低温雨雪过程的粒子群-支持向量回归预报方法

低温雨雪冰冻灾害是多种气象要素在同时段、同区域相互配合迭加影响而形成的,具有显著的非线性、时变性特征,预报难度很大。为此首先采用逐步回归与核主成分分析相结合的因子特征提取构建模型的输入矩阵。进一步采用粒子群算法对支持向量回归预报模型的相关参数进行优化,以华南广西区域持续性低温雨雪冰冻天气过程的冷湿指数作为预报对象,建立粒子群-非线性支持向量回归预报模型(PSO-SVR)。由独立样本对比预报试验结果表明,在建模样本相同、预报因子相同的条件下,粒子群-支持向量回归预报模型对严重过程和一般过程低温雨雪天气过程冷湿指数的独立样本预报平均绝对误差分别为7.39和7.65;而相应的回归预报方程对这两种过程的独立样本预报平均绝对误差分别为11.18和7.94,显示了PSO-SVR预报模型的预报误差明显小于一般的线性回归方法。     

广西地质灾害特征及其形成机理——极端低温天气条件的影响

2008年初广西遭受了五十年一遇罕见的持续低温雨雪冰冻天气过程。在大量现场调查的基础上,对广西低温雨雪冰冻天气过程中以及冰雪融化期间发生的地质灾害类型、特征、灾害的时空分布以及形成机理进行研究。研究表明:(1)灾害类型以崩塌为主,其次为滑坡、地面塌陷和地裂缝;(2)地质灾害规模以小型为主,不同的灾害类型分布区域性强,持续低温雨雪冰冻天气过程不仅激活了一些已存在的灾害隐患点,而且产生了大量新的地质灾害点和隐患点;(3)低温雨雪冰冻天气过程与地质灾害的时空分布总体上是一致的;(4)广西脆弱的地质环境与数十年一遇的天气过程二者叠加作用,导致了各类地质灾害的频发,其中低温雨雪冰冻天气过程是诱发地质灾害的主要因素。     

一种度量区域旱涝灾害严重性的指标

提出以洛仑兹曲线和基尼系数作为度量降水量空间分布不均匀程度的指标,来表示区域性旱涝程度.对我国区域多年逐日降水量计算的结果表明,它确实可用来做为评价区域性旱涝程度的一种新指标.     

三种智能计算低温冷害预报模型的对比分析研究

为了探索不同的非线性智能计算预报建模方法在冬季低温冷害预报中的应用效果,利用广西区域逐日平均气温和降水资料计算得出的1951-2018年冷湿指数作为预报量。通过计算该预报量与前期再分析资料中的各种物理量相关得出预报因子。首先利用逐步回归方法,从初选的相关预报因子中,客观选出9个预报因子,再对未选入的预报因子作核主成分非线性降维计算,选出方差贡献最大的核主成分因子,作为各预报模型的输入因子。分别采用模糊神经网络方法(FNN)、遗传算法的神经网络集成(GA-ANN)预报方法以及粒子群算法的支持向量机(SVM-PSO)集成预报方法三种不同的智能计算预报建模方法建立预报模型,对2012-2018年的20次低温冷湿天气进行预报对比试验。结果表明,在同样的预报建模样本条件下,模糊神经网络预报模型对20个独立样本预报平均绝对误差最小。进一步的计算还表明,这三种智能计算预报模型均比同样预报建模样本和预报因子的线性回归预报平均绝对误差要小,显示了非线性智能计算预报建模方法,对于具有明显非线性变化特征的冬季低温冷害天气过程,比线性预报方法有更好的预报能力。     

广西低温雨雪冰冻灾害危险性评估和区划

利用广西壮族自治区91个台站1960-2020年上一年度12月至当年3月逐日气象数据,基于气象灾害危险性主要由气象危险因子活动强度和活动频次评估思路构建综合危险性指标,对广西低温雨雪冰冻灾害危险性进行评估和区划。结果表明:①广西低温雨雪冰冻的影响主要在桂东北和桂东区域,次低危险性区及低危险性区位于桂西、西南和桂南部沿海。灾害危险性主要来自低温。②危险区等级由东北向西南呈递减趋势,这种递减趋势低纬度要比高纬度明显,同时,随着纬度的增高,危险性区等级增大。在同一纬度上,又随着经度的偏东危险性区等级增大。③高危险区,占总面积的4.1%;次高危险性区占总面积的15.6%;中危险性占总面积的23.0%;次低危险性区及低危险性区分别占总面积的26.7%、30.6%。     

