上海地区不同重现期的风速估算研究

基于上海气象站历史风速观测资料,采用极值I型和皮尔逊III型分布估算了上海市不同重现期最大风速的时间变化以及各区（县）不同重现期最大和极大风速的空间分布。结果表明,1901~2011年,上海市10、30、50和100 a重现期的最大风速分别为21.0、24.9、26.7和29.2 m/s。1974~2011年期间,上海各区（县）10 m高度10、30、50和100 a重现期的最大风速都是以南部沿海地区南汇或金山最大,分别为19.0、21.4、22.6和24.1 m/s;各重现期极大风速也是以南汇或金山最大,分别为32.3、36.4、38.4和41.0 m/s。中心城区各重现期的最大和极大风速都最小。     

阿拉尔——和田沙漠公路风沙运动若干规律监测研究

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,将覆盖塔克拉玛干沙漠的17个气象站近50 a(1961-2010年)历史资料与沙漠公路沿线近3 a(2007年4月~2010年4月)5层梯度风短期监测资料,以及沙漠公路7种防风阻沙体系下典型横断面5层梯度风监测资料进行信息化整编和规范化计算,对阿和沙漠公路风沙运动若干规律进行了系统研究。结果表明:(1)阿和沙漠公路沿线气象站10 m高度最大瞬时风速与沿线梯度风监测站及短期监测站距路面4 m高度最大瞬时风速具有空间相关性,平原路段空间代表性为20~40 km;特殊路段空间代表性为5~10 km;(2)沙漠公路沿线迎风侧最大瞬时风速比背风侧偏大1.15~1.30;(3)沙漠公路沿线2 a一遇最大瞬时风速水平分布规律是以沙漠公路中部向南北递减,最大值出现在k66.7~k326区间;(4)沙漠公路北部强风主风向WNW和N风,次强风主风向ENE和NE风;沙漠公路中部全年强风主风向ENE和NE风,次强风主风向为NNW风;沙漠公路南部全年强风主风向W风,次强风主风向为WNW风;(5)沙漠公路沿线起沙风是随7种防风阻沙体系的作用存在明显差异,以芦苇、草帘子方格防风阻沙体系下2 m高度的起沙风速和沙粒过路临界风速为最大,分别为8.0~9.0 m/s和10.0~11.0 m/s,对输沙贡献最大的有效瞬间风速在8.0~15.0 m/s之间;黑土工袋方格防风阻沙体系下起沙风速为4.0~5.0 m/s,沙粒过路临界风速为5.0~6.0 m/s,防风阻沙效应最差,建议更换。     

祁连山东北缘最大风速气候特征

依托祁连山东北缘5个基本站和35个区域站观测资料,通过回归重建1971-2013年最大风速数据库,运用mann-kendall检验、EOF经验正交函数、耿贝尔分布分析了研究区域最大风速特征。结果表明:最大风速在明显减小,民勤尤为明显(0.1879 m·s-1·a-1),在最大风速分布上形成3个极值中心:一是以红沙岗为代表的北部荒漠地区(22.75 m·s-1),二是以红山窑为代表的西部荒滩地区(21.76 m·s-1),三是以乌鞘岭为代表的祁连山地(21.54 m·s-1)。以红沙岗、红山窑、丰乐、乌鞘岭为代表站,分析发现前三者最大风速递减率分别为-0.173、-0.104、-0.103,特征显著,但乌鞘岭基本围绕在平均值附近波动。年最大风速多出现在2~6月,尤其以4~5月份为高发期,占到全年的34.8%~56.8%,EOF第一特征向量进一步揭示了北部沙漠地区和祁连山地的典型风险特征。以南湖—红崖山—昌宁为界的北部沙漠地带在未来10 a、20 a、30 a、50 a间最大风速分别为29.18、30.20、30.82、31.63 m·s-1,为典型的风灾危险区域。本文用区域站资料为最大风速危险区划提出了一些分析结论,可作为项目设计、民生安全、经济发展的参考依据,一定程度上填补了研究空白。     

