新型电力系统应对极端事件的风险防范与应急管理关键技术

保障电力安全是贯彻落实总体国家安全观的基本要求。当前,我国电力系统正向新型电力系统演进,新能源不确定性、设备低抗扰与弱支撑性等特征变化叠加日益严峻的极端事件威胁,使得提升电力系统弹性、防范电力安全风险成为一项复杂且具有挑战性的工作。该文在详细介绍新型电力系统弹性提升所面临挑战的基础上,从“风险评估—投资规划—预防准备—响应恢复”4个层面归纳新型电力系统应对极端事件的电力风险防范与应急管理技术,系统分析各层面的关键技术与研究重点。最后,对保障新型电力系统电力安全的实现路径进行展望,提出进一步深入研究的方向。

如何防范极端事件中金融市场尾部风险的跨国传染

极端事件通过复杂的金融网络和跨国资本流动,能迅速引发金融市场尾部风险的跨国传染,企业应通过改进金融产品设计和标准、加强跨国金融监管合作、提升信息披露和透明度,以及增强企业自身的抗风险能力等措施,来防范相关风险。近年来,全球金融市场经历了多次重大极端事件,如2008年全球金融危机、2010年欧债危机以及2020年新冠疫情所引发的市场剧烈波动,揭示了金融系统的高度脆弱性和全球市场的紧密关联性。在全球化进程加深的背景下,极端事件往往通过复杂的金融网络和跨国资本流动迅速扩散,造成尾部风险的跨国传染,对企业、市场和经济体构成多重威胁。

面向极端事件的配电网差异化韧性供电服务及其定价方法

近年来,由极端事件导致的大停电事故给用户的生产生活带来巨大挑战。为解决不同用户对配电网灾后应急供电需求的差异性问题,提出一种面向极端事件的配电网差异化韧性供电服务及其定价方法。首先,基于电网-交通网融合系统提出考虑移动储能(mobile energy storage system,MESS)规划与调度的配电网韧性提升方法。然后,基于用户差异化的灾后供电需求设计多种韧性供电等级下的服务定价菜单。最后,为将韧性供电服务的提供与用户需求相匹配,构建韧性供电服务提供与定价双层模型,上层配电网运营商(distribution system operator,DSO)提供差异化的韧性供电服务并设计定价菜单,下层用户结合服务成本与效益订购最佳的韧性供电服务等级。改进混沌模拟退火粒子群算法(chaoticsimulated annealing particle swarm optimization,CSAPSO),结合gurobi求解器迭代寻找模型的均衡解。算例分析表明,所提方法可有效权衡DSO与用户的效益,满足了用户差异化的灾后供电需求,实现双赢。

极端事件冲击下原油期货市场有效性的演变特征

原油期货市场极易受到地缘政治冲突和金融危机等极端事件冲击的影响,基于多重分形降趋波动分析和递归图方法构建了4种指标,量化分析了上海原油期货市场的有效性,并以国际原油Brent和WTI期货市场作为对比,系统地研究了极端事件冲击下市场有效性的动态演变特征。最后,对WTI原油期货市场的长历史数据进行了分析。研究发现:在相同的样本期间内,由于中国原油期货的制度优势、审慎适时的风控政策和具有强大韧性的经济基本面,极端事件冲击对国际原油期货市场有效性的负面影响要大于国内市场,从而使得上海原油期货市场的有效性在不同时间尺度下都高于Brent和WTI原油期货市场;原油期货市场的有效性不是固定不变的,具有显著的均值回复特征,极端突发事件会对原油期货市场的有效性造成严重的负面冲击,由于原油期货市场系统具有自我修复的能力,外生冲击造成的短暂动荡会被逐渐吸收化解,以维持自身市场有效性的相对稳定。所构建的市场有效性指标对预警原油期货市场风险具有一定的效果。