广西月尺度旱涝急转时空演变特征

近年,我国南方旱涝并存、急转突变现象突出,因其灾害严重且难以预防,已成为当前亟待攻关的热点问题。本文基于标准化前期降雨指数(SAPI)计算广西1961～2017年逐月旱涝急转指数(SDFAI),在讨论其阈值和适用性基础上,分析了区域旱涝急转事件的时空演变特征。结果表明:①SDFAI在广西具有较准确的识别能力,其临界阈值为1.2(旱转涝)和-1.2(涝转旱),57年时段旱转涝(涝转旱)事件百分率为4.07%(2.5%);②广西旱转涝事件年内分配以4月最多(12.59%)、12月最少(5.24%),涝转旱事件则以6月最多(21.88%)、12月最少(1.34%);③广西旱转涝(涝转旱)事件的年际增(减)趋势均不显著,多重周期以2.93a(3.09a)为主,仅旱转涝事件在2009年发生显著突变;④广西旱转涝(涝转旱)事件的年频次空间均值为0.49次/a(0.3次/a),空间分布均呈现由桂西北向桂东南逐渐减小的总体变化特征。该成果可为广西旱涝急转现象及其灾害成因分析、过程识别、信号诊断及预报预警研究奠定基础。     

厄尔尼诺事件与黑龙江省低温洪涝灾害的影响及其预报

在研究厄尔尼诺（拉尼娜）事件对黑龙江省低温洪涝灾害的影响中,提出了一种表征厄尔尼诺现象的IEN指数,并根据IEN指数谱分析结果给出了厄尔尼诺（拉尼娜）事件的统计预测方法。对1997年强厄尔尼诺和1998年拉尼娜事件的实际预报效果表明,该方法是可行的,在区域和省级短期气候预测中可以发挥重要的作用。     

中国灾害性冰冻天气日数气候演变空间分异特征（1961-2016年）

基于《中国冰冻数据集（V1.0）》,采用1961-2016年中国545个气象站点的结霜、雾凇、雨凇和结冰四种灾害性冰冻天气日数数据,从气候态特征、年代距平变化、变化趋势和波动特征四个方面,诊断了中国冰冻天气日数时空演变特征。结果表明:①中国四种灾害性冰冻天气日数在1961-2016年具有各自典型的区域性和次区域性空间分异特征。高纬度或高海拔地区是中国灾害性冰冻天气较多发生的地区。结霜和结冰事件在分布范围和发生频率上明显高于雾凇和雨凇事件。②中国四种灾害性冰冻天气日数距平具有明显的年代变化特征。中国北方的结霜和结冰日数在1960和1970年代以负距平为主,而在1980、1990、2000和2010年代逐渐演变为正距平为主;中国北方的雾凇日数和中东部的雨凇日数在1960、1970和1980年代以正距平为主,而在1990、2000和2010年代以负距平为主。③1961-2016年中国四种灾害性冰冻天气日数变化趋势空间分异不尽一致。结霜、雾凇和结冰日数在高海拔和高纬度地区增减趋势较大。其中结霜日数在北方以增加趋势为主;雾凇日数则在东北、西北和内蒙古等地区以减少趋势为主;雨凇日数在中国中东部以减少趋势为主;结冰日数在西藏、黄土高原、华北平原等地以增加趋势为主。④1961-2016年中国结霜和结冰日数波动特征呈南高北低的空间分异格局。雾凇日数在华南南部和云南西部波动最大,在长江以南至华南北部、青藏高原、四川东部、湖北西部等地波动最小。雨凇日数在西南地区波动小,而在北方、东北和东南沿海地区波动大。     

中国的降水量符合正态分布吗?

利用适合性检验方法 ,对中国境内 16 0个测站自 195 1～ 2 0 0 0年 5 0年的逐月降水资料是否符合正态分布进行了检验 ,并在此基础上对该 16 0个测站降水量的统计分布做了区划。研究结果表明 ,对夏季 ,通过显著性检验的测站数最少 ,而对冬季 ,通过显著性检验的测站数最多 ,即中国夏季降水多符合正态分布 ,而冬季降水多符合非正态分布。一方面 ,我国降水量的统计分布具有一定的区域性、其中黄河流域以南和江淮流域 ,东北地区的东部和西北部以及云南的部分地区为基本符合正态分布区 ,其原因是该区域的气候基本属于季风性气候 ;西北、华北和东北西部为严重偏离正态分布区 ,其原因是西北地区的气候基本是大陆性气候 ;其他地区为偏离正态分布区。另一方面 ,我国降水量的统计分布又具有较强的局地性 ,因此 ,在做有关降水量的分析预报时 ,有必要考虑其统计分布特征。     

华北异常干旱气候事件及其对农业影响评估模式的研究

分析了华北地区旱灾的特点;采用降水量距平百分率和干旱指数分别确定了单站及区域于旱等级标准,并对近３７ａ这一地区各年主要干旱事件强度（等级）进行了评定,最后建立了干旱受灾面积和成灾面积评估模式。     

