Towards Formulation of a Space-borne System for Early Warning of Floods: Can Cost-Effectiveness Outweigh Prediction Uncertainty?

The three most important components necessary for functioning of an operational flood warning system are: (1) a rainfall measuring system; (2) a soil moisture updating system; and, (3) a surface discharge measuring system. Although surface based networks for these systems can be largely inadequate in many parts of the world, this inadequacy particularly affects the tropics, which are most vulnerable to flooding hazards. Furthermore, the tropical regions comprise developing countries lacking the financial resources for such surface-based monitoring. The heritage of research conducted on evaluating the potential for measuring discharge from space has now morphed into an agenda for a mission dedicated to space-based surface discharge measurements. This mission juxtaposed with two other upcoming space-based missions: (1) for rainfall measurement (Global Precipitation Measurement, GPM), and (2) soil moisture measurement (Hydrosphere State, HYDROS), bears promise for designing a fully space-borne system for early warning of floods. Such a system, if operational, stands to offer tremendous socio-economic benefit to many flood-prone developing nations of the tropical world. However, there are two competing aspects that need careful assessment to justify the viability of such a system: (1) cost-effectiveness due to surface data scarcity; and (2) flood prediction uncertainty due to uncertainty in the remote sensing measurements. This paper presents the flood hazard mitigation opportunities offered by the assimilation of the three proposed space missions within the context of these two competing aspects. The discussion is cast from the perspective of current understanding of the prediction uncertainties associated with space-based flood prediction. A conceptual framework for a fully space-borne system for early-warning of floods is proposed. The need for retrospective validation of such a system on historical data comprising floods and its associated socio-economic impact is stressed. This proposal for a fully space-borne system, if pursued through wide interdisciplinary effort as recommended herein, promises to enhance the utility of the three space missions more than what their individual agenda can be expected to offer.     

地下水水质预警信息系统研究

地下水水质预警是对地下水水质现状及变化趋势适时给出相应给别警戒信息的方法，包括状态预警和趋势预警两部分。以GIS技术为核心，将水质预警模型与GIS技术相结合，建立了地下水水质预警信息系统。并以吉林省西部平原地区地下水水质为例，研究了该区地下水水质恶化地区的分布、趋势、恶化预警等级及其成因。地下水水质预警系统为地下水资源管理，减少地下水水质恶化的风险提供了科学依据。     

预警地震在地震预测中的意义

对新疆1970-2002年地震资料以不同范围、不同震级进行全时空扫描。结果表明，新疆台网监测能力较好地区绝大多数6级以上地震前地震活动关联图较为清晰。提出了预警地震的概念，认为预警地震在短临预报方面有一定的作用。     

四川雅安地质灾害时空预警试验区初步研究

借鉴美国旧金山湾和香港地区的经验,提出了地质灾害监测预警试验区建设和研究思路。经过近两年的工作,初步建成了四川雅安地质灾害监测预警试验区。取得的阶段性成果主要有:(1)根据现场考察和试验区地质灾害数据库,统计研究了降雨型滑坡的几何特征;(2)建成了由20台遥测雨量计构成的降雨观测网,取得了2002年4月～2003年8月的降雨观测数据;(3)结合历史降雨资料分析,初步研究了雅安试验区的年、日、小时和十分钟最大降雨特征;(4)研制了斜坡岩土体含水量野外监测仪,取得了桑树坡试验点2003年4月～8月的实时监测数据;(5)自上而下分4层研究了斜坡岩土层含水量变化,发现了岩土层含水量变化对降雨过程的滞后性;(6)基于区域地质灾害评价预警的递进分析理论与方法(AMFP),利用地质灾害因子分析结果,分别计算了雅安试验区地质灾害"发育度"和"潜势度";(7)利用2003年8月23～25日的过程降雨观测资料,对雅安试验区在该降雨过程中发生的地质灾害事件进行了时空预警反演模拟研究,计算出的地质灾害"危险度"分布比较符合实际,"危险度"可以作为预警指数使用。     

