台风灾害时空特征分析与评估模型构建

基于1993—2016年中国热带气旋灾情资料分析台风灾害及其损失(死亡人数、受淹农田面积、直接经济损失)的时空特征，并构建定性和定量模型评估台风导致的直接经济损失。结果表明：(1)1993—2016年间三类灾害损失呈下降趋势，且局地受灾程度与区域经济发展和台风登陆频次密切相关；(2)沿海地区的登陆台风以中等强度为主，且目前的防台减灾政策有一定成效；(3)通过构建组合分类模型和BP神经网络回归模型可以更好地评估直接经济损失，且两个模型的最终预测精度均达到了较高水平(86.08%和80%)。     

双光谱卫星云图的模糊推理云分类

基于观测事实和分类经验,在对卫星云图上云系形态特征定性分析的基础上,采用模糊推理方法,提取出云类识别的诊断判别因子和模糊推理规则。通过对判别因子的模糊化处理和隶属度函数的调制优化,建立了卫星云图定量化的模糊推理云分类模型。4种常见云系的模糊推理分类试验结果表明,模糊推理方法在定量性、客观性和自动化等方面优于传统卫星云图目视判读方法,在卫星遥感资料的分析处理和天气预报等领域有较好的实用意义。     

基于多源遥感影像的台风灾情动态评估——研究进展

沿海地区作为人口聚集、国民经济和社会发展重要的区域和战略中心，台风带来的损失往往是惨重和致命的。尤其是近年来，随着台风突发强度、频度和广度的不断增长，灾后救援工作显得格外重要，亟待开展灾情信息快速获取与动态评估研究。该领域目前主要探讨的问题为：台风灾情信息的遥感数据来源；基于遥感影像的灾情评估方法；台风灾情表征指标与评估模型；台风灾害风险综合管理等。在全球变暖和快速城市化的背景下，目前应集中开展的研究为：以我国沿海地区典型台风为剖析对象，构建台风多尺度灾情表征指标体系和基于多源遥感影像的台风灾情动态评估模型；集成开发遥感-地理信息系统（RS-GIS）灾情动态评估工具集；探讨台风灾情信息共享与分布式管理机制。这不但能实现受灾地区灾情快速评估与制图，而且能为我国沿海地区台风综合灾害风险管理以及可持续发展战略实施提供科学依据。     

南海和西北太平洋台风潜在破坏力的气候特征初步研究

本文在定义台风潜在破坏力(TYDP)、台风破坏时间(TYDT)和台风潜在破坏强度(TYDS)基础上,利用中国气象局上海台风所整理的最优路径数据集资料,分析了南海和西北太平洋上三者的分布特征和变化特征。结果表明:台风破坏力和破坏时间主体分布在南海中北部、台湾岛和菲律宾以东的西北太平洋;主要集中在下半年,高峰月主要分布在9月、8月或10月,南海各区台风活动期长度和高峰月有明显差异;南海和西北太平洋区域台风潜在破坏力、破坏时间及破坏强度主体呈减小(少、弱)趋势,但存在一定的空间差异;台风破坏强度减弱倾向的空间一致性较好,南海和西北太平洋区域的东西两侧呈微弱的增强趋势。     

基于BP神经网络的饱和砂土液化判别方法

基于唐山地震中大量的砂土液化现场实测资料,选取描述地震动特性的烈度、震中距、地面峰值加速度和描述砂土层埋藏环境条件的地下水位、标贯点深度(土层深度)、上覆非液化覆盖土层厚度、有效覆盖压力,以及表示砂土自身属性的标准贯入锤击数、平均粒径、不均匀系数、修正标贯击数共11个指标的不同组合作为输入变量,采用快速BP算法和LM算法构造了饱和砂土液化判别的BP神经网络预测模型.通过所建网络模型的训练、验证和应用,结果表明:(1)所建14个BP神经网络模型都是有效的,液化判别的准确度与模型输入变量的不同组合有关;(2)增加网络模型的节点(考虑因素较多)并不一定能够提高BP神经网络模型的液化判别准确度,反而增加了BP神经网络模型的复杂性和学习时间;(3)两种算法的BP神经网络模型都有很高的液化判别准确度,LM算法的计算速率要比快速BP算法快得多,但在计算过程中需要更多的内存,建议采用LM算法;(4)采用所提BP神经网络模型的权值与阈值进行其它预测样本的液化判别时,判别结果可能偏于保守;(5)从影响砂土液化的主要因素、获取指标难易程度考虑,在与<建筑抗震设计规范>砂土液化判别公式考虑指标一致的情况下,建议采用BP神经网络模型M4或M5a,该模型简单、方便,且其预测准确度远高于<建筑抗震设计规范>的砂土液化判别准确度.     

