基于风云四号卫星LMI数据的黑龙江省闪电活动特征研究

FY-4A闪电成像仪(LMI)为亚太地区首次研制发射的同类载荷,可以实现对闪电活动的实时、连续监测和跟踪。利用2018—2021年6—9月LMI的闪电事件(Event)观测数据,分析了黑龙江省闪电密度和辐亮度变化特征,结果表明：黑龙江省闪电密度和平均辐亮度空间分布不均匀,闪电密度高值区主要分布在黑龙江省北部、中南部和西部;平均辐亮度高值区主要分布在黑龙江省北部、中部和东南部部分地区。黑龙江省东部和西部地区闪电密度和辐亮度呈反相关,西部闪电密度高但辐亮度较低,东部闪电密度低但辐亮度较高。闪电次数高发月份是6—7月,约占闪电事件总数的78.6%,闪电次数日变化呈现“双峰”,凌晨3时和傍晚16时为峰值时刻。闪电平均辐亮度随月份呈线性降低,且辐亮度月分布呈右偏态,日变化呈现“单峰”,峰值为中午12时左右。2018—2021年闪电事件辐亮度分布为偏态单峰型,0～20μJ/m²/ster范围是高频率区间。     

黑龙江省低温冷害发生规律及预测研究

利用黑龙江省74个气象站35年(1971～2005年)夏季平均气温资料,分析了黑龙江省低温冷害的发生规律,并运用灰色分析模型对黑龙江省未来低温冷害的发生情况做了预测.研究结果表明:黑龙江省低温冷害20世纪70年代最为严重,80年代后呈下降趋势;在空间分布上,黑龙江省低温冷害的平均发生频率南部大于北部,严重冷害表现为北部大于南部,一般冷害则表现为西南部大于全省其它地方;低温冷害的发生与厄尔尼诺现象有较好的相关性,厄尔尼诺年及其前后年为低温冷害的多发年;2009～2020年黑龙江省大部分地区会发生低温冷害,2020～2030年发生区域和频率有所减少,2030年后发生频率与地区明显减少.     

黑龙江省近46年的气温变化

选取黑龙江省63个气象观测站1962-2007年的气温资料,进行了气温变化趋势及空间分布的分析.结果表明,全省平均气温增幅大于全国增温幅度,最低气温增温速率高于最高气温增温速率,北部大小兴安岭之间为全省增温最明显区域,日较差为减小趋势.冬季增温最明显;夏季则变化较小.与全省的变化不同,漠河站秋季最低气温呈现下降趋势.就全省而言,气候变暖,寒日明显减少,酷日增多,无霜期延长.     

气候变化对黑龙江省主要农作物产量的影响

以黑龙江省1954-2011年气温和主要粮食作物(玉米、水稻、大豆、小麦)产量等资料为基础,对黑龙江省气候变化及其对主要粮食作物产量的影响进行了分析。结果表明:黑龙江省近58 a来平均气温呈线性升高,速率为0.34℃/10 a;黑龙江省主要农作物单产时间和空间变化同温度之间存在着显著的相关性,气温每升高1℃,可导致玉米、水稻、大豆、小麦单产分别增加约541.6 kg/hm2,336.8 kg/hm2,195.8 kg/hm2,289.3 kg/hm2。水稻种植范围向北向东扩展明显,比重逐年升高;小麦种植比重大幅度下降,种植范围呈明显北退;玉米种植比重在保证一个相对稳定的基础上向北部和东部不断延伸;大豆种植重心逐渐北移,种植比重显著增加。黑龙江省主要粮食作物产量的变化同气候变暖引起的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

汶川地震后陕甘川交界地区重力应急监测及变化分析

流动重力方便快捷,能快速获取重力场变化信息。汶川8.0级大震后中国地震局立即开展震后重力应急监测,陕甘川交界地区重力观测显示:①汶川震后陕甘川交界的沙洲、碧口、青木川地区形成了重力变化大于60×10^-8ms^-2的局部重力异常区及其伴生的重力变化高梯度带,重力变化最大值达到70×10^-8ms^-2多,重力异常与强余震的空间分布存在密切的联系。②望褒线重力与垂直形变变化活跃,靠近断裂重力与垂直形变变化剧烈。③利用重力资料对汶川震后地震趋势进行了正确的判定。     

