基于概率模型的四川省降水诱发地质灾害风险预警方法研究

开展降水诱发地质灾害风险预警是降低地质灾害风险的重要手段之一。基于2008-2019年四川省地质灾害历史灾情数据,在地理分区基础上,以地形、岩土、植被、气候因子为区划评价因子,采用信息量模型,将四川省划分为7个地质灾害分区。以正态化处理后的地质灾害有效降水量为建模因子,采用高斯拟合方法,建立各分区降水诱发地质灾害概率模型,并进行地质灾害预警检验。结果表明:(1)四川省可划分为盆地及盆周山区低易发区、中等易发区、高易发区,西南山地次易发区、易发区,川西高原次易发区、易发区等7个地质灾害分区。(2)ROC(Receiver Operating Characteristic)曲线分析表明,盆地及盆周山区的地质灾害分区精度略低于西南山地区和川西高原区的分区精度。(3)各分区正态化处理后的有效降水量与地质灾害频率具有很好的高斯分布关系。(4)建立的降水诱发地质灾害概率模型的地质灾害预警成功率为72%,当日降水量≥10 mm时,地质灾害预警成功率为83%。

四川省水稻综合气象灾害风险区划

本文利用1981-2012年四川省82县的水稻单产资料,采用HP滤波法,进行水稻气象产量分离,分歉收年和成灾年两个年型,研究四川省水稻单产平均减产率、减产率变异系数和不同等级减产率风险概率的空间分布特征,并基于成灾年风险区划指标,开展四川省水稻综合气象灾害风险区划。结果表明:HP滤波法可用于四川省水稻气象产量分离,四川省水稻气象产量具有显著的准4 a、7 a周期振荡特征。平均减产率从西南向东北方向呈现"高–低–高"分布特征,80%以上县歉收年平均减产率介于2%~7%,成灾年平均减产率介于6%~15%。各县歉收年减产率变异系数介于0.6~2.2,成灾年减产率变异系数介于0~1.2;减产率变异系数相对高值区位于西南山地西部、盆地南部和盆地北部山地。各级减产率风险概率大值区主要集中于广元和巴中地区,还包括盐亭、古蔺、盐源、越西等县。四川省水稻综合气象灾害高风险区主要分布于盆地北部、盆地南部和西南山地西部等山区,中等风险区主要分布于盆地丘陵区及盆周低山区,低风险区主要分布于盆地平原、浅丘区和凉山州中东部。风险区划结果与四川省气象灾害分布和水稻农业气象灾害分布的研究成果相吻合,可为四川省水稻防灾减灾提供科学依据和重要参考。

WRF模拟青藏高原东南部极端旱涝年降水的参数敏感性研究

为了进一步评估和提高区域模式对青藏高原地区极端气候的模拟能力,利用WRF模式,采用不同模式参数(包括边界位置、积云对流、边界层参数化方案和水平分辨率)模拟了青藏高原东南部极端旱(2006年)、涝(1998年)年夏季降水。对比不同参数模拟的降水结果表明:整体而言,无论是旱年还是涝年,除南边界以外的模式边界位置对高原主体和东南部降水模拟的影响较小;边界层方案对降水空间形态的模拟影响较小,而对降水量级的影响较大;积云对流方案对降水空间形态和量级的影响均较大;采用15 km水平分辨率时可显著改善模式对高原主体和东南部降水的模拟水平。WRF采用适当的参数组合能较好地模拟高原主体和东南部降水的空间分布,但降水量偏大。整体而言,能较好模拟旱年降水的边界层和积云对流参数化方案组合也能较好模拟涝年降水。模式模拟的高原南侧降水偏多可能使高原南侧西风偏强,并进一步造成云南西南部降水偏多;湖南南部降水偏多可能在云南东北部至贵州地区激发出较强的气旋式环流偏差,该偏差环流在四川盆地形成异常强的偏北风,导致低纬度地区进入四川盆地的水汽偏小,从而在四川盆地形成明显的相对干偏差。因此,模式在四川盆地降水模拟能力的提高不仅要做好参数的本地化工作,还需要关注盆地以外地区的影响。