气候变化对内蒙古牧区白灾的影响——基于熵权法分析的锡林浩特市案例研究

锡林浩特位于内蒙古牧区锡林郭勒盟中东部，由于自然条件和社会因素，其畜牧业发展受白灾影响较大，所以在全球变暖的大环境下，研究气候变化对锡林浩特白灾的影响是很有必要的。基于对研究区近几十年内发生的白灾事件的分析，选取了6个评价白灾的气候指标：冬季降水量、积雪持续时间、低温容易掉膘期的负积温、5日温差≥12℃日数、积雪期大风日数和牧草生长季降水量，并利用国家气候中心提供的地面气象资料月报和锡林浩特牧试站数据，计算了这6个因子的长期变化趋势，表明冬季降水和低温容易掉膘期的负积温有增加的趋势，同时积雪期大风日数有减小趋势。文章还引入熵权法，计算了各因子对白灾影响的重要性程度，从而建立了综合评价方法，用以分析白灾随气候变化的变化规律。结果表明，在现有气候变化条件下，白灾有减轻的趋势。     

基于CI和强度分析方法的四川冬春季干旱事件变化特征

区域气象干旱动态变化过程和转换规律的研究对灾害预警与应对有重大意义。利用1985-2015年四川30个气象站点逐日20-20时降水量、平均气温资料,采用综合气象干旱指数(CI)与intensity analysis等方法,从干旱事件频次、干旱等级变化强度和干旱等级转换三个方面,分析了近30年四川冬春季干旱事件的变化特征,结果表明:1985年冬-2015年春四川冬春季干旱事件发生频率高、持续时间长、强度大;区域性干旱事件发生率高达77.78%,4月发生区域性干旱事件的频次最高;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级变化强度表现出"快-慢-快"的变化特征;其中,2005年冬-2015年春较往年有变干趋势;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级转换较活跃,各干旱等级的转换速率不尽相同,主要集中在轻旱、中旱、重旱三个等级,且有增加趋势。     

我国玉米自然灾害风险区识别研究

自然灾害严重影响和制约我国农业生产的持续稳定发展,识别主要作物自然灾害风险因子和风险区,对作物生产风险监测预警和风险防范及有效评估作物因灾损失有重大意义。基于区域自然灾害理论,构建了由致灾因子、孕灾环境因子和承灾体因子构成的作物自然灾害风险评价指标,利用1980-2010年全国各省市玉米产量数据和1991-2010年全国257个气象站点以玉米为承灾体的灾情数据,计算了省级单元不同因子自然灾害影响指数和灾害风险综合评价指数,揭示了我国玉米主要自然灾害的时空分布规律,识别了玉米自然灾害极高风险区、高风险区、中风险区、低风险区和可忽略风险区。结果表明,干旱是我国玉米产区主要自然灾害,其次是低温和风雹,干旱、洪涝、风雹、病虫害等多发于6-8月份,低温灾害多发于4-5月份;不同种类自然灾害大多具有连片发生的特点;自然灾害高风险区省份主要集中于北部和黄淮海平原玉米产区,同一级别风险区的风险影响因子不尽相同,在风险监测预警和防范中需区别对待。     

冬季混凝土桥梁施工监控中温度参数的识别

混凝土桥梁温度场设计参数是影响桥梁施工误差的主要因素之一,施工过程中对其进行有效的识别直接关系到混凝土桥梁的结构安全。目前我国尚缺少各季节、各地区的混凝土桥梁温度场监测资料。为了分析冬季施工过程中混凝土桥梁的温度场分布,对榆林地区某斜拉桥进行了箱梁室内外温度和温度效应监测,根据热传导理论,建立了数值模型,采用瞬态热分析方法,得出了该地区冬季理论温度场。通过与箱梁相应温度测量值的比较,基于MATLAB平台,对82组数据进行了指数拟合,得出了适用于榆林地区冬季混凝土桥梁的温度场分布图。     

南方雨雪冰冻灾害过程的冻雨天气及积雪监测

2008年初,我国南方出现了罕见的大范围低温雨雪冰冻天气灾害。在整理灾害过程期间南方地区冻雨天气探空曲线后,发现我国东部低海拔地区冻雨天气的发生机制与高海拔的贵州中西部冻雨天气的发生机制有所不同。我国南方地区由于处于低纬度地区,地面积雪多为湿雪、薄雪。雪内少量液态水就能导致微波亮温值急剧上升,大大改变雪层观测辐射信号。利用南方地区积雪冻融变化时微波亮温昼夜之间的差异变化,使用被动微波数据(SSM/I)建立了一种针对低纬度南方地区积雪监测的补充方法,从而可以获得更加完整的低纬度地区积雪覆盖图像。     

