辽宁雪灾区划及降雪影响预评估

根据1951-2014年辽宁省各市、县降雪灾害造成的经济损失、雪灾出现的频率,多年平均灾损强度及气象灾变指数,计算各市、县的气象灾损值,并依此值作为雪灾灾度指数来进行辽宁降雪灾害区划.利用1951-2014年辽宁省58个国家级气象站降雪日数(日降雪量≥5mm)资料和辽宁省降雪灾情资料,采用统计分析、百分位数等方法研究确定不同灾害分区下不同降雪阈值与降雪影响预评估的关系.结果表明:(1)灾害重度区和灾害中度区主要位于辽宁中部城市群或经济发达区域,雪灾多年平均损失为280万元以上,损失程度较重;灾害轻度区和灾害微度区主要位于辽宁东部山区及辽宁西北部山区,雪灾多年平均损失为68万元以上,损失程度较轻;雪灾对辽宁影响最大的受灾体是公路,其次为设施农业.(2)在业务使用中,应用不同灾害分区降雪致灾阈值与受灾体损毁等级的预评估关系,采用定量降水预报自动判断生成降雪灾害预评估结果,能够客观的实现降雪落区不同、服务重点不同,对提高决策气象服务的针对性具有参考作用.     

1980—2019年新疆南部不同强度暴雨洪水灾害的空间分布和时间变化特征

以1980—2019年新疆南部出现的暴雨洪水灾害事件造成的死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、牲畜死亡数、受灾面积作为灾情要素,采用比值权重法和无量纲化线性求和,构建了暴雨洪水灾害事件的灾损指数。根据灾损指数,采用百分位数法将每次暴雨洪水灾害事件定量划分为一般、较重、严重、特重四个等级。结果表明：新疆南部暴雨洪水事件在塔里木盆地北缘多于南缘,西部多于东部,高值区集中在阿克苏地区、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州一带;暴雨洪水事件多发在3—10月,年出现次数呈现明显上升趋势,增幅为8次·（10a）^-1,主要表现为一般性灾害发生频次的增加;新疆南部暴雨洪水灾害年平均灾损指数在1985年和1999年发生两次突变,平均值表现出“低—高—低”阶段性变化;暴雨洪水灾害发生次数与3—10月降水量、大雨发生日数、暴雨发生日数密切相关。近40年来新疆南部降水量的增多,导致暴雨洪水灾害次数增加;年平均灾损指数与特重和严重灾害发生次数关系密切,后者对其贡献率达87%。     

青海高原雪灾风险区划及对策建议

利用青海省50个气象台站逐日积雪深度资料、遥感监测积雪深度资料和牲畜死亡率资料,对遥感监测积雪数据进行了验证,证实遥感监测积雪数据能很好的反映青海积雪状况.利用积雪指标分析青海各地致灾强度大小.结果表明:青海三江源地区和祁连山区的部分地区致灾因子危险性最高,柴达木盆地的西部和东部农业区以及环湖的部分地区致灾因子危险性较低.通过分析积雪指标和牲畜死亡率的相关关系,确定了不同雪灾等级临界气象指标,对青海地区进行了雪灾风险区划.区划结果为:轻灾主要发生在柴达木盆地、东部农业区的大部和环湖的部分地区,这些地区发生轻灾的频率大都在50%以上;中灾和重灾在青海发生频率均不高,都在20%以下;三江源的大部尤其是囊谦、玉树和称多一带是特大雪灾的高发区,发生频率均在50%以上.     

τ-p变换的两种实现方法

τ-p变换是一种经典的函数投影变换方法,在地震数据处理中有着广泛的应用,可以根据地震数据射线参数的差异,实现信噪分离、地震道插值、平面波分解等。但是,由于τ-p变换的精度和分辨率受到相应数学反问题的限制,在保证较高变换精度的前提下,τ-p变换计算速度的加快,以及相应滤波算子的设计等都值得研究。本文提出了基于径向道变换的τ-p变换方法和基于斜率分解的τ-p变换方法,阐明了两种方法的基本原理并与常规τ-p变换方法进行对比。基于径向道变换的τ-p变换方法利用快速Fourier变换和径向道变换,能有效减少τ-p变换的耗时;基于斜率分解的τ-p变换方法运用斜率分解算法,能进行高分辨率τ-p变换,并且提供冗余变换维度（τ-x-p域）,使滤波器算子的设计更灵活。数值实验结果表明,两种实现方法分别在计算速度和重构精度上优于传统τ-p变换算法。通过面波噪声压制的实际数据处理和比较,证明本文提出的两种τ-p变换实现方法可以为实际处理提供更加有效和灵活的实施方案。     

