降水引发的中国公路损毁灾害时空变化特征

基于中国干线公路灾情资料分析了降水引发公路损毁灾害的时间与空间分布特征,并对诱发公路损毁灾害的高程、坡度、高程差、断层密度、工程岩组等环境因子及最大小时雨强、强降雨发生频次、强降雨持续时间等降水因子采用信息量法进行了分析对比。结果表明:坡度、强降雨持续时间、高程差、断层密度、强降雨发生频次等因子对公路损毁灾害发生的影响作用最大。依据综合信息量将全国干线公路损毁灾害危险性划分为极高、高、较高、低和极低5个等级。经过检验,采用信息量法划分公路损毁灾害危险性等级能较好地反映公路损毁灾害的潜在空间分布,本文研究结果可以为公路损毁灾害预报预警及工程建设提供参考。     

基于加密降水资料的贵州地质灾害概率预报模型

运用信息量法进行了地质灾害易发性评价,将全省划分为3个易发等级。利用贵州省2009—2014年的地质灾害和降水数据,分析了每个等级中地质灾害概率与有效降水量之间的关系。在此基础上,利用概率论方法将动态临界雨量引入预报模型,建立了基于动态临界雨量的地质灾害概率预报模型。结果表明:对于任意的易发区划等级,诱发地质灾害的临界雨量并不是静态的,而是分布在一个非常大的区间上;当有效降水量为该区间上一个特定的值时,用相应的概率来描述地质灾害发生可能性的大小,而不是地质灾害一定发生更为恰当;在2015年的检验中,模型预报准确率超过80%,说明该概率预报方法具有实际应用价值,能起到良好的预报预警作用。     

基于Logistic回归的区域地质灾害综合气象预警模型

应用Logistic回归拟合地质灾害发生概率,建立了区域地质灾害综合气象预警模型,实现了降雨引发地质灾害发生概率的动态预报。降雨观测和数值降雨预报作为模型的动态输入,利用信息量模型集成地学因子得到的总信息量作为模型的静态预报因子。预警模型在栅格点上预报降雨引发地质灾害的发生概率,并以等级形式发布预警。用2004年实际观测对预报进行检验,结果表明当年80%的灾害都达到了预警发布的标准。2006年汛期的业务运行对台风碧利斯引发的地质灾害做出了较准确的预报预警。说明模型能满足预警业务的要求,是提高地质灾害气象预警水平的有效途径。     

ECMWF极端天气指数在新疆强降水预报中的检验评估

使用2015年10月—2018年9月欧洲中期天气预报中心集合预报系统(ECMWF EPS)逐日降水极端天气指数(EFI)预报资料,分析新疆区域降水EFI产品与强降水的对应关系并得到预报阈值。结果表明:预报的EFI与实况降水量存在正相关关系,随着降水量增加,EFI预报结果具有线性增加趋势,说明EFI对强降水有一定的指示意义。各量级降水预报的最高TS评分随着预报时效的增加而减小,且随着降水量等级的增大而减小。不同季节暴量降水发生站次为夏季最多,冬季最少,对应的EFI阈值大都在0.4～0.6,夏季EFI值范围在0.2～0.7,夏季更易发生暴量降水。随着预报时效增加,暴量降水发生站点频次最多所对应的EFI值逐渐减小。随着降水量级增加,空报率减小幅度不大,但漏报率增加。     

鹰厦铁路降水诱发地质灾害概率预报模型及应用

降水是铁路地质灾害的重要触发因子,由于降水引发的地质灾害对铁路运输安全造成重大的经济损失。鹰厦铁路由于其特殊的地形及气候条件,使该线成为全国地质灾害发生较频繁、较严重的铁路之一。利用南昌铁路局2007—2012年辖区内的地质灾害资料,统计鹰厦铁路地质灾害的时空分布特征。根据不同降水类型造成的铁路地质灾害特点不同,进一步研究铁路地质灾害与降水的关系。引入10 min最大降水量、当日最大小时降水量、连续降水量和前20 d累积降水量等降水量因子,运用因子相关性分析和逻辑回归方法筛选对灾害发生贡献率较大的降水量因子,分区段建立鹰厦铁路地质灾害概率预报模型。运用该模型对2013年5月20—22日一次大暴雨过程诱发的地质灾害进行预报,预报准确率达86%,模型应用效果较理想,可为铁路安全气象服务工作提供技术支持。     

