云南降雨型滑坡县级预警雨量阈值分析

根据云南省华坪县滑坡灾害历史数据和同期气象站实测小时降雨资料,以滇西北的华坪县为例动态地计算了每次滑坡灾害的有效降雨天数和对应前期的有效降雨量;并应用主成分分析法对44场降雨型滑坡进行分析,结果表明间接前期雨量、发生雨量和激发雨量对诱发滑坡都有重要影响,得出诱发滑坡的降水有短时强降雨和长时低强度降雨两种类型。由此建立了含有两类降雨特点的华坪县I〖CD*2〗D（降雨强度〖CD*2〗历时）阈值曲线,并在此过程中提出了确定降雨历时D结束时刻的方法和有待进一步研究的问题。通过对华坪县滑坡预警雨量研究,为其他县级滑坡灾害预警雨量阈值的确定提供一种方法。     

大降雨型滑坡临界雨量及潜势预报模型研究

通过对湖北省1975～2002年发生的194次滑坡个例进行分析发现：滑坡时间主要发生在5-8月,占全年总次数的80％左右,与多年月平均雨量分布比较一致;滑坡区域主要位于湖北西部山地,高频中心在三峡库区;滑坡与前期降雨尤其是大降雨关系非常密切,大降雨型滑坡占滑坡总次数的63．1％。利用实效雨量计算方法,确定了大降雨型滑坡临界雨量,以此为依据建立了潜势预报模型。     

暴雨型滑坡灾害因素分析及预测试验研究

针对暴雨型滑坡灾害预报预警服务的需要, 以江西为研究区域, 从暴雨型滑坡灾害形成机理及预测理论入手, 通过8个滑坡灾害易发点的监测试验, 系统地研究了大气降水对地下水位、孔隙水压力、滑坡土体应力及滑坡稳定性的影响, 探讨了植被覆盖与滑坡的关系。结果表明:滑坡稳定系数与降水量有较好的负相关关系, 当降水量增大时, 滑坡稳定系数减小, 且略滞后于降水量的峰值; 在其他因素一定的条件下, 地下水位升高, 滑坡稳定系数直线下降。经计算得到8个试验点促使滑坡复活的临界指标是24 h降水量为60~203 mm, 值域的变化与滑坡体的土壤结构、力学性质、植被覆盖程度和降水强度的时空分布等因素有关。     

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。     

局地地形、地表特征对上海暴雨过程影响的研究

作者在对2001年8月5~6日上海地区一场特大暴雨的诊断分析与数值模拟研究中确知,停滞在上海的热带低压及在其内发生、发展起来的中尺度对流云团是造成此次暴雨的直接天气系统。暴雨过程中,非常规观测资料及高分辨率暴雨数值模拟结果的分析对于揭示热带低压内暴雨中尺度系统的结构及发展演变的时空连续性具有重要作用。但同时也意识到,对于造成暴雨的各尺度系统的发生、发展,特别是造成局地突发性强降水的暴雨中尺度系统,某些物理过程的影响是不可忽视的。这些物理过程或独立影响着暴雨中尺度系统的发展,或相互作用、相互制约,共同影响着暴雨中尺度系统的发展。为此,作者在此次暴雨过程较成功的数值模拟研究基础上,对上海附近山脉地形及上海地区地表状况等可能影响暴雨中尺度系统发展的物理过程进行了模拟试验研究,结果表明,上海及其周边地区局地山脉地形和上海地区的地表分布特征虽不是造成此次局地突发性强暴雨的直接原因,但明显影响着暴雨系统的移动、停滞、发展和加强。上海以西的莫干山、天目山在热带低压东移过程中对于气流具有一定阻挡作用,有利于暖湿气流的聚集及热带低压移速的减慢。但若山脉过高且热带低压移至非平原地带,则来自西南的暖湿气流会受阻而汇集在莫干山至杭州湾一带,这样在相对强的偏西气流作用下,热带低压的移向就会出现变化。另外,上海局地地表城市化特征的加强使得城市近地层空气的暖干特性效应和城区上风方风速辐合,并由此引起暴雨系统内中尺度动力、热力特征出现变化,这值得在局地暴雨强度预报中加以关注。局地城市地表特征是城市暴雨灾害不容忽视的影响因素。     

