利用重力卫星监测区域地下水储量对郑州“7·20”特大暴雨的响应

在极端降水频发的背景下,如何更好地理解枯竭型含水层对降水事件的响应,是气候变化与人类活动影响下地下水资源管理面临的新课题。以2021年7月20日郑州特大暴雨为例,利用重力卫星在监测大尺度质量变化方面的优势,揭示在长期超采背景下极端降水对区域含水层系统地下水储量变化的影响。研究发现,GRACE重力卫星可以清晰地捕捉到此次降水过程引起的地下水储量增加,重力卫星与水井观测的相关系数为0.84。此次降水过程使研究区(37.91万km^(2))地下水储量累计增加了132.78亿m^(3)(截至2021年11月底)。降水对应的地下水补给系数(地下水补给量与降水量的比值)达到0.36,明显高于历史降水过程的平均补给系数0.19,显示了强降雨过程对区域含水层的独特补给能力。本研究表明,强降水对枯竭型含水层有重要补给作用,重力卫星在评估极端降水事件对区域地下水储量变化影响方面具有潜力。

基于社交媒体数据的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以郑州市“7·20”暴雨事件为例

近年来强降雨引发的城市洪涝灾害事件趋多,严重危害了人民的生命健康和财产安全,而客观、准确地开展城市暴雨洪涝灾害风险评估对于有效提升防灾减灾水平至关重要。但是,城市灾害点部分基础数据资料的缺失和滞后限制了城市暴雨洪涝灾害风险评估结果的准确性。随着移动互联技术的发展,民众在社交媒体上发布的相关灾害信息逐渐汇集成一种具有海量、时效性强和主题明确等特征的社交媒体数据资源,将其引入城市暴雨洪涝灾害风险评估工作对于准确刻画城市暴雨洪涝灾害的全貌无疑具有显著意义。以2021年郑州市“7·20”暴雨事件为例,首先从气象因素、基础地理信息、社会经济因素三方面选取了13个影响因子,然后基于爬虫技术获取微博数据中的内涝点信息,最后基于GBDT、XGB、RF和AdaB 4种机器学习模型对郑州市“7·20”暴雨洪涝灾害进行风险评估。结果表明:①基于上述模型得到的4组指标权重具有统计意义上的一致性,在各影响因子中,道路密度、植被覆盖指数、半小时最大降雨量和日最大降雨量在4组指标重要性排序中均位列前5,表明上述影响因子是本次暴雨洪涝灾害的主要致灾因素;②基于皮尔逊相关系数检验发现上述4种模型评估结果间的相关程度较高,所得出的极高风险区均集中在郑州市五大主城区的中心部分、中牟市东北部、新密市米村镇及城关镇、巩义市巩义站周边;③上述4种模型的AUC和ACC值均超过0.7,证实了机器学习模型在城市暴雨洪涝灾害风险评估中的有效性;相较于GBDT、XGB和RF模型,AdaB模型的评估结果精度最高,且得到的高风险与极高风险区的Rei值之和最大,表明其评估结果与实际情况相符。本研究通过将社交媒体数据引入城市暴雨洪涝灾害风险评估工作有效地提升了评估结果的准确性,可为郑州市及其他城市在类似强降水事件下的洪涝灾害风险预警和应急处置提供决策依据。

郑州“7·20”特大暴雨移置合肥市洪涝分析

分析郑州“7·20”特大暴雨形成条件,合肥市发生郑州“7·20”特大暴雨的可能性是存在的。为深刻吸取特大暴雨灾害教训,将郑州“7·20”特大暴雨移置至合肥市,开展模拟计算和洪涝分析,为防范此类暴雨洪水、完善防御超标准洪水预案及城市防洪规划提供参考。

郑州市“7·20”特大暴雨时空分布特征分析

利用郑州市39个气象观测站降水资料对郑州市2021年7月17—23日出现的特大暴雨进行统计分析,通过数据处理软件研究郑州市强降雨的时空分布特征。结果表明:郑州市降雨量在空间上呈明显的梯度变化,呈现中部多、东西部少的特点;强降雨中心自7月17—22日开始由西南向东北移动,特别是7月20—21日郑州市主城区出现特大暴雨;郑州市强降雨具有明显的季节性,汛期内郑州降雨总量占全年降雨总量的86%,具有较大的降雨量级;郑州市此次强降雨事件是由多种因素共同作用的结果,其中包括地形因素、水汽因素和环流背景因素等,人口城市化和土地城市化的发展进程也对强降雨的强度和频次具有促进作用。