长江中下游平原2022年高温干旱复合型极端事件的影响因子分析

基于ERA5和ERA5-LAND再分析资料,利用水量平衡分解法,将净降水量(降水量减蒸发量,P-E)的变化分解为热动力贡献、热力学贡献和涡动贡献,分析了2022年发生在长江中下游平原的极端干旱事件的机理和演变过程,并将其与2013年同样发生在长江中下游的高温干旱事件进行对比分析。净降水量分析表明,2022年长江中下游平原汛期前期(5—6月)干旱主要由降水量减小导致,水量平衡分解分析显示,湍流涡动与平均环流变化的贡献是早期干旱的主要因子;中期(7—8月)的高温增强了地表蒸散发,尤其是裸土蒸发的增强,加剧了干旱程度,水量平衡分解显示,表征温度升高引起的水汽含量变化的热力贡献对干旱加剧的贡献最大;后期(9—10月)高温进一步引发平均环流变化导致的热动力贡献延长了干旱持续时间。而2013年的高温干旱为高温引发的热力学贡献主导,持续事件短,干旱程度弱。本文对2022年发生在长江中下游平原的高温干旱复合型极端事件的发展和演变过程的剖析,可为湿润区极端高温干旱事件的预测预警提供参考。

化解亲子冲突,防范极端事件

我们先来谈谈作为父母,应如何行动。首要之务是深入理解孩子。青少年正处于心理断乳的初期,也称为第二反抗期或危险期。这一时期是人的心理发展历程中一个尤为关键的阶段,容易出现极端行为。父母若对孩子缺乏理解,加之彼此关系的不平等和价值观的冲突,往往会加剧孩子的叛逆心理,进而可能导致极端行为的发生。

面向复合极端事件应对的应急物资保障体系优化路径

应急物资保障是防范化解重大风险、统筹好发展与安全两件大事的重要基础性工作,是应急管理体系和能力建设的重要内容。本刊开辟物资储备专栏,连续刊载应急物资储备相关理论探索和地方实践经验。栏目通过介绍应急物资储备的政策制度、资源投入、地方实践、技术支撑等工作,以期为各地应急物资储备工作提供可资借鉴的经验。

西北大学学者揭秘大气急流影响的农业和社会极端事件

急流是位于上层大气中的高速风带,分别在北半球和南半球由西向东环绕地球。急流位置的变化会导致天气状况的改变,进一步影响农业生产力和全球粮食安全。然而,人类对工业化时代之前急流的变异性及其影响了解非常有限。日前,西北大学城市与环境学院教授徐国保以第一作者身份在国际期刊Nature(《自然》)发表长文“大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件”,从大气急流的位置变化,对欧洲森林生态系统和社会、经济的影响进行了探讨,揭示了西北欧和东南欧之间对比鲜明的气候条件对农业、经济和社会的影响。

关于复合型极端事件的新认识和启示

近年来,极端天气气候事件频繁发生,且常常表现为多种事件交织形成的复合型极端事件。为了更好地认识复合型极端事件,IPCC AR6基于现有的新证据评估了复合型极端事件的最新研究成果,并取得一些新认识:扩展了有关复合型极端事件的定义,重点围绕高温干旱复合型极端事件、复合洪水和野火,评估了复合型极端事件的变化特征,探讨了复合型极端事件多因子之间的依赖性,对人类活动的影响进行了归因分析并给出了未来可能的变化。这些评估结果丰富了对复合型极端事件的基本认识。但根据现有的评估可以发现,目前在复合型极端事件发生发展机理认识方面还存在不足;同时,未来仍需进一步完善跨学科跨部门跨区域研究,加强对复合型极端事件形成机理、预估及其对生态系统,经济社会影响风险的评估,提高对区域气候变化的适应能力。

气候变化下水文极端事件变化预测研究进展

全球气候变化对洪水、干旱等极端水文事件的影响已成为一个亟待解决的科学问题。针对国内外在气候变化下采用统计降尺度和降雨径流模型对水文极端事件进行预测的研究进展进行了系统分析,在分类阐述的基础上,总结了国内外最新的研究进展及在预估过程中存在的问题和解决方案,试图凝练出一些气候变化背景下水文极端事件预估的新思路。结果表明:为有效降低极端水文事件预估的不确定性,各种集合模拟技术、数据同化方法、强化观测技术及水文模型的尺度转换理论将是有效的解决途径。

