有效降水指数在暴雨洪涝监测和评估中的应用

科学有效的监测和评估是防范和减轻暴雨洪涝灾害的重要基础。基于有效降水指数(EP)构建单站和区域暴雨洪涝监测、评估指标,利用1961-2014年湖北省76站逐日气象观测资料及相关灾情资料,确定降水衰减参数及致涝阈值,在此基础上分析EP指数在历史暴雨洪涝评估及实时暴雨洪涝过程监测中的应用效果。结果表明：经参数率定后的EP指数对农作物洪涝受灾面积的解释方差达78.1%,对年际间暴雨洪涝强度差异反应敏感,能识别历史典型大涝年和严重洪涝年,在2014年实时暴雨洪涝过程监测中能直观诊断出一般性暴雨洪涝的起止时间和过程动态变化,但对局地性和间歇性发生的暴雨洪涝过程刻画不足。创建EP指数所需数据资料少、计算简便,可用于洪涝灾害历史排位、年景评价、灾情预评估、风险区划以及作物产量建模等。     

黑龙江省暴雨洪涝灾害风险区划

以黑龙江省81个气象台站1961-2008年的逐日降水数据、社会经济资料、地理信息数据以及灾情数据为基础,运用GIS技术,对黑龙江省暴雨洪涝灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性等评价因子进行综合分析,采用加权综合分析法以及GIS中自然断点分级法,构建了暴雨洪涝灾害风险评估模型,将黑龙江省划分为高、次高、中等、次低和低5个等级风险区.结果表明,黑龙江省暴雨洪涝灾害风险呈“东西高-南北低”的分布,松嫩平原大部、三江平原北部和南部地区处于高-次高风险区,哈尔滨西北部、大庆东南部、绥化北部和西部以及鹤岗中部地区,属于高风险区;而大兴安岭地区和东南半山区处于低-次低风险区,发生暴雨洪涝灾害的几率较低.灾情验证结果表明,实际灾情的高值-次高值分布与风险区划结果基本符合,风险区划模型具有较高的实际应用价值和研究意义.     

低频天气图方法与湖北省夏季强降水过程探究

利用2008—2012年4—6月NCEP/NCAR 500 h Pa高度场和700 h Pa风场逐日格点资料以及湖北省89个地面气象观测站逐日降水观测资料,通过使用低频天气图的方法,确定影响湖北省的强降水过程天气关键区,从而进一步分析影响湖北省强降水过程的低频天气系统的活动周期、变化路径,同时凭借低频天气系统和强降水过程的相关配置,针对湖北省4—6月的强降水过程,构建了模型。对2013—2015年4—6月强降水过程进行预报检验,准确率为63%,其中报对19次强降水过程,空报2次,漏报10次。     

宁夏暴雨洪涝灾害风险区划

基于灾害风险理论及气象灾害风险形成机制,收集宁夏暴雨、灾情资料、社会经济资料、地理信息及遥感数据,综合考虑在形成宁夏暴雨洪涝灾害过程中孕灾环境,致灾因子,承灾体及当地的防灾减灾能力等因素,构建暴雨洪涝灾害风险评价的框架、指标体系、方法与模型,对宁夏暴雨洪涝灾害风险程度进行评价并借助GIS技术进行等级划分和专家讨论,形成宁夏暴雨洪涝灾害风险区划成果。由研究成果得出了经济较发达的整个宁夏平原都属于暴雨洪涝灾害中等以上风险区等诸多结论,为本地区灾害规划与预案制定、重大工程建设、生态环境保护与建设等提供决策依据。     