池州市近10 a主要暴雨灾害及致灾性分析

统计2007-2016年池州市暴雨引发的主要灾害及次生灾害,运用冯利华_^[1]提出的灾级概念模型对其进行分级,结果表明：2007年7月10日和2016年7月3日的暴雨灾害指数均超过了6.00,灾害等级为重灾。前者的短历时强降水特征非常明显,且由于降水发生时段主要在夜间,发生地位于山区,结果导致出现山洪、山体滑坡、泥石流等灾害;后者则是由于持续性的降水造成了城市内涝、多条河流超警戒水位甚至发生溃堤。文章还基于上述原因从致灾因子和承灾体即短时强降水和地形因素两方面重点分析其致灾性,结果表明：凌晨5时前后是池州市暴雨灾害的最强致灾时段,这主要是因为此时段为短时强降水高发时段,一旦发生持续性短时强降水将会造成严重的暴雨灾害;而在空间上池州市东至县、贵池南部山区及九华山区域为暴雨灾害高发区域,其原因是东至县为喇叭口特殊地形,而其他地区多为山区,同时由于池州市位于副高西北侧,汛期西南气流输送比较强盛,通过山区地形的强迫抬升和动力抬升作用容易触发对流,产生强降水过程,造成暴雨灾害。     

暴雨型滑坡灾害预报预警方法研究评述

滑坡灾害对人类和社会经济的影响已成为仅次于地震的第二大自然灾害。暴雨诱发的滑坡占滑坡总数的90％左右。从滑坡预报方法、暴雨型滑坡灾害时空预报预警、降雨和滑坡机制及稳定性、GIS在滑坡预报中的应用等几方面,分析了国内外动态及发展趋势。分析结果认为,现代数理科学新理论在滑坡预报中的综合应用得到了较快发展;“3S”技术作为滑坡监测预报手段,仍存在没有开发出来的较大潜力;从理论上,机理研究与区域统计研究结合程度有待进一步发展和突破;已建立的滑坡灾害预测预报模型具有很大的地域性、分散性以及由于监测资料不足带来的不稳定性,有必要进行更加系统深入的探讨,尤其要着力建立基于滑坡灾害发生机理的宏观区域预警模型;降雨-滑坡关系需有更准确的模型;受降水影响的土体含水量和孔隙水压力的测量方法应更精确、有效;基于Web-GIS平台建立区域滑坡灾害实时预警预报系统十分必要。     

基于卫星降水和WRF预报降水的“6.18”门头沟泥石流事件的回报检验研究

2017年6月18日北京门头沟地区突发泥石流,造成6人伤亡。短时强降水是这起事件的主要诱发因素,但常规气象观测并没有很好地观测到此次降水过程,可见降水数据的准确性对于滑坡泥石流的实时预警及预报至关重要。近年来,卫星遥感估算降水发展迅速,WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式关于降水的预报技巧也逐渐提高。本文以自动站降水资料为参考,首先利用定性方法和泰勒图、TS（Threat Score）评分等定量的方法比较了CMORPH（CPC MORPHing technique）、GPM（Global Precipitation Measurement）和PERSIANN-CCS（Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Networks-Cloud Classification System）三种卫星降水资料以及不同起报时间的WRF预报降水对此次降水过程的表现能力,然后利用降水数据驱动滑坡泥石流统计预报模型,对此次事件进行了回报,分析不同降水数据在模型中的实际应用效果,最终为滑坡泥石流实时预警和预报系统的构建提供参考。结果表明,三种卫星降水资料基本上能反映出此次降水过程东北—西南向的带状空间分布形态,其中,CMORPH与自动站资料的空间相关性最好,命中率也最高,但对降水量有一定的高估,GPM对平均降水量的时间变化有较好的反映,体现了卫星降水在观测较少地区的良好利用价值,PERSIANN-CCS的表现则相对差些。WRF模式能预报出此次降水的带状空间分布特征,但降水中心的位置与实际有所偏差;此外,预报的最大降水量的峰值出现时间比实际上晚。由于此次降水的强局地性,只有空间分辨率均匀且质量相对较好的CMORPH卫星降水驱动模型可以回报出此次事件,而自动站点资料由于空间分布不均,则没有回报出此次事件,这表明了卫星降水在滑坡泥石流实时预警系统的构建中具有一定的优势。WRF模式降水驱动模型可以提前做出预警,虽然预报的事件发生时间与实际相比偏晚3~5 h,但WRF可以较好地预报72 h内的降水,因而可以延长灾害的可预见期。WRF模式预报降水的时间和空间精度都需要进一步提高,但是仍具有很好的参考意义。     

铜仁地区滑坡临界雨量研究

利用铜仁地区2010—2014年以来61起滑坡事件对应的区域气象站以及气象台站逐小时降水资料,采用统计分析的方法分析了滑坡发生前后的降水类型,建立了不同时效的有效雨量和激发雨量组合的预报模型。结果表明:滑坡前期3天累积雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率最大,空报率最小,滑坡暴发当日24h雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率次之,并分别得到这两种情况下判断滑坡是否发生的判别曲线,根据判别曲线和24h及3h降水预报,可以制作铜仁地区的滑坡预报。     

