凉山州短临泥石流预报模型与方法的研究

通过对泥石流灾害成因的分析研究,确定了预报模型中的各类参数,阐述了激发泥石流的静态和动态影响因子中各类数据及其获取方法,详细探讨了中小尺度的区域泥石流短临预报模型和方法.选择泥石流危害严重的四川省凉山州作为研究区,利用可拓学原理,在直接获取气象局降水数据的基础上,建立了区域泥石流短临可拓预报模型.在 GIS 技术支持下,开发了凉山州泥石流短临预报系统.     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅱ：对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术

中尺度天气分析技术在对流性天气的短期预报业务中发挥了重要作用。文章介绍了国家气象中心正在发展和试运行的对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术,旨在为中尺度对流天气的短时临近分析和预报提供技术方法,其客观技术支撑为中国气象局强对流短临预报系统SWAN、强对流天气综合监测技术和自动站资料快速客观分析技术等。文章以2011年4月17日强对流过程为例,介绍了如何利用多源观测资料(常规和非常规资料)快速识别和掌握强对流天气(短时强降水、雷暴大风、冰雹、龙卷等)实况,分析当前对流系统类型及其结构特征,判断未来影响对流系统发生、发展的中尺度环境条件,并综合考虑客观自动外推算法产品,最终指导预报员对未来0～6 h内的强对流天气影响区域进行短临预报预警。业务试验表明,对流天气中尺度过程分析技术可为强对流天气短临预报业务提供重要参考和依据。     

基于ECFLOW实现华中区域快速更新同化预报业务流程

为了进一步满足华中区域对高时空分辨率数值预报产品的业务需求,为短临预报和精细化格点预报提供技术支撑,华中区域快速更新同化预报模式系统于2015年7月完成系统搭建并开始业务试运行,2017年12月又根据业务需要完成了系统结构的调整。由于该系统具有流程复杂,步骤繁多的特点,为了使调度监控更加直观,故障定位更加准确,系统维护更加高效,运用ECFLOW技术对整个预报系统进行了流程化调度开发,设计并实现了华中区域快速更新同化预报业务流程监控系统。该系统图形界面美观友好,流程结构清晰明了,故障定位准确且处理操作简单,可大幅提升业务模式运行监控及维护的工作效率。     

基于均生函数的风电场风速短临预报模型

风电场风速短临预报是风电预报业务的重要环节之一.选取2011年1、4、7和10月河北及内蒙古两地的两座测风塔观测资料,综合采用均生函数、灰色关联度和多元回归等多种统计预报方法,建立了一套分站点的、15 min动态滚动的未来0～4 h风速短临预报模型.实际对比分析表明,所建模型比传统ARMA模型的月平均预报误差减少了2.2％～10.8％,在实际中具有重要的应用价值.     

陕西省短时临近智能预报服务系统简介

陕西短时临近智能预报服务系统(简称NIFS短临系统)是一套集实况监测、智能报警、预警发布、人机交互和上下联动为一体的多功能预警业务系统。主要面向省、市、县三级气象部门的一线业务人员,通过与陕西省气象智能网格预报一体化平台、SWAN系统、国家突发事件预警信息发布系统等集约衔接,实现对省、市、县突发气象灾害临近预警服务的及时有效支撑。NIFS短临系统首创性研发了陕西0～2 h分钟降水预报、对流天气分类识别、暴雨客观预警等产品,通过报警信息自动推送、预报指导客观定量、上下在线互动留痕等方式,帮助各级气象台加快改进现有短时临近预报业务流程体系,并为决策部门改进和完善陕西现行短临预报业务制度提供一定帮助。本文介绍NIFS短临系统主要功能及部分关键技术,包括天气实况监测、智能报警、强对流天气预报制作、人机交互订正、预报检验评估、智能管理等系统功能与暴雨预警信号智能报警关键技术,为其他省份气象部门研究开发本地短临业务系统提供参考。     