气象干旱综合指数MCI在四川省的适用性分析及修订

使用1991—2013年四川省156站逐日气温、降水资料和干旱灾情资料,利用灰色关联方法建立了实际干旱灾害等级划分标准,进而分析了MCI指数在四川省的适用性,最后利用投影寻踪方法对MCI指数进行修订。结果表明:选择农作物受灾面积、社会受灾人口和直接经济损失三项指标建立的灰色关联度可以很好的表征干旱灾害的综合损失情况。适用性分析表明,基于MCI的干旱等级评估准确率普遍偏低,其中实际发生特旱21次,而MCI评估结果达115次。MCI指数对旱情等级评估偏重,这可能与四川省灌溉和供水能力逐渐提高有关。以灾害灰色关联度为参考序列,利用投影寻踪方法揭示MCI各个分量对实际旱灾的影响,找到最优投影方向,建立了MCI指数的修订系数。修订后的MCInew较MCI对旱灾等级的评估能力明显提高,其中对特旱评估的准确率从16.5%提高到62.5%,个例分析也表明MCInew与实际旱情的发生发展过程更加吻合。

“三审制”在科技学术期刊审稿中的运用——以《高原山地气象研究》为例

本文以《高原山地气象研究》在审稿中采用的编辑初审、编委会复审、主编定审会终审的"三审制"方法为例,分析了专业性较强的科技学术期刊,如何结合自身特点,在审稿工作中合理有效地运用"三审制"的方法,提高期刊质量水平。

四川省水稻关键生育期不同等级干旱评估研究

水稻在四川粮食生产中占重要地位,干旱一直是制约水稻生产的主要因素,夏旱、伏旱频发,造成水稻减产.结合水稻生产的特点和气候条件,选取水分盈亏指数作为干旱评估指标,分析了1961-2014年四川水稻7大种植区不同生育期的干旱时空变化特征及其风险分布情况.结果表明:从时间变化看,各区不同生育期干旱站均次数变化趋势大体相近,尤其是发生次数较高的盆中、盆东和川西南山地,趋势大体相同.干旱相对高值出现在70年代末、90年代末期以及2005年前后,自此以后出现了明显的下降趋势.干旱频率分布特征为全生育期以轻旱为主,以盆中频率最高;孕穗-抽穗期发生轻旱的频率较低,中旱以上发生频率超过50%的地区主要分布在盆中、盆西及盆周地区;抽穗-成熟期以发生轻旱为主,频率较高值分布在盆中、盆南局部和川西南山地部分地区(多在50%以上),中等以上干旱则很少发生.水稻干旱风险分布为全生育与孕穗-抽穗期发生重度及以上风险区域大体一致,主要集中在盆西、盆中的大部、盆周的北部以及川西南山地大部;抽穗-成熟期发生重度及以上风险区域集中在盆东、盆中、盆南和川西南山地局部地区.

基于SPEI的四川省盆地区季节性干旱时空变化特征分析

基于四川省盆地区1961-2012年57个台站逐月气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)对盆地区近52 a季节性干旱的时空分布特征及变化趋势进行分析。结论表明,(1)在季节性增暖和少雨趋势协同作用下,盆地农区春夏秋冬四季干旱化加剧,其中秋季增温率达0.154℃·10 a^(-1),且降水以15.22 mm·10 a^(-1)的速率减少,干旱化趋势在四季中最为显著。(2)对比不同等级的干旱,秋季中旱站次的增加趋势最为突出;从1990 s后期开始春夏秋冬四季重旱和特旱站次大体上呈增加趋势,极端干旱灾害影响扩大。(3)四季盆地区域干湿分布特征和变化趋势均存在显著的空间差异,其中盆西平丘区、盆中丘陵区和部分盆南缓丘区是季节性干旱化倾向较为明显、干旱影响面积较大的地区,需要加强防灾减灾措施,以规避干旱事件增多带来的不利影响。

基于GIS的冬小麦干旱灾害风险分析及评价——以四川省冬麦区为例

以四川地区冬小麦干旱灾害为例,利用气象数据、产量数据、地理信息数据以及农业经济等数据,在小麦作物气候适应性分区的基础上,选取灾害强度、地形、河网、作物种植分布等要素作为风险因子,应用层次分析法建立灾害风险区划指标体系,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和抗灾能力4个方面进行分析,建立适用于四川省冬小麦干旱灾害的综合风险区划模型并计算风险指数,借此将四川地区划分为由高至低的5个风险等级区域.结果表明,针对冬小麦的四川地区干旱灾害风险水平具有显著的地域分布差异,高风险和较高风险区主要集中在四川盆地中部及西部的浅丘和中高丘陵区,此外受季节性干旱气候控制的攀西农区风险水平也较高.