陕西降雨型地质灾害气象预报预警系统

基于降雨型地质灾害气象预报预警模型,采用自动气象站数据和乡镇雨量站降水数据作为实况基础资料,利用WRF(weather research and forecasting model,即天气预报模式)降水预报数据,计算综合雨量并得出降雨型地质灾害发生的等级。系统集成了数值预报精细化预报处理模块、自动气象站监测数据处理模块、乡镇降水量插值模块、地质灾害预报预警模型运算模块和预报预警结果展示模块,实现了数据自动化处理,运行稳定,建成之后发挥了较好的服务效益。     

事件概率回归估计与降水等级预报

该文对比分析概率回归降水等级预报和回归降水等级预报的差异, 2007年秋季至2008年夏季全国平均检验结果表明:概率回归降水等级预报效果好于回归降水等级预报, 尤其是小雨预报, TS评分明显高于回归降水等级预报, 同预报偏差过大情况也有很大改善。进一步分析表明:回归降水等级预报方法在建立小雨预报方程的样本中, 少数较大降水量的样本方差占总方差的百分比过大, 导致预报方程中反映的预报量与预报因子的关系以少数大降水量样本为主, 是造成小雨预报空报过大的原因。与模式降水预报的对比分析表明:概率回归降水等级预报效果好于模式直接降水预报, 模式降水空报较大情况得到改善。     

商南县山洪灾害解释预报

采用商南县1980--2006年降水以及山洪灾害资料,分析山洪灾害与不同历时暴雨的关系。得出部分重灾区的临界雨量。运用山洪水文气象模型,以降水性质、量级、风向、风速及土壤湿度作为预报因子,根据历年山洪灾害与各时段降水量关系进行统计分析,结合各时段临界雨量确定山洪灾害预报等级。     

基于WebGIS的祁县地质灾害预报预警系统研究

给出了山西省祁县地质灾害预报预警信息系统的实现方法。根据祁县国土局每年对本区域内各地质灾害发生点地质灾害要素的统计,以祁县县城及周边区域为研究对象,判定本区域内不同地段滑坡地质灾害发生的可能性,并分析地质灾害与对应的气象观测要素数据关系,根据当日强降水型和连续降水型方面的研究结果,将导致地质灾害发生概率的因素做分级量化处理,建立适合祁县本地区特点的地质灾害预报预警评估算法模型。在此研究基础上,构建地质灾害统计要素——气象观测要素数据库,设计并实现基于C/S与B/S相结合的Web GIS地理信息系统对地质灾害区域的实时监控,系统可对地质灾害的发生做出及时、准确的预警。通过调整完善气象观测要素影响值,修正预警区域和灾害等级计算方法,地质灾害点落入预报区比例从49%增加到69%,2011—2015年,系统对地质灾害的预报预警成功率达到了83%以上,满足了业务应用的需求。     

内蒙古牧区春季旱灾致灾因子危险性致灾阈值分析

以内蒙古58个牧业旗县为分析区域,以北方牧区频繁发生的旱灾为分析对象,从旱灾的致灾因子危险性指标的致灾阈值着手,通过各指标干旱等级阈值的划分,与灾害发生实际情况对比,选择适合不同下垫面的干旱指标等级划分标准,根据此标准确定致灾因子强度,统计发生概率,通过干旱致灾危险性指数的计算方法,完成内蒙古牧区春季旱灾潜在致灾因子危险性区划。分析结果如下:用降水距平百分率指标作为干旱的评定标准,不同的下垫面选用不同的干旱等级阈值,草甸草原、森林植被用气象干旱降水距平百分率指标干旱等级阈值效果较好;典型草原用北方干旱降水距平百分率指标典型草原干旱等级阈值;荒漠草原、沙地植被、荒漠均用北方草原干旱降水距平百分率指标荒漠草原干旱等级阈值;人工植被用气象干旱或农业干旱降水距平百分率指标干旱等级阈值。内蒙古牧区春季干旱潜在致灾因子危险性程度由东北向西南呈逐渐增加的趋势,春季干旱对内蒙古中西部牧区的影响较大。     