南极长城站(1985—2008)和中山站(1989—2008)风和降水等要素的气候特征

利用南极长城站和中山站的降水、风、湿度、气压和云量等高质量的地面气象观测资料,对两站基本气候特征和变化趋势进行了分析。结果显示,长城站年降水量为503mm,年际变化呈减少趋势,变化速率为-27mm/10a。长城站和中山站年降水日数均呈下降趋势,变化速率分别为-2.9d/10a和-12.1d/10a。长城站和中山站年平均相对湿度分别为88%和58%。长城站年平均湿度总体上呈不明显下降趋势,中山站没有趋势。长城站盛行风向为西北风,中山站为偏东风,年平均风速分别为7.3m/s和7.1m/s。两站年平均风速呈减小趋势,变化速率分别为-0.09m/s/10a和-0.23m/s/10a。长城站平均大风日数为137d,记录的极大风速为37.2m/s。中山站平均大风日159d,记录的极大风速为50.3m/s。长城站和中山站年平均气压分别为990hPa和985hPa,变化速率分别为0.65hPa/10a和-0.80hPa/10a。其变化趋势相反,并与两站风速和大风日数及降水日数的变化倾向基本相同。长城站和中山站月平均云量分别为8.8和6.2,其差异显示了两站所处气候带的特点,即长城站地区全年阴天多、云量大,中山站则与此相反。     

Measures for safe driving at violent-wind section of Xinjiang Expresswav

为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50a(1961 -2010年)大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10a(2001 -2010年)监测资料,进行信息化和规范化整编.在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究.采用三级区划指标体系,等概率分区原则,将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ强重大危险区、Ⅲ重大危险区、Ⅳ中度危险区、V较轻危险区.提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成.并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值(阈值)与现场强横风监测结果进行验证.研究结果表明:当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运.以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50a最大风险.为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑.     

Bayes统计模型在出山月均径流极小值研究中的应用

数理统计方法在解决全球气候变化引起的洪水、干旱等极端水文事件中获得了越来越广泛的应用。选取乌鲁木齐河1958—2006年枯水期的月平均出山径流资料,采用广义Pareto极值分布(GPD)模型,并运用Bayes统计模型估计GPD的参数,最后对乌鲁木齐河枯水期月均出山径流极小值变化进行了估算。研究表明:1.参数的初始值、先验分布的均值分别取其极大似然估计值,先验分布的标准差取较小值,随机游走项分布的标准差取较大值,这种方法能使Markov链快速收敛;2.基于Bayes参数估计值的GPD在拟合月均径流量的极小值时具有很高的精确度,与传统的极大似然估计方法相比,Bayes统计模型的推断效果较好;3.乌鲁木齐河重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的枯水期月均径流极小值分别约为0.60 m3/s、0.44 m3/s、0.32 m3/s和0.20 m3/s;4.100 a重现水平的95%置信区间的下限为-0.238 m3/s,说明当乌鲁木齐河在枯水期遇上百年一遇的极小值时,有可能出现断流的情况。     

新疆高速公路强横风区间安全行车对策研究

 为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50 a（1961-2010年）大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1 a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10 a（2001-2010年）监测资料,进行信息化和规范化整编。在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究。采用三级区划指标体系,等概率分区原则, 将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ 强重大危险区、Ⅲ 重大危险区、Ⅳ 中度危险区、Ⅴ 较轻危险区。提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成。并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值（阈值）与现场强横风监测结果进行验证。研究结果表明：当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运。以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50 a最大风险。为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑。     