基于过程降水量的长江中下游地区单季稻洪涝灾害指标构建

基于长江中下游地区1961?2014年297个气象站的日雨量数据,耦合单季稻生育期和洪涝灾情数据,统计单季稻不同生育阶段、不同等级的洪涝灾害样本过程降水量序列,基于S-W分布拟合检验,采用t-分布区间估计法计算样本序列95%可信区间的下限值,确定指标阈值,构建各省单季稻分生育阶段洪涝灾害的等级指标,并采用预留独立水稻洪涝灾害样本进行指标验证,分析了区域1961-2010年单季稻洪涝灾害的时空分布和风险分布。结果表明：同等洪涝灾情等级时,抽穗-成熟期的洪涝灾害指标阈值最高,拔节-孕穗期次之,移栽-分蘖期最低;同一生育阶段、同等灾情等级时,5省份的洪涝灾害指标阈值从低到高依次是江苏、安徽、湖北、湖南、浙江;各省每年均有单季稻洪涝灾害发生,发生次数呈波动增减,无明显的线性趋势;随着洪涝灾害等级加大,洪涝发生的次数减少;灾害的多发区主要位于鄱阳湖和黄山地区、浙江沿海及恩施和张家界一带;移栽-分蘖期灾害风险指数普遍较高,大部分地区风险指数在0.6以上;拔节-成熟期,风险指数高值区明显缩小,主要位于浙江沿海地区,其余大部分地区处于低值区,风险指数大都低于0.3。     

海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害风险评估与区划

基于农业气象灾害系统构成体系和灾害风险理论,依据海南岛18个气象台站1961-2012年9-11月逐日降水数据、地理信息数据、耕地面积和冬种瓜菜种植面积资料,借助GIS技术,采用加权法和自然断点法对海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性进行指标构建和风险分析,在此基础上构建冬种瓜菜暴雨洪涝灾害综合风险指数,并将该指数应用于海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害的风险区划。结果表明,海南岛东部和东北部地区为冬种瓜菜暴雨洪涝灾害高和次高危险区,其中万宁市大部、琼海市和屯昌县南部、陵水县中部风险最高;西部为次低和低风险区;其余地区为中等风险区。灾情验证结果表明,实际灾情的空间分布与风险区划结果基本吻合。研究结果可为海南冬种瓜菜生产布局、避减灾害风险提供依据。     

西南地区水稻洪涝等级评价指标构建及风险分析

构建水稻洪涝灾害等级评价指标体系,评估水稻洪涝致灾风险,对开展水稻洪涝防灾减灾、灾害保险意义重大。以西南地区一季稻为研究对象,利用气象资料、水稻灾情史料和生育期资料,在水稻洪涝灾害反演的基础上,构建水稻洪涝灾害样本过程雨量序列。基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)分布拟合检验,采用置信区间下限值确定阈值的方法,构建水稻洪涝等级评价指标,并采用预留独立水稻洪涝灾害样本进行检验验证。在此基础上,计算西南地区各站点洪涝致灾风险指数。结果表明:水稻洪涝灾害的过程降水强度为抽穗成熟期拔节孕穗期移栽分蘖期;构建的西南地区水稻洪涝等级指标能较好地反映水稻洪涝实际受灾程度,指标验证完全一致的吻合率为66.7%,完全一致及相差1级的吻合率为100%。水稻洪涝灾害风险移栽分蘖期拔节孕穗期抽穗成熟期,高风险区域主要位于云南南部和东北部、贵州南部、以及四川中部的成都、眉山和德阳地区。     

6月28日鹰潭暴雨过程分析

2016年6月28日,鹰潭市出现了1次暴雨、局部大暴雨天气过程,鹰潭市出现了雷暴、大部分地方出现了短时强降水等强对流天气。基于此,通过对常规资料、数值预报等分析检验,力求找出此次预报失误的原因,并寻找新的鹰潭暴雨预报着眼点,争取使今后鹰潭暴雨过程的预报更加准确和精细。     

辽西北玉米干旱脆弱性评价模型构建与区划研究

本文基于IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)报告中对气候变化背景下脆弱性的定义,从暴露程度、敏感性、自身恢复能力和环境适应能力4个方面建立了干旱灾害脆弱性评价模型。以辽西北地区的玉米干旱灾害作为研究对象,根据干旱灾害脆弱评价模型选取了气象因子、玉米生理因子以及经济社会因子等17项指标,运用熵权法、加权综合评价法计算得到了辽西北地区玉米干旱脆弱性指数。为了验证和检验模型的适用性,选取了辽西北1999年、2000年、2001年和2006年4个典型干旱年份,将玉米干旱脆弱性指数划分为5个等级,借助GIS技术绘制了玉米干旱脆弱性区划图。结果表明:辽西北玉米干旱脆弱性强的区域主要集中在西部地区的阜新、朝阳、葫芦岛一带。重度以上脆弱性区域范围比例表现为2006年>1999年>2001年>2000年的规律;其中,2006年脆弱性最强,影响面积最广,造成的损失也最严重,与实际灾情变化规律一致。分析2006年的玉米干旱脆弱性,多数区域是由玉米生长季的降水异常引起的。通过对4个典型干旱年份的玉米干旱脆弱性指数与玉米减产率进行回归分析,发现二者之间基本吻合,通过了α=0.05的显著性F检验,说明利用该模型对玉米干旱脆弱性的评价与区划是合理的,可以用来评价和预测玉米干旱脆弱性、干旱灾害风险以及因干旱造成的玉米产量损失。研究结果可为当地农业干旱灾害风险评估和预警提供依据。     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性评价与区划

