上海地区不同重现期的风速估算研究北大核心CSCD

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。     

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。     

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.     

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。     

甘肃武威站新旧址风速资料对比分析

为了科学合理地利用台站搬迁前后的气象资料，根据甘肃武威国家基本气象站 2006—2018 年新、旧址风速对比观测数据，采用均值和方差显著性检验、相关系数与线性回归等统计方法，对 比分析了新、旧址风速变化特征、差异性及产生原因。结果表明：新、旧址风速均呈减小趋势，平 均、极大风速的递减率新址大于旧址，最大风速的递减率新址小于旧址。新址与旧址对比观测风 速多数存在正风差，造成风速差异的主要原因是迁址前后观测场周边环境、地理位置及海拔高度 等的不同。方差和均值检验风速差异的显著性不一致，前者检验差异不显著，后者检验多数差异 显著。新、旧址风速存在明显的正相关，相关系数多数通过了显著性检验。各月线性回归方程非 常显著，经 F 检验通过了α = 0.01 显著水平检验，回归订正后，风速差异明显减小，说明新、旧址风速 在统计应用可合并。本研究将为台站迁移、预报预测、气象服务、科研研究和大型工程建设等提供 科学参考依据。     

21 世纪末珠江口深圳最高潮位重现期值预估

采用 P-III 适线拟合法分析赤湾验潮站建站以来的潮位资料,得出该站 1965―2014 年最高潮位的重现期值：其中 100 a 一遇最高潮位为 2.31 m,50 a 一遇最高潮位为 2.18 m。通过插值法分析 1965―2011 年赤湾站与北角/鰂鱼涌站的年最高潮位,得出两者存在显著相关关系,并据此后报出赤湾站近百年来 2 次最高潮位为 1962 年2.7 m 和 1937 年 2.34 m。。根据 IPCC AR5 中的 RCP2.6 方案,预估了 21 世纪末（2081―2100 年）赤湾最高潮位的重现期：100 a 最高潮位在全球海平面上升 0.24 m 的情况下为 2.55 m,在全球海平面上升 0.40 m 的情况下为 2.71m。并讨论了围海造地导致伶仃洋潮位上升率降低以及 0814 号台风“黑格比”对赤湾站增水的影响：赤湾北面西乡沿海地势特别低,当潮位≥1.40 m（珠基起算）时,就会发生海水倒灌现象。也就是说,未来海平面的上升将加大该区海水倒灌频率。通过分析台风过境时该站的潮位观测资料,得出 0814 号台风“黑格比”经过珠江口时赤湾站的最高潮位为增水 1.46 m。最后,重新修订了赤湾站最高潮位的重现期值,这不但能够提高该区域防台水位设计的准确性,还能为该海域的风暴潮预警预报提供参考依据。     

中国北方典型沙尘天气特征研究

 根据API、风速、风向及相关气象数据初步研究了中国北方两次典型沙尘天气的天气特征。两次沙尘天气过程中极大风速大于7.2 m·s-1的气象站占88%。2005年4月27日极大风速超过17.2 m·s-1的气象站有31个,出现频率最高的风向为西西北,28日达到81个,风向为北风,极大风速高值区由内蒙古中东部向东北方向迅速扩大。2007年3月30日极大风速超过17.2 m·s-1的气象站有57个,31日达到68个,风向均为西西北,极大风速高值区分布较为稳定。受沙尘暴影响的地区API显著升高。2005年4月28日呼和浩特、大同、北京3个城市的API分别为418、500、500。2007年3月31日呼和浩特、赤峰、大同3个城市的API分别为500、500、423。对PM10与气象因子的相关性进行分析得出,沙尘暴期间,大气中可吸入颗粒物的浓度与风速存在显著的正相关关系,风速越高的地区,可吸入颗粒物的浓度越大。     

低覆盖度乔木两种分布格局内风速流场和防风效果风洞实验

低覆盖度植被的防风固沙效果一直是防沙治沙工程中的关键问题。在风速为10 m·s-1和15 m·s-1的风洞实验条件下,模拟研究了覆盖度为20%的行带式分布和随机分布的乔木固沙林的风速流场和防风效果。结果表明:①在水平空间上,随机分布和行带式模式都形成了风影区和风速加速区相互组合的复杂水平流场结构,其中,随机分布要比行带式模式的流场结构更加复杂。②在垂直空间上,林冠下近地面(1.2 cm以下)风速都有微弱的增加,1.6~20 cm高度行带式模式内风速均有所减小,而随机分布模式风速变化无明显规律。③随机分布模式中两株植株相互组合时,不仅在植株两侧出现风速加速区,同时在两植株间出现风速加速区,出现 “狭管增速效应”。     

