近62 a湖北省旱涝特征分析

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明:湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

2022年长江流域高温干旱过程及其影响评估

2022年夏秋季长江流域出现大范围异常高温干旱事件,对自然生态和社会经济造成了广泛影响,引起了社会广泛关注。利用最新观测资料,系统分析了2022年长江流域高温干旱的气候特征,并采用区域性高温和区域性干旱过程监测评估方法,评估了2022年区域性高温和干旱过程的综合强度及其影响。结果表明:2022年夏季长江流域最高、最低和平均气温均为1961年以来同期最高,高温日数为1961年以来最多,高温覆盖范围为1961年以来最广,高温过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级;2022年夏秋季长江流域干旱过程最大覆盖范围达全流域的94.5%,为1961年以来最广,过程期间累计降水量为1961年以来同期最少,过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级。持续性异常高温干旱造成流域水电、航运、供水和居民生活受到显著影响,部分地区农作物减产,生态环境有所退化。在全球气候变化背景下,近20 a来长江流域区域性高温和干旱事件具有显著的增多、增强以及同时发生的趋势,其影响呈现出系统性和复合型的新特点。未来流域水资源管理需重视气候变化风险,提高应对极端干旱与高温复合灾害的能力。

农作物洪涝灾害致灾机理与评估方法研究进展与展望

洪涝灾害是影响农业生产的主要自然灾害之一,开展农作物洪涝灾害损失评估是指导农业防灾减灾的重要依据,对稳定农业生产和保障粮食安全具有重要意义。首先,简要回顾了近30 a农作物洪涝灾害致灾机理的研究进展,分类梳理农作物洪涝灾害损失评估的主要方法,指出相关方法在不同应用场景中的优势和局限性;在此基础上,提出以多源数据为支撑、以水动力模型为引擎、基于数值模拟与机器学习相结合、面向致灾过程的农作物洪涝灾害损失动态模拟框架,并展望提出未来重点研究的3个方向:(1)构建多致灾参数脆弱性模型,完善针对不同孕灾环境和承灾体的模型库;(2)加强多源数据融合应用以提高评估精度,发展并行计算和人工智能算法以提高计算效率;(3)加强洪涝灾害评估综合平台建设,向深度智能化场景应用转变。

基于CMIP6多模式集合的华中地区气候变化模拟与预估

选用华中地区1961—2014年逐日气象观测资料、1961—2100年12个CMIP6模式统计降尺度和偏差订正结果,评估CMIP6模式在区域的气温和降水量时空分布模拟结果,选出6个气温模式、4个降水量模式。基于优选模式集合的平均结果,分别分析未来SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5三种情景下2021—2100年华中地区不同时期气温和降水量的变化趋势。结果表明:多模式集合平均结果的气温年际变率模拟好于降水量,降水量空间模拟好于气温。三种情景下区域气温、降水量均为增加趋势,气温增速分别为0.13℃/10 a、0.30℃/10 a、0.62℃/10 a,降水量增速分别为16.2 mm/10 a、12.3 mm/10 a、19.3 mm/10 a。未来2021—2100年三种情景下华中地区降水量多为南部减小北部增大,气温近期、中期为西部降低、中东部升高,远期除湖北西部山区降低外,其他地区均为升高趋势。

2022年长江上游流域夏季干旱气候特征及成因分析

基于1981—2022年夏季逐日气象干旱综合指数资料,分析了长江上游夏季干旱的气候特征,利用全球再分析资料和环流指数监测资料,从Rossby波传播、西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)和水汽输送3个方面分析了干旱期间的环流特征。结果表明:长江上游夏季干旱事件发生频率为3~4次/10 a,环流特征表现为干旱期间欧亚地区对流层中高层呈“正—负—正”的波列,异常中心分别位于欧洲北部地区,巴尔喀斯湖附近及我国大部地区。中高纬度扰动在沿西风带向东传播时,没有出现在东亚向东南方向传播的特征,造成冷空气活动位置偏北,很难影响到长江上游。副热带的西太副高偏强偏西和偏小偏东,长江上游都可能出现干旱。孟加拉湾水汽输送弱,南海水汽输送经过长江流域进入更北地区,导致长江上游处在水汽辐散区,不利于流域降水的产生。