基于复杂网络的郑州市特大暴雨洪涝灾害链研究

以郑州“7·20”特大洪涝灾害链作为案例,采用危险与可操作性分析(HAZOP)法,对城市洪涝灾害的节点和传播路径进行建模,并结合复杂网络理论,选用度、边介数、平均路径长度、连通度等指标定量分析城市洪涝灾害链的脆弱性、关键节点和关键传播路径。在此基础上,提出断链减灾策略,并对其减灾效果进行科学评估。结果表明郑州“7·20”特大洪涝灾害链中节点度数、点介数和特征向量中心度都将关键事件指向交通中断、抗洪物资供应不足、应急指挥不力、地铁进水、生产线爆炸等,而“抗洪物资供应不足-暴雨洪涝”“交通中断-抗洪物资供应不足”“应急指挥不力-暴雨洪涝”这三条边对整个灾害链网络的结构起到关键作用。应急供电、应急通信、应急交通和停工停产可以有效断链减灾,并且以应急供电的断链减灾效果最显著。相关结果可以为有效应对城市洪涝灾害链提供知识图谱,辨识关键节点和传播路径,并建立断链减灾策略。

系统韧性视角下城市洪涝灾害风险减缓研究——以郑州“7·20”特大暴雨灾害为例

随着全球气候变化及城市化进程的加快,我国城市洪涝灾害频发且呈现日趋严峻的态势,造成巨大的生命财产损失,引发公众重新审视传统的应急体系。作为应急管理全过程的起点,风险减缓阶段通过灾前行动来降低灾害发生的可能性,是预防洪涝灾害发生的重要环节。文章在分析郑州“7·20”特大暴雨灾害主要成因的基础上,发现城市洪涝灾害风险减缓过程中仍存在许多问题,因此,基于“系统韧性”理论视角,文章建立一个“社会-生态-工程”韧性综合框架,以期为我国城市洪涝灾害风险减缓提供理论支撑与决策依据。

郑州“7·20”特大暴雨内涝成因及灾害防控

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、内涝形成机理与防治途径等开展了大量研究。系统回顾郑州“7·20”特大暴雨城市内涝灾害,梳理了近年来城市内涝及郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害的相关研究和主要成果,解析了郑州“7·20”特大暴雨的重现期、时空分布、形成机理等特性;分析了内涝形成机理与防治途径以及城市排水防涝基础设施、洪涝应急指挥、风险管理和城市规划中存在的主要问题。“7·20”特大暴雨具有极端性和难预测性的特点,其中单日和累积降水均超过历史极值。台风、地形以及“雨岛效应”的耦合影响造成了此次强降水天气过程。“7·20”特大暴雨城市内涝灾害暴露出郑州城区排水防涝基础设施、建设存在明显短板,河道防御体系存在瓶颈,应急设施和管理能力不足等问题。基于上述问题,应适当调整内涝防治标准,增强洪涝风险管理与规划建设管控措施,建设外洪内涝同防控的工程体系,加强城市洪涝智慧调度与应急指挥决策等方面的能力。

基于郑州“7·20”特大暴雨移置的山东省傅疃河流域洪水形势分析

在气候变化和快速城市化扩张的背景下,我国的极端暴雨洪涝灾害风险呈增加趋势。2021年,河南郑州市“7·20”特大暴雨造成了重大人员伤亡和财产损失,暴露出对特大灾害认识准备不足、防范组织不力、应急处置不当等诸多问题。以山东日照市傅疃河流域为研究对象,采用暴雨移置和洪水模拟的方式,拟定暴雨中心位于傅疃河上游三庄镇和下游日照街道两种方案,基于分布式水文模型和二维水动力模型分析了其在“7·20”特大暴雨情景下的洪水形势,并对比分析了两种方案的洪水过程影响。结果表明,两种方案下流域内的日照水库、马陵水库入库洪峰均超过其历史最大入库洪峰,下游社会经济区整体受灾范围分别为151.96 km2、166.02km2;暴雨中心位于城区时,下游区域平均淹没水深从0.46 m上涨至0.73 m,社会经济区受灾范围增加了9.3%。在现状工程条件下,山东日照市傅疃河流域在遭遇极端暴雨时,将有较大范围的居民聚集区、重要社会机构和基础设施受到洪水的侵袭,因而参考极端暴雨情景分析进行应急预案的编制和汛前演练尤为必要。

突发暴雨灾害应急协作网络研究——以郑州“7·20”特大暴雨为例

构建突发灾害应急协作网络,明确应急主体职能分工,是我国应急管理体制建设的重要组成部分。基于郑州市“7·20”特大暴雨灾害,运用社会网络分析法,构建整体网络二维分析框架,依据网络规模、网络凝聚力、网络密度、中心度及凝聚子群等指标进行测度,揭示突发暴雨灾害应急协作网络整体结构与主体角色特征。研究结果表明,郑州突发暴雨灾害应急协作网络类型为闭合紧密型,组织间联系紧密,但领导组织较多,导致应急主体职能交叉,应急效率降低。因此,在突发暴雨灾害应对过程中,应明确领导机构权责划分,加强权力与资源的下放,进一步发挥协作网络在应急管理中的优势。

