变暖环境下华北农业气象灾害风险评估Ⅱ:基于综合指标体系法的河北梨树花期冻害风险评估及验证

从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个方面选取16个指标,构建河北省梨树花期冻害风险评估模型,并检验模型稳健性;采用1997-2017年河北省11个地市梨树平均单产验证风险评估结果的合理性。结果表明:(1)河北北部梨树花期冻害风险较高,与该地区较高的危险性和脆弱性有关,中南部花期冻害风险较低,主要得益于较低的危险性、脆弱性和较高的防灾减灾能力。(2)优化风险评估模型指标、方法后,各站梨树花期冻害风险排名变幅较小,平均排名变化6.2位,体现了模型较好的稳健性。(3)利用梨树多年平均单产验证了冻害风险评估结果的合理性,11个地市的风险与单产排序差异平均为2.0位,验证了基于本文提出的聚合方法得到的风险评估结果是合理的。根据以站点为单元的河北梨树花期冻害风险评估模型,可了解当地冻害风险,因地制宜制定冻害应对策略,为研究区梨树稳产丰产提供理论支持和政策建议。

基于Hadoop的河北行业气象服务大数据云平台设计与应用

随着大数据产业的蓬勃发展和全社会对气象服务需求的日益增长,气象大数据与各行各业数据平台的融合应用越来越广泛。而传统气象数据的存储和运算方式,难以同时高效支撑多个行业、高时空分辨率的气象数据生产和传输要求。因此该方案基于Hadoop技术建设河北省行业气象服务大数据平台,通过分布式存储、分布式计算,快速接收原始气象数据、通过插值等方法对气象数据进行时空降尺度、通过行业专项预报指标和模型快速计算相关气象服务产品,最终生成支撑能源电力、交通运输等多领域气象监测预报服务产品,得到了很好的应用。为河北省构建气象大数据产业发展生态环境、提升气象信息产业化发展以及保障地方经济社会发展提供了有力支撑。

河北省气象灾害预警应急服务系统

手机气象短信业务是公共气象服务的一个重要手段。在日常的生活中,气象短信利用生活化、人性化的温馨用语,让公众及时了解天气情况和掌握天气变化,让公众能科学安排生活,趋利避害,提高生活质量。在防灾减灾方面,气象短信发挥着十分重要的作用。为充分利用气象短信信息传递快速、便捷的特点,建立了河北省气象灾害预警应急服务系统。

河北省致电网事故的气象灾害特征及风险评价

利用1983~2008年河北省灾情直报数据,对造成河北电网安全事故的气象灾害进行统计。大风、暴雨、雷电是造成河北省电网安全事故的主要气象灾害,占事故总数的98.5%。致电网安全事故的气象灾害主要出现在夏半年5~9月,且年变化显著。应用气象灾害风险指数方法,对与电网事故有关的气象灾害进行风险评价,分为高、中、低3个风险等级。结果表明：致电网事故的气象灾害高风险区集中在燕山南麓的唐山和太行山东麓北段的保定;中度风险区出现在太行山东麓中南段的邢台、邯郸,还有沿海的沧州地区。中高风险区主要集中在受地形影响局地强对流天气较多的区域,还有沿海多大风的地区。

河北省公路交通气象灾害风险普查

气象灾害是国家因自然灾害而引起经济损失的最主要因素,不仅导致事故频出,而且情节重大,后果严重,尤其是高速公路交通事故.低能见度浓雾、强降水、暴雨、雷暴、大风、高温、积雪、结冰等是影响我国交通运输业的主要气象灾害.2008年初,中国南方低温、雨雪、冰冻灾害对交通、电力、通讯、农业和林业等重点行业以及人民生活各个方面都产生了重大的影响.2014年春运首日,京哈高速公路唐山段因降雪结冰发生多起交通事故,共造成2人遇难、5人受伤、45辆车受损.面对恶劣气象条件、潜在气象灾害及其衍生灾害对高速公路运营产生的严重影响,相关的学者专家分析了降水、低温、低能见度、大风等灾害性天气对交通的影响和交通线路选址及建设应考虑的气象因素,并提出了减少气象因素引起的交通安全问题的对策,通过灾害发生概率及相应后果对灾害进行了风险评估,开展了高速公路特长隧道和隧道群交通灾害风险分析及控制的研究.