基于小程序的海洋牧场台风灾害预警预报服务

台风多要素信息及灾情状况是海洋牧场各方急切想掌握的,而应用于海洋牧场灾害预警专报服务还未见报道,基于此开发了海洋牧场台风灾害预警预报服务小程序。结合wx.request请求获取第三方要素数据与自建云数据库访问灾情数据。搭建海洋牧场台风灾害预警预报服务的层次结构体系构架,推出海洋牧场气象要素预警预报、海洋牧场水文要素预警预报、海洋牧场台风要素预警预报、海洋牧场台风灾害预警专报、服务订阅与消息推送等应用服务功能。基于MAP组件技术整合“一张图”展示海洋牧场台风灾害的数据、服务及成果。1409号台风“威马逊”实例应用表明,海洋牧场台风灾害预警预报服务小程序为防风减灾提供了一种快捷实用的应用途径。     

福建省不同短历时暴雨变化特征及天气背景分析

利用福建省17个气象站1964—2012年逐日逐分钟降水数据,构建1 h、3 h、6 h暴雨频数和暴雨极值序列,研究不同短历时暴雨频数和极值的空间分布特征以及年代际气候变化特征,并对暴雨形成的天气背景进行分析。结果表明:福建省沿海地区不但暴雨频数多,且强度强;西部地区虽然暴雨频数相对较多,但强度相比沿海略弱;中部地区暴雨频数及极值均属全省最少的地区。各短历时暴雨频数和极值均表现为一定的增加趋势,其中6 h暴雨频数、1 h暴雨极值增强最显著。突变分析表明1 h暴雨频数和极值在20世纪90年代初期突变,3 h和6 h在20世纪80年代末期突变,表明近20多年来福建省短历时暴雨增强增多。内陆地区短历时暴雨的天气背景主要是锋面暴雨,各历时频数占总频数的70%以上;沿海地区1 h历时锋面暴雨频率为50%左右,多于台风暴雨,随着历时的增加,6 h时锋面与台风暴雨的频率相当,或台风略大于锋面暴雨。     

1951-2006年西北太平洋热带气旋活动时空特征

西北太平洋是全球热带气旋(TC)发生次数最多、强度最大的区域之一,其TC研究受到该区域学者的广泛关注。基于日本气象厅(JMA)东京台风中心西北太平洋TC最佳路径数据资料,分析了该区域1951-2006年的TC频数和强度时空分布特征。首先,统计和分析了56年间(1951-2006年)TC的年际和年内变化,并通过建立1°×1°网格计算了落在每个网格内的TC次数,分析了多年TC的空间分布格局;其次,根据国际气象组织按照风速划分TC等级的标准,统计和分析了56年间不同强度TC的年际和年内特征,通过风速强度指数计算,获取了1°×1°网格单元区域内遭受TC影响的强度等级。结果显示,区域频数和强度时空分布规律较好地反映了该区域的TC影响特征,进而为区域台风灾害预报以及台风灾害风险评估提供了支持。     

基于机器学习方法的浙江省台风灾害风险评估和动态风险预报

利用机器学习方法建立以区县为基本研究单元的浙江省台风灾害风险评估模型,并进一步结合气象预报与实测数据形成覆盖全省、时空连续的台风过程动态风险预报,为科学应急减灾提供决策支持。首先,本研究以浙江省各区县为研究对象,考虑危险性、孕灾环境、暴露性和脆弱性等风险要素选择台风灾害风险评估模型的预测变量;其次,基于10个重大历史灾害的灾损数据(直接经济损失)划分风险等级作为输出变量;最后,采用机器学习模型XGBoost建立台风灾害风险评估模型。同时,以利奇马为例,进一步探索该模型的实战应用潜力,即以气象预报和实测数据为模型驱动,实现浙江省全域各区县台风灾害风险的实时更新预报。     

