湖南省暴雨灾害气象防灾减灾服务效益评估研究

针对暴雨灾害气象防灾减灾服务,重点考虑决策服务效益、公众服务效益、社会服务效益指标及不可避免损失因子,基于逆推法建立湖南省暴雨灾害气象防灾减灾服务效益评估模型。利用该模型对湖南省2011—2015年6次典型暴雨天气过程的气象防灾减灾服务效益进行评估。结果表明,近年来湖南省暴雨灾害决策服务效益、社会服务效益基本呈上升趋势,公众服务效益波动性较大;暴雨灾害气象防灾减灾服务效益占灾害直接经济损失的38.6%~57.0%,单次暴雨过程气象防灾减灾服务效益值最高达13.66亿元。

湖南省大气污染特征及气象影响分析

为深入探究湖南省大气污染过程变化特征及气象条件对不同首要污染物的影响,利用2015—2021年湖南省14个市州的大气环境监测数据及气象观测数据,分析研究了68次污染过程的持续时长、分布特征等,并根据污染来源分析结果、传输路径分析结果,结合地形特征,进行了污染影响区域划分,对不同首要污染物的气象因子反馈机制进行了细致剖析。结果表明:湖南省大气污染过程以颗粒物污染为主,年变化特征呈现为单峰形,单次污染过程持续时长一般不超过3 d;3条主要的污染物传播路径均是由湘北地区进入长株潭城市群;污染来源以本地积累为主,外来输送与本地污染叠加次之;颗粒物污染主要受边界层稳定程度、逆温情况和近地面空气湿度的影响,臭氧污染则主要受紫外辐射、前体物浓度和扩散条件等的影响。

湖南省地表高温遥感评估指标构建和特征分析

基于长时序遥感产品构建地表高温评估指标,分析湖南省近20 a地表高温分布特征,可为农业生产和防灾减灾提供技术参考。首先利用2002—2021年的MYD11A1、MYD13A1、MYD09GA长时序数据回归计算日地表高温数据集,然后基于百分比法、百分位法和趋势比率法构建地表高温遥感评估指标,并分析其时空分布特征。结果表明,使用日地表温度大于等于45℃面积占比作为日尺度的地表高温等级阈值划分指标与气象预警指标一致性最好,湖南省地表高温年最大值以2013年为转折点增加显著;基于百分位法确定的湖南省年尺度的地表高温极端阈值(40.2~64.1℃),可作为高温强度的评价指标;利用湖南省地表高温趋势率来评价湖南省地表高温年增减趋势具有较好的应用价值,长株潭城市群和洞庭湖区的快速增温、衡邵干旱走廊的极端高温需要重点关注。

2022年夏季湖南气候异常特征及主要气象灾害简析

利用2022年6—8月湖南省97个气象站点的气温和降水量实况数据以及NCEP/NCAR逐日再分析资料等,分析2022年夏季湖南省出现的异常气候现象及其时空分布特征和环流形势.结果表明:6月中纬度西风带低压槽活跃,湖南省在前期一直受强降水的影响,7—8月西太平洋的副热带高压西段异常加强(脊点偏西约50个经度),是造成2022年夏季湖南省气候异常的主要影响因子.

暴雨灾害气象防灾减灾服务效益评估指标体系研究

针对暴雨灾害气象防灾减灾服务,通过开展专家问卷调查,基于层次分析法和德尔菲法研究建立了暴雨灾害气象防灾减灾服务效益评估指标体系,并确定了各评估指标的权重。根据湖南省近年暴雨气象服务典型案例分析评价数据,遵循可量化易获取原则,研究提出了各指标具体的评价方法。综合运用评估指标体系和各指标的评价方法,对2015年6月30日至7月5日湖南省1次典型暴雨过程进行了气象防灾减灾服务效益试评估,得出该次暴雨气象防灾减灾综合服务效益为0.88,说明气象防灾减灾服务效益显著。

基于气象因子的湖南省柑橘气候品质评价模型研究——以洞口蜜桔为例

基于2010—2020年湖南省柑橘主产区代表品种洞口蜜桔,以及2015—2020年黔阳冰糖橙、道县脐橙、石门柑橘的品质数据和相应的气象数据,采用相关普查法、逐步回归法等筛选出影响湖南柑橘品质的关键气象因子,并建立了湖南柑橘气候品质评价指标。以洞口蜜桔为例,采用德尔菲法、主成分回归法和加权指数求和法等建立了洞口蜜桔气候品质评价模型,基于该模型对洞口蜜桔近11年的气候品质进行了评价。结果表明:在湖南省的9项柑橘品质指标中,受气象因子影响较大的主要有可溶性固形物和VC含量2项指标;影响湖南省柑橘气候品质的关键气象因子主要有果实迅速膨大期—采摘期累计日照时数、果实膨大期降水量、采摘期阴雨日数、主要生长季(4—10月)平均气温、着色期—采摘期平均气温日较差、果实膨大期日最高气温≥35℃的最长持续天数等6项指标;2010—2020年洞口蜜桔气候评价指数介于2.25~3.00,除2016、2020年的气候品质等级为良及以下外,其余年份均为优或特优级别,模型检验结果与实际品质等级的吻合率较高,其中与2项品质指标等级均一致的年份有6 a;与1项品质指标等级一致的年份均为8 a,吻合率为72.7%。