气象因子相对危险度在电网用电负荷预测中的应用

[目的]准确高效的短期用电负荷预测是保证电力系统安全可靠运行的前提,也是电网合理安排发电计划的依据,因此研究气象与用电负荷的关系对负荷预测的工作具有重要意义。[方法]以石家庄为例,利用国网河北省某电力公司提供的2013年1月1日至2021年12月31日逐15 min用电负荷资料,以及对应的石家庄站气象观测资料,分析日用电负荷峰值的时间变化特征,重点分析了当日用电负荷峰值较前1日用电负荷峰值变幅超过10%的样本对应的气象条件。采用Spearman秩相关方法分析石家庄日用电负荷峰值与前1日气象要素的相关关系,得到相关性显著的气象要素。利用平滑曲线拟合法绘制各相关性显著的气象要素对次日用电负荷峰值的响应曲线,分析得出随着各气象要素的变化日用电负荷峰值变化趋势以及响应阈值。按不同阈值区间,基于泊松分布计算得出石家庄地区各气象要素对日用电负荷峰值变化的相对危险度,进而揭示石家庄地区各气象要素在不同阈值区间发生单位变化造成的日用电负荷峰值的变化幅度,即不同气象要素的变化对日用电负荷峰值变化的定量影响。[结果]以气温为例,当日平均气温、日最高气温、日最低气温高于阈值时,每上升1℃,次日用电负荷峰值的相对危险度分别增加2.25%、1.92%、2.07%;低于阈值时,每上升1℃,次日用电负荷峰值的相对危险度分别减少0.62%、0.57%、0.60%。[结论]基于不同气象要素对石家庄地区日用电负荷峰值的相对危险度提出1种次日用电负荷峰值的预测方法,利用2022年逐日用电负荷和气象资料进行检验,发现预测效果可以满足日常电力气象服务需求。

河北省高速公路交通事故与气象条件定量关系研究

利用2015年12月至2018年11月河北省高速公路交通事故资料及气象观测数据开展了两者间的定量关系研究。河北省高速公路交通事故呈夏秋季明显多于冬春季、白天明显多于晚上的时间变化特征,其中8月、10月,09:00—11:00、14:00—17:00分别是月际变化和日变化的高峰时段;石家庄藁城区和唐山丰南区为高速公路交通事故发生最多区(县)。以石家庄地区为代表,利用Spearman秩相关和曲线拟合分析了高速公路交通事故发生起数与不同气象要素的响应关系,发现高速公路交通事故发生起数对气温的响应存在明显阈值效应,日平均气温、日最高气温、日最低气温的阈值分别为20℃、25℃和15℃。日最小相对湿度超过80%时,每上升1%,事故发生的相对危险度增加3. 77%;日最大小时降水量每增加10 mm,事故发生相对危险度增加18. 8%;当能见度低于1000m时,能见度每增加100 m,高速事故发生相对危险度减小4. 14%。

河北省超高压线路一次连续覆冰事件的模拟与诊断

利用1980—2021年河北省142个国家气象站观测资料以及电力部门提供的导线覆冰个例资料,分析了河北省历史导线覆冰空间特征,发现省内南部沿海和张家口东北部主要以雾凇覆冰为主,邢台东北部、沧州东部地区存在少量雨凇覆冰情况。系统分析2015年11月15次覆冰跳闸事故的天气环流形势,造成此次灾害的冷空气由北向南传播,中后期叠加来自西部向东传播的气流;关键区对流层低层存在雪水混合物和明显的风切变,对流层中层存在“负-正-负”的温度异常层结分布特征,热力环流中上升运动为覆冰提供了有利条件。基于气象观测资料,综合考虑导线覆冰增长、维持、消融过程,建立导线覆冰小时级覆冰厚度预报模型。利用覆冰个例进行检验,发现该模型能够较好地捕捉气象条件对导线覆冰过程的影响,能够客观地反映覆冰厚度时空分布特征,为覆冰监测预警提供精细化数据支撑。

