基于逆推法和德尔菲法的地质灾害气象服务效益评估

地质灾害气象服务发挥越来越重要的作用,既有可量化的经济效益,也有不可忽视难以量化的、潜在的社会效益和生态效益。根据历年地质灾害调查与分析数据,运用逆推法结合德尔菲法,建立地质灾害气象服务效益评估模型,并根据已有研究及防汛经验对模型的系数进行量化。模型以地质灾害气象预报评分和灾害直接经济损失为输入,以防灾减灾效益值、防灾减灾效益百分率、气象服务直接经济效益、气象服务直接经济效益百分率为输出,可同时对各区域、各时间段的地质灾害过程进行气象服务效益分段评估,也可评估年度地质灾害气象服务效益。该模型在2017年地质灾害气象效益评估中表现良好,有一定指导意义。     

1617号鲇鱼台风登陆后引发不同性质暴雨的成因对比分析

2016年9月28日1617号台风"鲇鱼"登陆后由台风本体环流和外围环流引发了不同性质的暴雨,这是本次秋季登陆台风暴雨预报的难点。利用常规气象观测资料以及NCEP的1°×1°再分析资料等,对不同性质暴雨的成因进行了诊断对比分析。结果表明:浙江东南部对流性降水和江西南部稳定性降水的大气层结结构具有明显的差异。中高纬度低槽距离台风较远,冷空气主要从低层入侵台风西北侧,破坏台风低层的暖心结构。台风外围中层干冷空气随东南风向浙江东南部输送,并叠加在低层暖湿气流之上,形成上冷下暖的不稳定层结,同时在对流层上层有干冷空气下沉至台风环流中下层(干侵入),导致浙江文成附近出现了局地特大暴雨。江西南部由于低层被湿冷空气占据,层结较为稳定,降水发展平缓。低空东南急流为台风外围环流暴雨提供了充足的水汽,浙江东南部地形对降水起到了增幅作用。不稳定层结及中层冷空气的输送对对流性暴雨的激发作用可以为登陆台风降水性质和强度预报提供参考依据。     

台风"鲇鱼"强降水引发的地质灾害气象风险预警检验与分析

2016年9月28日,台风"鲇鱼"造成的强降水在浙江和福建引发多起地质灾害,造成严重人员伤亡和财产损失。利用中国气象局气象灾害管理系统和中国地质环境监测院提供的灾情资料,结合加密自动站降水观测、多源降水预报、承灾体脆弱性和暴露度等信息分析致灾因子,定量检验中央气象台地质灾害气象风险模型性能,并对格点化定量降水预报产品使用进行了讨论。结果表明:降水是本次地质灾害过程的主要致灾因子;国家级地质灾害气象风险预警产品命中率和漏报率分别为67.8%和11.1%,各项定量检验指标均优于客观模型;第二代中央气象台地质灾害气象风险模型预报命中率高于第一代模型的原因可能是其引入了高分辨率的地理学信息,第一代模型在地质灾害易发区出现特大暴雨时,有直接预报最高风险等级的缺陷,此外两代模型均存在明显空报现象;格点化定量降水预报产品能定点、定量地预报降水,相比主观降水等级落区预报更适用于地质灾害气象风险预警业务,但使用时需要注意其可能在一些地形复杂区域存在局限性。本检验结果只是针对一次台风过程得出的,还需要更多的个例分析和统计检验以确定结论是否具有普遍规律。     

国家级格点化定量降水预报系统

利用主客观融合降水反演、降水统计降尺度、降水时间拆分等技术构建了国家级格点化定量降水预报系统。该系统结构合理,模块功能明确,于2014年6月在国家气象中心投入业务使用,生成0~168 h时效,10 km分辨率,逐3 h的格点化定量降水预报产品。通过对2015年第13号热带气旋苏迪罗的格点化降水预报个例检验,结果显示,相比欧洲中期数值预报中心的确定性模式预报和预报员主观预报,该产品能更好地体现台风降水的时空精细化分布特点,对福建东北部和浙江东南部的特大暴雨中心位置表现更准确细致。通过对2015年4—9月的格点化产品整体效果检验,结果显示,相比欧洲中期数值预报中心的确定性模式预报和由反距离客观分析后的预报员主观预报,该产品既能保持和预报员主观预报相同的准确率,同时也能较明显地提高降水预报的时空精细化程度。     