地震灾害损失评估新方法

地震灾害直接经济损失评估是地震工程学的重要研究内容。文章回顾了地震灾害损失评估的研究进展,结合现有评估方法的特点,分析了地震灾害承灾体的经济属性。从国民经济核算体系选取非金融有形资产,针对分类清单法的破坏比、损失比,采用统计指数方法进行了归一化处理,计算得到了灾害损失综合系数,提出了基于国民经济核算指标的新的评估方法,该方法的评估结果既体现了承灾体的工程属性,又体现了经济属性。新方法既可以应用于灾害总损失评估、区域损失评估,更适用于行业损失评估。     

区域灾情评价模型

自然灾害发生的次数和灾害种类与灾情强度密切相关，因此有必要对灾情强度进行合理的评价。首先用灾次指数Di和灾种指数Di′来量化单灾种的多发性和多灾种的群发性，提出了计算Di和Di′的方法，然后在此基础上建立了量化灾情强度指数Q的模型，该模型适用于单区域和多区域中多种灾害发生的情况。对北京市怀柔、平谷和海淀3个区进行了模型的实例应用，考虑洪灾、冰雹灾和旱灾3种灾害情况，结果表明，怀柔区的灾情强度指数高于平谷和海淀区，3种灾种中冰雹灾的灾情强度指数高达42．76％。     

石家庄市极端气温指数变化特征及城市化影响

利用石家庄市16个县气象站和石家庄市区气象站(简称石家庄站)1972-2012年的逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验方法分析了石家庄市极端气温指数的时空演变特征及城市化对石家庄站极端气温指数趋势变化的影响。结果表明:石家庄市极端高温事件多发中心位于石家庄站及西南部地区,极端低温事件多发中心位于东北部地区;大部分站点极端低温事件呈减少的变化趋势,而极端高温事件则呈增多的变化趋势。在年代际变化上,石家庄市的冷夜日数和冷昼日数总体上呈减少的趋势,而暖夜日数和暖昼日数则呈明显增多的趋势。除了冷昼日数突变不明显外,其它极端气温指数均在1990年前后发生了突变。城市化使得石家庄站冷夜日数和冷昼日数显著减少,暖夜日数和暖昼日数显著增多,四季中春季的冷昼日数和暖昼日数城市化影响最明显,夏季的暖夜日数城市化影响最明显,而冷夜日数的城市化影响在冬季最明显,且夜间和白天极端气温指数城市化影响程度存在明显差异,这可能与城市热岛效应的非对称性有关。     

2000-2007年省级区域自然灾害灾情分析

自然灾害是严重影响人民正常生产生活、国家经济持续发展的突发公共事件。区域自然灾害评估对于做好防灾减灾工作有着重要的意义。对区域灾情进行了综合评估,归纳总结了区域灾情分布规律。选择受灾人口、死亡人口、紧急转移安置人口、农作物受灾面积、农作物绝收面积、倒塌房屋、损坏房屋和直接经济损失等8个基本指标参与区域灾情评估,并利用灾情综合指数法构建了灾情指数,其中绝对指数反映了区域灾情的绝对强度,相对指数反映了区域灾情对当地社会经济的影响程度。用灾情指数综合评估了我国东、中、西部三大地带以及省级区域的灾情强度和空间分布规律,认为西部区域受灾程度最大,自然灾害对其的影响程度最深,其次是中部地区和东部地区;文章利用综合灾情的绝对指数和相对指数的对应关系,将我国大陆地区的31个省级单元划分为4类地区,即灾情总量较大且对本地影响较大、灾情总量较大但对本地影响较小、灾情总量较小但对本地影响较大以及灾情总量较小且对本地影响较小等4种类型。文章给出的灾情区域分布规律符合灾害系统理论,特别反映了承灾体的暴露度、脆弱性和抗灾能力是区域灾情强度的决定因素。评估结果与区域实际情况相符,说明所给出的灾情指数评估法是评估区域灾情强弱的合理有效方法。     

生命线工程综合防灾规划决策方法研究与应用

在对生命线工程综合防灾规划编制的技术路线进行分析的基础上,引入了综合灾害指数的概念,提出了一种城市生命线工程综合防灾规划的决策方法,该方法利用综合灾害指数的计算来获得综合防灾规划的决策依据。在综合灾害指数的计算过程中,以给水工程综合防灾为例,采用层次分析法,得到10种灾害最终的评价权重;以地震灾害影响因素识别和地震灾害风险指标的计算为例给出潜在灾害的风险指标计算。最终以综合灾害指数为重要衡量标准,并结合生命线工程功能上的布局要求和系统的整体性要求来进行生命线工程的综合防灾规划。本方法在烟台市开发区生命线工程综合防灾规划中得到了实际应用,以期为我国其他城市的生命线工程综合防灾规划的编制提供借鉴。