高海拔公路隧道运营通风关键技术研究综述

高海拔隧道运营通风设计对于节省运营期通风费用以及保证行车安全意义重大。本文从正常运营通风设计、通风节能设计及防灾救援技术等方面总结归纳了高海拔公路隧道运营通风的最新研究成果,主要包括需风量设计中考虑CO及烟雾影响的海拔高度系数、自然风及交通风节能技术、高海拔对风机选型影响规律、高海拔公路隧道防灾救援技术中的火灾燃烧规律及人员逃生速度研究。研究成果对川藏公路运营通风设计具有一定的指导意义。

高海拔隧道施工通风及供氧关键参数研究综述

高海拔隧道施工通风设计对于保证隧道施工人员安全及机械高效意义重大。本文总结归纳了关于高海拔隧道通风需风量、机械效率、漏风率及供氧等关键参数最新研究成果,主要包括需风量计算中与海拔高度有关的系数,海拔高度对风机效率影响,漏风率随海拔高度变化规律;以及高海拔隧道施工供氧初始高度确定、供氧标准以及供氧方式。研究成果对川藏公路及铁路隧道施工通风设计具有一定的指导意义。

超特长公路隧道驾驶疲劳致因及检测技术进展

驾驶疲劳引发的交通事故已成为制约超特长公路隧道运营和行车安全的重要因素。文章针对超特长公路隧道驾驶疲劳问题,首先探讨了隧道内环境因素对驾驶疲劳的影响,分析了驾驶疲劳致因。其次重点总结了驾驶疲劳检测技术在公路隧道中的应用进展,分析了各种检测方法的优缺点。最后,针对多因素作用下隧道内驾驶疲劳规律及依据驾驶疲劳检测技术进行疲劳缓解设计的研究进行了展望。

明暗挖施工地铁车站下部暗挖隧道围岩压力计算方法研究

南宁轨道3号线青秀山地铁车站受地形限制采用上明挖下暗挖法施工。下部暗挖隧道根据埋深介于深浅埋之间,进行结构设计时,先施工的上部明挖站厅结构等效处理恰当与否,对于保证暗挖隧道结构安全至关重要。通过理论推导表明,当上部站厅结构等效为土体时,其下部暗挖隧道竖向围岩压力为150.69 kN/m,水平围岩压力为95.28 kN/m;当等效为附加荷载时,其下部暗挖隧道竖向围岩压力为439.83 kN/m,水平围岩压力为103.28 kN/m。通过数值计算表明,当上部站厅结构等效为土体时,最大安全系数为60.29,其部位在拱腰处,最小安全系数为7.39,其部位在拱底处;当等效为附加荷载时,最大安全系数为21.558,其部位在拱脚处,最小安全系数为2.529,其部位在拱底处。因此,建议暗挖隧道围岩压力计算时,上部站厅结构按照附加荷载处理较为合适。

气候变化对我国水资源和重大水利工程影响研究进展

全球气候变化正在改变地球水循环过程,导致地表水资源总量和时空分布格局的改变,从而对人类社会的水资源开发、利用和管理造成深刻影响。文中综述了国内外气候变化对水资源和水利工程影响研究方面的最新进展和认知,分析了当前研究的不足,指出未来需在极端水文事件及其影响、评估模型及流程规范的建立、针对性适应气候变化的应对策略等方面深化研究,以期为推进气候变化对我国水资源和水利工程影响评估及适应气候变化的对策研究提供参考。

农业气候年景评估指数构建及在江汉平原的应用

基于分层指标构建综合评估指数是开展气象服务的基础和主要手段之一。从农业气候资源优劣和农业气象灾害发生程度两个方面,基于气候适宜度和气象灾害指标分别构建指标体系,并采用百分位数进行等级划分,建立了农业气候年景评估综合指数。以江汉平原为例,从气候变化背景下的农业气候年景趋势演变,以及任意年份农业气候年景等级评定,展示了农业气候年景评估指标体系在业务服务中的应用。结果表明:该指标体系能够客观反映农业气候年景的年际差异以及气候变化背景下的演变特征,内涵丰富且物理意义明确,便于公众理解和服务宣传,可以满足农业气象及生态气象服务的需求。

基于视觉适应曲线的公路隧道群遮阳棚设计

针对公路隧道群出入口地段的明暗突变现象,在洞口处设置减光设施可减少明暗效应对驾驶人员的影响。文章基于防灾救援和驾驶视觉角度给出了公路隧道群的定义;考虑公路隧道群的运营特点选择遮阳棚作为减光设施,并根据隧道间的间距给出了连接式和非连接式遮阳棚两种设计模式;参照视觉适应曲线对隧道群连接地段的遮阳棚进行了透光率和长度设计。研究成果可为类似公路隧道群遮阳棚设计提供参考。

