基于多普勒天气雷达数据的台风灾害评估系统

台风是影响我国的主要气象灾害之一,多普勒天气雷达是研究灾害性天气形成机理、结构特征的最重要手段。为进一步提高台风灾害评估的准确性和及时性,基于先进的多普勒天气雷达探测技术及时获取台风过程中的降水量、降水强度、最大风速作为动态因子,选取相对高度、坡度、经济易损性作为静态因子,利用可拓理论建立台风灾害评估模型,以ARCGIS作为开发平台,开发了台风灾害评估系统,实现了台风灾害评估的可视化和实时评估,为台风防灾减灾提供及时的决策服务。     

突发性气象灾害监测系统的设计

本文探讨了一种以新一代多普勒天气雷达为探测手段,应用GIS技术,借助Surfer等值线分析功能,获取灾害性天气落区、面积等定量化信息的方法,并据此以VB及VBA开发了一套突发性气象灾害监测系统,并给出了该系统一次典型冰雹过程的应用实例.     

一次超级单体风暴中龙卷的天气过程分析及龙卷强度判定

对2008年5月23日发生在哈尔滨中南部的一次超级单体风暴中龙卷天气过程的天气形势、卫星云图、雷达回波进行了综合分析.研究结果表明:此次灾害性强风暴是一次龙卷过程;龙卷的出现与高空风场的分布及大气稳定度密不可分;龙卷母云的形状及性质与冰雹云相近,其发生发展与低空急流密切相关;龙卷出现在超级单体风暴的"V"型缺口附近,多普勒速度场上伴有强中气旋.文中还利用多普勒雷达产品中气旋的最大流人流出速度计算了中气旋强度,并结合现场勘查及灾情信息,对龙卷强度等级进行了判定.     

珠江三角洲大暴雨的多普勒特征及形成机制

利用广州CINRAD-SA新一代多普勒天气雷达资料,结合天气形势分析,研究了华南地区夏季短时大暴雨的发生、发展过程,特别是中小尺度系统引发短时大暴雨不同发展阶段的多普勒特征以及辐合强度与短时大暴雨的关系,并对短时大暴雨的发展机制进行了初步探讨.通过分析发现,短时大暴雨产生于低空强盛西南气流等有利条件下,近地层雨区附近的气旋式扰动有利于激发对流,抽吸作用、局地锋生对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.在短时大暴雨发生初期及发展旺盛期,大多数都伴有逆风区、辐合带等多普勒特征,中气旋更是与高强度降水、地面强风等剧烈天气密切相关.     

“威马逊”台前飑线天气背景成因和雷达预警方法

用常规气象观测资料和多普勒天气雷达观测资料对“威马逊”台前飑线的天气背景和雷达回波特征做了分析。结果表明:华南区域大气层结不稳定,广西东南部有中层干区和较强垂直风切变是该区域台前飑线发生和雷暴大风多发的主要天气背景成因。“威马逊”台前飑线由三段短弓形回波组成,东部弓形回波具有较典型的雷暴大风回波特征。以空间适用性和时间提前量作为衡量标准进行对比,发现反射率核心下降的实用性和预警效果最好,其次为中层径向辐合和地面辐散。     

基于激光测风雷达的西安重污染天气过程特征指标

选取西安两次重污染天气,结合第十四届全国运动会、第十一届残运会暨第八届特奥会气象保障新建激光测风雷达数据产品研发应用,总结形成对西安重污染天气预警服务有良好参考意义的特征指标。结果表明:重污染天气发生前48 h,500 hPa上新疆至陕西一带盛行一致偏西气流,700 hPa上陕西中南部受槽前西南气流影响,-20℃等温线在40°N以北,850 hPa上-8℃等温线在关中35°N以北,西安站3 km以下存在多层逆温,温度垂直递减率小于3 ℃/km。重污染天气转为优良天气时,500 hPa上贝加尔湖一带低槽东移南压,40°N、110°E附近明显冷平流或温度锋区迅速南移影响河套至陕北,700 hPa上35°~40°N、110°E附近南移锋区经向温度梯度增至10 ℃/500 km,-20℃等温线南压至陕北北部,850 hPa上-8℃等温线移至关中南部,锋区向南移动影响陕西大部,延安、西安一带偏西南风转为偏北风,西安站3 km以下多层逆温减弱、消失,温度递减率增至5 ℃/km以上,低层过程降温超过8℃。研发的激光测风雷达产品提供了时空高分辨的近地层风场监测信息:重污染发生发展时,2 km以下各层风速小于6 m/s、维持弱下沉运动;重污染天气消散、转为优良天气时,2 km以下部分层次风速由8 m/s增至10 m/s以上,上升运动趋势与分钟尺度内波动振荡明显加强。     