黑龙江省冬季极端寒冷指数的构建及年代际变化研究

利用1961—2020年黑龙江省冬季逐日气温资料,以连续5 d日平均气温低于一个标准差来判定极端冷事件,进而利用冷事件的持续天数和气温累计距平构建冬季极端寒冷指数(Extreme Cold Index of Winter,ECIW)。在此基础上深入研究了ECIW的年代际变化特征及其环流差异。结果表明：近60 a来黑龙江省ECIW呈显著上升趋势,且在1987年前后发生了年代际突变,突变后冬季冷事件强度显著减小。回归分析表明,突变前的1961—1985年,当ECIW强度偏强时,环流呈现北极涛动负位相和弱的欧亚遥相关型正位相分布特征,西北高东南低的环流配置下东亚中高纬环流经向度加大,影响黑龙江省的冷空气较强。而突变后的1991—2020年,环流呈现典型的欧亚遥相关型正位相分布,东亚温带急流显著偏弱,北高南低的配置下黑龙江上空低值系统活跃。对北极涛动、欧亚遥相关型、西伯利亚高压、东亚冬季风等指数与ECIW的相关和偏相关分析表明,北极涛动和欧亚遥相关型是影响ECIW的重要环流因子,1961—1985年北极涛动是主导因子,1991—2020年欧亚遥相关型是主导因子。     

白龙江流域大型高位滑坡成灾动力过程模拟研究

白龙江流域山高坡陡,分布大量高位滑坡,是我国高位地质灾害风险极高的地区。舟曲县立节镇北山古滑坡位于白龙江左岸,滑坡剪出口与江面高差约700 m,历史上曾发生过多次变形破坏。通过资料搜集、遥感调查与解译、现场调查等手段,查明了立节北山滑坡的地质环境与变形破坏特征,基于光滑质点流体动力学与等效流体模型,开展滑坡后破坏运动过程模拟,对远程致灾危险进行预测分析。模拟分析表明,立节北山滑坡若发生失稳剧滑,将形成高位高速远程滑坡-碎屑流灾害,滑动距离达1 600 m,最大运动速度45.7 m/s,沿途铲刮方量77.7万m³,滑体扩容系数1.32。滑体约200 s后完全停止运动并堆积,堆积区面积2.2×10⁵ m²,覆盖坡脚立节镇一半的范围,最大堆积厚度17.8 m,最大冲击速度30 m/s。研究结果为立节北山滑坡开展风险评价与分区提供定量化数据,为白龙江流域大型高位滑坡精细调查与风险评估提供参考依据。     

中国农业自然灾害可接受风险水平研究

农业自然灾害可接受风险水平的确定是实现农业灾害风险管理和区域农业可持续发展的有效途径。基于2010—2020年中国农业和农业自然灾害(包括干旱、洪涝、地质灾害、台风、风雹、低温冷冻和雪灾等)损失数据(不含港澳台地区数据),分析农业自然灾害的时空分布特征,并在最低合理可行原则(As Low As Reasonably Practicable,即ALARP原则)下,应用F-N曲线法,构建不同风险厌恶程度的全国及其7大地理分区的农业自然灾害可接受风险曲线。结果表明：(1)2010—2020年中国农作物受灾率总体呈下降趋势,农作物成灾率为先波动上升至2015年达最高值后又波动下降,农作物绝收率总体呈上升趋势;华北和西北地区是我国农作物年均受灾率和成灾率最大的地区,而华南地区是农作物年均成灾率和绝收率最小的地区;(2)风险厌恶程度分别为1、1.5和2时,农业自然灾害致1万hm²农作物年绝收的累计频率分别不超过0.12、0.07和0.02为可接受风险,超过0.50、0.15和0.07为不可接受风险。不区分风险厌恶程度,农业自然灾害导致农作物年绝收面积超过300万hm^...     

1995—2020年青海省雷电灾害时空分布及其灾害特征分析

利用1995—2020年青海省雷电灾害资料,研究该区域雷电灾害时空分布特征。结果表明：1995—2006年青海省雷电灾害呈增加趋势;2007—2015年青海省雷电灾害呈下降趋势;2016—2020年青海省雷电灾害呈平稳略有上升趋势。青海省雷电灾害空间分布呈,东多西少、南多北少分布特征,其中,雷灾密集区位于西宁市辖区、大通县、河南县、湟中县和互助县区域。1995—2020年,雷电灾害造成青海省人员伤亡282人,平均11人/a,同时对办公设备,广电、电力系统、通讯系统和住宅等方面也造成了损失,其经济损失达1 247.12万元,平均47.97万元/a。     