多轴压缩条件下层状硬质片岩的力学特性研究

在深部工程中经常会遇到层状岩体,由于高应力的影响,在工程活动中发生因层状结构面诱发的岩体灾害问题。这与深部工程中的真三向高应力环境及层状结构面产状密切相关。为此,基于一种取自某深部金属矿山的层状硬质片岩,开展了考虑片理方位的真三轴压缩试验研究,获取了该片岩在两种片理加载方位下,不同应力差条件时,试样的变形、强度及破裂数据。结果表明,该硬质片岩的力学特性受片理加载方位和应力条件影响较大。具体表现在,当中间主应力σ₂平行片理走向时,试样的脆性更强,且最小主应力σ₃ 越小脆性越强。当σ₂垂直片理走向时试样的强度更高,但强度随σ₃增加而增加的敏感性较弱。当σ₂平行片理走向时,试样的破坏均以沿片理的剪切为主;而当σ₂ 垂直片理走向时,试样在低σ₃ 时,主要发生穿片理的拉破坏,高σ₃ 时,则转变为沿片理的剪切破坏。试验结果对陡倾层状硬质岩体工程的稳定性评价有一定的启示意义,即当片理走向与洞轴线的夹角较小时,浅层围岩片理面的法向应力释放程度较高,易发生受片理结构控制的脆性破坏;反之,夹角较大时,岩体的稳定性较强。     

涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式

长江流域涪江上游以高山峡谷地貌为主,人地矛盾突出,水热条件较好的泥石流灾损土地是山区居民主要的生产生活场所,高效利用灾损土地是山区发展的重要途径。通过野外调查,初步查明目前涪江上游42处泥石流灾损土地利用类型主要为耕地、林地和建筑用地,分别占调查总数的41.5%、32.8%和12.1%。这42处泥石流灾损土地总面积为2.47 km²,可利用面积为2.12 km²(含已利用建筑用地等),占调查总面积的86%,潜在可利用面积较高。选取土壤肥力、水土保持特性及工程地质特性3个因子进行泥石流灾损土地资源化利用评价,得出涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式。评价结果表明,涪江上游泥石流灾损土地可利用潜力主要以中等和较低程度为主,占调查总数的88.09%,因此,涪江上游泥石流灾损土地资源具有较大的开发潜力。另外,本文以涪江上游黄家坝为例,得出4种灾损土地利用模式,即村落聚集优化区模式、现代农业耕作区模式、水土保持缓冲区模式及工民建设潜力区模式,并在此基础上提出相应的灾损土地利用建议,为山区土地资源化开发利用提供指导。     

涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式

长江流域涪江上游以高山峡谷地貌为主,人地矛盾突出,水热条件较好的泥石流灾损土地是山区居民主要的生产生活场所,高效利用灾损土地是山区发展的重要途径。通过野外调查,初步查明目前涪江上游42处泥石流灾损土地利用类型主要为耕地、林地和建筑用地,分别占调查总数的41.5%、32.8%和12.1%。这42处泥石流灾损土地总面积为2.47 km²,可利用面积为2.12 km²(含已利用建筑用地等),占调查总面积的86%,潜在可利用面积较高。选取土壤肥力、水土保持特性及工程地质特性3个因子进行泥石流灾损土地资源化利用评价,得出涪江上游泥石流灾损土地资源化利用模式。评价结果表明,涪江上游泥石流灾损土地可利用潜力主要以中等和较低程度为主,占调查总数的88.09%,因此,涪江上游泥石流灾损土地资源具有较大的开发潜力。另外,本文以涪江上游黄家坝为例,得出4种灾损土地利用模式,即村落聚集优化区模式、现代农业耕作区模式、水土保持缓冲区模式及工民建设潜力区模式,并在此基础上提出相应的灾损土地利用建议,为山区土地资源化开发利用提供指导。     