青藏高原积雪变化及其对中国水资源系统影响研究进展

回顾了青藏高原(下称高原)积雪变化及其对中国水资源系统影响研究进展,探讨了开展高原积雪异常对中国水资源系统影响研究存在的不足和未来趋势。高原积雪分布极不均匀,呈四周山区多、腹地少,两侧多、中间少的空间分布特征。高原东部积雪变化最显著且主导了整个高原积雪的年际变化,因此该地区积雪异常更值得关注。自20世纪60年代以来高原积雪总体呈缓慢增加趋势,21世纪初期春季和冬季积雪略有减少。目前,关于高原积雪变化对我国水资源系统影响的研究主要集中在高原积雪异常对降水和旱涝影响及其预测指示性研究两方面。高原积雪主要通过季风影响我国的降水时空分布,进而影响水资源系统。高原积雪异常对我国降水影响大,且范围广,可作为降水预测的一个重要信号,同时其对我国旱涝分布具有重要影响,并且对旱涝预测具有指示意义。

一种改进的高原季风指数及其与四川春旱的关系

利用1961—2016年四川150个气象站的春旱日数资料和NCEP再分析资料,采用相关分析、小波分析,以及合成分析等方法,通过对Div_PMI的改进定义了一个新的高原季风指数Div_PMI2,并分析了高原冬季风异常造成四川春旱异常的可能原因。结果表明,四川大部地区春旱日数呈弱的减少趋势,但春旱常发区(四川盆地西部和南部及川西南山地)呈显著增加趋势;与几种代表性高原季风指数比较,Div_PMI2能够更好地反映高原冬夏季风的转换时间和相对强弱,56年内该指数冬(夏)季均为正(负)值,没有出现相反的情况,并且与四川平均春旱日数有更高的相关性和更为相似的周期振荡特征;环流分析表明,当高原冬季风偏强时,春季西伯利亚高压偏弱、孟加拉湾和高原高度场偏高、西太平洋副高偏东,导致北方冷空气偏弱、高原低值系统发展受阻、西南暖湿气流不能输送到四川,加之对流层中层被下沉气流所控制,水汽向外辐散,由此导致该地区出现晴朗少雨天气,发生春旱。

青藏高原热源与天气系统影响灾害性天气的研究进展

青藏高原热源与天气系统对我国灾害性天气的影响一直是高原气象学的重点和难点。本文从高原热源与天气系统影响灾害性天气关键区与强信号、高原涡与西南涡基本结构和演变特征及其东移机制、高原热源与天气系统关系及其对暴雨天气影响、基于高原影响的灾害性天气分析诊断预报技术等4个方面,综述了其近10年内的最新进展;并针对高原地-气过程影响、天气系统分布演变特征、高原影响灾害性天气机理和高原气象观测试验布局等研究指出了存在的主要问题;最后,围绕高原气象综合观测系统、高原天气变化理论和高原天气预报技术展望了青藏高原影响灾害性天气未来的主要发展趋势。

四川盆地冬季霾日数的分布特征及其与气象条件和海温关系

利用四川盆地气象站点资料和NCEP/NCAR再分析资料,结合四川盆地冬季霾日数的时空变化特征,分析了影响盆地冬季霾日数的气象条件,探讨了海温异常对冬季霾日数的可能影响,基于海温关键区建立冬季霾日数预测模型,并检验了模型的预测能力。研究表明,四川盆地冬季霾日数呈弱增加趋势;四川盆地三大城市群为冬季霾多发区;四川盆地冬季霾日数与相对湿度、气温、降水日数关系显著。四川盆地冬季霾日数偏多(少)年,大气环流异常呈西伯利亚高压偏弱(强)、欧亚中高纬呈北低(高)南高(低)、东亚冬季风偏弱(强)、副热带西风急流偏弱(强)。秋季东北太平洋、热带太平洋以及北大西洋海温关键区暖海温(冷)发展,有利于盆地盆地冬季霾日数偏多(少)。前期秋季东北太平洋、热带太平洋、北大西洋海温异常是影响四川盆地冬季霾日数的年际预报信号,对四川盆地冬季霾日数的多寡具有较好的预测能力。

