近30年新疆县域尺度洪旱灾害空间聚类研究

干旱和洪水灾害是新疆主要的自然灾害,其发生频率高,分布广且危害严重。洪旱灾害空间聚集研究对防灾减灾、救灾物资科学配置的意义重大。以近30年新疆各县市洪旱灾害次数为基础,运用全局Moran’s I系数、Moran散点图和Anselin局部Moran’s I系数分析了新疆县域尺度洪旱灾害的空间自相关性,揭示了新疆洪旱灾害的局部聚集和局部异常特征。全局空间自相关结果表明,县域尺度干旱、暴雨与升温混合型洪水、融雪型洪水和山洪Moran’s I Z值大于0.01,置信水平为2.54,表明洪旱灾害在行政单位间存在很强的空间自相关性,空间分布呈聚集状态。局部空间自相关结果表明,干旱聚集区比较分散,主要分布在东疆哈密地区和北疆伊犁地区、昌吉回族自治州、阿勒泰地区和南疆和田地区;1984-1989年干旱聚集程度最高,研究时段内聚集整体呈下降趋势,各时段均有少数几个县市与邻近县市局部空间自相关显著,局部区域呈集聚或离散的空间格局。各类型洪水"高-高"聚集空间差异显著,融雪型洪水聚集在塔城地区和克州,山洪聚集在哈密地区哈密市、伊吾和巴里坤县与周边木垒县;暴雨与升温混合型洪水聚集在博州的温泉、博乐和精河县以及伊犁地区的霍城县。     

基于GD-SPCA的京津冀城市群地质灾害易发性评价

对区域地质灾害准确地进行定量易发性评价对于区域未来可持续发展具有重要的意义。针对现有研究存在指标选取时较少考虑不同因子的重要性程度、评价方法主观性较强等不足,该文结合地理探测器(Geodetector,简称GD)和空间主成分分析法(Spatial Principal Component Analysis,简称SPCA),提出一种新的地质灾害易发性评价方法及评价指数(Geological Hazard Susceptibility Index,GHSI)。以京津冀城市群为研究区,运用等距划分法、空间自相关分析法以及统计方法等对结果进行定量分析。结果表明：(1)高程与坡度是主要影响因子,其q值分别为0.398 0和0.334 0;而坡向对地质灾害影响程度极低,q值仅为0.001 9;(2)京津冀城市群GHSI均值为0.453 8,整体属于中度易发等级。从空间上看,高值区主要位于燕山及太行山区,而低值区主要位于冀东平原及坝上高原西部区域;(3)京津冀城市群GHSI值表现出显著的空间正相关性,其全局空间自相关指数值为0.814 2。因此,GHSI值主要以高-高聚集和低-低聚集为主,且高-高聚集...     

中国区域ERA5-ZTD/PWV精度评估与台风事件响应研究

再分析数据能够提供多种历史气象数据同化产品，为了评估欧洲中期天气预报中心的最新一代ERA5再分析数据集估计的天顶对流层延迟(Zenith Tropospheric Delay,ZTD)和大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)产品在中国区域的精度，利用2017—2019年中国区域内14个全球导航卫星系统地面监测站和89个探空站反演的ZTD和PWV数据分别对ERA5-ZTD和ERA5-PWV精度进行了评估。结果表明，除青藏地区的站点外，ERA5-ZTD的精度分布较为均匀，平均Bias、RMSE和STD分别为-6.3 mm、19.3 mm和17.5 mm; ERA5-PWV的精度分布呈现西部内陆高和东南沿海低的趋势，平均Bias、RMSE和STD分别为0.3 mm, 2.9 mm和2.7 mm。此外，在研究2019年“利奇马”台风期间ZTD和PWV的时空分布中，提出了使用水汽到达时间差的方法定量估计台风的水汽移动速度。得到台风期间ZTD和PWV具有相同的空间分布规律，且移动方向与台风的移动路径方向是一致的，估计的水汽平均移动速度为12.4 km/h,与台风的...     