氟碳钙铈矿的电子衍射研究

内蒙古白云鄂博的氟碳钙铈矿,经电子衍射研究,观察到三种多型:4H,P6α=7.12Å c''=56.4Å;6R,R3 α=7.12Å c''=84.6Å; 3R,R3 α=7.12Å c'=42.3Å。其中4H 为新多型。湖北竹山氟碳钙铈矿仅观察到一种多型6R。白云鄂博样品中发现3R 与6R 共晶格取向连生,以及3R 型共格双晶。     

基于H/α分解原理的古河道信息提取——以松嫩平原西部地区为例

古河道对于重现古气候、古生态环境变化有着重要的意义。极化合成孔径雷达（SAR）数据以散射矩阵的形式记录了地物的后向散射信息，能有效地识别隐伏的古河道信息。本文以古河道发育的松嫩平原西部作为研究区域，选取Sentinel-1双极化数据（VV-VH）作为数据源，通过VV-VH双极化模式下的H/α分解处理，构建了由散射熵H与散射角α构成的二维H/α平面。依据雷达波在古河道充填沉积物中发生体散射以及在古河床底界面发生二次散射，并且体散射功率大于二次散射功率，确定了古河道散射类型属于H/α平面上的高熵多次散射。结合此特征与Sentinel-2影像，最终对研究区内的古河道信息进行了提取。研究表明，通过VV-VH双极化模式下的H/α分解方式可以提取到在Sentinel-2影像上无明显特征的古河道信息。     

寒区渠基黏土热参数最优概率分布

为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明：寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σ,μ+3.5σ]（μ为随机变量的均值,σ为标准差）作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。     

我国新疆北部积雪中痕量元素的时空分布及污染评估

积雪中记录的痕量元素含量,能很好地评估当地大气污染状况。利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）,对2018年1月和3月采自新疆北部的天山北坡、伊犁河谷、塔城地区和阿勒泰地区的积雪样品进行了16种痕量元素测试。结果表明：北疆地区积雪中痕量元素含量的平均值在0.06 ng·g^-1（Cd）～1 481.1 ng·g^-1（Al）之间。时间分布上,消融期多数痕量元素浓度低于积累期、稳定期;Pb、Cr等元素消融期含量高于其他时期,可能与外源输入有关。空间分布上,塔城地区和天山北坡的多数痕量元素含量高出伊犁河谷和阿勒泰地区1~3倍。与其他地区雪冰中痕量元素含量对比,发现新疆北部高出青藏高原北部1~3倍,与受人类活动影响较大的天山乌鲁木齐河源1号冰川相应痕量元素浓度接近,揭示了新疆北部积雪中痕量元素较高的浓度特征。元素富集系数表明,Fe、Be等元素主要来自地壳粉尘,Pb、Cd、Zn、As等元素呈显著富集（EFc>10）,受人类排放活动主导。结合后向气团轨迹分析,塔城地区的痕量元素可能受到哈萨克斯坦的影响,阿勒泰地区的痕量元素可能受到中亚、阿尔泰山南缘等地的影响,天山北坡与伊犁河谷主要受新疆本地气团的影响。     

1961—2017年新疆积雪期时空变化特征及其与气象因子的关系

利用新疆89个地面站逐日积雪深度观测资料,研究探讨了1961—2017年新疆区域积雪期、积雪初日、积雪终日的时空变化规律,分析了北疆和天山山区积雪期的年代际和周期变化特征及其与气温、降水的关系。结果表明：新疆各地积雪期、积雪初日和终日存在明显的差异,积雪期以天山为界北多南少;从空间分布看,天山山区和新疆北部阿勒泰、塔城和伊犁河谷的大部地区是新疆积雪最丰富的地区,也是积雪期相对较长的区域。近57年来,北疆和天山山区78%气象站积雪期呈减少趋势,其中塔城地区和阿勒泰东部以及中天山一带的部分地区减少显著;67%气象站积雪初日推迟,显著推迟区域与积雪期显著减少的区域基本一致;积雪终日变化趋势不明显。北疆和天山山区积雪期存在2~3 a的短周期、14~15 a的长周期;积雪初日分别以12 a、15 a长周期振荡为主,但3~5 a短周期振荡出现的时段有所差异,两个区域积雪终日周期信号均较弱。北疆和天山山区积雪期、积雪初日和终日受气温的影响大于降水,其中积雪初日、终日出现的早晚与其所处季节的平均气温显著相关。     