四川省猕猴桃溃疡病发生的气象条件和综合防治

猕猴桃溃疡病是一种毁灭性细菌病害,严重危害猕猴桃产业。近年来,猕猴桃溃疡病在四川省危害程度不断加剧,发生面积不断增加,对四川省猕猴桃生产造成重大损失。分析总结低温多雨是四川省猕猴桃溃疡病发生的主要气象条件,并通过对四川省成都、巴中、广元、雅安、宜宾以及绵阳等地区的猕猴桃溃疡病发病情况和发病特点的调查分析,发现品种、海拔和树龄与溃疡病的发生直接相关,表现为在被调查的4个品种中,红阳最感病,徐香最抗病;海拔越高,溃疡病危害越严重;溃疡病发病程度随树龄的增加逐渐加重。在此基础上对猕猴桃溃疡病提出综合防治措施建议,皆在为四川省猕猴桃产业提供服务。

改进气象雷达TITAN算法在灾害性天气预警中的应用研究

提出一种适用于我国不同季节、经纬度和下垫面的改进气象雷达TITAN算法。建立天气雷达数据格式转换系统,将我国不同型号新一代天气雷达基数据转换成MDV格式雷达数据;按我国不同气候类型、经纬度和海陆下垫面特征,统计获取不同区域强风暴天气雷达特征指标参数阈值。利用云贵高原和海南地区不同下垫面的两次典型超级单体强风暴天气雷达实况数据与改进的TITAN算法进行实验对比分析。分析结果指出,采用改进TITAN算法识别、跟踪和预测0.5~1 h后的强风暴天气误差较小,可信度较高,有助于识别预警灾害性天气和人影指挥作业。

1998~2018年青藏高原气象学文献计量内容分析--基于CNKI中文核心期刊数据库

青藏高原对全球气候变化尤其是我国天气气候有着十分重要的作用和影响,本文研究以期为青藏高原气象研究及学者提供有价值的参考。主要结论如下:(1)较大范围区域及关联区域天气气候研究是青藏高原气象学的主流方向。(2)论文呈现的研究热点依次为高原气候、降水(雨)和降(积)雪。(3)国内14种主要中文科技核心期刊中,《高原气象》刊发青藏高原论文数最多。(4)高产作者群中7篇以上论文作者有26人,其署名单位总次数靠前的机构是中国科学院寒区旱区环境与工程研究所和中国气象局成都高原气象研究所。(5)综合分析得出青藏高原气象学学科颇受关注且持续影响力较大的学者群体。

基于FloodArea模型的成都主城区内涝风险评估

本文以成都主城区为例,运用气象数据、地理信息数据、社会经济统计数据及内涝灾情资料,通过多种常用分布函数的对比,选出重现期降水估算的最优函数,采用Pilgrim&Cordery法推求研究区的小时雨型,然后结合改进的基于FloodArea内涝模型,开展了24 h历时20、30、50、100 a一遇降水情景内涝模拟,并利用修订的内涝公路风险等级标准和财产损失曲线,探讨100 a一遇降水情景下内涝交通风险等级和居民室内财产损失风险。结果表明:①GEV(Generalized Extreme Value Distribution)分布函数是成都主城区重现期降水估算的最优函数;主城区24 h历时小时雨型呈双峰型,且峰值出现在降水过程前部。②基于FloodArea模型,通过对输入数据或参数的改进,能够较好模拟城市内涝空间分布;各降水情景模拟结果显示高新南区、高新西区、青羊区内涝淹没范围占比相较其他地区偏高。③24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成成都主城区86.1%公路长度占比出行困难,其中一级风险公路长度占比为10.5%,二、三级风险公路长度占比分别为27.5%、28.4%,成华区内涝公路风险最高。④24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成居民室内财产潜在损失约占主城区GDP(Gross Domestic Product)的0.8%,其中武侯区财产损失风险最大,潜在损失占其GDP的1.6%。

不同边界层参数化方案在中国西南地区东部高分辨率气候模拟中的敏感性研究

为了进一步评估和提高区域模式对西南地区东部高分辨率气候的模拟能力,利用WRF模式,采用多种边界层参数化方案(下称“不同方案”)对西南地区东部1998—2019年夏季降水和气温进行双重嵌套模拟(外层为D01,内层为D02)。对比不同方案模拟结果表明:多年平均降水量在D01中基本为湿偏差;D02中在四川盆地和重庆低海拔地区为干偏差,湿偏差主要位于贵州和重庆的城口、石柱和武隆一带的地形复杂区;总体上D01中ACM2方案误差最小,D02中MYJ方案误差最小。对多年平均气温的模拟在D01中除了四川盆地一带为暖偏差外其余大部地区基本为冷偏差,D02中大部地区为暖偏差;总体上D01和D02中MYJ方案误差最小,YSU方案最大。对于降水量和平均气温年际变化的模拟技巧在D01和D02中相对较高的地区均集中在重庆中西部和湖北大部地区;降水量总体为YSU方案最高,MYJ方案最低;平均气温总体为MYJ方案最高,ACM2方案最低。因此,提升模式分辨率至对流尺度后对不同气象要素模拟技巧最优的方案存在差异,需根据业务情况选择适合本地的参数化方案。