沈阳市降水概率预报服务系统

沈阳市降水概率预报服务系统是在日本数值预报的基础上应用多种统计方法建立MOS预报方程,对其预报结果应用概率回归集成制作降水概率预报。TS评分结果表明:MOS预报的降水确率高于日本数值预报,MOS集成预报的结果在各种MOS预报结果平均偏上的水平。概率预报的Brier评分结果表明:在MOS综合基础上的概率回归(REEP)方法得出的概率预报结果较为理想。     

镇江市道路结冰影响指数分级预报方法

利用2010年3月至2003年12月镇江市水泥路面、柏油路面两种下垫面的地面气温数据,分析镇江市道路结冰的气候特征,结合降水性质、是否有积雪、日最低气温和日平均气温,定义道路结冰影响指数,并对其分级预报进行检验。结果表明：镇江市道路结冰月季分布不均,主要集中在冬季,11月和3月出现次数很少,其变化趋势与镇江11月至翌年3月常年月平均气温的变化趋势呈反位相;在考虑当日或者前一日出现降雪或者有积雪的情况下,水泥、柏油两种下垫面的地温≤0 ℃并持续16 h以上将会出现对交通有严重影响的道路结冰;道路结冰主要出现在夜间,白天如果出现了道路结冰,当日其它时次也会出现严重的道路结冰,对交通的影响将比仅夜间出现更大。道路结冰影响指数对连续的道路结冰具有一定的预报能力,但是空报率比较高。     

基于INCA和METRo的江苏省路面高温精细化预报

使用INCA（Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis）多源资料融合分析和短临外推预报系统的预报结果作为气象强迫场,驱动一路面温度理论预报模型（Model of the Environment and Temperature of Roads,METRo）,开展江苏省高速公路夏季路面高温预报试验,并使用公路沿线逐小时的路面温度观测资料对预报结果进行检验。结果表明:该预报方法能够较好地预报出高速公路沿线日最高路面温度的逐日变化趋势,以及日最高路面温度的大范围空间分布特征。平均日最高路面温度预报绝对偏差为4.1℃,平均相对偏差为10.8%。其中,日最高路面温度预报绝对偏差在5℃以内的站次占总数的64.5%,相对偏差在15%以内的站次占总数的74.6%,比常规业务预报方法分别提高了23.1%和25.3%。但该预报方法对较小的温度波动以及局地性较强的极端温度分布特征的预报技巧还需进一步提高。     

模式降水与温度预报的不一致性特征

为探讨模式产品预报不一致性问题,利用2015年11月—2016年10月业务中常用的GQEC,GQJP及T639模式的12 h降水、2 m温度网格产品,采用跳跃指数定量计算方法,研究了产品在不同区域内跳跃指数变化与预报不一致性问题。结果表明:产品多日平均跳跃指数随预报时效延长而增大;长时效预报比短时效预报跳跃频率大、预报不一致性也大;对比两种要素可知,降水的跳跃指数比温度大,跳跃频率高,预报不一致性大;对比不同模式发现,GQEC不仅跳跃指数值小,且跳跃频率低,预报不一致性小,GQJP虽然跳跃指数值小于T639,但其跳跃频率更高,预报一致性较T639低;产品跳跃频率存在季节差异,夏季降水和温度预报跳跃频率最高而冬季最低,夏季预报不一致性最大。研究还发现:基于跳跃指数的预报不一致性特征与选取的区域大小密切相关,区域越大,跳跃指数和预报不一致性越小;区域内跳跃指数分布特征与地理位置和地形等有关。     

江苏省夏季最高温度定量预报方法

以江苏省徐州、南京、射阳3个探空站2002～2006年7～8月逐日观测资料为基础,选取了影响最高温度变化的因子,利用逐步回归方法建立了以徐州、南京、射阳3地为中心的区域预报模型,并对模型的回归效果和预报情况进行分析.剖析了其用于实际预报的合理性和可信度,同时与欧洲中期天气预报中心动力数值预报结果相结合,利用高斯权重插值方法将预报场的格点资料捕值到江苏各站点,通过PP法,完成了江苏省最高温度的定量预报.预报当天最高温度误差在1℃以下的概率为5O%左右,2℃以下概率在8O%左右,该方法可用于最高温度预报.     