贺兰山银川段不同重现期山洪灾害风险与影响区划研究

为评估贺兰山银川段山洪灾害风险程度及其影响,利用高分辨率数字高程模型（DEM）、行政区划、水系和自动气象站历史降水数据,以及居民点、学校、桥梁等社会经济信息资料,采用FloodArea模型模拟与ArcGIS空间叠加统计分析相结合的方法,分析研究了贺兰山银川段不同重现期山洪灾害风险分布特征,及其对人口、土地利用和国内生产总值（GDP）的影响。结果表明：（1）贺兰山银川段10~100 a一遇山洪灾害低、中、高风险区面积分别为109.5~276.3 km²、45.0~231.0 km²、13.4~204.3 km²,同一风险等级的山洪灾害区划面积随着重现期增大呈显著增大趋势。（2）贺兰山10 a和20 a一遇山洪灾害风险区主要位于海拔1 130~1 450 m的山洪沟及其两侧区域,50 a一遇山洪灾害风险区主要集中在山洪沟下游和山前海拔1 130~1 180 m的冲击扇区,100 a一遇山洪灾害风险区覆盖整个山前海拔1 120~1 350 m的区域和冲击扇区。随着重现期增大,贺兰山山洪灾害风险区具有向上游（下游）区域扩展较慢（更快）的显著特征。（3）银川市受贺兰山10 a、20 a、50 a和100 a一遇山洪灾害影响总人口分别为7.30×10⁴人、9.87×10⁴人、1.65×10⁵人和2.39×10⁵人。随着山洪重现期增大,受灾害影响总人口呈显著增加趋势,低、中、高风险区受影响人口增速分别在-12.4%~20.5%、 48.6%~91.8%、163%~300%之间。（4）农田、草地受贺兰山山洪灾害影响最大,二者合计占受影响土地总面积的比例在82.1%~86.9%之间;其次是建设用地和耕地,两者占受影响土地总面积的比例在4.4%~9.1%和1.1%~4.6%之间,是银川市贺兰山山洪灾害防御的重点区域。（5）银川市受贺兰山10 a、20 a、50 a、100 a一遇山洪灾害中、高风险区影响的GDP合计分别为1.12×10⁹元、2.00×10⁹元、4.70×10⁹元、8.74×10⁹元;发生超50 a一遇山洪灾害时,沿山农业和工业产业、基础公共设施等会遭受较大经济损失。     

基于Copula的近60a京津冀地区干旱灾害危险性评估

干旱灾害是京津冀地区主要气象灾害之一，严重影响社会经济和粮食安全。评估京津冀地区干旱灾害危险性，识别高危险区，旨在为灾害防范和应急调控提供参考。利用1958—2017年37个气象站降水日数据，计算标准化降水指数（SPI6），根据游程理论界定干旱历时和干旱强度。运用K-S检验法、AIC法分别确定指标的最优边缘分布函数和Copula函数，计算5 a、10 a、30 a及50 a一遇水平下干旱强度和干旱历时的重现期。结果表明：京津冀地区20世纪60年代中期至今SPI6呈下降趋势；指数分布和广义极值分布分别是干旱历时和干旱强度的最优边缘分布，Frank Copula在变量联合概率分布计算时拟合最好；就干旱历时和干旱强度重现期而言，30 a、50 a一遇水平下联合重现期为，北京市、沧州市、衡水市及承德市北部等地区的重现期长，危险性低，其余地区危险性较高；站点干旱灾害的联合重现期理论值与实际情况较符合，能够反映实际灾害情况。     

河西走廊风能时空特征

利用河西走廊地区1970-2004年风速气候资料和2004年9月-2005年8月周年风塔精细资料,采用气候订正和即时风速订正,得到接近自然的风速,依此研究了该区域近地面70 m层内风能分布。结果表明:河西走廊区域风速变幅较小、气候变化趋势较稳定;有效风速(≥3 m/s)时数在6 000 h/a,10 m高度风能大多在150 w/m2以上,风能随高度线形增长(在70 m高度层内),平均每升高10 m风能增加28 w/m2;10~70 m层内总风能年储量相当丰富,普遍在1.5×1016kWh/m2(千瓦时/平方米)以上,潜在年产值达千万亿元。河西走廊风能存在明显周日和月季变化,风能和有效风速时数存在空间差异,其时空差异与河西走廊独特的戈壁下垫面关系密切。     

北部湾沿海基本风压和阵风风压分析

利用北部湾沿海7个气象站建站至2008年最大风速资料,采用指数律风速廓线公式和"时次换算"方法订正最大风速,得到长年代10m高处10min平均年最大风速序列;采用极值I型分布估算北部湾沿海各地50年一遇最大风速,通过伯努利方程计算基本风压。结果表明:北部湾沿海的基本风压以涠洲岛最大,达1.13kN/m2;其次是东兴、北海,分别为0.59和0.58kN/m2;第三位是防城港和合浦,分别为0.49和0.47kN/m2;最小是防城和钦州,分别为0.39和0.33kN/m2,表明越靠近海的地方基本风压越大。利用建站至2008年的极大风速资料对北部湾沿海的阵风风压进行分析,发现阵风风压分布特点与基本风压相同,而且阵风风压比基本风压大,海岸区域的阵风风压约为基本风压的2倍,涠洲岛则是1.54倍。     

新疆“百里、三十里风区”铁路沿线设计风速研究

为使通过新疆“百里、三十里风区”的铁路抗风达到既安全又经济的目标,使用风区内气象站和铁路测风站风资料分析了风速风向的分布规律和两种站之间风速相关关系,采用极值Ⅰ型分布推算确定了铁路沿线合理的设计风速.研究表明:十三间房和达坂城是两风区平均风速和最大风速的最大站,年平均风速分别为5.4 m/s和6.1 m/s,10 mi...     