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s^(-1)。

河北省南部电网夏季电力负荷特征及与气象因子的关系

利用河北省南部电力公司提供的2007—2009年南电网区域逐日最大用电负荷资料,分析了南电网区域夏季日最大负荷变化规律,与其他月份相比,夏季5—8月的日最大电力负荷的波动性明显大于其他月份。采用标准化和相关分析法,逐月分析了气象因子与日最大电力负荷的相关性,并找出了日最大电力负荷的周变化特点,以及节假日对日最大电力负荷的影响。结合农作物生长特点,分析了南部电网日最大电力负荷变化特征,为以后日最大电力负荷预报提供了一定的参考。

春灌期气象条件对河北省南网日用电负荷峰值的影响

采用2007—2010年河北省南部电网日用电负荷峰值数据和逐日气象观测资料,分析河北省南部电网日用电负荷峰值的年分布特征和春灌期逐日变化特征。结果表明:河北省南部电网日用电负荷峰值每年呈现出"三高峰,两低谷"的特征,高峰分别对应河北省春灌、夏季高温和冬季采暖前后;用电低谷出现在春节和国庆假期。冬小麦的返青水和棉花白地浇灌对用电负荷影响显著。区域性强风和降雨会造成用电负荷峰值明显下降。将春灌期日用电负荷峰值变化幅度进行等级划分。运用相关分析法和多元回归方法,分析春灌期日用电负荷峰值变化幅度与气象因子的相关关系,建立基于气象条件的河北南网全区日用电负荷峰值变化幅度的预报模型,经检验,该模型在日常电力调度业务中具有应用价值。

河北省公路交通气象灾害的风险普查结果与防范对策

为了解河北省公路交通气象灾害风险和服务需求,为加强和改善公路交通气象服务提供参考。采用问卷调查、实地观察、专家评估和对比分析法对高速公路的隐患路段和主要灾害天气进行普查。发现影响黄石、京藏高速公路的主要灾害性天气是大雾、强降水、路面结冰和路面湿滑,影响时间主要是秋冬季节;大雾、强降水等灾害性天气定时定点定量预报是交通管理部门需要的,服务内容要易于理解,服务方式要增加手机客户端、高速电子情报板、手机短信即时服务等。同时还发现黄石、京藏高速公路低能见度临界值为700、800 m,京藏高速路面积水的临界值为12 h降雨量为9 mm,路面湿滑的临界值为12 h累积降雨量3.0 mm。

河北省气象灾害预警信号分布特征研究

利用2015—2018年河北省气象灾害预警信号发布资料,运用对比分析、分类统计等方法,得出了近4年河北省各类预警信号发布的时空分布特征、发布频次。分析表明:河北省发布频次最多是暴雨、雷电、大雾、大风4类害性天气预警信号,发布地区主要分布在河北省中南部,预警发布总数由中南向西北减少的趋势,预警信号中南部所占比率为68%。发布级别占比中黄色和蓝色预警占的比例最大,红色级别预警信息比例最小,造成的危害和影响最严重,主要发布在石家庄、邢台、邯郸、沧州和衡水中南部地区。通过研究分析预警信号的时空分布特征,为不同地区建立相应的防御措施提供科学依据,以进一步增强气象防灾减灾预警水平。

1958—2013年河北雷暴日数的时空分布特征分析

应用河北地区142个站1958—2013年雷暴日数的数据,结合趋势分析、小波分析、EOF方法,分析了河北地区年雷暴日数的时空分布特征,得到以下结论:(1)河北地区年雷暴日数呈下降趋势,1997年以后下降趋势显著;雷暴日经历较多、中等、较少3个阶段,雷暴较多阶段的雷暴日数显著多于平均值,年雷暴日数存在28年、3年2个显著变化周期。(2)河北雷暴日数呈现北多南少的态势,河北地区雷暴日数的时空分布呈现整体的一致性,还存在南北反位相结构。

2014年8月河北省空气质量与气象条件分析

利用空气质量监测和气象资料,分析得到2014年8月河北全省各市平均AQI(空气质量指数)普遍在200以下;温度、相对湿度、平均风速和降水对局地污染物浓度增加有一定贡献;在无显著降水期间,混合层高度的高/低对应着AQI值的低/高;与2013年同期相比,全省空气污染物浓度有所下降。