降水邻域集合概率方法尺度敏感性试验

降水邻域集合概率法是处理高分辨率降水集合预报不确定性的一种新方法。利用2017年5~7月GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)区域集合预报系统24 h降水预报资料,进行GRAPES降水邻域集合概率方法试验,并针对邻域概率法的等权重和邻域尺度问题,设计了邻域格点权重修正邻域方案以及二分类权重修正邻域方案,进行降水的集合概率法、等权重邻域集合概率方法、权重修正邻域集合概率方法和二分类权重修正邻域集合概率方法等四种方法的格点相关及敏感性试验,并利用多种概率预报检验评分评估上述四种方法的预报效果。试验结果表明:(1)尽管采用邻域计算方案的三种邻域集合概率方法的降水概率预报评分各有优劣,如等权重邻域集合概率法的相对作用特征曲线面积评分略优,而权重修正邻域集合概率法和二分类权重修正邻域集合概率法的降水概率预报可靠性更高,但采用了邻域计算方案的降水概率预报评分均优于传统的集合概率方法;(2)降水邻域集合概率方法的预报技巧对邻域尺度很敏感,统计评分最优的邻域半径为5~8倍模式水平格距;(3)引入了权重修正的两个邻域集合概率预报方法在24 h降水量超过10 mm时改进较明显,能够提供更加客观的概率预报结果。总体上看,降水邻域集合概率方法具有较好的应用前景,恰当的邻域概率方法及邻域半径可以获得更合理的降水概率预报结果。     

SWCWARMS模式对四川盆地强降水预报的检验分析

利用SWCWARMS模式产品、常规观测等资料,对2017年7月27~28日和2018年7月26~27日四川盆地两次强降水过程中的环境场、降水量和物理量场等进行了12h、24h预报时效的天气学检验分析。得出SWCWARMS模式产品在强降水预报中的3大优势:(1) SWCWARMS模式对两次强降水过程的降水强度、范围等预报效果较好,尤其是降水强度更为突出,参考价值高。(2) SWCWARMS模式对中高纬大尺度环流背景和强降水主要影响系统预报效果较好,对高原低值系统也有较好的描述。(3) SWCWARMS模式对物理量场中水汽条件(比湿场)和不稳定能量CAPE值预报效果较好。同时,还需要注意的有2方面:500hPa风速和高原上空天气系统存在系统性偏弱现象;对低层风速预报偏弱,加之风向预报偏差,直接影响了强降水分布及大暴雨中心位置的正确预报。      

TRP与Logit概率预报模式计算比较分析

本文分别利用TRP模式及Logit模式与MOS相结合的方法,对南京市的能见度及云量进行了24小时概率预报试验。通过对两种模式的比较分析,结果表明：Logit模式的拟合率比TRP模式的高,而在实际预报中,TRP模式的预报准确率高。同时,TRP模式的计算更为方便灵活。     

两个集合预报系统对秦岭及周边降水预报性能对比

利用欧洲中期天气预报中心 (ECMWF)、美国大气环境预报中心 (NCEP) 集合预报系统 (EPS) 降水量预报资料,CMORPH (NOAA Climate Prediction Center Morphing Method) 卫星与全国3万个自动气象站降水量融合资料,基于技巧评分、ROC (relative operating characteristic) 分析等方法,对比两个集合预报系统对秦岭及周边地区的降水预报性能。结果表明:两个系统均能较好表现降水量的空间形态,对于不同量级降水,ECMWF集合预报系统0~240 h控制及扰动预报优于NCEP集合预报系统,但NCEP集合预报系统264~360 h预报时效整体表现更好; ECMWF集合预报系统0~120 h大雨集合平均优于NCEP集合预报系统,两个系统集合平均的预报技巧整体低于其控制及扰动成员预报,这种现象ECMWF集合预报系统表现更为显著; ECMWF集合预报系统降水预报概率优于NCEP集合预报系统。ROC分析显示,随着预报概率的增大,ECMWF集合预报系统在命中率略微下降的情况下,显著减小了空报率,NCEP集合预报系统则表现出高空报、高命中率。     

应用K指数和TOT指数作江苏中期降水预报的试验

用国家气象中心的T63和T106中期数值预报产品，计算所划定区域的K指数和TOT指数作为预报因子，并统计与江苏省9个代表站降水的相关。用逐步回归方法建立了江苏省4－7月第4－6天的PP降水预报方程36个、MOS降水预报方程108个，多级判别临界值144组。在此基础上经统计制作江苏省降水概率预报。