新疆不同区域牧业雪灾损失时频变化特征

选用新疆1952-2013年75个县707条雪灾害资料, 采用灰色关联评估模型以县为单位将新疆分为特重雪灾区、 重雪灾区、 一般雪灾区、 小雪灾区. 用气候趋势系数与五阶函数分析各雪灾区牲畜死亡数额的长期变化趋势, 并用morlet小波分析其振荡周期. 结果表明: 全疆及各雪灾区牲畜死亡数额基本都存在23 a左右的长周期, 14～17 a中周期, 10 a左右的小周期, 另外, 还存在5～7 a的小波动, 各区周期振荡的强弱及时间范围不同. 全疆及特重雪灾区牲畜死亡数额长期以来有减少趋势; 而重雪灾区和一般雪灾区牲畜死亡数额长期以来有微弱的增加趋势. 特重雪灾区牲畜死亡数额长期变化趋势决定了新疆雪灾牲畜死亡数额的长期变化趋势, 全疆平均每年因雪灾牲畜死亡数额以0.4%的速率递减, 特重雪灾区每年按上一年度总额1.4%的速率递减. 由于20世纪80年代开始, 新疆有计划、 大规模推行牧民定居工程, 从而大大提高了新疆牧业抗御自然灾害的能力, 以及冬春气温升高的缘故, 使得全疆及各雪灾区牲畜死亡数额大大减少. 因为各牧业区实施牧民定居工程开始的时间不同, 使全疆各雪灾区牲畜死亡数额高值期(年代际与年际尺度振荡的活跃期)进入低值期(少发时期)的临界时间存在差异.     

新疆大～暴雪气候特征及其水汽分析

应用新疆北部和天山山区50个气象站1961-2002年11月1日至翌年4月15日经过整编的逐日降水量资料,通过统计和诊断分析,揭示了新疆牧区大～暴雪过程的时、空分布特征和年际变化,初步分析了2000-2001年冬季特大雪灾的成因,并选取典型个例分析了新疆暴雪的水汽来源和特征.结果表明:1)有4个大～暴雪过程高频区,即阿勒泰地区、塔城盆地、伊犁河谷、乌苏到木垒的天山北坡一带及天山中部的中山带;前3个区域大～暴雪过程前冬达50%以上,其次为春季和隆冬;天山北坡前冬和春季相当,约为43%左右;2)阿勒泰地区、伊犁河谷和天山北坡大～暴雪过程呈显著的线性增多趋势,增长率分别为0.3次·(10a)^-1、0.7次·(10a)^-1和0.5次·(10a)^-1;3)大～暴雪过程异常偏少和偏少年在20世纪80年代以前,异常偏多和偏多年在20世纪80年代以后,主要在90年代以后;4)由于环流持续3个月的异常,冷空气活动频繁,多次降雪过程导致2000-2001年冬季特大雪灾.冬季降雪水汽由大气环流决定,北方冷空气、中纬西风和较低纬度的西南风带来的水汽均可以影响新疆,700hPa与850hPa的水汽输送相当,500hPa的西方和南方水汽输送也不可忽视.     

新疆易灾暴雨的风险区划

将降水量作为新疆易灾暴雨的风险区划指标,对新疆106个气象站1961年以来4-9月的暴雨（≥24mm）降水过程进行分析,确定不同时间尺度各级易灾暴雨的临界致灾雨量指标.选用降水强度和频次来表征易灾暴雨的危险性,利用加权综合评价法和GIS中自然断点分级法,将致灾暴雨的危险性指数按高、次高、中等、次低、低危险区5个等级进行...     