自然灾害风险(risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力4个因素。脆弱性(vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,基于自然灾害风险和气候变化领域对脆弱性的定义,在考虑到扰动、敏感性和适应能力的基础上建立干旱脆弱性评价模型。以吉林省西部的玉米干旱灾害作为研究对象,选取2004年、2006年和2007年3个典型干旱年,运用CERES-Maize模型逐日逐网格对玉米的生长过程进行模拟,并且计算出不同生育期干旱脆弱性;对相应年份的玉米因旱减产率与不同生育期脆弱性的相关分析表明,二者存在指数相关性,并且每个生育期都通过了?=0.05的F检验,说明利用上述模型对玉米干旱脆弱性的评价与区划是合理的;从相关系数的大小中可以看出,玉米因旱减产损失与抽雄—乳熟期和拔节—抽雄期脆弱性相关性较大,其次是乳熟—成熟期和出苗—拔节期。将不同生育期玉米干旱脆弱性指数划分为4个等级,借助GIS技术绘制了玉米干旱脆弱性区划图。结果表明:吉林省西部玉米干旱脆弱性较强的区域主要集中在白城、洮南、镇赉等地区,玉米干旱脆弱性较弱的区域主要集中在松原、扶余等地区。运用此模型可以评价和预测玉米不同生育期干旱脆弱性以及因干旱造成的玉米产量损失,本研究结果可以为研究区农业干旱灾害风险评估以及防灾减灾提供一定的依据。     

基于SIF的东北春玉米干旱动态阈值构建

为实现对春玉米全生育期干旱的动态监测，消除分段式干旱灾害阈值在跨越发育期的灾情监测中的跳跃性，该研究构建了东北春玉米全生育期干旱动态阈值，实现了对玉米全生育期灾情的连续性监测。该研究以东北地区春玉米为研究对象，基于时间序列日光诱导叶绿素荧光（solar-induced chlorophyll fluorescence，SIF）数据，结合2000—2020年东北地区春玉米实际干旱灾情资料，采用多项式、高斯拟合法构建东北春玉米不同干旱等级曲线，得到最优拟合模型，以相邻干旱等级拟合曲线的平均值作为玉米全生育期各干旱等级动态临界阈值，并用独立样本和典型干旱事件验证动态临界阈值。结果表明，高斯拟合模型在描述东北春玉米不同干旱等级时间序列叶绿素荧光指数值时较多项式拟合效果更佳；该研究构建的东北春玉米不同干旱等级动态阈值能较好地反映东北地区春玉米干旱情况，干旱等级识别结果与实际灾情等级基本符合的占91.03%，其中完全符合的占82.76%，验证精度较高；基于典型干旱事件的时空验证结果也表明该干旱等级动态阈值能较好地反映东北地区春玉米干旱时空演变特征和干旱灾情的发生发展动态。     

多源强降雨灾情可信度智能判别方法

真实的灾情信息是有效防范和减轻强降雨灾害损失的重要参考。本研究以过程降雨强度（R）为指标,构建1984-2020年河北省县级多源气象灾情与致灾过程相匹配的强降雨灾害事件库。经过人工质控,获得真实灾情信息2305组,伪灾情信息263组。采用相关分析法确定与灾害发生程度（灾度）显著相关的降雨关键特征因子,基于单类支持向量机和十折交叉检验法,随机抽取10次样本,建立强降雨灾情气象因子致灾判别模型,并进行检验优化,以探索智能化、易用性的多源强降雨灾情可信度智能判别方法。结果表明：（1）与灾度显著相关的降雨关键特征因子共计11个,分别为最大降雨量、最小降雨量、过程平均降雨量、日均降雨量、平均小时雨强、1h最大雨量、3h最大雨量、6h最大雨量、12h最大雨量、24h最大雨量及前10日降雨总量,均通过了0.01水平显著性检验。（2）采用11个因子建立10个致灾判别模型（M1-M10）,依据真实灾情判别准确率确定最优模型为M9,其证真率为96.4%,证伪率为67.6%,表明该模型对灾情真伪判定较为片面,应进一步优化。（3）通过自相关检验,以最大降雨量、平均小时雨强、1h最大雨量及前10日降雨总量4个因...     