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。     

降水与滑坡稳定性临界值试验研究

针对暴雨型滑坡灾害预报预警服务的需要,以江西为研究区域,建立了8个滑坡灾害监测点.通过监测试验,较系统地研究了大气降水对地下水位、孔隙水压力、滑坡土体应力及滑坡稳定性的影响;进行了大气降水、地下水位和滑坡稳定性的模拟,初步确定了江西省8个代表点促使滑坡复活的临界降水量指标,初步划分出江西省滑坡灾害预警降水量临界值.     

基于Copula函数的北京强降水频率及危险性分析

客观分析强降水事件的发生频率及其致灾因子危险性,能为局地洪涝灾害的防灾、减灾规划及灾害预警提供科学依据。探讨了基于二元Copula函数的强降水致灾变量联合分布及其在强降水危险性分析中的应用。利用北京地区2005-2014年逐时降水资料提取强降水事件案例,通过建立能反映两个主要致灾因素--降水持续时间和过程降水量依存关系的二元联合分布模型,计算了北京地区强降水事件条件重现期,并以此为基础开展危险性分析。研究表明,北京地区强降水事件的持续时间多小于24 h,且主要服从广义极值和对数正态分布,而过程降水量则更适用于广义极值分布;通过Gumbel Copula函数能较好刻画过程降水量与持续时间的相互依存关系。北京地区短时强降水重现期受持续时间影响明显,仅基于降水量的重现期估算会低估其致灾危险性,利用基于Copula函数的条件重现期能更合理描述不同强降水情景致灾因子的危险性特征及其空间差异性特征。北京地区持续时间小于12 h、过程降水量在50 mm以上的强降水事件多呈东北-西南走向,而持续时间在6 h以内的50 mm以上强降水则在北京城区及东北部地区更加频繁。     

四川省降雨灾情时空分布及其与雨量相关特征分析

利用四川省2002—2020年降雨灾情数据和156个国家气象观测站及5727个区域气象观测站逐日、逐小时降雨资料,分析四川省降雨灾情时空分布及其与雨量特征的联系。结果表明：四川省近年来降雨灾情数量增长明显,盆地西部、南部灾情数量最多,密度最大,凉山州和盆地东北部死亡人数最多。灾害主要发生在6—9月,灾情分布有从盆地东北部、南部向西部发展,最后到东北部的趋势。盆地在有大暴雨出现时灾害发生可能性最大,致灾频率50%以上,暴雨致灾频率20%～40%;攀西地区暴雨出现时致灾频率20%～30%;川西高原暴雨天气过程较少,大雨出现时致灾频率最大,为10%～30%。最大小时雨量盆地区在10 mm以下的灾害主要发生在盆南和盆东北,盆西在各个雨量等级范围内占比都较大,攀西地区灾害主要集中在10～40 mm,川西高原为20 mm以下。最大日降雨量小于50 mm的灾害主要分布在盆南,超过300 mm的主要发生在盆西北,50～100 mm以盆南和盆西南为主,攀西地区50～100 mm占比最大,川西高原为25～50 mm。     

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21.2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2.3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。     

植被覆盖对暴雨型滑坡影响的初步分析

根据遥感资料、地形数据和历史观测资料等,以江西省为例,分析了森林植被覆盖率、森林生物量和暴雨型滑坡的空间分布,以及森林植被类型对大气降水的截留作用。分析结果初步揭示了植被覆盖对滑坡的影响,认为植被覆盖程度高、生物量多和植被覆盖差、生物量低的中低山区,都可能发生滑坡灾害。不同林冠对降水的截留作用,减缓了降水对斜坡的冲刷,但当降水强度达到或超过暴雨强度时,森林对降水的截留率减小。同等地质环境条件下,植被覆盖率低,滑坡较易发生,但当降水强度较大时,特别是达到诱发滑坡灾害发生的临界值时,植被对滑坡体的重力作用则更加重了滑坡的发生。植被覆盖对滑坡的影响主要取决于降水强度。高森林覆盖区发生滑坡的雨量临界值大于森林覆盖率差的区域。     

诱发江西滑坡的降水特征分析

滑坡是江西最严重的地质灾害，在自然灾害中仅次于洪涝灾害和旱灾。滑坡的形成除与地质条件有关外，降雨和人类的工程活动是很重要的诱发因素。通过分析大量的滑坡资料和气象(雨量)数据，研究和探讨了滑坡的发生与降水特征之间的关系，发现滑坡的发生与近3天内的降水强度、过程降水总雨量、降水的持续时间等关系十分密切。建立了一个用日综合雨量预测滑坡发生的数学统计模型，并对江西2002年3次重大滑坡过程进行了检验，效果良好．     