气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征

全球气候变化造成的极端气候事件频发已成为科学界和人类社会共同面临的挑战。气候变化驱动因素多样,时空过程复杂,全球不同区域存在显著差异。基于1961—2022年湖北省76个国家气象站逐日降水、气温等观测数据,根据区域性高温过程监测指标和区域性干旱过程监测评估方法,对湖北省1961年以来的区域性高温和干旱事件进行识别,在此基础上分析事件发生频率、持续时间、强度及其影响的变化特征。结果表明:区域性高温事件趋多增强且有连年发生的趋势;区域性干旱事件频次变化趋势不显著,但呈现群发、连发和重发特征;高温干旱复合事件有显著增加、间隔缩短的趋势。2022年夏季高温过程综合强度为1961年以来最强,与长江流域性干旱叠加,产生了从气象干旱到水文干旱、农业干旱和社会经济干旱的链式复杂影响。在全球变暖背景下,湖北省极端高温和干旱及其复合事件频发可能成为气候新常态,亟需加强极端事件的成因及其灾害风险评估研究,提高应对极端和复合型灾害的能力。

基于开孔面积的高海拔隧道风管漏风率研究

风管漏风率已逐渐成为高海拔隧道施工需风量设计的一个控制指标。为深化这一领域的研究,首先从理论上推导隧道风管漏风量和沿程各段漏风率的计算式,明确漏风开孔面积是影响风管漏风率的重要参数;然后,依托海拔3 850 m的巴朗山隧道,采用理论计算和数值模拟2种方法探讨不同开孔面积下漏风率的变化规律,推导风管漏风率的开孔面积修正系数计算式,并通过现场实测分析更换新风管前后开孔面积对漏风率的影响。结果表明:平原地区风管不同开孔面积下平均百米漏风率为1.54%~3.24%,高海拔地区为2.04%~4.31%,后者约为前者的1.33倍;风管平均漏风率随开孔面积增大而升高,且开孔面积越大,漏风率升高幅度越大;更换新风管后,由于减小了开孔面积,因此有效降低了漏风率,巴朗山隧道入口端平均漏风率从3.61%降至1.47%,出口端则从3.82%降至1.28%,从而保障了高海拔隧道施工的通风需求。

砂泥岩地层地铁车站暗挖隧道施工方案比选研究

施工方案的合理选取对于保证隧道结构及地层安全至关重要。文章依托广西南宁轨道3号线青秀山地铁车站工程,针对下部穿越砂泥岩地层的站台层隧道,对三台阶法及CD法两种暗挖隧道施工方法进行了比选研究。研究结果表明:(1)三台阶法相对于CD法,施工速度更快,施工干扰较小;(2)三台阶法施工地表沉降达到50mm,CD法为11mm,CD法控制地表沉降较好,但均满足限值要求的60mm;(3)三台阶法施工二次衬砌压应力达到14MPa,拉应力达到1.98 MPa,CD法压应力为6.68 MPa,拉应力达到1.18 MPa,CD法控制地表沉降较好,但均满足C50混凝土的抗压强度限值32.4 MPa,抗拉强度限值2.64 MPa。综合考虑,在满足地表沉降及保证结构安全的基础上,青秀山地铁车站暗挖隧道宜采用施工速度更快的三台阶法。研究成果可为类似地铁车站暗挖施工提供参考。

双绞合钢丝加筋网夹层系统的路用性能研究

基于一种内力传递能力大、局部荷载扩散快的新型抗裂夹层系统——双绞合钢丝加筋网夹层系统,以疲劳破坏理论、断裂力学及弹性层状理论为基础,研究双绞合钢丝加筋网应用于沥青加铺层对抵抗荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝及抗车辙的路用性能;通过与未加筋夹层系统、玻纤格栅夹层系统的路用性能对比分析,结果显示,双绞合钢丝加筋网夹层系统防治反射裂缝的效果相对最好,抗车辙性能相对最好;玻纤格栅夹层系统防治反射裂缝的效果其次,未加筋夹层系统防治反射裂缝的效果相对最差。