基于多层全连接神经网络的湖南省流域面雨量预报

研究基于ECMWF、JMA东亚地区再分析资料、OCF、湖南省智能网格预报0.5°格点产品、华南区域数值天气预报模式及华东区域数值天气预报模式产品,利用多层全连接神经网络(MFCNN)构建模型,预测未来24 h、3 h、1 h面雨量数据,采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2)),对2020年湖南大型水库流域面雨量MFCNN模型预报效果进行检验评估及与各家模式预报效果对比分析。结果表明:MFCNN模型对24 h、3 h、1 h面雨量的预报效果(MAE、RMSE、R^(2))均优于各模式的效果,且随时间分辨率的提升,模型预测效果相对于各模式提升明显。误差系数表明,MFCNN模型预报偏差在湘江流域及洞庭湖的最小,在沅水中游、资水上游的居中,在澧水流域、资水下游及沅水上、下游的最大。该模型捕捉面雨量动态变化的能力在洞庭湖、澧水上游、沅水中游最强,在湘江流域的次之,在沅水上、下游及资水下游、澧水下游的最弱。

湖南省气象综合业务实时监控平台设计与实现

为推进湖南省气象业务监控的集约化与智能化,基于云计算、分布式、大数据等技术,设计了省级气象综合业务实时监控平台。该平台包括分层模型和功能结构,具有监控信息采集、数据处理与存储、全流程业务监控、集中告警等关键技术。该平台打通了气象业务、数据、基础资源一体化运维流程,实现气象业务监控运维上下游联动,初步解决了湖南省省级气象数据中心规模急剧增长带来的运维管理难题,提高了省级气象信息业务运维支撑保障能力。

2016—2020年湖南省气象灾害预警信号时空特征分析与预警信息精准靶向发布策略

利用2016—2020年湖南省发布的气象灾害预警信号数据,运用分类统计法按信号类别、等级、发布区域、发布时间进行统计分析。研究了面向公众的预警信息精准靶向发布策略。结果表明,湖南省发布的气象灾害预警信号类型占比前5位的分别是雷电、暴雨、大雾、高温和雷雨大风,占发布总量的91.7%;在湖南省发布的气象灾害预警信号中,黄色预警信号发布次数最多,占发布总量的49.0%,红色最少,仅占4.4%;红色预警信号发布量列前3位的预警类型是暴雨、大雾和冰雹;湖南省气象灾害预警信号发布最多的地区是怀化市,其次是邵阳市、岳阳市、湘西自治州,湘潭市发布次数最少,整体呈西多东少的趋势;每年5—8月是湖南省预警发布的高峰期,7月预警信号发布量最多,占全省总量的20.4%,10月最少,占全省总量的1.3%;雷电、雷雨大风预警信号的发布集中在3—8月,暴雨、高温预警集中在5—9月,冰雹预警集中在3—5月,霾、寒潮、道路结冰、暴雪等预警主要在11月至次年3月,大雾、大风预警信号全年都有发布;当发布暴雨红色预警信号及城区暴雨临灾警报、冰雹红色警报、雷雨大风临灾警报、强降雨红色警报时,湖南省启动面向公众的气象灾害预警信息精准靶向发布业务。

湖南省气象业务内网平台的设计与实现

为了实现业务系统的集约整合,提供一站式数据在线访问和共享服务,建设了湖南省气象业务内网平台。该平台基于通用的J2EE应用架构;使用统一数据源;采用分布式架构,利用大数据技术提升查询统计速度;通过自定义各种组件实现地图图层叠加。该平台为省市县用户提供统一业务数据、产品与信息服务,为气象预报、测报、管理等业务提供有效补充手段和数据支撑。