2000-2010年新疆雪灾时空自相关分析

对新疆2000-2010年雪灾监测数据进行统计分析,利用时空自相关方法对新疆雪灾进行时空自相关分析,探讨了雪灾的时空演变特征。研究结果表明,新疆雪灾主要发生在1月和2月,分布在北疆地区;不同时间尺度的雪灾的发生具有显著的空间自相关性,呈现显著的聚集模式;雪灾高聚集的区域主要集中在北疆,而雪灾低聚集的区域主要分布在南疆;对相邻的月份来说,上一月份发生的雪灾对下一月份的雪灾有直接影响,即上一个月雪灾高聚集的区域在下一个月也很有可能是雪灾高聚集的区域;随着两个月份相隔的时间越长,上月份的雪灾对下月份雪灾的影响不大。     

长三角地区台风灾害链特征分析

利用1951-2008年58年的历史台风资料分析了台风致灾因子,提取了影响长三角地区的187场台风并根据台风路径频率,将影响长三角地区的台风划分为西行、穿越和北上3类优势路径和一类特殊路径。然后,结合自然环境特征和DEM高程数据,将长三角地区台风孕灾环境划分为海岸带、北部平原和南部丘陵3个区域,并分析了每个区域发生的主要台风灾害链类型。针对"云娜"、"芸妮"和"爱娜斯"3个台风案例,分析了台风路径与不同孕灾环境组合形成的不同台风灾害链。结果表明:海岸带易引发台风-大风-巨浪或风暴潮灾害链;丘陵区域易引发台风-暴雨-山洪、泥石流和滑坡灾害链;平原地区易引发台风-暴雨-平原洪水和内涝灾害链。西行类台风影响海岸带和南部丘陵地区,易形成海岸带和南部丘陵区的台风灾害链;穿越类台风影响整个长三角地区,3种类型的台风灾害链都易发生;北上类台风一般只影响海岸带,易形成海岸带的台风灾害链。     

长三角地区台风危险性定量分析

台风灾害是影响我国最主要的自然灾害之一。由于地处西北太平洋西侧,长三角地区每年都会受到台风的侵袭。根据中国气象局公布的1949-2010年西北太平洋台风最佳路径数据,首先提取了影响长三角16个城市的台风最大风速数据,分别从台风影响频次、强度和最大风速极值分布的角度定量地分析了各个城市的台风灾害危险性,并通过对比分析得出了台风灾害危险性在长三角地区的分布状况。结果显示,台风影响频次和强度都呈现从东南向西北递减的趋势,综合台风影响频次、强度和极端台风重现水平,这16个城市可以划分为3个危险等级:"高危险"城市,包括台州、绍兴、宁波和舟山;"中危险"城市,包括杭州、上海、嘉兴、湖州、无锡和苏州;"低危险"城市,包括南通、常州、镇江、南京、泰州和扬州。致灾因子危险性定量评估是灾害风险评估中重要的一环,研究结果可供制定长三角地区台风灾害防灾规划参考。     

区域台风-洪涝-地质灾害链减灾能力评估

以浙江省苍南县为例,构建防灾能力、抗灾能力和救灾能力一体化的台风-洪涝-地质灾害链减灾能力评估指标体系,应用多级模糊综合评估模型定量评估台风-洪涝-地质灾害链减灾能力。结果表明,苍南县各乡镇台风-洪涝-地质灾害减灾能力可应对台风等级为10～12级,空间上呈现南北高、中部低的分布特征。评估结果较为准确地识别各乡镇减灾能力的优势和限制因素,其减灾能力差异主要受房屋抗风能力、房屋参保、工程设施抗洪能力等因素影响。区域台风-洪涝-地质灾害链减灾能力应基于减灾资源、灾害危险性提出具有针对性的减灾策略。     