基于社区的台风灾害概率风险评估——以上海市杨浦区富禄里居委地区为例

基于PGIS方法,以上海市杨浦区富禄里居委地区为案例,开展给定概率下的社区台风风险分析。结果表明,近60 a影响上海市区的台风中,最大风速大于17.2 m/s的超越概率(AEP)为12%。在此情景下,共有52幢建筑物(占全部建筑物的15.3%)有台风大风损失。上海市区最大的一次台风过程雨量达306.5 mm,其超越概率为1.8%。在该情景下,研究区地面积水最深处达0.61 m,有115幢建筑物(占全部建筑物的33.8%)有经济损失。在上述情景下,台风大风与过程雨量造成的损失对当地居民尚属可接受风险范围。     

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。     

不同扰动方式对沙砾质戈壁地表风蚀量的影响

通过野外风洞实验,测定了不同破坏方式、破坏面积和风速下的沙砾质戈壁风蚀量。结果表明：不同破坏方式引起的风蚀量不同,扰动强度越大造成的风蚀量越多;相同扰动方式下连续破坏造成的风蚀量稍高于间隔破坏。风蚀总量随破坏面积的增大而增加,且服从指数函数。风速为8～10 m·s^-1时,扰动的戈壁地表以轻微侵蚀为主;10～12 m·s^-1 是风蚀量增幅最大阶段;当风速大于 12 m·s^-1时,以强烈风蚀为主。风沙流中沙物质的主体是细沙和极细沙,在20 cm高度范围内,自风沙流下层至上层细沙含量比较稳定,极细沙含量逐渐降低,中沙含量逐渐上升。     

Aeolian processes on sandy desertification of an alpine meadow: A wind tunnel experiment

In recent years,the desertification of alpine meadows has become a serious ecological problem and has gradually become a threat to regional economic activities in Maqu County.To reveal the mechanism for sandy desertification of alpine meadows,we conducted wind tunnel experiments on aeolian processes over sandy alpine meadows.Results show that the sandflux profile of mix-sized sediment decays exponentially with increasing height.However,the profile pattern of a group of uniform-sized particles depends on the experimental wind speeds.The profile pattern of all the groups studied can be expressed by exponential decay functions when the wind speed is less than or equal to 16 m/s.while that for all the groups studied can be expressed by a Gaussian distribution function when the wind speed is above 16 m/s.The average saltation heights of mixed sands at wind speeds of 12 m/s,16 m/s,20 m/s,and 24 m/s were 2.74,4.19,5.28,and 6.12 cm,respectively.The mean grain size basically first decreases and then increases with increasing height under different wind speeds.The sorting improves with increasing wind speed,while the kurtosis and skewness show relationships with only the characteristics of the parent soil.     

普里兹湾区域风和温度资料对比分析: 以2007 年为例

通过分析再分析资料与站点观测资料的差异评估了普里兹湾区域5 套再分析资料的风速、风向以及 温度产品。这5 套再分析资料包括欧洲中心再分析资料(ERA-I)、日本25 年再分析资料(JRA-25)、日本55 年再分析资料(JRA-55)、美国国家环境预报中心再分析资料(CFSR)和美国国家航空航天局再分析资料 (MERRA)。采用的观测资料来自两个人工观测站和三个自动气象站。月平均和季节差异分析结果表明, Mawson 站点再分析资料的风速一般小于站点风速, 其他站点再分析资料一般风速过大, 所有的站点风向与 再分析资料风向差异不大, 再分析资料的2 m 温度总体低于人工观测站的温度, 自动站和再分析资料的差 异则没有一致的差异特征。通过6 h 风速资料对比, 发现当Mawson 站点风速低于5 m·s^–1 时, 再分析资料偏 高, 当站点风速高于15 m·s^–1 时, 再分析资料偏低, 且该站点记录的极端强风次数远多于再分析资料。