1961-2020年湖南省“端午水”的变化特征分析

利用1961—2020年湖南省89个地面气象站逐日降水数据,再分析高度场、风场及湿度场资料,分析了湖南省多年“端午水”的变化特征,结果表明:在空间分布上,湘北出现的“端午水”次数较少,其次是湘南,湘西“端午水”出现次数最多;全省多年平均端午降水量分布不均匀,湘北的端午降水量整体大于湘南,其中湘西北有1个“端午水”大值中心。在时间变化上,有13年全省所有站点均出现“端午水”,有5年仅有不到一半的站点数出现“端午水”,全省平均端午降水量呈波动缓慢增加的趋势。在环流形势差异上,在典型“端午水”特多年,湖南地区水汽条件和动力条件明显优于典型“端午水”特少年。在湘北和湘东南地区,“端午水”和夏季降水的相关性最好,其次是湘中以南地区,湘中一带端午降水量与当年夏季降水的相关系数较低。

基于AHP-GIS的湖南省道路结冰灾害风险区划

为了评估湖南省道路结冰灾害风险,采集湖南省96个气象台站从1986年到2015年共30年的冬季(12月—次年2月)日最低气温、日降水量和2005—2011年的冻雨数据,结合湖南省数字高程(DEM)、湖南高速阻断数据和国民经济统计数据,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承载体易损性和抗灾能力四个方面,基于AHP-GIS分析完成了道路结冰灾害风险区划。结果表明:湖南省道路结冰灾害风险的中等以上风险面积占比58.3%,易受道路结冰灾害影响的面积较大;高风险区主要位于湘西、湘南的山区,G76厦蓉高速郴汝段、G0422武深高速炎汝段、S50长芷高速龙琅段、G65包茂高速通道段、G60沪昆高速洞口-洪江段、G55二广高速安化段和涟源-邵阳段、G56杭瑞高速凤凰段需做好重点防范。

湖南省财货险出险特征分析

利用2016—2020年湖南省97个国家站和3499个区域站降水资料,以及2016—2020年中国人民财产保险股份有限公司湖南省分公司因暴雨出险的财货险理赔出险案件数据,对财货险进行险类划分并剔除案例较少的财货险险种,选出3个主要的财货险种类,分别对主要财货险中的工程险、家财险及企业险的出险特征包括出险点海拔、出险频次及出险事件与降水量之间的联系进行分析,并对因暴雨出险的不同险种提供相应的气象服务建议。结果表明:工程险分布在平原地区的出险点最多,家财险和企业险分布在丘陵地区的出险点最多。3种险类出险频次为较低等级的出险点均占主要部分,并在理赔金额上占比最多。从不同险种出险次数最多的出险点来看,工程险在高速公路相关工程建设上出险次数最多,家财险则是在人口密集和地形较为复杂的城市地区,企业险是各市州的电力公司。从出险前24、48和72 h的降水量范围和平均值来看,工程险和企业险更易因暴雨而出险。

湖南省水旱灾害防御气象服务平台的设计与实现

为了贯彻落实习近平总书记提出的防灾减灾救灾新理念,有效提升水旱灾害防御能力,建设湖南省水旱灾害防御气象服务平台。该平台基于湖南省气象局“天擎”大数据中心,充分整合“气象+水利+水文”数据,采用JAVA、Python、HTML+CSS等跨平台开发语言,B/S、SOA、“云+端”架构,虚谷、StarRocks 2.0数据库研发,针对湖南省、市、县水利部门、中小型水库和电站的本地化业务需求,提供基于位置的流域和集雨区的面雨量预报、气象预报预警、来水预报、水位预报、入库流量预报和精准靶向预警信息发布等综合服务,有效提升湖南省防洪调度、安全度汛、发电增效提供技术保障和数据支撑。

不同方法在湖南省早稻产量动态预报中的比较

为了提高产量趋势预报的准确性和定量预报的准确率,利用1962—2002年气象、早稻产量和田间观测资料,建立基于气候适宜度、关键气象因子、作物生长模型的湖南省早稻产量动态预报方法,进行回代检验;并利用2003—2012年资料进行预报检验。分析表明:3种方法的预报准确率比较接近,平均在93.8%以上;基于气候适宜度预报方法的趋势预报准确性最高,较基于关键气象因子的预报方法高4%~6%;基于作物生长模型预报方法的误差5%以内样本百分率最高,较基于气候适宜度的预报方法高2%~20%。研究结果为湖南省早稻产量动态预报筛选出了较优的方法,即产量趋势预报选用基于气候适宜度的方法,定量预报选用基于作物生长模型的方法,同时可供我国其他早稻区的产量动态预报方法研究借鉴。

气象因子对湖南油茶产量的影响及其产量模型构建

利用2006—2013年湖南省不同县市多块油茶样地的产量资料和同时段近地面气象观测站的气温、光照及降水等资料,在对油茶产量数据进行质量控制,剔除不同样地油茶树龄、品种和土壤等对产量影响的基础上,采用统计方法分析油茶不同物候期气象因子对产量的影响,并利用气象因子建立了油茶产量模型。结果表明:湖南省油茶开花期的平均气温、果实膨大高峰期的降水日数、油脂转化期和积累高峰期的日照时数及花芽成熟期的平均气温,是影响油茶产量的主要气象因素。利用气象因子构建的油茶产量预测模型准确率较高,具有一定的适用性。