基于多装备协同观测的烤烟气象减灾系统分析

现有高山新一代天气雷达受遮挡存在探测盲区,加之每次6 min的VCP模式时效限制,观测局地强对流天气常难以满足人影业务系统的作业需求。为此以罗平县为试点建设基于多装备协同观测指挥的新型烤烟气象减灾系统,由1部YW-X1-B型数字化天气雷达、6部大气电场仪和地面自动气象站与曲靖新一代天气雷达组成多装备协同人影作业指挥系统,重点针对强对流天气开展烤烟种植防灾减灾探索。经过一年多的检验,取得了较好的效果。该文以X波段双偏振天气雷达为基础,主要介绍其基本原理,功能、技术指标和探测模式,简单对比了该雷达同新一代天气雷达的回波特征及典型冰雹天气系统雷达回波指标差别,初步提出了回波之间的差异判据以及提高人影作业效果实现减灾的方法。利用个例分析表明：该雷达能在增雨防雹作业指挥和气象保障服务中具有良好辅助作用;同时对0°层亮带探测情况说明该雷达也具有较好的暴雨天气探测能力。通过对该雷达的业务能力和应用分析,探讨了该雷达在防灾减灾中发挥的作用,对发展X波段天气雷达建设有一点参考价值。     

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。     

基于星载雷达的洪水灾害淹没范围获取方法探讨

探讨了以星载雷达监测所获得的数据为数据源,提取洪水灾害淹没范围的基本原理和方法,并以１９９５年５月洞庭湖遭受洪水时所获得的ＪＥＲＳ－１ＳＡＲ数据为例,说明了该方法的应用及其有效性。     

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ARMA模型磁暴抑制的地震TEC异常分析∗

地震孕育的过程中会影响电离层的粒子浓度（TEC）,因此可以通过 TEC 数据分析地震异常信息,但是 TEC 数据相较地震事件受太阳活动影响更大,所以以往的研究通常只能选择太阳活动较为平静的时期。受磁暴影响 TEC 数据无法正常反应 2021 年云南大理州等地的地震异常信息,因此抑制磁暴干扰就显得格外重要。在滑动四分位法的基础上提出一种基于 ARMA 模型的 TEC 数据磁暴抑制方法,通过重新拟合磁暴发生前后的 TEC 数据, 从而代替原始数据进行分析,在一定程度上降低磁暴对地震的信息的影响,然后提出一种地震特征及其相关性的模型对 TEC 异常和地震事件的相关性程度进行分析。基于 IGS 数据分析中心提供的全球电离层电子浓度数据,分别对 2021 年云南大理州漾濞县 6.4 级地震和青海果洛州玛多县 7.4 级地震进行仿真分析,分别使用传统的滑动四分位法和滑动窗口法,并通过提出的相关性模型对磁暴抑制前后的特征和事件相关性结果进行对比,结果表明去除磁暴后的特征与地震相关性增加约 13~18%。     

基于设计暴雨强度城市河道排涝与管渠排水标准关系研究

城市化地区河道排涝系统与管渠排水系统,分属不同的管理部门,遵循不同的行业规范。该文分析了城市河道排涝与城市管渠排水的功能及关系,从排水系统的特点及计算方法探析了城市河道排涝与管渠排水的区别。还讨论了排涝标准三个主要因素暴雨历时、排涝时间和设计暴雨重现期的拟定,探讨了城市河道排涝与城市管渠排水标准的衔接方法,并以合肥市十五里河为例,通过推求设计暴雨强度拟定河道排涝和管渠排涝设计暴雨重现期之间的定量关系,为城市排水工程规划提供了参考依据。     

基于试验数据的填充墙RC框架性能指标限值研究∗

为了建立我国砌体填充墙 RC 框架结构性能水准与性能指标间的对应关系,通过收集整理国内填充墙 RC 框架拟静力试验数据,建立了本土化填充墙 RC 框架试件试验数据库。参考《建（构）筑物地震破坏等级划分》（GB/T 24335—2009）,定义了填充墙 RC 框架的 5 个性能水准及其破坏状态描述,根据试验现象提取试件首次达到每个性能水准时的层间位移角作为样本,通过统计分析,分别给出刚性连接和柔性连接填充墙 RC 框架具有 84% 保证率的层间位移角限值,并与《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）和现有研究中给出的限值进行对比,最后进一步分析了采用不同类型砌块的填充墙 RC 框架结构性能水准限值的差异。结果表明,相较于规范限值,刚性连接的填充墙 RC 框架限值在轻微破坏和中等破坏的性能水准下均偏小,而在严重破坏的性能水准下远大于规范限值;相较于现有限值,作者研究得出的限值具有性能水准判定标准统一、数据更符合我国国情的特点;相较于传统的黏土砖和普通混凝土砌块,采用加气混凝土砌块砌筑填充墙的 RC 框架结构侧向变形能力更好。     