AMSU微波探测资料同化的质量控制方法概述

微波相比红外、可见光等卫星探测方式有能够穿透薄云的优点,同化微波探测资料能明显改进数值预报模式初始场。由于观测算子在云、降水粒子及性质复杂下垫面等因素影响下模拟辐射传输过程不准确,以及资料的观测误差较大等原因,实际同化应用时必须对微波探测资料加以认真筛选。为充分发挥探测资料作用并保证同化分析效果,在同化AMSU微波探测的研究中,很多机构和学者建立了散射指数、降水检测等质量控制方法,用来剔除观测算子不能准确模拟的观测。研究表明,资料同化过程中引入质量控制能起到改善同化效果,提高数值天气预报准确率的作用。但是,对于各种质量控制方法的原理和使用条件目前尚无完整的分析,使得各业务研究单位使用的质量控制方案差别较大。文章针对AMSU微波探测资料同化,在分析同化误差来源的基础上,总结了散射指数、降水概率、下垫面类型检测等质量控制方法,并简单讨论了质量控制的发展方向。     

基于CloudSat卫星观测的贵州冻雨形成机制分析

利用CloudSat卫星观测资料,从云物理观测和温度垂直结构角度对贵州地区冻雨形成机制进行分析。结果表明,对冰相机制的冻雨,CloudSat卫星的CPR雷达反射率、云冰含量和温度廓线产品能够描述冰相降水粒子在融化层中相变为液态水的"融冰"过程,雷达反射率回波0℃层亮带是该过程的直接反映,云冰含量产品也能够反映融化层对冰相降水粒子的融化作用。对"过冷暖雨"机制的冻雨,CloudSat卫星能够描述降水粒子在整层气温低于0℃的环境中保持过冷水状态下落的过程。研究基于云物理观测证实贵州冻雨存在一种具有融化层的暖雨机制,其大气存在着具有融化层的逆温结构,降水粒子在融化层中为普通液态水,在温度略低于0℃的环境中为过冷水,过冷水下落经过融化层时升温变为普通液态水,再继续下落进入次冻层冷却,最后与低于0℃的地面物体碰并冻结形成冻雨。冻雨形成机制不能通过融化层区分。     

基于带约束项广义变分同化AIRS云影响亮温研究

经典变分同化基于误差服从高斯分布理论,在同化受云影响的红外探测器通道亮温时,需进行云检测或只同化权重函数峰值位于云顶之上的通道亮温。在云检测过程中需对亮温进行严格的质量控制以剔除"离群值",导致丢失大量有用数据。文中基于带约束项非高斯模型的广义变分对高光谱大气红外探测器(Atmospheric Infra-Red Sounder,AIRS)受云影响亮温进行了初步的同化研究。在执行过程中,首先,动态选择AIRS通道形成通道子集。其次,把云参数(有效云量和有效云顶气压)作为辐射传输模式输入变量参与变分同化极小化迭代并用于通道子集亮温模拟。同化试验结果表明,对于高云,基于Cauchy-估计的变分同化反演结果最好,而对于中云和低云,基于Huber-估计得到了较好的同化反演结果。然而,在反演模式高层温度时,基于Fair-估计反而得到了较差的结果,但其对于湿度反演效果较为理想,其结果可能与Fair-估计分布的固有特点有关。带约束项广义变分同化方法对受云影响亮温的同化效果比经典变分方法的好,但依赖于M-估计的选取。     

2018年地质灾害重点区域气象预警效果检验

对2018年全国地质灾害重点区域的气象预警效果开展定量检验研究。分析地质灾害时空特征,得出灾害空间分布西多东少,西南地区最严重,西北次之,多数灾害发生在6～8月;提出一种考虑准确率与虚报率的地质灾害气象预警综合评估方法,并以2018年6～8月我国地质灾害重点区域气象预警为例验证。结果表明,重点区域基于综合评估方法的地质灾害气象预警效果排名由高到低是贵州、湖北、四川、甘肃、云南;方法根据不同等级气象预警的灾害发生概率确定变量权重系数,检验指标唯一,结果简单直观,区分度高。     

海洋溢油生态损害的简易评估和综合评估方法

通过对海洋生态系统服务的讨论,结合生态学及经济学的评估方法,提出对不同规模溢油事故的区别性评估方法体系:简易评估和综合评估.中小型溢油选用公式化的简易评估法,大型溢油污染事故则建议从生物资源、海洋生境、环境容量、景观文化开展综合评估,并分别提出相应的评估方法.简易评估在美国佛罗里达公式的基础上,进行了适于我国国情的修改,该方法对信息量的要求小,简单易行,其推算的赔偿范围符合以往的索赔案例,可在今后的中小型溢油中推广实践并不断完善.综合评估中,对生物资源的评估,实现了非经济物种的价值化;生境价值评估采用在我国鲜有应用的生境等价分析;环境容量评估是我国海洋生态损害评估研究相对较多的内容,在价值化时结合已有的环境规划项目,可使其在相关索赔中更为合理.景观文化是在以往案例中很少被考虑的非使用价值,随着生态损害评估方法体系的不断完善,应在今后的实践中得以有效合理的赔偿.