青藏高原周边地区持续性暴雨特征分析

长江上游的暴雨是造成该区域和长江中下游洪涝的主要因子,研究长江上游的青藏高原周边地区持续性暴雨特征对防灾减灾有着重要意义。应用历史天气图资料、NCEP 1°×1°再分析资料和国家气象信息中心提供的气候整编降水资料,采用统计和天气学方法,分析了1961 2011年青藏高原周边地区持续性暴雨特征。研究表明,青藏高原周边地区局地持续性暴雨通常持续3～4天,持续时间最长的暴雨发生在湖北武汉,为10天。整体上,高原地区较周边地区暴雨发生率相对低,局地持续性暴雨有4个降水高频中心,西藏东南部降水高频中心的波密发生频次最高,为15次;四川西部至中东部暴雨高频区持续性暴雨发生范围最广;另2个高频区为云南南端及湖北中东部地区。青藏高原东侧的西南地区区域持续性暴雨以持续3天为主,7月发生频率最高,21世纪以来,暴雨中心有向东移动的趋势。通常持续性暴雨过程伴随高原低值系统活动,其中西南低涡是最主要的影响系统。

一次四川特大暴雨灾害降水特征及水汽来源分析

利用四川气象台站观测资料、JICA项目地基GPS水汽站观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究分析了2013年7月7-12日四川特大暴雨灾害过程中的降水变化特征及水汽来源。结果表明:此次特大暴雨灾害主要发生在四川盆地西部,强降水带从盆地西北部的广元一直向南延伸至南部的雅安、乐山,呈西南一东北走向;灾害过程具有降水总量大、强度大、降水中心稳定少动、持续时间长等显著特点。暴雨灾害的最大累积雨量出现在成都都江堰地区,都江堰站过程总降雨量达到744.9mm,创下了有气象记录以来该站过程降雨量的极大值和四川省国家级观测站暴雨过程降雨量的极大值。此次暴雨过程的水汽来源和气候平均状态并不完全一致,除了南海、西太平洋地区的偏南风水汽输送,孟加拉湾北部的西南风水汽输送以及高原主体上空的偏西风水汽输送以外,还出现了一条新的水汽输送路径:阿拉伯海北部的西南风水汽输送途经高原主体、高原东南部进人四川。充足的水汽条件、有利的水汽辐合辐散形势以及亚洲中高纬度大尺度环流形势的稳定维持等因素的共同作用导致了此次暴雨过程雨带稳定、雨量超常。

一次伴有高原低涡和热带气旋活动的持续性暴雨过程分析

为了进一步考察持续性暴雨发生机制,针对2010年7月下旬川、陕、甘地区的一次持续暴雨过程,应用MICAPS资料,FY-2E辐射亮温资料,TRMM卫星降水资料,NCEP每6 h 1°×1°分辨率的分析资料,主要分析了暴雨发生的环流背景,暴雨直接影响系统-高原低涡、热带气旋、中尺度对流系统、冷暖平流等对持续性暴雨的影响。结果表明:(1)本次持续性暴雨过程发生在对流层高层南亚高压由纬向型转为经向型,对流层中层副热带高压东退西进,热带气旋登陆西行,高原低涡东移受阻,中尺度对流系统不断生消的有利条件下。(2)高原低涡与热带气旋相互作用使两者移速减缓,涡区切变流场加强,正涡度平流输送使低涡加强与维持。(3)低涡为暴雨发生提供了有利的抬升条件,使降水期间涡区呈现较强的正涡度和辐合上升运动,降水最大值出现时间对应辐合上升运动最强时,降水过程中对流层中低层为垂直正螺旋度,有利于低涡系统维持和降水持续,垂直正螺旋度大值区及出现时间对强降水发生及落区有一定的指示性。(4)对流层低层暖平流输送使暴雨区能量持续积累,同时也使暴雨区中尺度对流系统生肖不断,降水得以发生和持续。