基于熵权物元模型的资源型城市脆弱性评价

[目的]测度资源型城市——河北省唐山的城市脆弱性演变状况,为提高唐山和类似资源型城市可持续发展能力提供科学依据。[方法]采用敏感性—应对能力框架,从资源环境、经济和社会三方面构建了城市脆弱性评价指标体系,运用物元分析模型对2000—2014年唐山城市脆弱性开展评价。[结果]研究期间唐山城市脆弱性程度整体呈现下降趋势,警情等级从"向巨警转化"下降为"向无警转化",并分为4个阶段;人均耕地面积、地方财政自给率、城乡平衡指数、资源密集型产业就业比重、第三产业增加值比重、产业结构多样化指数、单位电耗、工业固体废弃物综合利用率、科技支出占地方财政支出比重、第三产业从业人员等仍是制约唐山市脆弱性状况的主要因素。[结论]物元模型可用于城市脆弱性评价。评价结果表明唐山城市脆弱性得到了改善,但未来仍需关注研究的障碍因子。     

基于HBV模型确定沁河流域洪涝致灾临界雨量

对暴雨洪涝较为严重的沁河流域进行暴雨洪涝风险评估需要致灾临界雨量。运用半分布式水文模型HBV,选取以润城水文站为控制站的沁河流域1977—1988年逐日气象数据和水文数据,在率定和验证水文模型HBV的基础上,结合水位—流量关系,对沁河流域洪涝致灾临界雨量进行确定,并且运用1982年洪涝灾情的实测水文数据和降水量数据,验证致灾临界降水量的合理性。结果表明:沁河流域的三级致灾临界降水量是合理的,可作为判断该流域在不同前期水位条件下是否发生暴雨洪涝灾害的依据。     

区域粮食产量因灾损失评估之北方五省灾情-产量模型再检验

利用1961-2020年粮食作物种植面积、产量和农业灾情统计数据，对比分析了全国和冀鲁豫晋陕粮食产量与灾情的变化特征；采用已构建的河北、山东、河南灾情-产量评估模型，输入2008-2020年灾情数据，估算粮食产量及其因灾损失，检验已建灾情-产量评估模型的敏感性和稳定性；同时，基于该统计建模方法构建了山西和陕西两省粮食作物灾情-产量评估模型，评价构建模型方法的通用性。结果表明：(1)1961-2020年，北方五省粮食作物种植面积和总产量分别占全国的28%和25%，夏收粮食和秋收粮食种植面积分别以3.39hm²·a^-1和106.3hm²·a^-1的速率极显著下降(P<0.01)，总产量分别以137.3×10⁴t·a^-1和119.9×10⁴t·a^-1的速率极显著增加(P<0.01)。2008-2020年北方五省粮食种植面积和产量分别以209.42hm²·a^-1和25...     

宁安市土地生态脆弱性时空变化分析

开展区域土地生态脆弱性时空变化研究,有助于因地制宜地利用土地资源和保护脆弱生态环境,对区域可持续发展具有重要指导意义。以黑龙江省宁安市为研究区,运用研究区1991年、2000年和2010年3期遥感影像数据,通过景观类型脆弱度指数计算模型,计算了三个时期各个景观类型的脆弱度指数,并运用土地生态脆弱度指数计算模型测算分析了3个时期土地生态脆弱性的变化情况,最后对土地生态脆弱度指数进行普通克里格法插值,得出研究区土地生态脆弱性空间分布情况。结果表明:1991年、2000年和2010年各景观类型的脆弱度由高到低依次为:耕地建设用地其他用地水域草地林地;研究区61.7%的样本区土地生态脆弱度指数增大,中高脆弱区所占全区面积比重不断增加,轻微脆弱区面积比重逐年减少,土地生态脆弱性不断加剧;由1991年、2000年和2010年土地生态脆弱性分布图可知,研究区土地生态脆弱性的分布总体呈现中北部重,外延逐渐减轻,中高脆弱区逐渐扩大的态势。     