温带风暴潮灾害链的识别与区分--以莱州湾风暴潮为例

我国温带风暴潮灾害主要集中在渤海、黄海沿岸,其中莱州湾沿岸是频繁发生的重灾区。以识别莱州湾沿岸发生的温带风暴潮灾害链的组成为研究目标,通过2次典型灾害事件分析了温带风暴潮灾害的成因、发生及其演化规律等问题,进而识别了温带风暴潮灾害链发生过程中的灾害类别及相应致灾因子,根据致灾过程提出了5种灾害链条,最后区分了不同行业灾害损失中主要致灾因子的作用。研究结果可对温带风暴潮灾害链的预警及减灾工作提供决策支持。     

沙尘暴监测与预警方法研究

基于对以往沙尘暴监测和预报的研究，依托天气气候观测网，应用不断发展的卫星遥感监测和天气预报技术，提出符合陕西省天气气候特点的沙尘暴监测、综合预警方法。     

突发事件连锁反应的实证研究——以2008年初我国南方冰雪灾害为例

从突发事件连锁反应分析,认为2008年初我国南方的冰雪灾害是由自然灾害引发的连锁反应事件。选择了新浪网冰雪灾害报道专题的近4 000篇报道作为数据源,从时间、空间和事件角度揭示了此次冰雪灾害的演化过程,并分析了事件扩散的原因。     

基于模糊数学和权的最小平方法的泥石流易发性评价方法

基于模糊数学中多级模糊评判的理论和方法,结合泥石流灾害的具体特点、成因、机理分析,建立了一种新的泥石流灾害易发性的多级模糊综合评价模型,并且运用层次分析法中权的最小平方法来确定评价指标的权重。以西安市临潼区大水沟泥石流为例,选用典型评判指标,建立二级近似推论,进行泥石流易发性的两级模糊综合评价。     

基于粗糙集的城市燃气管道破坏灾害演化诱发机制分析

利用粗糙集理论,在分析大量事故案例的基础上,构建城市燃气管道破坏事故的灾害演化网络模型,找出网络中各灾害事件的诱发因素,在此基础上,对诱发因素进行分级,并将分级的诱发因素作为条件属性,将各灾害事件是否发生作为决策属性;根据条件属性和决策属性,建立相应的数据信息表;对数据信息表中信息进行处理与计算,得到各个条件属性的上近似、下近似、正域,进而比较和计算分析得出可约简的条件属性,在此基础上,给出危机事件基于粗糙集的信息提取与不同条件下危机事件的预测分析。以交通封锁和交通堵塞两个危机事件的诱发过程为例来阐述上述方法,给出了在不同演化条件下交通封锁和交通堵塞是否发生以及发生概率。     

基于谱修正方法的非高斯风场模拟

为克服基于H erm ite谱修正方法的缺点,减少该方法中计算H erm ite多项式系数所需耗费的大量机时,提出了一种模拟非高斯风压场的新方法,采用非高斯累积分布函数(CDF)映射技术来代替基于H erm ite的概率密度函数(PDF)修正。选择任意边缘PDF模型作为概率目标模型,采用目标功率谱密度(PSD)作为样本函数,通过迭代修正该样本函数,使其收敛于目标概率密度函数和目标功率谱密度。将该方法应用于实际结构的非高斯风场模拟,模拟结果与目标谱符合良好,表明本文方法模拟非高斯风场具有较高的精确度和计算效率。     

基于桥梁自然纹理的全场位移监测方法∗

结构健康监测系统在桥梁上的测点十分有限,测试数据不完备导致结构安全状态评价困难。提出一种自然纹理条件下的结构全场位移监测方法。通过尺度不变特征变换算法提取结构表面自然纹理特征点,将提取的自然纹理特征点作为结构变形前后的点源数据,通过特征点匹配建立起变形前后特征点的位置关系。进一步,建立结构变形前后自然纹理特征点相对位置变化数学模型,提出结构全场位移矢量计算理论。最后,通过试验梁对方法进行验证,获得了试验梁的全场位移监测结果。验证结果显示,结构边缘挠度最大误差 4.94%,平均误差为 2.08%, 全场位移矢量最大长度误差 0.68 mm,最大角度误差 0.76°,计算得到的全场位移矢量与结构实际变形一致。