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。     

辽宁省泥石流与不同时间尺度下降水因子的关系研究

辽宁省地处中国北方降水性泥石流多发地带,收集了辽宁省1980—2019年由强降水引发的386起泥石流统计资料,采用GIS空间分析、统计分析等方法,探究该省泥石流与不同时间尺度降水因子的关系,同时研究短期内不同有效降水阈值对泥石流发生概率的影响。结果表明:长时间尺度上,泥石流频次与雨季降水量、年暴雨雨量、年大暴雨日数的线性关系最强,与其他降水因子线性关系不明显。泥石流频次与短期有效降水量的相关程度由高到低依次为当日有效降水量、前3 d累计有效降水量、前7 d累计有效降水量。不同前期有效降水阈值下,泥石流发生概率不同,当日有效降水量达50 mm、前3 d累计有效降水量达到77mm或前7 d累计有效降水量达142 mm,有50%的概率会发生泥石流。泥石流风险预测要综合考虑地形地貌与下垫面物质等地理环境特征。     

不同面积小流域山洪泥石流预报模型研究——以北京市密云县为例

针对北京市密云县境内密云水库上游山洪泥石流发生特点,以系统科学为基本思想,将Bayes判别分析法引入山区小流域山洪泥石流预报模型建立之中。通过对北京市密云县境内密云水库上游影响山洪泥石流发生的系统内部要素和其外部环境条件进行综合分析,选择影响山洪泥石流发生的前15d实效降雨量和当日降雨量作为预报模型因子,分别建立了三种不同流域面积范围的山洪泥石流预报模型,所建立的山洪泥石流预报模型适用的流域面积范围分别为0.30～2.00 km2、2.00～5.00 km2和5.00～15.42 km2。经检验,三组预报模型的正确率分别为86.4%、92.9%和83.3%,均满足了Bayes判别分析法所规定的其验证正确率的要求,表明模型可以应用于研究区域不同流域面积范围的山洪泥石流预报。预报模型的建立为北京市密云县境内密云水库上游山洪泥石流的即时预报提供了一种简捷易行方法。     

基于自然正交展开的神经网络长期预报模型

对月降水量的前期500hPa高度场、海温场相关预报因子进行E0F展开，并取其中与预报量相关程度较高的主成分，结合人工神经网络技术，建立了一种新的短期气候预测模型。将这种新的预报模型与同样根据这些预报因子建立的回归预报模型进行了对比分析。结果表明，这种新的短期气候预测模型由于集中了众多预报因子的预报信息，并有效地利用了神经网络方法的非线性映射能力，因此比传统预报方法的预报精度显著提高，并且稳定性好，具有很好的应用前景。     

泥石流危险范围的模型实验预测法

泥石流危险范围的模型实验预测旨在确定一次泥石流可能堆积泛滥的最大范围.通过泥石流不同冲出量、堆积区坡度和容重的31次模型实验,获取了泥石流堆积面积.最大堆积长度、宽度和厚度的实验数据.采用量纲分析方法,建立了一次泥石流危险范围的预测模型,并由实验资料确定了模型的修正系数.在云南和甘肃的应用实践表明,预测模型精度高,适用范围广,可在我国泥石流危险范围预测预报中使用.     

宁夏地质灾害气象预报预警研究

利用1982—2004年宁夏的地质灾害与降水资料,分析了宁夏主要地质灾害的分布规律和形成机理,重点研究了引发地质灾害的气象条件。结果表明,滑坡和泥石流是宁夏主要的地质灾害类型,它们形成的气候条件都与降雨有直接的关系;地质灾害主要集中在其易发区内强降雨和暴雨出现频次较多的季节,由降雨引发的滑坡等地质灾害大多发生于降雨时段的中后期或稍后,泥石流一般与暴雨、持续降雨同时发生,雨量越大的地区地质灾害越发育,而连续性降水、短时强降水和暴雨是造成地质灾害的主要气象诱因。同时,根据研究结果,采用统计学方法建立了宁夏汛期地质灾害潜势预报模型,通过2004年汛期业务试运行,表明该预报模型有一定的参考价值,但还需进一步改进。     