京津冀地区台风危险性评估——基于Gumbel分布的分析

台风引发的连续暴雨是京津冀地区主要的气象灾害之一,开展台风危险性评估,旨在识别台风灾害高危险区,为京津冀地区台风灾害防灾减灾能力提升和风险管理提供参考。根据1974-2015年间影响京津冀地区的台风资料,选取该地区148个国家气象站点的气象数据,包括最大日降水量、累积降水量及最大风速3个指标。借助Gumbel分布,求出各气象站点5 a、10 a、30 a及50 a一遇水平下的气象指标数值,利用ArcGIS空间插值表征其空间分布,据此评估京津冀地区台风危险性。结果表明,50 a一遇下台风灾害最大日降水最大值为190.62 mm,累积降水量最大值为253.04 mm,最大风速最大值为16.81 m/s。其中北京东南部、天津北部、河北省东南沿海地区和太行山一带的石家庄、邢台、邯郸等地区为高危险区。     

我国中东部逐时雨强时空分布及重现期的估算

基于我国1991-2005 年逐小时的降水观测资料,利用概率分布、统计检验与极值分布等方法,分析研究了我国中东部地区逐时降水强度的时空分布特征及一小时最大雨强的50 年、100 年重现期估算等问题。结果表明：对于4 mmh^-1以上的较强雨强而言,出现频数最多的地区主要在我国南部沿海地区;长江以南大部地区一小时雨强的最大值为60~80 mmh^-1,沿海地区一小时雨强的最大值可以达到80~90 mmh^-1;雨强出现频数的日变化在各地区是很不相同的,西南和华南是雨强日变化最明显的地区,4 mmh^-1以上量级的检验结果几乎全部都超过0.01 的信度要求;一小时最大雨强50、100 年重现期估算值的空间分布形态具有一致性,高值区主要在东南沿海一带,50 年、100年一遇的一小时雨强达80~120 mmh^-1、100~150 mmh^-1。     

山东禹城沙河洼风沙化土地的综合整治

1 禹城沙河洼自然概况沙河洼位于禹城县北部,距县城30km,面积10.98km~2。属沙质浅平古河床洼地类型,分布有流动、半固定、固定沙丘和起伏沙地及风沙土、草甸土、沼泽土和潮土。年均降水量587.5mm,年蒸发量2229mm,4—6月份蒸发量最大。在150m深度内有3—5个含水层,30—60m深的单井出水量为30—50m~3/h和井水矿化度为0.5—1.5g/l。年平均风速为3.2m/s,最     

1961~2010年河西地区平均风速时空变化趋势分析

利用河西地区15个气象站点1961~2010年月平均风速和最大风速日值资料,采用M-K突变检验、ArcGIS中的IDW插值和小波分析等方法分析河西地区平均风速的时空变化趋势。结果表明：近50 a来,河西地区年平均风速呈明显下降趋势,其递减速率为0.14 m/( s?10 a)(α=0.001);该地区四季平均风速均呈减少趋势且减少趋势相同;平均风速的变化在空间分布上存在差异,具体表现为年平均风速的递减趋势是自西向东逐渐减小,瓜州和玉门是该地区减幅最大的区域,而乌鞘岭却呈现出微增的趋势;风速的长期变化具有一定的突变性,其年平均风速在1985年发生突变;该地区平均风速存在存在多尺度的周期结构特性,其变化周期为6、19和25 a。     