福建省暴雨洪涝灾害风险评估与管理

基于自然灾害系统理论和灾害风险评估原理,构建一个简单的集洪灾致灾因子、承灾体和防灾水平于一体的区域暴雨洪涝灾害风险评估模型,采用福建省灾害性气象年鉴和气候影响评价资料,借助数字地图技术,编制以县域为单元的福建暴雨洪涝灾害风险分布图和时间变化图.研究表明:福建省暴雨洪涝灾害年内分布不均,群发性强,年际变化大,呈波动上升趋势,反映承灾体易损性加大对洪灾的影响;综合考虑各因素的洪涝灾害,风险最高值主要分布在东部的漳州、泉州、福州和宁德沿海以及闽西的宁化、建宁、长汀、松溪等地,风险高值区的分布与近35a福建暴雨洪涝灾害年均灾次值的分布相似,据此提出福建省应加强洪泛区风险研究与管理,协调人与洪水的关系,与民众共同制定安全转移规划等风险管理对策.     

中国西北地区脆弱性综合评价

脆弱性是在社会发展过程中应对外界环境、经济、社会和资源等发生变化自我恢复的能力。当自我恢复能力达到某一临界值时,该地区处于健康的社会发展状态。从经济、社会和生态环境3个层面构建中国西北地区脆弱性综合评价体系,并运用熵值法确定指标权重,建立脆弱性模型计算2004—2013年西北地区脆弱性指数。研究发现:近10年来西北地区脆弱性总体上逐渐减小,各省最大下降率分别为:陕西46.83%、甘肃47.40%、青海29.84%、宁夏45.95%和新疆24.62%。演化过程段可分为2004—2008年的高脆弱性指数和2009—2013年的低脆弱性指数,且省区域脆弱性指数差距逐渐缩小。子系统演变特征分析上,各省子系统脆弱性整体呈波动性下降趋势。经济系统脆弱性可分为快速下降时期(2004—2008年)和缓慢下降时期(2009—2013年),并表现出经济主导型脆弱性向资源主导型脆弱性转变。探究西北地区社会发展与变化规律,以综合视角和科学测度方法来建立决策支持系统,促进其可持续发展。     

区域粮食产量因灾损失评估之长江流域灾情-产量模型再检验

利用1949-2020年长江流域(江苏、安徽、浙江、江西、湖北、湖南、上海和四川)耕地面积、粮食种植面积、产量和农业灾情统计数据,分析区域粮食生产与灾情的变化特征;采用已构建的长江流域7省份(江苏、安徽、浙江、江西、湖北、湖南和上海)灾情-产量评估模型,估算各省(市)1949-2020年粮食因灾损失及产量,并构建四川省1949-2020年粮食作物的灾情-产量模型;明确了影响区域粮食产量的主要灾种,构建了主要灾种-产量评估模型,进一步检验了模型构建方法的通用性。结果表明：(1)过去72a,全国、长江流域粮食作物种植面积平均分别为11.60×10⁷hm²和2.70×10⁷hm²,均呈显著上升趋势(P<0.05),其中沪苏浙川粮食作物种植面积呈显著下降趋势(P<0.05);全流域玉米、小麦、其他作物和稻谷种植面积分别占全区粮食作物种植面积的5.9%、14.9%、34.6%和44.6%,稻谷种植面积增加趋势显著(P<0.05)。(2)1949-2020年,全国、全流域粮食作物产量平均分别为...     

美国玉米产量业务预报方法研究

利用1961 -2006年美国玉米平均单产资料、美国玉米种植区14个代表站玉米生长季逐日平均气温、降水量以及西太平洋月平均海温、北半球500hPa平均高度场环流资料,分别建立了基于地面气象要素、海温、环流资料的美国玉米产量预报模型.利用三种模型分别对1995 -2004年美国玉米平均单产进行预报检验,各模型10a平均预报准确率均在95%以上,但各模型预报准确率波动较大,因此,根据各模型的历史准确率,利用加权方法建立了集合预报模型.2005年、2006年试报结果表明,集合预报模型的准确率均在95%以上,能够满足业务服务的需要.