海河流域近500年大旱大涝时空特征及趋势预测

作者选择记录年代较长、系统性较好、分布均匀的十八个站作为海河流域的代表站，分别统计了近５００年及每世纪、各年代大旱大涝的出现频数，探讨了它的时空分布特征。还根据天文、气候背景制作了１９９５～２０１０年旱涝趋势预测。研究表明，１９９５～２０１０年海河流域大致处于太阳活动２３周的黑子低值位相和第２４周的高值位相之间，同时又处在太阳黑子世纪周期的下降段。从全国旱涝型指数和北京地区旱涝等级变化曲线看，目前海河流域正处于持续下降期，未来将进入湿润多雨阶段     

云南冰雹强对流的活动特征研究

利用2014—2019年670个冰雹过程的雷达资料,采用SCIT算法,统计分析了云南冰雹云回波移动规律和活动特征,结果表明：云南冰雹强对流在海拔较高、坡度变化大的区域初生,跃增阶段海拔高度不断增加,孕育阶段海拔变化较小但地形坡度变化明显,降雹前5 min地形海拔和坡度的降低则加快了降雹的出现。中短距离型冰雹强对流集中出现在海拔1 900～2 100 m、地势平坦、冷暖空气交会最频繁的滇中地区,降雹时间短,VIL差异大,局地特征明显,影响范围小;中长距离型冰雹强对流集中出现在云南西部、西南部坡度较大的山区,系统性特征明显,对流持续时间较长,常沿引导气流方向直线移动,降雹时刻VIL>20 kg/m²。研究结论对人工防雹作业点布局优化和跨区域联防具有重要指导作用。     

1961—2017年黑龙江大-暴雪天气形势诊断及其变化特征

基于1961—2017年黑龙江省63个气象站逐日平均气温、降水资料和NECP再分析资料,利用趋势分析、突变检验、变异系数分析、方差分析及相关系数分析,对黑龙江省大-暴雪天气形势及其变化特征进行分析,研究表明：黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数平均值分别以8.95 mm/10 a和0.90 d/10 a的速率显著增加,二者在1987年气温突变年前后均存在显著差异,在空间变化上也均呈现出一致性,表现为东北部和西南部呈显著增加趋势,南部和北部增加趋势不明显;在年代际空间变化上均呈现出一致性,20世纪60年代,黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数主要集中在东南部,70年代主要集中在东部和南部局部地区,80年代以后范围逐渐向西部、西北部扩大。影响黑龙江大-暴雪天气的地面环流系统主要分为9个类型,按其频率出现的大小分别为：蒙古气旋型、日本海低压型、贝加尔湖低压型、低压发展型、倒槽型、低槽型、江淮气旋型、黄河气旋型和其他类型,其中20世纪60年代至21世纪初,日本海低压型和贝加尔湖低压型发生次数显著增加;各天气类型间的降雪日数和降雪区空间分布存在差异,每种类型降雪日数的空间分布与其降雪区基本一致,其中蒙古气旋...     

哈尔滨等几个城市气候变化的对比分析

应用距平分析和Morlet小波变换方法对哈尔滨、石家庄、武汉、广州等4个城市1951—2004年的年均气温和夏季降水进行了对比分析，结果发现，这4个城市：（1）近50多a来气温基本上都是呈逐渐升温趋势，升温幅度都在1℃以上，其中哈尔滨的气温年变化比其他3个城市剧烈；（2）气温年代际演变特征非常明显，存在10～25a尺度的变化，在20世纪80年代前期发生气候突变；（3）近50多a夏季降水变化趋势不太一致，在空间分布上表现为波列特征；（4）夏季降水年代际变化特征非常明显，都存在10a左右尺度变化；（5）降水变化趋势与气温变化趋势不一致。     

基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究

堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现：研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10⁸ m³,溃口峰值流量达到9 343.35 m³/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决...     