炮位侦校雷达定位精度影响因素分析

炮位侦察校射雷达弹道外推算法受多种因素影响。为满足弹道外推分析、进一步提高外推精度的需求,详细建模分析地球曲率、时间不同步、弹道模型误差、信噪比变化等影响炮位侦校雷达定位精度的因素。结合精密雷达测量数据和无迹卡尔曼滤波外推算法进行仿真,量化评价各因素对外推精度的影响。通过理论建模与仿真实验,将考虑各种影响因素与否的情况详细分析对比,得到各因素对定位精度影响程度从大到小依次为:地球曲率、时间不同步、弹道模型误差、信噪比变化。在此基础上,提出了考虑多种因素的炮位侦校雷达弹道外推改进方法。

长江流域2022年夏季高温过程的成因分析

长江流域2022年夏季遭遇了罕见的持续性高温事件,给流域各省生活、生产等造成了严重的影响,因此,科学解析该次高温过程成因对于提升高温过程预测预警具有重要意义。论文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和长江流域699个站点逐日温度资料,研究了2022年夏季长江流域高温过程的环流特征及成因。结果表明:①2022年长江流域的夏季高温过程为1961年以来范围最广、强度最强、持续时间最久、综合强度指数排名第一的高温事件。②长江流域上空对流层中高层受相当正压结构的异常反气旋环流控制,是此次高温过程发生的局地环流成因。南亚高压和西太平洋副热带高压的相向运动,且在长江流域上空重叠,是导致2022年高温发生的大尺度环流成因。在高压控制下,长江流域上空的下沉运动及达地面的太阳辐射均明显偏强,下沉增温和辐射增温共同导致高温极端性强。③欧洲西部经贝加尔湖向东频散的Rossby波能量,使得欧亚地区中高纬自西向东维持两脊一槽波列分布,北半球中高纬度表现出稳定的三波型,整个副热带地区为能量辐合区,助力副高维持偏强,同时有助于长江流域上空反气旋的持续,是异常环流长时间维持的原因。

基于低温-雨雪-冻雨综合强度指数的湖北省冰冻事件分型及灾损评估

低温雨雪冰冻是一种复合型气候事件,极端低温雨雪冰冻事件发生频率低,但造成的影响往往十分严重,开展低温雨雪冰冻事件演变特征研究对有效防御和减轻灾害影响具有重要意义。利用湖北省1981-2024年逐日气象观测资料,从低温、雨雪、冻雨等3个方面选指标,构建大范围持续低温雨雪冰冻事件综合评估模型;依据致灾因子类型、承灾体受灾特征对事件分型并排序;结合历史灾损数据分析了湖北省1981年以来大范围持续低温雨雪冰冻事件的致灾特征。结果表明:(1)近44a湖北省共出现64次大范围持续低温雨雪冰冻事件,平均每年出现1.5次,1月出现频率最高,约占42%,其次是2月,约占34%。(2)湖北省大范围持续低温雨雪冰冻事件判别为六大分型,其中雨雪为主型占40%,低温雨雪冻雨型占31%,低温雨雪型占16%,其他类型共占13%,最强10次事件均属于低温雨雪冻雨型。(3)湖北省因低温雨雪冰冻灾害造成的直接经济损失总体呈增加趋势,但直接经济损失占GDP比重呈下降趋势。(4)湖北省大范围持续低温雨雪冰冻事件“综合强度指数-直接经济损失”相关关系呈幂指数分布,当事件综合强度指数超过1.85时,直接经济损失迅速增加。

湖北省持续低温雨雪过程评估与分析

气候变化背景下,极端持续低温雨雪过程时有发生,给社会生活带来诸多不利影响,为了进一步评估持续低温雨雪天气,对湖北省单站持续低温雨雪过程的评估指标进行了修订,同时建立区域性持续低温雨雪过程评估模型,并将修订后的评估指标应用于湖北省单站及区域性持续低温雨雪过程的梳理及分析。结果表明:(1)湖北省最严重的5次区域性持续低温雨雪过程分别出现在1954、1969、1977、1984和2008年,最严重的是1954年12月24日-1955年1月18日的过程,其次是2008年1月12日-2008年2月5日的过程。(2)湖北省区域性持续低温雨雪过程的易发区主要集中在鄂西的高山或半高山地区、江汉平原荆州一带、汉江河谷一带、鄂东南南部低山平原地区以及鄂东北山脉的缺口处。(3)气候变暖的背景下,湖北省单站和区域性持续低温雨雪过程均是在20世纪80年代前发生次数多,90年代后属于减少的阶段,但其强度更趋极端。