涠洲岛滨珊瑚骨骼生长率变化对气候变暖和极端事件增加的响应

较高纬度海域的珊瑚礁能否成为气候变暖背景下珊瑚物种的"避难所"仍不明确,在南海的相关研究更是稀少。文章通过X光照相的方法,测定了采自涠洲岛的滨珊瑚Porites样品的骨骼生长率;利用涠洲岛表层水温(SST)资料,分析了SST上升速率,并计算出周热度指数和正、负水温异常值,清晰地展现历史上该海域的极端高、低温事件;结合滨珊瑚骨骼生长率和水温参数的变化,研究涠洲岛滨珊瑚对全球变暖以及历史极端事件的响应和记录,并以此为例探讨南海北部较高纬度海域珊瑚对气候变暖和极端事件增加的响应。研究结果显示,采集的滨珊瑚年龄覆盖27年,即1984—2010年,其平均骨骼生长率为6.3mm·a-1,变化于3.1—9.9mm·a-1之间。所有滨珊瑚的骨骼生长率一致呈现出下降的趋势,特别是在1997年后比之前下降了26%。气候变暖、SST快速上升以及极端气候事件增加导致了涠洲岛乃至全球范围内珊瑚生长率的下降。较高纬度海域的珊瑚应对气候持续、快速变暖的能力表现得较弱,尤其是面对极端事件频发的情况时其脆弱性更加显著。

分辨率对区域气候极端事件模拟的影响

利用NCAR MM5V3对1999年6月长江流域的极端异常降水事件进行了模拟,主要研究不同水平和垂直分辨率对极端区域气候事件模拟的影响。数值模拟试验表明:模式能够模拟出极端强降水的主要分布特征;水平分辨率的提高降低了模式模拟的强降水偏差,对逐日降水变化的模拟更加合理,而垂直分辨率的提高基本上也都减小了模拟的强降水过程的偏差,改善对强降水的模拟能力;模式水平、垂直分辨率的提高在一定程度上增强了对强降水过程的模拟能力。水平分辨率的提高能够改善模式对海平面气压的模拟,而垂直分辨率的提高可以改善模式模拟的地面气温和低层环流。分辨率对中层大气环流的影响不是很敏感。不同积云对流参数化方案模拟的对流降水比率随水平分辨率的变化是不同的,Grell方案对流降水比例随分辨率的提高而增加,而Kain-Fritsch方案的结果相反。

2008年:气候持续变暖,极端事件频发

根据美国宇航局(NASA)的最新数据,2008年是自1880年以来全球第9个最暖的年份,至此,前10个最暖的年份都集中在最近12a(1997—2008年)里,全球气候变暖的趋势仍在持续。世界气象组织(WMO)的有关报告指出:北极的海冰面积在2008年融化期降至自1979年卫星测量以来的第2个最低点;同时,2008年极端天气气候事件频发,世界许多地方出现了洪灾、持续性严重干旱、冰雪风暴、热浪和寒潮等;拉尼娜现象在2月份呈峰值状态,以后逐渐减弱至近中性状态;南极臭氧洞进一步增大。

电力系统应对极端事件的新挑战与未来研究展望

自然灾害和人为攻击等极端事件威胁电力系统的安全稳定运行,受到广泛关注,提升电力系统极端事件下的快速恢复能力,构建弹性电力系统逐渐成为世界各国的共识。近期,委内瑞拉大停电使得电力安全问题上升到新的高度,同时在能源转型和电力发展的新形势下,电力系统应对极端事件又将面临一系列新的挑战。介绍了极端事件与弹性电力系统的概念及相关研究现状,概述了一些自然灾害和人为攻击导致的大停电事件,并分析了弹性电力系统应对极端事件面临的新挑战,最后对弹性电力系统未来研究方向进行了展望。

1961—2008年内蒙古降水极端事件分析

利用内蒙古自治区116个气象站1961—2008年逐日降水量资料,以年序列的第90和95个百分位,分别建立了单站日降水量极端气候事件的阈值,检测了近48年来内蒙古逐日降水量极端事件的出现频率,分析了极端事件阈值、频数及降水量的空间分布和年际、年代际及季节变化的差异,对比分析了1987年前后极端事件频次和降水量的变化。结果显示:1)内蒙古日降水极端事件的阈值普遍较小,在2.1～23.8 mm之间;全年极端事件出现的频次在2.4～20.9 d之间;降水极端事件的阈值、频次、降水量等空间差异十分明显。2)近48年来内蒙古区域平均的夏季和全年降水极端事件没有显著的增减变化趋势,但进入21世纪后,7—8月内蒙古极端降水事件和极端事件的降水量明显减少。3)1987年气温显著升高以后,中部大部地区和东南部降水极端事件减少,东北部大部和西部增加。