论河南“75.8”特大暴雨的研究:回顾与评述

“75.8”河南特大暴雨的发生已经过去40年了,它在人们的记忆中留下深刻的印象。这场暴雨在1975年8月5—7日3 d之内在河南南部的局部地区降下了1605 mm的总雨量,1、3、6、12 h雨量均破中国降水的历史记录。由于水库垮坝,洪水夺走了该区约2万6千人的生命,经济损失巨大。在这40年间,中国的暴雨研究和预报都取得了重大的进展。其中一个重要原因是中国的气象和水文部门从这场空前强烈的大暴雨和大洪水事件中吸取了宝贵的经验教训,多年来,以这场超级大暴雨洪水为借鉴,不断促进和鼓励中国气象学家向暴雨研究和预报发展的更高目标前进。有感于此,回顾和评述了当年老一辈科学家在比较艰苦的条件下所进行的这次大暴雨的研究活动,以及所获得的卓越科学成果。即使从今天来看,其中不少成果也具有创新性的意义,在中国暴雨研究的发展史上,占有十分重要甚至里程碑式的地位。文中重点对其中的关键科学问题进行了评述,包括:(1)“75.8”特大暴雨的雨情和极值;(2)“75.8”特大暴雨发生的原因;(3)“75.8”特大暴雨的动力诊断;(4)暴雨中尺度分析;(5)地形对暴雨的增幅作用。希望以此纪念河南“75.8”特大暴雨发生40周年,并表达对参与此次研究活动的老一辈科学家深深的怀念和敬意。     

Analysis of a Heavy Rainfall Event over Beijing During 21-22 July 2012 Based on High Resolution Model Analyses and Forecasts

The heaviest rainfall over 61 yr hit Beijing during 21-22 July 2012.Characterized by great rainfall amount and intensity,wide range,and high impact,this record-breaking heavy rainfall caused dozens of deaths and extensive damage.Despite favorable synoptic conditions,operational forecasts underestimated the precipitation amount and were late at predicting the rainfall start time.To gain a better understanding of the performance of mesoscale models,verification of high-resolution forecasts and analyses from the WRFbased BJ-RUCv2.0 model with a horizontal grid spacing of 3 km is carried out.The results show that water vapor is very rich and a quasi-linear precipitation system produces a rather concentrated rain area.Moreover,model forecasts are first verified statistically using equitable threat score and BIAS score.The BJ-RUCv2.0forecasts under-predict the rainfall with southwestward displacement error and time delay of the extreme precipitation.Further quantitative analysis based on the contiguous rain area method indicates that major errors for total precipitation（〉 5 mm h~（-1）） are due to inaccurate precipitation location and pattern,while forecast errors for heavy rainfall（〉 20 mm h~（-1）） mainly come from precipitation intensity.Finally,the possible causes for the poor model performance are discussed through diagnosing large-scale circulation and physical parameters（water vapor flux and instability conditions） of the BJ-RUCv2.0 model output.     

一基于Web-GIS技术的滑坡灾害预报预警业务系统

2004年开始在江西地质灾害易发区内建立了8个滑坡灾害监测点。通过定点监测试验、历史资料的统计分析和应用滑坡稳定性原理等方法,揭示了我国东部丘陵区降雨诱发滑坡灾害的形成机理。分析表明,降水对滑坡的诱发作用,不仅取决于当日雨量,而且与前期过程降水量有关,但前期各日雨量的影响程度是不相同的;饱和状态下的滑坡,其稳定性主要与滑坡的条块重量(W)和总的孔隙水压力与总的上浮压力之比(ru)有关。在监测试验和统计分析的基础上,建立了滑坡稳定性预报预警报的数学模型,确定了滑坡灾害发生时的降水临界值。应用Web-GIS技术,建立了滑坡灾害预报预警的实时业务系统。在近年来的预报服务中,多次成功地发布了滑坡灾害预报和警报,取得了明显的成效。     

汛期大～暴雨的降水概率预报模式

应用阶梯函数变换预报因子 ,经过相关比筛选 ,进行 REEP构造分量级降水概率预报方程 ,应用不同时刻资料和对 NWP产品统计释用方法构造分时刻预报方程 ,并对其预报结果进行了综合的集合预报。实用表明 ,预报模式对大～暴雨的概率具有一定的预报能力。