遗传—神经网络集合预报方法在广西热带气旋降水预报中的应用

利用多维尺度分析可以从一系列数据集的相似性信息中发掘其中的潜在结构信息,并通过样本点间的相似度构建相似矩阵,再将相似矩阵映射到低维欧氏距离空间获取新的特征的能力。论文以1980—2015年共36年的广西热带气旋逐日降水量为基础,综合考虑热带气旋降水的数值预报产品物理量预报因子,采用多维尺度分析的预报因子信息数据挖掘技术,以进化计算的遗传算法,生成期望输出相同的多个神经网络个体,建立了一种新的非线性人工智能集合预报模型,进行遗传—神经网络的广西热带气旋降水集合预报模型研究。遗传—神经网络的集成个体的输入因子是通过选出相关程度较高的数值预报产品的物理量场格点因子,同时网络的输出是通过多维尺度降维方法对初选预报因子群进行合理的降维处理来实现的。通过对2011—2015年影响广西的22个热带气旋共94个独立样本的试验预报的统计结果表明,对于暴雨以上量级的预报,广西89站的预报平均TS评分达到了0.3;同区域同样本的对比分析表明,新预报模型5年的TS评分比欧洲细网格的TS评分提高了15%以上;进一步对大量级的降雨落区的预报对比分析表明,新方案的预报效果比欧洲中心的预报更理想。     

沿海地区台风灾害系统脆弱性过程诊断与评估——以福建省为例

基于自然灾害系统理论,分析了导致和影响台风灾害系统脆弱性过程的主要因素,并提出了脆弱性的诊断思路。通过分析,建立了台风灾害发生过程和灾害发生以后的脆弱性评估指标体系和评估模型,构建了台风灾害系统脆弱性综合指数模型,并以福建县域为单元,对福建省台风灾害系统脆弱性过程进行评价。研究表明,福建省台风灾害系统脆弱性呈上升趋势,空间上高值区集中分布在沿海地区,有从东部沿海向西部扩展的趋势。反映台风强度和福建人口、经济地区差异显著,建议应该制定区域综合减灾模式,逐步降低脆弱性,提高防御台风灾害能力。     

“菲特”台风历史相似性分析

利用台风年鉴和浙江省气象站资料,从台风移动路径、影响季节、降水局地性、多个热带系统共同作用和后期灾害等方面,对2013年23号强台风"菲特"进行了历史相似性分析后得出以下结论:"菲特"与历史台风分别在上述五个方面中的一个或几个上具有相似性,同时又存在差异。气象业务工作中既要通过历史相似性来帮助做好台风预报,又要具体分析与历史相似个例的不同之处,更重要的是从多方面分析历史相似性,通过分析每一方面的相似程度和可能带来的风雨及灾害,同时综合应用数值预报提供的各类产品,才能更有助于提高台风预报服务的质量。     

气候灾害预测模型的应用

为了减少气候灾害造成的损失,提高灾害性气候的预测水平,用非线性预报原理和方法,建立了气候灾害的数学预测模型。首先,用西太平洋海温格点资料,通过相关计算和因子选择,用多项式曲线预测模型,对西太平洋、南海、以及登陆我国(或广东)的热带气旋的年、月频数进行预测试验,经过3年多的实际业务应用,效果良好;其次,使用越赤道气流指数、南支槽指数、高低纬环流指数等资料,根据指数曲线预测模型的原理和方法,制作了广东暴雨过程预报,其业务预报准确率达到70％-90％;并采用指数曲线、周期叠加、韵律等3种预报方法,用权重回归方程进行综合,制作了“逐日、旬、月、季气象要素的短期气候预测系统”,对天气转折、气候突变和气象要素的极值有较强的预报能力,特别对降水的时段量级、冷空气影响的时段及强度、热带气旋的影响时段的预报,效果较好,对广东的干旱、寒潮预报也具有一定的参考价值。     

浙江省永嘉县滑坡灾害风险预警研究

永嘉县地处浙江省东南沿海,是该省突发性地质灾害预警预报系统研究及应用示范项目的四个示范县之一.首先对影响永嘉县滑坡灾害发育的主要因素进行了评价分析,提出了基于降雨的时空耦合滑坡灾害风险性预警预报研究的基本思路.基于MAPGIS二次开发系统,选取5个因素14种状态作为预测变量,运用信息-物元模型进行了滑坡灾害易发性空间预测.基于有效降雨量模型建立了区域滑坡灾害的宏观危险性预警预报模型.根据浙江省气象台提供的降雨实时信息,进行了基于降雨的台风期滑坡灾害危险性预警.同时基于人口密度和房屋建筑易损性指数对人口易损性和房屋建筑易损性以乡镇为单元进行了评价,与滑坡灾害危险性预警相结合进行了云娜台风期间永嘉县滑坡灾害风险预警预报,并以8个灾害点的实际分布情况验证了预警结果的准确性.将传统的滑坡灾害危险性预警延伸到滑坡灾害风险预警预报,为政府部门防灾减灾提供了重要依据,使防灾减灾工作的针对性大大增强.     