西藏高原气候变化及其差异性

利用西藏高原38个气象站点1961-2010年逐月气象资料,采用气候倾向率、累积距平及CIS空间插值方法,研究了近50 a来西藏及各分区气象要素的时空演变规律,揭示了西藏不同区域气候变化的差异性。结果表明:近50a来,西藏总体呈现出日照略增、温度升高、降水增加、风速减小、平均相对湿度略有上升趋势,年平均日照时数倾向率3.04 h/10 a,年平均气温倾向率0.58℃/10 a,多年平均降水量倾向率12.5 mm/10 a,年平均风速倾向率-0.13 m·s~(-1)·(10 a)~(-1)、年平均相对湿度倾向率0.1%/10a。根据地貌分区的各区域气象要素分布及变化程度差异较大,藏北高原区日照时数最长,但呈减少趋势,藏东高山深谷区日照时数最短,增加趋势明显;藏南山原湖盆谷地区年平均气温最高,升温幅度较小,藏北高原区年平均气温最低,升温幅度最大;藏东高山深谷区年平均降水量最多,藏北高原区最少,藏南山原湖盆谷地区降水量增加较明显;藏北高原区平均风速最大,藏东高山深谷区最小,所有区域平均风速均呈先增加后减小趋势;喜马拉雅高山区、藏东高山深谷区相对湿度较大,藏北高原区、藏南山原湖盆谷地区较小,西藏各区平均湿度均有所上升。     

青藏高原念青唐古拉峰地区气候特征初步分析

利用青藏高原念青唐古拉峰地区扎当冰川垭口(30°28.07′N,90°39.03′E,5 800 m a.s.l.)、南坡(30°22.87′N,90°40.36′E,5 100 m a.s.l.)和北坡(30°29.06′N,90°37.46′E,5 400 m a.s.l.)三台自动气象站一年的近地层观测资料,分析了该地区温度、湿度、风速风向和辐射等气象要素的季节变化特征,探讨了南、北坡局地气候差异形成的原因。结果表明:垭口、南坡、北坡年平均气温分别为-6.9℃、-1.1℃和-3.4℃;北坡(扎当冰川)消融期气温直减率大,年平均值为0.87℃/100 m;海拔越高,气温日较差、气温直减率波动越大;垭口相对湿度最大,饱和水汽压最小;该地区相对湿度与海拔呈正向关系,而饱和水汽压与之呈反向关系;该地区局地环流特征明显;总辐射5月出现最大值,南坡辐射比北坡小,与大气所含水汽、天空云量、下垫面性质差异等因素有关。     

石羊河流域下游青土湖近地层风尘分布特征北大核心CSCD

青土湖属于极端干旱区典型的干涸盐湖,盐尘中含有密度很高、粒径极细的盐碱粉尘,严重污染空气,危害地表植被,威胁干旱区绿洲生态安全。利用建立在青土湖的近地层0~50 m沙尘观测系统近2 a监测的数据,对近地层0~50 m盐尘的分布规律及风速的变化特征进行研究。结果表明：（1）风速在0~50 m垂直梯度的分布符合经典的风速随高度的增加而增大的基本特征,廓线方程遵循幂函数关系;年内月平均风速最大为5月,最小为11月,且表现出明显的季节变化特征,春、夏季平均风速大于秋、冬季;近地层18~2 m内风切变指数较大,且春、夏季风切变指数相对较小;34~28 m、50~34 m内风切变指数变化较小,且四季变化不明显。（2）盐碱沙尘水平通量的空间分布随高度的增加而增加,在垂直高度上遵循幂函数变化规律;受下垫面梭梭林的影响,在6 m高度处有一个较为明显的增加。（3）沙尘水平通量与风速之间呈现出幂函数关系,且呈明显的正相关关系。     

石羊河流域下游青土湖近地层风尘分布特征

青土湖属于极端干旱区典型的干涸盐湖,盐尘中含有密度很高、粒径极细的盐碱粉尘,严重污染空气,危害地表植被,威胁干旱区绿洲生态安全。利用建立在青土湖的近地层0~50 m沙尘观测系统近2 a监测的数据,对近地层0~50 m盐尘的分布规律及风速的变化特征进行研究。结果表明:(1)风速在0~50 m垂直梯度的分布符合经典的风速随高度的增加而增大的基本特征,廓线方程遵循幂函数关系;年内月平均风速最大为5月,最小为11月,且表现出明显的季节变化特征,春、夏季平均风速大于秋、冬季;近地层18~2 m内风切变指数较大,且春、夏季风切变指数相对较小;34~28 m、50~34 m内风切变指数变化较小,且四季变化不明显。(2)盐碱沙尘水平通量的空间分布随高度的增加而增加,在垂直高度上遵循幂函数变化规律;受下垫面梭梭林的影响,在6 m高度处有一个较为明显的增加。(3)沙尘水平通量与风速之间呈现出幂函数关系,且呈明显的正相关关系。