2009年河北省初冬暴雪天气过程的诊断分析

2009年11月10～12日河北省出现了近50 a来最强的一次持续暴雪天气过程,给该地人民生活、生产造成一些不利影响。通过分析暴雪发生时的大尺度天气环流,探讨形成这次极端天气物理机制。结果表明,这次暴雪天气是在高空纬向环流形势稳定,700 hPa切变线长时间维持,低空西南气流源源不断地从海上输送暖湿空气使得该地的水汽含量不断升高,850 hPa到地面的东北风回流的冷空气等共同影响造成。诊断分析结果进一步表明,降雪期间高空辐散低层辐合、中低层存在较强的垂直上升运动、暖空气被冷空气抬升是暴雪发生的动力机制。

河北省森林火险预报模式的改进及应用

采用数理统计的方法,增加了MODIS卫星遥感监测的土壤湿度和热源点预报因子,对河北省气象局原有的森林火险预报模式进行了改进,针对不同区域分别建立了森林火险预报模式,并对2012年河北省森林火灾实际发生情况进行了分析和应用效果检验。结果表明,2012年防火期,实况出现火灾,改进的火险模式预报森林火险气象等级5级为预报完全正确比率达66.3%;预报火险气象等级为4级(高度火险)及以上的正确率达83.1%;预报火险气象等级为3级(中度火险)及以上的正确率达98.8%;在所有的预报样本中,森林火险气象等级预报5级,但实况没有出现火灾的空报率为6.8%。检验结果显示,改进后的森林火险预报模式的应用效果更接近实际情况。

河北省霾日变化及成因

利用1981—2010年河北省142个气象站地面观测资料,按照霾的观测和预报等级行业标准,分析河北省霾日空间分布特征,以石家庄为例对多霾日成因进行探讨。结果表明:河北省霾日主要分布在太行山东麓地区,霾日大值中心随时间范围扩大,日数呈增加趋势;典型代表站霾日随时间呈增加、减少和平稳变化3种趋势,单站变化差异明显;河北省霾日主要以能见度大于5 km轻微霾为主,代表站中度和重度霾日季节变化显著,64%以上出现在秋冬季节;霾的形成是多种因素综合作用的结果,区域霾日分布主要与地理环境有关,逆温层、风速、相对湿度、年降水日数与霾的形成有关。此外,地方经济发展和人类社会活动对大气污染物的排放起一定作用。

1961～2010年河北省地面风变化特征及成因探讨

利用1961~2010年河北省73个地面气象站风观测资料,结合NCEP/NCAR（2.5°×2.5°）月平均再分析资料和国家气候中心下发的环流指数,采用线性趋势拟合方法,分析地面风速的空间分布以及风速和最大主风向风频的时间变化特征,并对风速减小的成因进行探讨。结果表明：空间上风速呈东北西南向带状分布,依次有大、小、大3个风速带。年平均风速呈减小趋势,减小速率为0.207 m·s-1/10 a;3.0 m/s以下的风速日数呈明显增加趋势,8.0 m/s以上的日数呈显著减小趋势,3.0~8.0 m/s风速的日数没有明显变化趋势。代表站最大主风向为偏南风,最大主风向风频平均每年增加0.54 d。风速的减小与1980年代以后影响我国的环流经向度减小、西风指数增加有关,也与城市化效应的影响有关。

河北省中南部一次MCC造成的暴雨过程分析

应用GMS红外辐射亮温(TBB)资料、NCEP 1°×1°再分析资料及探空和自动站等资料,对2008年6月27日傍晚到夜间影响河北省中南部的一次MCC(中尺度对流复合体)天气过程进行了诊断分析。结果表明:MCC形成到成熟阶段在其西侧TBB梯度最大的地方均造成了雷暴、强降水、大风等强对流天气。高空低涡、高空槽和地面切变线是此次MCC的主要影响系统,对流层中低层高温高湿的环境为MCC的生成和发展提供了有力的热力条件,低空急流为暴雨的产生供应了充沛的水汽。850 hPa上湿正压位涡项负值区(MPV1<0)与湿斜压位涡项正值区(MPV2>0)的叠加很好地指示了暴雨的落区。