农业病虫害的灾变预测及预报精度分析

在农业病虫害突变规律的研究基础上,建立了定性与定量的尖角突变模型,确定了各病虫的突变区域。根据综合控制变量所确定的边界值,对未来病虫发生发展趋势进行预测。经多年历史资料检验和1992年农业病虫害发生突变的趋势预报证明:准确率高,覆盖面广。     

广西夏季异常降雨量的前馈网络预报模型

以1957～2001年广西37个基准站的夏季(6～8月)平均降水量为基础,将夏季降水量距平百分率大于等于20%、小于等于-23%作为异常多雨和少雨年,建立广西夏季降水量"0、1"化的异常序列,利用前馈网络的非线性映射技术,构造广西夏季降水异常预报模型.通过对该模型的预报检验分析发现,该预报模型不仅能准确地报出历史样本的异常多雨和异常少雨年,并且对2002～2004年的独立样本预报也全部正确.这为异常降水的短期气候预测业务工作提供了新的思路和方法.     

基于FY-3A的海南岛橡胶林台风灾害遥感监测——以“纳沙”台风为例

以登陆海南岛的1117号台风"纳沙"为例,根据通过高分辨率卫星数据提取的海南岛橡胶分布范围,利用FY-3A遥感数据分析了台风登陆前、后海南岛橡胶归一化植被指数的变化。借助GIS技术平台,提取受损橡胶的分布信息(INDVI0)。根据建立的橡胶林台风灾害等级标准,绘制了橡胶林台风灾害损失等级分布图,实现了橡胶林台风灾害的遥感监测。通过遥感监测结果与灾情实际调查结果的对比分析发现,二者总体趋势一致,而遥感监测更加快速、直观、精细,说明橡胶林台风灾害遥感监测是可行的。     

“桑美”台风及其预报服务

2006年8月10日,超强台风"桑美"(Saom ai)在浙江省苍南县马站镇登陆,登陆时中心附近最大风力17级(60m/s),中心气压920hPa,是建国以来登陆我国最强的台风。中央气象台对"桑美"的路径和强度预报较为准确,预警服务及时,各级政府采取措施得当,减轻了台风造成的人员伤亡和财产损失。面对百年一遇超强台风的袭击,政府应加强台风灾害应急体系建设,科学设计房屋建筑结构,统筹规划防台风的公共安全设施建设,加强科普宣传和救援队伍建设。     

3S技术在地震研究领域应用的研究进展

随着3S(RS、GIS、GPS)技术的快速发展,其在地震领域上的应用已引起国内外研究机构和学者的广泛关注。以Web of Science核心数据集为文献源,检索2000-2019年3S技术应用于地震领域的文献,利用Citespace可视化分析软件进行文献分析,通过探究研究主题及研究热点的演变趋势,总结分析了当前研究前沿。研究结果表明,3S技术应用于地震领域涉及到了多个交叉学科及方向,体现出地震领域的研究具有广泛性和综合性的特点;通过聚类分析,发现可划分为8个知识群组,形成了以"地震案例"与"板块运动"为主的两条演化路径;关键词分析表明"合成孔径雷达应用"、"模型反演","滑动分布研究"成为近几年的研究热点,并趋向于多样化的趋势发展。     

川藏铁路四川段沿线诱发地质灾害降水阈值研究

利用2009—2019年川藏铁路沿线四川段地质灾害数据、国家气象中心逐小时降水量资料,统计了地质灾害与降水的关系,发现研究区89%的滑坡灾害和96.6%的泥石流均发生在汛期,且地质灾害高发路段位于青衣江暴雨区,与四川地区降水时空分布特征相吻合。分析雨型、降雨强度、前期降雨等因子对地质灾害的影响,发现快速激发,中速激发和慢速激发的地质灾害分别约占33.3%、25.9%、40.8%,表明降雨历时并不是影响地质灾害发生的最直接因子,前期降雨的作用不可忽视;结合环境因子对地质灾害进行了分区,基于降雨历时-雨强(I-D)预报模型建立了川藏铁路沿线四川段引发地质灾害的降水阈值分布。利用该降水阈值的分布特征,检验了2019年引发地质灾害的降水量,发现阈值雨量的判别方法较为科学,具有较强的参考价值。