率高于其他两个洋盆的台风。各洋盆的台风数量、总持续时间、最大强度和累积气旋能量等特征与其台风降水均具有显著的相关性,其中总持续时间的相关性最高。本研究加深了台风特征变化对台风多源区台风降水影响的认识。
图1:1983–2020年中南半岛登陆台风年降水的时空分布(a–c)及其对极端降水的贡献(d、e)和台风降水重心移动时间序列(f、g)。图c和图e中统计显著的趋势(p < 0.05)用•标记。**表示趋势通过了99%的显著性水平检验。
上述成果以“An analysis of the spatial variation of tropical cyclone rainfall trends in Mainland Southeast Asia”为题发表在International Journal of Climatology期刊上。
论文第一作者为东莞理工学院工程软件重点实验室陈爱芳特聘副教授,通讯作者为华北水利水电大学刘俊国教授,南方科技大学为论文第一作者单位。论文共同作者还包括南方科技大学黄灏、李宇欣,兰州大学王杰博士,哥德堡大学陈德亮院士。
Chen, A., Huang, H., Wang, J., Li, Y., Chen, D., Liu, J. (2023). An analysis of the spatial variation of tropical cyclone rainfall trends in Mainland Southeast Asia. International Journal of Climatology, 43(13), 5912–5926. https://doi.org/10.1002/joc.8180
● 成果二:台风降水对澜沧江—湄公河径流量的影响
尽管关于洪水成因及其变化的研究文献不断增多,但是台风对区域洪水的影响量化研究仍旧不足。本研究利用广泛使用的可变渗透能力水文模型(Variable Infiltration Capacity, VIC),开展了澜沧江—湄公河流域台风降水的水文过程模拟。研究发现,台风在流域下游地区带来的径流量明显高于上游地区。1967至2015年期间,台风在河流大多数水文站点造成了30%以上的年最大洪峰流量。台风也是该区域长重现期强洪水的主要驱动因素。此外,台风引发的河流径流量的时空变化与台风降水和路径的变化密切相关,呈现上游增加趋势,下游减少趋势。本研究强调了台风活动对洪水变化的关键影响,并表明了台风对极端洪水的重要影响。
论文第一作者为东莞理工学院工程软件重点实验室陈爱芳特聘副教授,通讯作者为华北水利水电大学刘俊国教授,东莞理工学院为论文第一作者单位。论文共同作者还包括兰州大学王杰博士,帝国理工学院Ralf Toumi教授,南方科技大学黄灏,南京大学杨龙教授,清华大学陈德亮院士,北京师范大学何斌教授。
Chen, A., Wang, J., Toumi, R., Huang, H., Yang, L., Chen, D., He, B., Liu, J. (2025). Impact of tropical cyclone precipitation on fluvial discharge in the Lancang‒Mekong River Basin. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL113199. https://doi.org/10.1029/2024GL113199
● 成果三:台风和社会经济风险对澜沧江—湄公河流域洪水风险分布影响
台风对洪水风险有很大影响,因此了解其活动如何与气候变化下的人口暴露相互作用至关重要。本文利用数值模型、历史观测数据和未来台风路径预测数据,研究了洪水风险的时空变化。研究发现,在台风和人口暴露的相互作用下,与台风相关的洪水风险将从湄公河三角洲转移到湄公河流域下游东部地区。据统计,历史上台风造成的极端降水使得约14%的流域面积洪水风险增大,而约7%的流域面积洪水风险下降。未来情景下,台风可能会增大约7%流域的洪水风险,降低~18%流域的洪水风险。此外,历史上人口增长使得3%流域的洪水风险增加。预计在未来,它将增加1%流域的洪水风险。这些发现凸显了台风灾害与影响洪水风险的社会经济因素之间复杂的相互作用。
上述成果以“Impact of tropical cyclones and socioeconomic exposure on flood risk distribution in the Mekong Basin”为题发表在Communications Earth & Environment期刊上。
论文第一作者为东莞理工学院工程软件重点实验室陈爱芳特聘副教授,通讯作者为华北水利水电大学刘俊国教授,东莞理工学院为论文第一作者单位。论文共同作者还包括密歇根州立大学Yadu Pokhrel教授,清华大学陈德亮院士,南方科技大学黄灏、王泓,华东师范大学戴志军教授,北京师范大学何斌教授,兰州大学王杰博士,东莞理工学院李家叶博士。
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