Page 151 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

第 50 卷第 9 期 李昊宇等：降雨数据稀缺山区地质灾害的降雨阈值研究——以茂县为例 1879

events that triggered geological disasters in Mao County after the earthquake have shift from long-duration
weak rainfall to short-duration intense rainfall control, and rainfall thresholds show an increasing trend over
time. Conclusions: Downscaling can effectively enhance the spatial resolution of rainfall products and im ⁃
prove their ability to capture rainfall events. The critical thresholds established by downscaled data can serve
as the minimum indicators for disaster monitoring and early warning in Mao County.
Key words： geological disasters； rainfall thresholds； global precipitation measurement； downscaling； fre⁃
quency method

全球气候变暖导致极端降雨事件激增，由降 降 雨 产 品 的 局 限 性 ，采 用 地 理 加 权 回 归（geo⁃
雨 诱 发 的 地 质 灾 害 对 人 类 社 会 造 成 了 严 重 威 graphically weighted regression，GWR）方 法 构 建
［1］
胁 。茂县地区作为地质灾害的高易发区之一， 降 尺 度 模 型 ，将 全 球 降 水 计 划（global precipita⁃
其地质灾害的频率与危害性位居全国前列，极易 tion measurement，GPM ）数 据 降 尺 度 到 1 km 的
在降雨条件下产生大规模灾害。2017 年茂县“6· 小时尺度，并结合地面监测数据验证了降尺度数
［2］
24”特大山体滑坡造成了 10 人死亡，73 人失踪 。 据 的 有 效 性 。 基 于 收 集 到 的 茂 县 地 区 2009—
监测预警是地质灾害防治的重要措施，而降雨是 2020 年发生的地质灾害数据，利用频率法确定了
地质灾害预警的重要指标，通过对降雨指标进行 茂县地区降雨型地质灾害的临界降雨阈值，探究
分析得到的降雨阈值能够有效识别可能诱发地 了不同灾害类型和不同空间精度条件下降雨阈
［3］
质灾害的降雨条件 ，从而降低地质灾害的危害 值 的 差 异 ，并 分 析 了 震 后 阈 值 随 时 间 的 演 变 规
性。因此，确定茂县地区地质灾害的降雨阈值对 律。本文研究可为茂县地区和其他相关区域在
减少区域的经济损失和人员伤亡尤为重要。 降雨型地质灾害防灾减灾方面提供科学指导。
目前，降雨阈值常通过物理模型和经验统计
两种方法确定 ，其中经验统计阈值因数据获取 1 研究区概况
［4］
［5］
方式较物理模型阈值简单、高效而被广泛运用 。
学者们基于已诱发地质灾害降雨事件的降雨因 1.1 研究区
子，提出了强度-历时（intensity-duration， I⁃D）阈 茂县位于四川省西北部，隶属于阿坝藏族羌
值 ［6］ 、累 计 雨 量 -历 时（event rainfall-duration， E ⁃ 族 自 治 州 ，地 处 31°25′N~32°16′N，102°56′E~
2
［7］
D）阈值 以及累计雨量-强度（event rainfall-inten⁃ 104°10′E，总 面 积 约 3 903.28 km 。 地 形 属 川 西
sity，E-I）阈值 等。此外，部分学者考虑诱发地 北高原向成都平原过渡地带，区内地势西北高、
［8］
质灾害的前期降雨量 ，提出了三维降雨阈值，旨 东南低，主要为高山峡谷。
［9］
在提高降雨阈值的准确性。 茂县降雨变化主要由高原性季风气候控制。
降雨数据的精度是决定降雨阈值准确性的 该地区的气候条件受海拔高度和地形起伏的影
关键，影响预警信息的可信度。现有阈值研究大 响存在着很大的差异，主要表现为：降雨多集中
都基于雨量计观测值，通过空间插值反映诱发地 在夏季和秋季，春季和冬季较干燥；平均年降雨
质灾害的降雨量 ［10］ 。然而，在数据稀缺的偏远山 量为 887.04 mm。
区，雨量计分布密度低，导致插值雨量往往存在 1.2 历史地质灾害
一定程度的不确定性 ［11-12］ ，从而降低了构建的降 历史地质灾害数据来源于四川省地质环境
雨阈值的精度。卫星降雨产品的快速发展使其 监测院收集到的 2009—2020 年间茂县地区发生
具有覆盖范围广和能够反映空间降雨差异的能 的 739 起地质灾害，灾害数据库包含了每起地质
力，因此被众多学者视为研究降雨阈值的有效数 灾害的具体发生时间、发生地点、规模、类型、诱
据来源 ［13-16］ 。然而，现有的卫星降雨产品仍有弊 发 因 素（自 然/人 为）、威 胁 对 象 、财 产 损 失 等 内
端，如空间分辨率较低，或者高空间分辨率的降 容。为了排除非降雨型地质灾害对建立区域降
雨数据以月为时间分辨率。因此在数据稀缺山 雨阈值的影响，本文剔除了 244 起由人为因素导
区获取更高精度的卫星降雨数据是构建精细化 致或灾害发生当天累计降雨量小于 10 mm 的地
降雨阈值的前提，值得被探索。 质灾害 ［17］ ，将剩余 495 起地质灾害按 9∶1 的比例
综上，为在数据稀缺山区建立准确的降雨阈 随 机 选 取 其 中 446 起 地 质 灾 害 用 于 建 立 降 雨 阈
值，以减少地质灾害的危险性，研究考虑到现有 值，49 起地质灾害用于阈值模型的验证，其空间分