北京“7·21”暴雨引发的城市内涝灾害防御思考

利用北京市1951-2011年6-8月逐日降雨量数据、1951-2012年7月总降雨量和日最大降水量以及2012年6-7月份降水量资料,分析了北京市不同暴雨等级的频次分布和重现期,利用波动和趋势双变量分析了1951-2012年7月总降雨量和日最大降雨量的稳定性水平。结果表明:与1951-2011年的6-7月平均降雨量和降雨天数相比,2012年6-7月平均降水量属于异常多的状态,降雨天数属于正常现象;"7·21"暴雨事件中,2012年7月21日和22日总降雨量属于百年一遇的水平;1951-2012年北京市7月总降水量和日最大降水量的波动随时间有逐渐稳定的趋势,即降水的稳定性逐渐增强。虽然目前北京市排水系统设计的是1～3 a一遇水平,很难抵御"7·21"暴雨事件,基于对近60 a降水数据的分析,是否需要提高排水系统能力还需要对暴雨内涝灾害风险和提高排水系统能力所需成本进行进一步分析。

灾害恢复度量框架——Katrina飓风灾后恢复应用案例

灾害恢复的量化判别对于灾害管理者掌握灾害恢复进程及合理优化灾后恢复重建策略至关重要。为了弥补灾害恢复概念不统一、量化判定方法和案例研究不足的问题,首先基于复杂巨系统理论,在灾害恢复理论层面,从"均衡"角度定义了灾害恢复的概念;其次,利用文献归纳法,从灾害影响的基础设施、经济、社会和自然环境四个维度提出了度量灾害恢复的指标体系;进而基于灾害恢复概念,提出了利用灾害恢复指标进行量化判定的模型,系统地构建了灾害恢复的度量框架;最后,以2005年美国Katrina飓风后路易斯安那州的灾后恢复为例,判定灾区恢复进程。结果显示,经过6年多的恢复重建,灾区仍未完全恢复。灾害恢复的定量化研究可以为灾害经济影响评估模型的构建及模型参数的验证提供重要的理论依据,灾害恢复度量框架的有效性尚需要更多的案例对比分析及验证。

非洲干旱对中国农牧交错带干旱的时间位相预警信号研究

中国北方农牧交错带和非洲Sahel地区均处在季风尾闾带的干旱向半湿润气候过渡的的地区,两者在近百年的干湿变化上有着近似的变化周期。本文以非洲Sahel西部地区和中国华北农牧交错带为研究区,通过功率谱分析了两个降水序列的变化周期,用相关分析研究两者之间的滞后时间,由此检测非洲干旱对于中国农牧交错带干旱的预警水平。研究发现,两个地区在降水的年际和年代际变化上存在很好的相似性,中国农牧交错带的干旱比非洲干旱的时间位相滞后约15年,这个时间位相差作为预警中国北方农牧交错带的干旱的置信水平为0.01。

中国气候变化区划（1961-2010年）

气候条件是人类生存与发展的重要基础,亦是经济与社会可持续发展的重要影响因素.应对气候变化已成为世界各国政要、科学家、政府和公众高度关注的全球性问题.现行的中国气候区划均是以不同气候要素指标的多年均值为基础的,旨在表征气候状态的区域差异.然而在气候变化速率不断加快的今天,已有的气候区划并不能表达气候变化的区域差异,也不能反映由气候变化所带来的灾害与环境风险.本文利用1961-2010年气温和降水量的变化趋势值、波动特征值定量识别气候变化,结合中国地形特点,以县级行政区划为单元,完成了中国气候变化区划（1961-2010年）.一级区划根据气温和降水量的变化趋势将中国气候变化（1961-2010年）划分为5个变化趋势带,即东北-华北暖干趋势带、华东-华中湿暖趋势带、西南-华南干暖趋势带、藏东南-西南湿暖趋势带以及西北-青藏高原暖湿趋势带;二级区划根据气温和降水量的波动特征,在一级区划基础上划分为14个波动特征区.

基于SPI指数的1981—2010年内蒙古地区干旱时空分布特征

依据内蒙古地区47个地面观测站1981—2010年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,分析了内蒙古地区年度和四季干旱发生的频率、干旱强度和站次比(发生干旱站数与总站数之比)的演变特点。结果表明:年度、秋季和冬季干旱强度变化趋势不明显,春、夏季干旱强度呈显著上升的趋势;近30 a来年尺度上干旱强度表现为轻度干旱,四季干旱强度以轻度干旱为主;年、季尺度上干旱发生的覆盖范围为局域性干旱和区域性干旱;内蒙古东北部呼伦贝尔盟是年度干旱、中旱、重旱与特旱发生频率最高地区,而西部阿拉善盟地区干旱、中旱、重旱和特旱发生的频率相对较低;从季节上来看,内蒙古全区春、冬季干旱(含中、重和特旱)发生频率较为一致,表现为西部及西南部地区干旱发生的频率较低,而东部、中部、北部地区干旱发生的频率相对较高。

沙尘暴灾害致灾因子三维联合分布与重现期探索

探讨多致灾因子对Copula联合分布模型在三维多致灾因子综合分析中的扩展。针对沙尘暴形成的3个基本条件:大风、丰富的沙尘源和不稳定的大气层结,以内蒙古镶黄旗1990—2008年的强沙尘暴灾害事件为案例,建立了经向环流指数、地面平均最大风速和地表土壤湿度3个基本特征变量的联合分布,计算了基于联合分布的联合重现期。研究表明,镶黄旗强沙尘暴事件的三维致灾因子符合Frank Copula函数构建条件,该函数能够很好地描述强沙尘暴灾害3个基本特征变量的联合分布,具备扩展到三维的能力。相对于二维Copula函数拟合效果,三维Frank Copula在中高尾部分的拟合有很大提高。三变量联合重现期的计算结果更加贴近实际情况。

基于Copulas函数的内蒙古强沙尘暴特征及其灾害性研究

针对自然灾害中进行多变量分析的重要性和目前存在的不足,引入了金融领域中应用成熟的Copulas函数理论和方法,对内蒙古1990-2008年的强沙尘暴灾害事件进行了案例分析,建立了强沙尘暴事件10 min平均最大风速和持续时间两个基本特征变量的联合分布,计算了基于联合分布的联合重现期。通过与基于单变量重现期的比较和实际验证,得出联合重现期更加准确。实例研究表明,Copulas函数能够很好的描述强沙尘暴灾害两个基本特征变量的联合分布,得出的重现期对当地防灾减灾策略的制定和风险管理水平的提高具有重要的参考价值。通过对沙尘暴灾害多变量分析方法的探讨,也为此方法在自然灾害风险研究中进一步的应用奠定基础。