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我院全球变化生态学科在未来气候变化情景下中国滑坡风险变化方面取得新进展

中国的多山特征导致极易发生山体滑坡,随着全球变暖,气候波动性变大加剧了极端降水事件的频次。这意味着未来中国可能面临更多的降水引发的滑坡风险。然而目前滑坡风险的未来预估工作较少,特别是降水与土地利用类型(或者植被类型)共同变化的背景下,滑坡风险将如何变化尚不清楚。

本研究以三个高分辨率模式比较计划 (High Resolution Model Intercomparison Project, HighResMIP) 的降水数据作为驱动场 (CMCC-CM2-VHR4、FGOALS-g3-H和HiRAM-SIT-HR)。并首次结合历史与未来土地类型模拟数据,利用滑坡风险统计模型,探究了中国2050年前滑坡风险变化及其原因。研究结果表明:

(1) 中国滑坡易发区分布在西南、四川盆地周边,未来2050年前,中国东部、南部以及西南地区的滑坡易感性普遍升高。



图1 (a) 2015、(b) 2035、(c) 和2050年的滑坡易感性。子图 (d) 和 (e) 分别表示2035年和2050年相对2015滑坡易感性的变化值

Figure 1 Landslide susceptibility in (a) 2015, (b) 2035, (c) and 2050. Subplots (d) and (e) show the susceptibility value for 2035 and 2050 minus 2015, respectively

(2) 总体来说,中国未来滑坡风险呈升高趋势,少部分地区如CMCC模式预估华东地区,FGOALS、HiRAM模式预估华南部分地区有滑坡风险下降的情况。模式间的预估结果存在差异。



2 利用HighResMIP模式预估中国未来可能发生滑坡灾害 (Ps > 0.5) 频数的变化。子图 (a) - (c) 展示了2021-2035年相对于2001-2015的变化,(d) - (f) 展示了了2036-2050年相对于2001-2015年变化

Figure 2 Variations in the frequency of Ps > 0.5 for HighResMIP models. Subplots (a) - (c) show the variations of 2021 - 2035 compared to 2001-2015, while (d) - (f) depict the variations of 2036 - 2050 compared to 2001 - 2015

(3) 极端强降水量的增高是未来滑坡风险普遍升高的原因。土地利用对滑坡风险的影响不如降水显著,但也会在不同区域影响滑坡风险。如黄淮海平原地区和青藏高原地区,未来土地利用的变化降低了滑坡的风险。

1 中国不同地区2036-2050年相对于2001-2015年可能发生滑坡 (Ps > 0.5) 频数的变化率,其中 "nLC "表示土地利用保持不变的情况

Table 1 Variability in the frequency of >0.5 across different regions in China, where “nLC” represents the scenarios when land use remains unchanged


CMCC

CMCC (nLC)

FGOALS

FGOALS (nLC)

HiRAM

HiRAM (nLC)

中国全境

32.22%

29.46%

121.16%

117.68%

34.58%

31.64%

HHP

19.10%

21.34%

134.07%

137.17%

18.95%

20.91%

LP

13.14%

14.69%

119.55%

121.30%

41.42%

42.52%

NCP

62.73%

58.30%

450.49%

438.06%

47.45%

43.59%

NASR

62.22%

61.09%

477.17%

470.29%

47.34%

46.80%

QTP

79.06%

83.89%

150.10%

155.25%

67.06%

71.10%

SBSR

18.15%

18.34%

85.20%

85.02%

34.01%

33.98%

SC

46.61%

39.41%

71.47%

64.05%

10.78%

4.80%

MYP

29.22%

25.83%

91.72%

87.35%

52.51%

47.70%

YGP

20.66%

17.21%

88.33%

85.23%

31.95%

28.72%



3 HighResMIP 模式的历史时期 (左侧列) 和未来时期 (中间列) 的多年平均极端强降水事件频数 (Rth, 日降雨量超过52.4mm的频数),以及未来时期减去历史时期结果的差值 (右侧列)

Figure 3 The multi-year averaged Rth in (left column) the historical period and (middle column) the future period of HighResMIP models, as well as their difference (right column; the middle column minus the left column)

本研究提出了一种考虑滑坡易感性与未来降水特征的灾害风险预估的新方法。各模式对滑坡风险模拟结果的差异性可以归因于气候模式本身的差异,这种不确定性对未来的滑坡风险预估带来了挑战。因此对于灾害预估工作,建议使用多种气候模式来全面了解潜在的风险。其次,滑坡是复杂动态物理过程,统计模型无法做到准确模拟,因此在未来的滑坡风险预测工作中,建议考虑物理模型的结合。

研究成果近期发表于Environmental Research Letters,论文的第一作者为生态与自然保护学院硕士研究生葛士龙,中国科学院大气物理研究所高级工程师汪君为合作作者,姜超副教授为通讯作者。本研究得到国家自然基金 (41991283, 42175170) 资助,与地球系统科学数值模拟装置 (Earth System Science Numerical Simulator Facility, EarthLab) 的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad2435.

编辑:徐鹏,姜超

审核:张振明