大庆地区大—暴雨数值预报模式

为开展地市级精细化天气预报 ,在引进和试验的基础上 ,设计研制出了大庆地区 24～120h区域暴雨数值模式滚动预报业务系统 ,并于2003年7～8月进行模式试验。结果表明 :模式对 12～24h区域暴雨具有预报识别能力 ,48～120h具有指示意义。     

大庆地区大—暴雨数值预报模式

为开展地市级精细化天气预报，在引进和试验的基础上，设计研制出了大庆地区24～120h区域暴雨数值模式滚动预报业务系统，并于2003年7～8月进行模式试验。结果表明：模式对12～24h区域暴雨具有预报识别能力，48～120h具有指示意义。     

凉山山地强降雨型泥石流灾害雷达短临预警技术研究

基于2006~2011年的泥石流灾害案例、强降水观测资料、GIS技术及对应的雷达回波信息,研究了凉山地区基于强降雨型雷达回波信号的泥石流灾害的短时临近预报预警技术,根据群发、大型、中型、小型泥石流灾害级次的最强回波强度、回波高度、强降水回波持续时间信息,结合下垫面地质灾害隐患点信息,提出了凉山地区泥石流发生的短临预警指标;依托雷达回波对降水云团信号的显著性、连续性探测显示特征以及GIS技术,建立了凉山地区泥石流灾害短临预报预警系统,极大地增强了凉山地区防灾减灾应急处置能力,对凉山地区地质灾害防治工作具有重大意义。      

超强台风“利奇马”登陆前后多模式降水预报评估对比分析

利用欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)、美国全球预报系统(GFS)、中国气象局全球区域一体化同化预报系统—全球数值预报系统(GRAPES_GFS)、上海区域中尺度数值预报业务系统(SMSWARMS)、以及浙江省中尺度数值预报业务系统(ZJWARMS)和浙江省快速更新同化预报系统(ZJWARRS)降水预报资料,开展了各模式对超强台风"利奇马"登陆前后浙江省强降水的预报性能检验评估。结果表明:(1)过程降水预报方面,ECMWF对降水落区预报表现最佳,但对降水极值中心强度的预报技巧较低; 3个区域模式各有优势,其中ZJWARRS和ZJWARMS对登陆点附近及浙西北强降水落区、强度的预报均与实况一致,SMSWARMS对几个强降水落区的预报也表现较好,但雨强偏弱。(2)对逐日降水预报技巧上,登陆前全球模式ECMWF、GFS评分较高,而临近登陆及登陆后区域模式表现较好;其中SMSWARMS、ZJWARRS和ZJWARMS在预报时效12 h内的大暴雨及特大暴雨的预报上有较大优势,尤其ZJWARRS对0～3 h大暴雨的预报技巧表现最为突出。(3)对强降水致灾地区(永嘉、临海、临安)的短时降水预报方面,ZJWARMS无论在落区还是强度预报方面均表现较好,ZJWARRS与之接近,对多个降水中心的预报方面可互为补充;SMSWARMS对降水中心的预报往往存在位置偏差且雨强显著偏弱;全球模式对致灾强降水的短临预报参考价值较低。(4)各模式对850 hPa水汽通量及辐合区的预报差异较大是导致"利奇马"预报降水差异显著的重要原因。对于浙江省级区域来说,ZJWARRS及ZJWARMS在强降水落区及强度的短临预报方面有显著优势。     

高原山地短临预警预报系统的设计与构建

高原山地地区由于其特殊的地形地貌与雷达资料障碍问题,利用SWAN系统的本地化建立强对流天气的短临预报系统非常困难。本项研究以西藏高原地区为例,基于MICAPS和SWAN系统平台的特征,考虑目前气象台站预报员对计算机分析预报系统的使用习惯,利用现有卫星遥感资料、自动站资料、闪电定位资料和常规气象要素等观测资料,以及已研制的有关西藏地区天气学模型、动力统计诊断指标和经验预报模型等,设计构建了西藏地区短临天气预警预报系统,通过VB语言环境实现了能集成MICAPS和SWAN系统的信息分析功能、适合西藏地区短临天气预警预报的实用系统。本项研究的系统集成思路将为不同区域气象预警预报系统的本地化和区域化提供有益的探索思路和实现技术,具有重要的实践指导意义。      