"云娜"台风的监视和预报

2004年“云娜”台风的监视和预报工作中，在应用常规天气资料的基础上加强了对历史热带气旋资料、天气雷达资料和过去对台风与台风暴雨分析预报研究成果的运用。在台风登陆前、登陆过程中和登陆后三个不同阶段中，应用多种资料进行有针对性的分析判断，并向防台风指挥部门及时提供信息服务，在防台工作中发挥了有效作用。，     

基于模糊物元的城市化生态预警模型及应用

根据模糊物元理论建立了城市化的生态预警模型,将警报级别分为无警、轻警、中警、重警和巨警5级,并从资源预警、生态预警和环境预警3个方面构建河西走廊城市化进程中的生态环境预警指标体系,设立了预警参照标准与预警界限、警灯、警度,对河西走廊进行了实证分析。结果发现,河西走廊及五大地市按照预警指数从大到小的顺序依次为：张掖市、武威市、金昌市、河西走廊、嘉峪关市和酒泉市。其中,河西走廊的生态用水比重、植被覆盖率、人均环境保护费用和万元产值工业SO2排放量的景气指数最高,处于重警状态;城市工业用地定额、城市居住用地定额、万元产值工业废水排放量和万元产值工业粉尘排放量的景气指数最低,均处于轻警状态;其它指标均处于中警状态。可见,相对于土地资源和环境污染因素而言,水资源和生态条件已经对河西走廊的城市化产生了较强的束缚作用。     

区域生态地球化学评价思路及建议

区城生态地球化学评价是在多目标地球化学调查基础上开展的一项区域评价研究工作，其目的是为国家和所薪究地区的国民经济建设、工农业结构调整和社会可持续发展提供基础地球化学资料。区域生态地球化学评价以异常元素的来源-成因-迁移转化-生态效应-预测预警为研究主线，以生态系统为研究基本单元，查明异常元素分布、分配、成因及来源，研究它们在地球表层备大层圈中的迁移转化规律，评价它们所产生的生态效应，应用地球化学和生态学的基本原理和方法对污染的生态系统进行预测预警，井提出治理建议，为国家区域性经济战略调整和工农业可持续发展提供科学依据。     

洪水影响预报和风险预警理念与业务实践

我国是世界上洪涝灾害频繁而严重的国家之一,洪水预报预警是防汛减灾工作中重要的非工程措施和洪水防御工作的耳目和参谋。从水文行业的视角,回顾了近年来我国洪水预报预警技术与业务进展,分析了当前洪水预报预警工作面临的新形势和新要求,对比国内外同类行业发展查找了存在的差距,阐述了洪水影响预报和风险预警的定义和理念,从顶层对基于影响预报和风险预警的新一代洪水预报预警系统("国家洪水预报预警系统")总体框架进行了研究和设计,一些关键技术成果在大范围洪水早期预警业务实践中得到了探索应用,取得了较好的效果。     

基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.     

豫西地区雷暴预警预报系统构建方法研究

目前,基层台站在雷暴预警预报中主要依赖传统经验预报方法,而对卫星云图、大气电场、多普勒雷达回波和高分辨率数值预报产品等资料释用水平不高,存在主观定性分析多、客观定量计算少等不足。依托现有气象资料和雷暴预报方法,以雷暴预警预报系统构建为目标,从气象数据仓库构建、支持向量机雷暴预报、相似预报雷暴预报、Poor Man集合预报技术和多源数据融合分析等方面,探讨了雷暴预警预报系统构建方法,实现了雷暴中期预测、短期预报和短时临近预警三个层次的预报功能,解决了气象资料庞杂难以管理、数值预报产品释用水平不高、数值预报结果存在"跃变"、多源数据融合分析缺乏手段等问题,提高了基层台站雷暴预报工作效率和预报水平,同时也为其他地区类似系统构建提供了参考。