湖南夏秋季持续性区域气象干旱的时空特征

基于逐日气象干旱综合指数和持续性区域干旱识别方法,对1961—2017年湖南夏秋季持续性区域干旱事件进行识别,在此基础上分析干旱事件发生频率、持续时间、强度等时空特征。结果表明:近57 a来,湖南夏秋季持续性区域干旱平均每年发生1.4次,其年代际变化特征明显,21世纪00年代干旱频次虽少,但累积强度最大、持续日数最长,而20世纪90年代干旱事件相对偏少、偏弱。持续性区域干旱事件以夏秋连旱为主,7月28日至10月14日是高发时段。干旱持续时间主要集中在15~30 d,最长可达183 d,且持续时间少于40 d的多为一般干旱,重度及以上干旱一般持续110 d以上。持续性区域干旱事件主要表现为全省型、西北部型和南部型3种空间分布形态,全省型的干旱最多,且多为较重及以上等级。持续性区域干旱事件呈北少南多的空间分布特征,累积强度由西北向东南逐步增强,湘西北区域干旱程度较轻,洞庭湖区、湘中和湘南大部干旱程度较重。

基于风云三系列卫星B的湖南省土壤湿度数据的精度评价

为湖南省相关部门制定政策措施提供精准数据参考,基于风云三系列卫星B(FY-3B)微波辐射成像仪土壤湿度数据结合湖南省47个自动土壤水分站10 cm土壤体积含水量数据,采用数理统计法对湖南省卫星遥感反演土壤湿度数据的精度进行评价。结果表明:湖南省FY-3B遥感土壤湿度数据较实测土壤湿度数据平均偏干0.066 m 3/m 3,均方根误差(RMSE)、无偏均方根误差(ubRMSE)和平均相对误差(MRE)分别为0.164 m 3/m 3、0.099 m 3/m 3和50.9%,升轨数据和降轨数据精度大致相当。土壤湿度数据平均偏差呈北部偏湿南部偏干的空间分布特征,数据精度东部地区总体高于西部地区,其中东北部地区精度最高。由于夏季降水、晴热高温、季节性干旱及植被覆盖等因素影响,土壤湿度数据在7—9月偏差最小,RMSE在3月达峰值后逐步降至7月的全年最低值,ubRMSE在7—8月达最高值,MRE最低值出现在10—11月,且各评价指标在7—8月波动最为明显。

湖南省油菜开花结荚期湿渍害指标研究

【目的】研究得出湖南省油菜开花结荚期湿渍害指标,为油菜湿渍害监测预警业务提供科学依据。【方法】根据湖南省南县、怀化市、益阳市、衡阳市4个农业气象观测站多年油菜产量实测资料,结合同年开花结荚期气象数据,分析油菜相对气象产量和减产年开花结荚期气象因子关系,得到油菜湿渍害的致灾气象因子;对油菜减产年相对气象产量和同期致灾气象因子数据进行聚类分析,得到油菜湿渍害指标,再用独立数据对该指标进行检验。【结果】过程降水量和过程降水天数是湖南省油菜开花结荚期湿渍害的主要致灾因子。湖南省油菜开花结荚期轻度湿渍害指标是:40 mm≤降水过程雨量<75 mm,降水过程持续天数为5 d;中度以上湿渍害指标是:降水过程雨量≥75 mm,降水过程持续天数≥6 d。【结论】经独立数据检验,本研究提出的油菜湿渍害指标基本准确,可用于农业气象灾害监测预警业务。

基于GIS的降雨空间插值研究--以湖南省为例

降水数据是区域水文模拟、水资源分析和管理及地质灾害预警等方面的基础数据,提高降雨数据的插值精度具有重要的理论和现实意义。以湖南省为研究区,结合站点观测降雨数据、TRMM雷达降雨数据及DEM数据,采用克里金插值和协同克里金插值两种方法进行了降雨插值,通过对比研究降雨插值精度。结果表明:(1)引入与降雨空间信息相关的TRMM,DEM数据的协同克里金插值能够提高插值精度,以TRMM,DEM为辅助变量的协同克里金插值的平均相对误差较克里金插值降低了0.02%,0.23%;(2)降雨观测数据插值结果对于TRMM,DEM这两种协变量表现出不同的灵敏度,以DEM为协变量的克里金插值的插值精度要高于以TRMM为协变量的克里金插值,研究区的降雨量与地形因素有更高的相关性。