Landsat 8在橡胶林台风灾害监测中的应用

台风对橡胶林的影响是一个复杂的过程。选择1973年以来登陆华南的最强台风"威马逊"(201409)作为研究案件。通过台风登陆前后的Landsat 8遥感数据,利用橡胶林NDVI值的变化表示橡胶受损的程度,分析了它与台风破坏潜能、地形指数的相关性,并建立了台风对橡胶林植被的影响力指数,借此可以开展台风对橡胶林植被的影响预测。结果表明:(1)橡胶NDVI值的变化能从一定程度上反映橡胶受台风影响的程度,说明Landsat 8遥感数据能用于监测台风对橡胶的影响。(2)风速是决定橡胶林破坏严重程度的主要因子,台风破坏潜能指数能客观反映台风对橡胶林的影响程度。(3)定义的台风对橡胶林植被影响力指数,能从一定程度上预测台风对橡胶林的可能影响程度,但仍需要大量个例对其进行验证。     

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。     

2018年8月两次登陆北上台风移向的先兆信号分析

在分析台风“摩羯”（201814）和“温比亚”（201818）登陆北上异常路径的基础上,从近地面层气象要素场与台风位置动态配置入手,探寻了台风登陆后移向的近地面先兆信号,以此可修正数值模式的预报结果。主要结论如下:登陆后的台风尽管路径多变,但是近地面层气象要素还是会提供一些移向征兆。比如,地面3 h变压低值中心和地面露点高值中心,1 000 hPa高频流涡旋、渐近线或汇合点将是台风未来移动的方向;台风还有沿着流线密集带向其倒槽顶端移动的趋势。登陆后的台风没有趋暖性,而是沿地面温度低值区移动。由于地面要素受下垫面影响较为严重,所以在实际业务应用中应以地面3 h变压、地面露点与高频流场为主,地面温度和地面流场为辅。     

台风中心区域亮温空间扰动特征研究及台风定位应用

台风是一种复杂且灾害性强的天气系统,实现对台风的快速、准确定位能够为台风路径预报和台风风险评估提供重要依据。目前对于有眼台风相关算法较为成熟且精度较高,但对于无眼台风定位算法精度不高。根据风应力散度,旋度与顺风方向海表面温度梯度和侧风方向海表温度梯度的扰动存在明显的正相关关系,提出了一种亮温扰动算法,该方法首先计算远红外亮温梯度的散度、旋度,再使用散度和旋度计算扰动值,通过计算和分析台风中心区域亮温扰动特征得知,台风眼区理论总亮温扰动量为零,可以通过最小扰动值像素位置来进行台风中心定位。研究结果表明,在8个像素的半径范围内利用最小扰动值进行台风定位,定位结果与最优路径数据集比较,平均误差均小于12 km,在3个像素以内,能够准确地定位台风中心,为台风预报和定强提供帮助。     

“山竹”台风影响地区的小时降雨动态变化及危险性动态评估

台风暴雨对台风登陆地区有着很大的影响。为探究台风暴雨事件的具体变化过程,以2018年的超强台风"山竹"为例,分析了该台风登陆我国东南沿海地区前后73 h的逐小时降雨变化过程,并评估了暴雨灾害危险性和其动态变化。主要内容和结论包括:①计算该事件的总降雨量与最大小时降雨强度探究事件的整体特征,总降雨量达到389 mm,最大小时降雨强度达到74 mm,且均发生在广东省境内;②计算小时降雨面积分析此次事件的动态变化过程,同时探究台风登陆前、中、后的平均小时降雨面积比例的变化,发现降雨强度在台风登陆前与中最大,随着台风消退而减小,降雨范围随着台风路径移动并逐渐扩大,在台风消退后逐渐缩小;③评估此次事件的暴雨灾害危险性,高危险区出现在广东与海南部分地区,分析台风登陆前后的危险性变化发现台风登陆后12 h内是暴雨灾害危险性最高的时期。分析此次事件的降雨变化过程及评估其暴雨灾害危险性主要目的是为台风暴雨灾害预测研究提供案例与研究经验。     