云南滑坡泥石流灾害精细化气象预警系统

通过开展低纬高原地区MM5 V3不同参数化方案降水模拟试验,建立了基于SGI O350小型机的MM5中尺度数值模式业务系统.使降水预报输出产品时间分辨率小于等于60 min、水平距离分辨率小于等于10 km;对雷达、卫星降水反演资料与气象站及加密雨量站的实测资料用权重法集成为精细化实况降水场;基于滑坡泥石流灾害发生的天气气候背景和不同地质地貌条件下滑坡泥石流与降水的关系研究,采用PP-ES模式,建立了以时间分辨率为12 h、水平距离分辨率为30 km的滑坡泥石流灾害气象等级预报产品为主要内容的云南省精细化滑坡泥石流灾害气象监测预警系统.     

暴雨型泥石流多层预报系统的研究

本文采用数值天气预报模式、静止气象卫星云图、雷达回波和遥测雨量计四种手段进行大气降水的预报与监测,提供不同时空尺度的降水预报产品,构建不同时空尺度满足不同精度要求的泥石流预报系统。该系统具有区域与沟谷相结合,时空尺度合理嵌套的优点,由四川省范围、凉山州地区以及单沟泥石流预报模型组成,可进行不同层次的泥石流预报,能满足不同层次的泥石流减灾要求。     

青海省泥石流预警模型

根据野外考察和分析,利用模糊数学方法,定义了青油省玉树州结古镇泥石流沟固有危险度,并以分段函数的形式定义了夏季泥石流降水指数,初步建立了当地泥石流危险度的二级综合判别预警模型。对玉树州结古镇5条泥石流沟的危险度做了判别,对不同降水级别所对应的泥石流危险度进行预报,得出相应的预警等级。并以2003年7月29日结古镇北山泥石流为例,对该模型的有效性进行了初步检验。     

泸定县泥石流灾害特征及降水因子分析

泸定县地质环境条件复杂,新构造运动活跃,是泥石流灾害高易发区.在对前期多次泥石流灾害发生后的灾后调查了解的基础上,分析泸定县泥石流灾害特征,并利用历史地质灾害记录与历史气象资料,研究泸定县泥石流灾害发生与降水的关系.结果表明：（1）泸定县境内泥石流灾害不仅具有分布广、发生频率高、危害重等特点,而且,具有群发性、夜发性、周期性特征.（2）泥石流发生与当日降雨量、短时强降雨、前期有效降雨量关系密切;对6天及以下累积有效降水量36mm、8～10天累积有效降水量49mm、11～14天累积有效降水量101.6mm以上等前期降水条件较为敏感,前期有效累计雨量、天数增加,当日激发雨量、雨强逐步缩小,随着激发雨量增大、小时雨强越强,泥石流灾害将发生质变.当前期有效降雨不明显,泥石流爆发需要较强的激发雨量。     

阿勒泰市强降水衍生泥石流灾害分析

调查分析阿勒泰市区泥石流灾情、引发的气象因素以及有利的环流形势.结果表明:阿勒泰市泥石流灾害以市区东北部发生频率高,为重灾区,阿勒泰市泥石流主要发生在6-8月的强雷雨时段;中小尺度强雷雨是引发阿勒泰市泥石流直接的动力因素,降水超过15 mm并伴有雷暴可作为阿勒泰市泥石流气象预警指标;阿勒泰市夏季中小尺度系统引发的短时强降水有两种天气尺度环流背景.     