基于MODIS数据的北疆积雪黑碳和雪粒径反演及时空变化分析

积雪是地球上反射率较高的自然表面,对于中高纬度地区的水文和能量收支平衡发挥着重要作用。表层积雪中的黑碳和雪粒径变化可以显著影响积雪反照率,造成积雪对太阳辐射吸收的变化,进而对区域气候变化和水文循环产生反馈作用。利用遥感技术对季节性积雪表层黑碳和雪粒径进行定量评估,可以获取时空上连续系统的雪表黑碳浓度和雪粒径变化情况,这也是许多气候和水文模型的输入因子。以中国主要季节性积雪区北疆为研究区,基于MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）数据的3（0.47 μm）、2（0.86 μm）和5（1.24 μm）波段,采用SGSP（Snow Grain Size and Pollution Amount）算法反演2000-2018年积雪期的雪表黑碳浓度和雪粒径,并结合地面观测数据对于反演结果进行了精度验证,综合分析北疆雪表黑碳浓度和雪粒径时空变化趋势。结果显示,SGSP算法能够同时反演雪表黑碳浓度和雪粒径,并且验证结果表明纯雪像元上反演结果具有较好的精度;2000-2018年北疆雪表年均黑碳浓度和年均雪粒径都随时间变化呈现微弱下降趋势;受地理位置和局部污染源的影响,北疆积雪黑碳浓度空间分布复杂,天山北坡经济带平均黑碳浓度最高,伊犁地区平均黑碳浓度最低,雪粒径的空间分布显示塔城地区平均雪粒径最大,伊犁地区最小。     

Restriction function of lithology and its composite structure to deformation and failure of mining coal seam floor

We examined spatial distribution characteristics of extreme hydrological events in Xinjiang, China, using district data from 1901 to 2010. Frequency distribution showed a general symmetry along the Tianshan Mountains, with even distribution in Junggar Basin and Tarim Basin. Frequency was more in the north-west than in the south-east. The maximum incidence was in west Tianshan Mountains and generally decreased south-eastward. There were significant regional variations in type distribution. Rainstorm floods were more common in central Xinjiang. Hailstorms mainly occurred in the central Junggar Basin, the southern slope of the western Tianshan Mountains and north-west of Tarim Basin. Debris flow was mainly distributed in Ili Valley and the central northern Tianshan Mountains. Glacier lake outburst floods were more common in the Karakorum Mountains and southern slopes of the western Tianshan Mountains. Ice floods were mainly distributed in the western Tianshan Mountains. Snow hazards were mainly distributed in the wide northern areas, especially the Altai Mountains and Hamilton Basin. Snowmelt floods were mainly distributed in the Tacheng Basin and Ili Valley. The incidence of extreme hydrological events was greatly affected by weather systems and terrain features.     

新疆冰雹灾害经济损失评估及风险区划研究

基于1984-2014年新疆雹灾受灾面积、总成灾面积、农作物播种面积、新疆生产总值及以县为单位的雹灾频次等统计数据,构建雹灾经济损失指标和风险度指标,进行新疆冰雹灾害评估研究。其中雹灾经济损失指标可用于评价新疆雹灾经济损失的趋势变化,风险度指标可借助GIS空间信息处理技术形成新疆雹灾风险区划。研究表明：雹灾经济损失总体呈波动上升趋势,且受环境不稳定度的影响较大,二者保持着较好的正相关性。新疆冰雹灾害总体以中、低度风险为主,高风险次之。高风险区主要集中在喇叭形河谷地带的伊犁地区及其两侧的阿克苏、博州等地,建议通过调整农业产业结构、提升人工防雹能力等方式降低上述区域的雹灾损失。     

西藏地区雪灾等级评估研究

建立了基于距离函数的雪灾等级评估模型,采用此模型对1979-2013年西藏地区39个站点筛选出的370次雪灾个例进行等级评估。结果如下：一级和二级雪灾占绝大多数,三、四级雪灾出现的次数相对较少。春季发生雪灾的次数最多,其次为冬季,夏季只有9次一级雪灾发生。1979-2013年,三级雪灾出现的次数在减少。20世纪90年代以前三级雪灾多发生在冬季,以后三级雪灾多发生在春季。四级雪灾在20世纪90年代发生的次数最多,且持续时间较长,大多发生在冬季,21世纪以来有所减少,雪灾发生在秋季和冬季的次数相当。