广东台风灾情预测系统研究

准确预测台风灾情对防台减灾具有重要意义。研究了广东省台风灾情的一种预测系统。该系统将广东省划分为4个区域,引入区域灾害易损性和台风路径类型作为评估因子,采用非线性的GA-BP神经网络,通过2000-2006年广东省台风数据训练和测试,建立了台风灾情预测模型。系统采用C#+Arc Engine进行二次开发,形成了一种集成GIS功能的台风灾情预测系统,以期为防台减灾工作提供决策辅助。     

洪涝演进中多目标应急避险路径算法优化及其应用

采用动态最优路径搜索算法研究洪涝灾害约束条件下的动态优化最优转移路径,以福建省马洋溪流域为典型案例,选择2016年9月“莫兰蒂”台风登陆期间气象和区域地理条件为模拟数据,选取时间约束、危险性约束、转移容量约束三个评价指标,运用路段路阻综合评价体系计算出淹没时间序列数据对应下路网的综合路况,通过对指标层模型的标准化处理,提出准动态最优路径搜索算法,计算洪涝演进过程中人员物资转移路径最优解。根据特定频率/场次洪水的淹没范围、水深、到达时间等风险信息,通过对受淹居民区位置、人口数量、道路、安置区域等信息的综合分析和路网计算,得到居民区避洪转移安置方案和转移安置最优路径,并开发了马洋溪洪涝应急转移决策系统。结果表明：基于河道水力分析模型HEC-RAS模拟数据纳什效率系数(NSE)接近于1,即模型与灾情点记录数据吻合度较高,模拟值与灾情记录值之间的百分比偏差(PBIAS)为-9.2,表明模拟值略微高于灾情记录值,同时采用动态多目标路径规划算法选出最优应急避险路径寻优质量高,且具有较高的寻优稳定性。研究成果探究洪涝演进规律、掌控灾情演变信息、制定合理科学的避险转移路径具有重要意义,为现有防洪预案方...     

基于数值模拟的台风危险性分析综述(Ⅱ)——随机抽样模拟与极值风速预测

台风危险性分析是台风损失估计及防灾减灾的基础。对基于数值模拟的台风危险性分析所采用的随机台风概率模型、随机抽样模拟方法和极值风速预测进行了回顾与评述,包括台风关键参数概率模型及其相关性、台风路径模型、台风登陆衰减和海陆风速转换模型以及台风极值风速概率模型,并针对我国东南沿海地区台风危险性分析数值模拟采用的相关模型给出了相关建议。     

1961—2017年黑龙江大-暴雪天气形势诊断及其变化特征

基于1961—2017年黑龙江省63个气象站逐日平均气温、降水资料和NECP再分析资料,利用趋势分析、突变检验、变异系数分析、方差分析及相关系数分析,对黑龙江省大-暴雪天气形势及其变化特征进行分析,研究表明：黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数平均值分别以8.95 mm/10 a和0.90 d/10 a的速率显著增加,二者在1987年气温突变年前后均存在显著差异,在空间变化上也均呈现出一致性,表现为东北部和西南部呈显著增加趋势,南部和北部增加趋势不明显;在年代际空间变化上均呈现出一致性,20世纪60年代,黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数主要集中在东南部,70年代主要集中在东部和南部局部地区,80年代以后范围逐渐向西部、西北部扩大。影响黑龙江大-暴雪天气的地面环流系统主要分为9个类型,按其频率出现的大小分别为：蒙古气旋型、日本海低压型、贝加尔湖低压型、低压发展型、倒槽型、低槽型、江淮气旋型、黄河气旋型和其他类型,其中20世纪60年代至21世纪初,日本海低压型和贝加尔湖低压型发生次数显著增加;各天气类型间的降雪日数和降雪区空间分布存在差异,每种类型降雪日数的空间分布与其降雪区基本一致,其中蒙古气旋...     