自动雨量站资料在地质灾害监测中的应用

通过对滑坡、泥石流地质灾害发生地区地质条件、外在因素、前期降水的影响等分析研究,设计了滑坡、泥石流地质灾害等级判别标准,并研制了预报方法。利用ArcGIS Engine、MICAPS等语言工具开发了滑坡、泥石流预报系统,使用前期数据库中自动气象站逐小时雨量和本地区的逐日降水影响系数,以及地质灾害气象发生等级条件进行计算,制作地质灾害发生等级预报。该研究工作为各地防治地质灾害提供了帮助和指导。     

滑坡泥石流大尺度统计预报模型的实时检验

利用滑坡敏感性分布和降雨阈值公式建立了一个滑坡泥石流统计模型,该模型可以用于中国大尺度范围内的滑坡泥石流预警。使用CMORPH卫星降水驱动该统计模型,对2016—2017年的106起滑坡泥石流事件进行了验证分析。结果表明,该模型能较好地预警大多数滑坡泥石流事件,其中对72. 1%的雨季滑坡泥石流事件能较好预警,但对非雨季的事件只有35%能较好预警,对雨季的预警效果明显优于非雨季。由于滑坡泥石流主要发生在雨季,因此该模型总体上具有较好的效能。该模型对于强降雨引发的快速滑坡事件具有较好的预警能力,但对于由强度较小、持续时间较长的降雨引发的慢过程滑坡事件的预警效果有待提升。利用该统计模型以及CMORPH实时卫星降水产品,可以建立滑坡泥石流大尺度实时预警系统,对滑坡泥石流减灾防灾具有一定意义。     

四川省康定市泥石流灾害与降水预报阈值确定

通过对康定市历史泥石流灾害资料与历史气象降雨资料进行统计分析,揭示了康定市泥石流灾害与降雨的关系特征,并在此基础上,研制了康定市1h、3h降雨量诱发泥石流预警指标。结果表明:康定市境内各地均有发生泥石流灾害的可能性,东部地区是泥石流的高易发区。康定市境内泥石流灾害发生与当日降雨量、短时强降雨、前期有效降雨量关系密切。降雨量大且降雨强度强的月份（6~8月）易发生泥石流灾害。短时强降水的强度越大,发生灾害的风险越大,强降水出现频率最高的时段（19:00~02:00）也是泥石流高发时段。当降水强度<10mm/h和20mm/3h时,有出现泥石流的可能性,泥石流灾害气象风险等级为4~5级;当降水强度达到10~20mm/h、21~35mm/3h时,发生泥石流的可能性较大,风险等级为3级;当降水强度达到21~35mm/h、36~50mm/3h时,泥石流发生的可能性大,风险等级为2级;当降水强度>35mm/h、50mm/3h时,泥石流发生的可能性极大,风险等级为1级。      

事故树方法在泥石流灾害分析中的应用

为了解决泥石流灾害预防工作中的实际问题,通过系统安全工程的事故树分析方法,找到影响泥石流灾害产生的主要因素,建立泥石流灾害事故树图,从最小割集、最小径集、结构重要度三个方面全面分析,阐述了各基本事件对泥石流发生的影响程度,以及它们之间的逻辑关系,找到预防关键因素。最后,结合实际情况,对预防泥石流灾害提出了具体建议。     

基于AHP的天津泥石流灾害评估

利用天津市蓟州区降水、地形地貌、人口、地质灾害、DEM数字高程数据等资料,以天津北部蓟州区为研究对象,采用无结构不规则网格设计方法对研究区域进行网格划分,应用层次分析法（AHP）确定直接雨量和间接雨量、水流流速、地形地貌、人口密度、发生频率等泥石流危险因子权重,建立天津泥石流危险度评估模型。利用模型对蓟州区2011-2018年11次强降雨过程进行泥石流危险度评估。结果表明：过程降雨量最大、降雨最为集中的2016年7月20日泥石流危险度最高,雨势平稳的2018年8月12-14日危险度最低;蓟州区2012年7月22日出现的双安泥石流以及2018年7月24日出现的小型山体崩塌,在模型对应的区域内均显示有泥石流风险存在,表明模型对泥石流具有较好的评估能力,可应用于业务和服务中。采用广义极值分布函数计算了蓟州区不同重现期1 h和12 h雨量,利用泥石流危险度评估模型模拟不同重现期雨量的泥石流风险,研究结果可为相关部门和行业提供决策参考。