区域泥石流短临预报及其应用——基于多普勒天气雷达技术的预报系统

基于先进的多普勒天气雷达探测技术,直接获取多种类型的降水产品,以模糊数学为基础,利用可拓学原理,建立了多层嵌套式泥石流预报可拓模型。模型根据研究区泥石流发生条件的不同,将临界雨量划分成不同的等级范围,确定泥石流发生的概率大小。将该泥石流预报方法应用到四川省凉山州,以ArcGIS为工具开发了凉山州泥石流短临预报应用系统。当有灾害性天气过程出现时,将启动预报系统,逢整点读取降水产品信息,实现1h滚动预报,预报时段为3h。系统可及时地为政府提供全州的泥石流预报信息,为减灾防灾决策提供技术支持。     

对泥石流形成演变的一种认识：自然条件组合论

泥石流是一定自然条件组合作用下的产物。水、地形坡降和松散固体物质是泥石流形成的三个基本条件,但必须在激发、触发或诱发因素作用下才能发生。对于泥石流的形成,自然条件组合对直接参与因子本身有选择性;组合因子中强度较弱因子的变化对泥石流发生有着决定性作用;影响泥石流活动的间接因子通过对直接参于因子的作用而对泥石流形成发挥效力,影响到泥石流活动的增强和减弱,暴发和停止;某一因子在历史上的演变,将影响到一系列因子的变化,泥石流活动将发生明显变化。自然条件组合论的这些基本观点将在泥石流预测预报、发展趋势、分类防治等方面的研究工作中,起到应有的作用。     

基于信息流理论的降雨指标与滑坡泥石流因果分析

降雨是滑坡泥石流灾害形成与发生的主导因素,但对其间的因果关系却缺乏定量的分析与验证。本文基于重庆地区2004～2016年的滑坡泥石流灾害数据与降水资料,具体分析了灾害与降雨的相关关系;并利用Liang-Kleeman信息流方法分别计算相应降雨指标与滑坡泥石流的信息流,结果表明:重庆滑坡泥石流灾害发生频次与年均降雨量的相关系数分别为0. 51、0. 53,均达到α=0. 1水平的显著性相关;年均降雨量、Pa指数、降雨日数、暴雨频次、暴雨量到滑坡泥石流均存在单向因果关系;暴雨量到滑坡泥石流的信息流最大,是诱发滑坡泥石流的最主要的因素。基于信息流理论的降水与滑坡泥石流灾害的因果分析,不仅为滑坡泥石流灾害降水预报模式提供理论支撑,也对提高滑坡泥石流灾害预报预警准确率以及开展防灾减灾工作具有重要意义。     

ENSO与云南蒋家沟泥石流灾害发生的关系

通过分析近40年来出现的ENSO事件对云南东川蒋家沟泥石流活动的影响可知,El Ni(~n)o与LaNi(~n)a对其的影响正好相反,且El Ni(~n)o的影响大于La Ni(~n)a的影响.El Ni(~n)o年,泥石流年发生频次、径流量和输沙量偏少的概率均较大,泥石流活动减弱的倾向明显;La Ni(~n)a年,虽有一定的对应关系,但不如El Ni(~n)o年明显,且影响更复杂一些,总的来说,泥石流年发生频次、径流量和输沙量偏多或持平的概率较大.     

东北地区水稻热量指数预测模型

利用1961-2000年的逐月气温资料,计算了东北地区3省和全区水稻的热量指数.通过对热量指数和大气环流资料的统计分析,建立了6个预测水稻热量指数的预测模型和1个集成模型,各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的水稻生长发育期间的热量状况.检验结果表明,所有模型的准确率较高,且稳定性较好.7个模型预测辽宁省、黑龙江省、吉林省和全区水稻热量指数的平均准确率都在90%以上,其中辽宁省的准确率最高,都在97%以上,预测效果最好,黑龙江省的平均准确率最小,但也都在91%以上.从不同类型的模型来看,集成模型的预测效果最好,准确率最高.     

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.     