温州地区台风和下击暴流风场特征观测研究

利用风廓线声雷达在温州大罗山西北部的茶山地区从2019年4月到2021年9月对台风“利奇马”、“米娜”、“黑格比”以及2个下击暴流风场进行实测,获得了台风、下击暴流影响时的边界层风速剖面演变过程。比较各风场边界层规律：台风风场边界层最高,下击暴流次之,常态风场边界层最低。在台风中心30～129 km范围内,边界层高度沿气旋半径向外呈先增大后减小再增大的趋势。验证了二阶高斯拟合模型对于台风风场风剖面形态的适用性,实测台风近地50～400 m高度层均表现为D形风剖面,根据不同的参数取值,可以很好地拟合台风上部的S形风剖面。总结下击暴流风场演变过程的3个阶段：高层大风,影响时低层强风切变,影响后回归高层大风。验证了三阶高斯拟合实测模型与Oseguera与Bowles模型、Vicro模型、Wood与Kwok模型对于描述下击暴流风剖面形态的差异性。发现了滨海丘陵地形下实测的下击暴流风速均在100～400 m高度层先递减后递增。分析了台风风场与下击暴流的水平垂直方向风速相关性的差异,即台风风场与下击暴流分别在90～200 m、50～400 m高度层水平与垂直方向风速为正相关,均在近地层突变为负相关...     

海洋暖涡对“威马逊”(2014)影响的观测和模拟研究

本文利用多元卫星遥感资料和上海台风所的最佳路径资料,分析了南海暖涡对超强台风"威马逊"的影响,观测表明:"威马逊"在快速加强期间,先后从两个暖涡(WOE1和WOE2)的边缘穿过,中心最低气压在30 h内下降了60 hPa,对应暖涡的区域,海平面温度(SST)高于30℃,海表高度异常(SSHA)大于30 cm,热带气旋潜热(TCHP)大于100 kJ/cm~2,并具有70 m以上的深厚暖层。进一步采用中尺度大气模式WRF与区域海洋模式POM构造的中尺度海气耦合模式,模拟研究了海洋暖涡对"威马逊"的影响。与观测结果对比,尽管模拟台风最大强度与观测比较仍有一定差距,但模拟结果能较合理地模拟出台风中心气压和最大风速的变化特征。对比敏感性试验结果表明,虽然暖涡的存在并不是台风快速加强的充分条件,但暖涡使得海洋向大气输送的表面热通量增加,特别是对应近岸的WOE1海域,具有更高的SSHA和热带气旋潜热,台风中心区域的平均潜热通量也增加了40%以上,是使台风快速加强能达到更大强度的重要影响因子。     

多参量综合指标冲击地压预测技术研究

提出了"全局-区域-局部"多参量综合指标冲击地压预测技术,多种预测方法相互协调与配合、优势互补,形成空间上层次化全方位的预测体系,可极大提高冲击地压预测准确性。结合老虎台矿冲击地压发生机理与影响因素,提出利用微震法对采区全局范围内微震事件进行实时监测,划分具有冲击危险区域,全局范围预测冲击地压;利用电磁辐射法监测工作面及巷道近场围岩的应力场和煤岩变形破坏变化状况,确定近场围岩高冲击危险区域,局部范围预测冲击地压;采用矿压监测法和钻屑法对确定具有冲击危险的区域进行重点监测,判断冲击危险程度,对采取防治措施后的防冲效果进行检测;采用采空区气体分析法预测电磁辐射法和矿压观测法等无法监测到的采空区的冲击地压。实践证明:全局-区域-局部"多参量综合指标预测技术的各种预测方法在功能上表现出明显的互补特征,在老虎台矿的冲击地压预报中取得良好效果。     

近60年登陆和影响福建福鼎地区台风的统计分析

1948-2007年的60年间,福建福鼎地区登陆台风次数为16次,平均每10年2.7次;登陆台风主要来自菲律宾以东的西北太平洋海面,路径主要为西北移。60年间登陆和影响福鼎地区的台风平均每年3个,而有影响效应的台风的发生次数年际变化较大,近年来呈略微上升的趋势。台风的月际分布主要集中于7-9月,群发性强;月际频率呈现出为8月份为中心的正态分布。