突发自然灾害事件多主体风险信息感知全过程模型研究--以郑州“7·20”暴雨灾害事件为例

为给突发自然灾害事件风险信息感知工作提供理论支撑,厘清公众风险信息感知的影响因素和演变过程,构建突发自然灾害事件多主体风险信息感知全过程模型。结合当前应急管理工作实际情况,深入剖析突发自然灾害事件多主体风险信息感知的价值和特征,提炼影响因素,明晰自然灾害信息与前期准备、风险感知以及应急响应三者之间的作用机理,在此基础上构建突发自然灾害多主体风险信息感知的全过程作用模型,并以郑州“7·20”暴雨灾害事件为对照样本进行阐释验证。研究发现:前期准备与包括风险意识在内的应急素养是风险信息感知环节有效开展的必要条件,必须将前期准备、风险感知、应急响应工作进行有机结合,为应对突发自然灾害事件提供更为坚实的助力。

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明:特大暴雨环流背景罕见,海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用;降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同;关键环境参数对比分析表明,极端强降水对CAPE值要求不高,高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生,中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化;西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致,列车效应显著;郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的,降水粒子尺度大,数密度高,KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。

基于贝叶斯网络的“郑州暴雨地铁灾害事件”情景分析与仿真推演

2021年7月20日河南郑州特大暴雨造成的地铁突发灾害是近年来为数不多的城市重大人员伤亡事件。该事件产生既有暴雨强烈、事故突发等客观原因,也包含风险意识淡薄、应急机制不健全等主观因素。本文首先遴选“郑州暴雨地铁灾害事件”演化的主要情景要素,采用情景分析法构建了该事件情景演化流程。在此基础上,基于贝叶斯网络构建了“郑州暴雨地铁灾害事件”情景推演模型。采用专家打分法计算网络节点的条件概率,利用Netica软件推算出灾害情景节点状态概率。最后,通过调试特定节点先验概率,开展不同暴雨灾害等级、应急响应行动、周围环境状态情况下人员死亡和地铁受损害的概率评估与情景推演,旨在总结经验、查找漏洞,为应对和防范“郑州暴雨地铁灾害”类似事件提供风险防范和响应对策参考。

以郑州“7·20”特大暴雨为例探讨城市气象灾害应急响应处置机制

随着城市化进程的加快,城市气象灾害对城市生产和生活的影响日益显著,城市气象灾害的防御和处置工作将更加重要。以2021年河南郑州“7·20”特大暴雨为例,详述了本次特大暴雨过程及气象预警服务和应急处置措施,剖析了当前我国城市气象灾害应急响应机制不健全、应急处置滞后等问题,提出了如何进一步完善城市气象灾害应急管理机制及处置预案等建议。

郑州“7·20”特大暴雨雨滴谱特征分析

暴雨的发生是多尺度条件和宏微观物理过程相互作用的结果,对暴雨降水微物理特征的分析是研究暴雨形成机制的重要一环。2021年7月20日15:25-17:27(北京时,下同)一强中尺度对流系统影响郑州,累积降水量312.1 mm,简称为极端暴雨降水。除极端暴雨降水时段,20日08:00-20:00其他时间累积降水量183.4 mm,简称为暴雨降水。本文利用郑州降水现象仪观测资料,对比分析了极端暴雨和暴雨降水的雨滴谱和积分参数特征,主要结论为:(1)暴雨对流降水不同雨强的平均雨滴谱随着雨强增大,直径D小于1.0 mm的小雨滴数密度增加得较少,中等(1.0<D≤3.0 mm)和大(D>3.0 mm)直径雨滴数密度增加得较快;极端暴雨不同雨强平均雨滴谱随着雨强增大,各直径档雨滴数密度都明显增大,同时平均雨滴谱粒子数密度之间的差异比较复杂,有时小雨滴数密度差别大,有时较大雨滴数密度差别大,不同雨强平均雨滴谱之间的差异导致参数随着雨强增大的变化特征有显著不同。暴雨参数D_(m)(lgN_(w))随着雨强增大而逐渐增大(稍微增大),表明粒子直径的增大是暴雨降水雨强增大的主要因素,粒子浓度的增加是次要因素。极端暴雨降水参数D_(m)(lgN_(w))随着雨强增大的变化趋势有不同的变化特征,指示极端暴雨降水不同雨强雨滴谱的形成机制可能存在不同。(2)参数lgN_(w)-D_(m)分布显示,暴雨和极端暴雨对流降水雨滴谱都是以大陆性对流降水为主,暴雨对流性降水雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合和少量冰相控制;而极端暴雨降水雨强小于100 mm·h^(-1)时雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合和冰相控制,雨强大于100 mm·h^(-1)时雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合。(3)暴雨降水中存在少量平衡雨滴谱(约占2.8%)和较大比例的过渡谱(约占60.5%)。极端暴雨降水中没有平衡谱,但过渡谱有极高比例(约占83.9%),表明雨滴破碎过程在极端暴雨降水中有更广泛的作用。