哈尔滨市短临天气预报研究

从短临预报的定义和内容出发，就短临预报业务系统流程、地面要素加密信息收集显示、多普勒雷达预警信息和预报指标、重大灾害性短临预报的气象要素信息／预警信息／预报指标及物理量、不稳定指数预警信息／预报指标及合并显示、卫星云图降水／冰雹估计、3h降水／温度预报方法、预报编辑系统设计等方面，阐述了哈尔滨市短临预报业务的建设过程及其开展的方式、方法。     

泥石流预报中的多层降水预报/监测系统

利用数值天气预报、静止气象卫星云图、天气雷达回波和遥测雨量等4种方法,进行了大气降水的预报与监测,构建了不同时间尺度满足不同精度的降水预报和监测体系,通过与下垫面中地形和地质等条件的耦合,为不同时间尺度的泥石流预报系统提供了相应的降水预报支持,以满足不同层次的泥石流减灾要求.     

浙江某水库大坝渗流安全综合分析

对浙江省某水库大坝的测压管观测资料进行了分析,建立了用来预报测点水位并能反映大坝实际渗流性态的统计模型。在此基础上结合观测资料采用有限元方法反演了坝体、坝基各分区的渗透系数,预测未来高水位时大坝的渗流性态,并建立了物理概念明确、预报效果较好的渗压确定性模型。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅳ)——均生函数预测方法

均生函数预测方法是开展环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的均生函数预测模型,各模型预测的平均精度基本都达到95%以上,与逐步回归统计模型一致,但普遍要好于GM(1,1)模型,同样可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

影响上海地区热带气旋频数的预测水平评估

在文献「１」研究的基础上,探讨了热带气旋频数预测水平的评估方法,定义了三个更适合于评估每年热带气旋预测性能的参数,对影响上海地区热带气旋频数的预测水平进行了评估,并与“九五”攻关前的业务预测性进行了比较。     

基于农户尺度的农业旱灾成灾风险评价与可持续发展

在对雨养和灌溉农业典型区农户问卷调查的基础上,提出了成灾风险的概念和评价思路,构建了农户尺度农业旱灾成灾风险的评价指标体系和模型;基于国家农村调查队的统计数据,对典型区农业旱灾成灾风险进行了评价,确定了人均纯收入2500和2750元,以及人均粮食产量200和800kg为几个影响农业旱灾成灾风险变化的临界值.最后,提出了雨养/灌溉农业典型区降低成灾风险的可持续发展策略,如波动的农牧业政策、提高自然降水利用率等.     

都(江堰)汶(川)公路泥石流危险性评价及活动趋势

泥石流危险性评价是合理制定泥石流防治方案和进行泥石流防治工程设计的必要前提。板子沟、桃关沟、登基沟和彻底关沟是岷江两岸的大型泥石流沟,严重威胁着沟口公路桥梁的安全。危险性评价结果表明,登基沟、桃关沟和板子沟均为具有高度危险的泥石流沟,危险度分别为0.74、0.69和0.68,高度危险的泥石流沟可造成重大灾难和严重危害。彻底关沟泥石流危险度为0.50,属中度危险。板子沟、桃关沟和彻底关沟均为低频率泥石流或高含沙洪水,平均20～50年发生一次;登基沟泥石流(包括高含沙洪水)发生频率稍高,平均5～10年发生一次。研究表明,如果板子沟和桃关沟内人工采石的强度能得到有效控制,没有明显迹象表明上述4条沟的泥石流活动会有增强的趋势。     

潜在泥石流的界定与判识——以金沙江流域溪洛渡库区为例

选择在建的溪洛渡库区作为研究区域,通过详细的野外考察,确定金沙江流域溪洛渡库区干流共有现代活动泥石流沟57条。利用Matlab构建SOM神经网络模型,依据这57条泥石流样本,选择流域面积、主沟长度、相对高差、沟床比降、平均坡度、相对切割程度、圆状率和侵蚀程度等8个指标,对干流46条沟谷进行预测。预测结果分为：①非泥石流沟有19条,分布在雷波-永善三角台地上;②低危险潜在泥石流沟有14条,分布在库区尾端;③高危险潜在泥石流沟有13条,分布于库区中间位置。预测结果可以为库区生态修复和工程治理提供依据。