1961~2022年长江流域高温干旱复合极端事件变化特征

2022年长江流域高温干旱复合特征显著,给水资源、生态系统、经济社会等带来重大影响。基于1961~2022年长江流域逐日气象观测数据和气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI),分析了长江流域极端高温、干旱以及高温干旱复合事件的长期趋势和相互关系,给出了基于频次、强度、持续时间和影响面积的综合危险性指数评估结果。研究表明:(1)四川盆地东部和长江中下游干流沿线及以南地区是2022年高温干旱复合事件相对影响最大的地区,同时上述地区也是高温干旱复合风险增加趋势显著的地区。(2)在局地复合事件持续时间增加以及上游复合事件风险增大的叠加作用影响下,长江中下游干流周边水文干旱风险可能增加。(3)气候变暖背景下,高温、复合极端事件将变得更为极端,特别在四川盆地东部和长江流域东南部最为显著;高温事件增加是复合事件增加的原因,越来越多的干旱事件与高温关联;长江上、中游在20世纪90年代末以后高温事件强度对复合事件强度起主要贡献的年份明显增多。(4)从综合危险性来看,长江全流域强高温事件并发的年份较多,而严重干旱常在上、中、下游中的两个区域内发展演变;21世纪以来,6~10月发生高危险性高温干旱复合事件且影响范围覆盖长江全流域的有2006,2013,2019年和2022年。研究成果可为认识长江流域高温干旱复合极端事件规律提供支撑。

极端事件冲击下含糊厌恶投资者的最优投资组合选择问题

研究了在极端事件冲击下含糊厌恶投资者的最优投资组合问题,其中,投资者不仅对损失风险是厌恶的而且对模型不确定也是厌恶的.首先,利用随机微分方程理论,对含糊厌恶投资者的最优期望效用进行刻画.其次,利用动态规划原理,建立最优消费和投资策略所满足的HJB方程.再次,利用市场分解的方法解出HJB方程,获得投资者最优消费和投资策略的显示解.最后,通过数值模拟,分析了含糊厌恶、风险厌恶和跳对投资者最优投资组合选择问题的影响.

影响中国的热带气旋极端事件年代际变化

利用1949—2009年影响中国的热带气旋风雨资料以及登陆信息,研究影响热带气旋极端事件的年代际变化特征。结果表明:热带气旋登陆极端偏早或偏晚事件在1970和2000年代发生较少。热带气旋登陆强度(中心附近最大风力和最低气压)极端事件在2000年代发生频数最高。热带气旋降水影响时间极端事件在1970年代频数最多,大风影响时间极端事件在1980年代频数最多。日降水量和过程降水量的极值站数在1960年代最多,日最大风速极值站数在1980年代最多。

CO_2加倍对弥河流域水文极端事件的影响研究

当前,气候变化对洪水干旱等水文极端事件的影响已引起许多研究者的关注。在现有可用于气候变化(CO2 加倍)研究的日流量随机模型基础上,用 适线法"按皮尔逊Ⅲ型分布生成年径流量。结果表明,经过改动后的日流量随机模型适用于所研究的弥河流域,在CO2 加倍条件下,弥河流域水文极端事件以旱灾为主,但同时也存在发生大洪大涝灾害的可能。

新、旧气候态差异及对中国地区气候和极端事件评估业务的影响

利用1961—2020年中国区域2089个地面观测站资料,分析了1991—2020年和1981—2010年新、旧气候态下,平均气温、最高气温、最低气温和降水量等变量的空间变化特征,探讨对气候距平值、极端事件等评估结果的影响。结果表明:新气候态下,全国三类气温年和季节平均均一致升高,年降水增加,空间上气温偏高(低)、降水偏多(少)的特征将弱(强)化;华北东部、华东中部和北部以及青海西南部的年平均风速和日照时数距平增加;极端高温年减少,低温年增多,其中平均气温和最低气温受到的影响较最高气温更大;夏季南北方两条雨带极端强降水年的发生概率降低,冬季东北中部和南部、华北、华东北部、西北东部极端弱降水年概率显著增加;全国超过一半的站点极端日高温、低温和强降水事件的历史频次发生改变;新气候态还减弱了极端日高温事件的增速,加快了极端日低温事件的降速。