浅析“7·20”郑州特大暴雨成因及对城市防洪措施探讨

受全球气候变化的影响,近几年城市洪涝灾害频繁发生。“7·20”郑州特大暴雨引发了新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,造成了巨大的损失,受到国内外的广泛关注。基于“7·20”郑州特大暴雨事件,分析了暴雨及城市内涝的成因,回顾了我国的城市防洪成就,并提出了针对城市防洪的建议。

微博热点视野下的情绪传播探析——以“7·20”郑州暴雨事件为例

通过分析微博用户针对热点事件所展现出的情绪特点,有助于把握灾害期间的信息传播及网民情绪走向,构建积极的网络舆论场,引导正向的舆论。

河南省西平县小洪河郑州“7·20”特大暴雨移置洪水响应分析

为提高河南省西平县小洪河流域防洪水平,通过暴雨移置法将郑州“7·20”特大暴雨移置到洪汝河流域,分析小洪河流域在“7·20”特大暴雨条件下的洪水过程。结果表明:在郑州“7·20”特大暴雨条件下,西平县小洪河流域水利工程(除石漫滩外)均超保证水位;水库大坝、河道堤防均有可能出现漫溢、溃坝、决堤险情;小洪河堤防险工处可能决口;滞洪区、行洪区需全部投入运用。提出了针对性改善建议:在防洪工程调度运用中对大中型水库工程防洪库容试行全部拦蓄原则;完善滞洪区、行洪区群众转移预案编制;变更小洪河桂李站保证水位为62.51 m,保证流量为420 m^(3)/s;建立小洪河洪水演进模型等。

重大自然灾害事件的网络舆情传播及网络表达——基于河南郑州“7·20”特大暴雨

随着网民在微博等社交媒体平台参与度不断提升,越来越多的网民开始关注热点事件,并不断发表个人言论。以2021年河南郑州“7·20”特大暴雨为研究个案,基于新浪微博2021年7月18日至8月6日的全量数据,分别从时间、发布主体、网民情绪演化和高频词四个视角探寻网民对该网络舆情事件发布主体情绪的类型、特征、强度和规律。研究发现:预警期“好”“恶”、应急期“好”“恶”、灾后期“好”“哀”等这几个类别平均情感强度较大,通过了解和把握发布主体的情绪呈现及其舆情特征,可为政府及其有关部门舆情监测和舆论引导提供新的思路。

郑州“7·20”特大暴雨降水特征及其内涝影响

基于郑州市自动气象观测站资料,对河南郑州2021年“7·20”特大暴雨的降水极端性、降水时段、小时降水变化等特征及其内涝影响进行分析,提出超标准降水条件下内涝防治的建议。分析表明:河南郑州“7·20”特大暴雨是一次极端强降水天气过程,可以分为5个明显的降水阶段,第三阶段和第四阶段呈现短时强降水频发、重发特征,特别是20日12—18时郑州市主城区连续出现80 mm以上的小时降水,是造成郑州市主城区严重城市内涝的主要原因。按照现有的内涝防治设计标准,郑州市主城区仍不足以防范此种强度的降水,但仍可以通过完善城市内涝防治的超标应急系统、提高城市易涝点内涝防治标准等措施减轻内涝灾害。

郑州“7.20”极端暴雨天气的基本观测分析

2021年7月18日08时—22日08时(北京时),受黄淮低涡外围东风急流影响,郑州出现了历史罕见的极端暴雨天气,并造成严重山体滑坡、泥石流、城市内涝及人员伤亡。利用探空、地面自动站和雷达拼图产品等基本观测数据对此次天气过程进行初步分析。结果表明,此次极端暴雨天气表现出持续时间长、降水强度极强、累积降水量罕见等极端性特征。此次极端大暴雨的形成原因复杂,但就初步分析结果看,大气环流形势稳定、水汽和能量充足、地形作用明显以及对流系统不断向郑州地区积聚、合并及停滞是基本成因。本文旨在分析此次极端暴雨洪涝灾害性过程的基本观测现象,为深入开展此次严重致灾性罕见极端暴雨的机理及可预报性研究提供参考。