强降雨过程中冰云粒子等效半径的垂直分布及其与降水的相关性

采用CloudSat卫星云廓线雷达反演资料2B-CLDCLASS,2B-CWC-RO和2B-GEOPROF以及地面气象站降水资料,选取新疆天山及其附近地区的6次强降雨过程中的8个降雨云个例,对云中冰粒子等效半径的垂直分布特征及其与地面降水量的相关性进行了分析。结果表明:冰粒子主要分布在2~13 km的高程内,其等效半径的低值主要分布在云层的上部,高值主要分布在云层的下部。半径大于150μm的冰粒子的出现概率很小,而等效半径小于80 um的冰粒子除2007年7月9日昭苏降水过程中仅分布在云层的顶部外,其它个例中在各高度云层中均有分布。冰粒子等效半径与降水量相关性随高度而变化,在5~6km高度层内相关性最好,相关系数为0.823,且在0.05水平上有较高的显著性。5 km以上高程上的相关性随高度的升高而减弱。同一地区不同降水过程云中冰粒子等效半径的垂直分布具有极高的相似性,相关系数大于0.9。     

深圳市地面坍塌灾害分布特征分析

以深圳市地面坍塌灾害为研究对象,以事故现场调查、数据统计分析以及GIS中热点分析为研究方法,对灾害进行了有关时空分布和危害特征等方面的研究。研究结果表明,深圳市地面坍塌灾害主要由人类工程活动引起,其主要类型为工程塌陷;在时间分布上,各月都有发灾,汛期多于非汛期,尤其以4－8月为最,月面事故发灾数量与降雨量分布趋势基本一致;在空间分布上,事故各区都有发生,基本发生在建成区但整体分布不均,在福田区和罗湖区等老城区以及龙华新区等近年来城市开发活动剧烈的新城区分布密集,在详细位置上发生在人口活动密集的道路、住宅小区和商业街区上的事故占总数的86.8%,道路交叉口和人行道易发生地面坍塌事故;在危害特征上,地面坍塌事故中,深度小于5m、面积在100m²以内、体积在100m³以下的占坍塌总数的98.5%,伤亡人数小于3人、威胁人数在10人以内、直接经济损失在10万元以下、潜在经济损失在100万以内的占坍塌总数的96.1%,深圳市地面坍塌灾害是一种城市灾害,虽然单起事故影响范围不广,但由于其多分布在人口高度集中的地区,因此危害程度依然不容小觑。     

吉林省热量资源的时空变化特征

根据1960—2017年吉林省21个气象站的逐日气温资料,采用5日滑动平均、气候倾向率、M-K突变检验等方法,分析了各热量要素的时空变化特征,结果表明:(1)近58年全省气温普遍增加,年均温、≥0℃和≥10℃积温气候倾向率分别为0.30℃/10 a、61.58℃·d/10 a和60.02℃·d/10 a;稳定通过≥0℃、≥10℃的持续日数普遍增多(2.54 d/10 a、2.23 d/10 a)、初日普遍提前(-1.47 d/10 a、-0.93 d/10 a)、终日普遍延后(1.12 d/10 a、1.27 d/10 a)。(2)≥0℃和≥10℃积温序列突变年集中于20世纪90年代,突变特征同样反映持续日增加、初日提前和终日延后的变化趋势。(3)≥0℃和≥10℃积温的空间分布均具有两个增幅中心,即以西部平原区和东部山区的低地为高值中心。(4)≥2 500℃积温带的面积占全省80%以上,并在短期内仍有扩大趋势;对比突变前后,积温带有明显的北进东移趋势,其方向是由低海拔的西部平原指向更高海拔的东部山脉。     

未来土地利用变化情景下海南暴雨灾害的社会经济暴露度分析

基于历史气象数据和耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）8个全球气候模式的未来气象模拟结果分析海南地区在不同重现期和不同排放情景下暴雨灾害危险性,并结合未来经济、人口、土地利用数据,进行暴露度研究,为研究区未来建设提供防灾减灾思路和办法。结果表明:①台风对历史暴雨频次的影响明显,贡献率约为26.15%。未来暴雨频次在RCP4.5浓度路径下呈上升趋势,增长速率约为0.16次/10年。20年一遇时,暴雨频次均值约为11次,100年一遇时,均值约为12次;以海口市、琼海市、儋州市、保亭市为高值中心。②在惯性、生态、高速三种社会发展情景下,建设用地分别保持约29.91km2/年、6.85 km2/年、31.72 km2/年的增速。在生态保护发展情景下,林地、草地、水域分别保持2.69 km2/年、0.25 km2/年、2.91 km2/年的增速,而在另外两种情景中都呈减少趋势。未来土地暴露量林地最大,耕地次之。③未来人口和经济暴露度空间分布上表现出一定的共性,呈点状分布,多集中在市区的城镇中心。随着时间的推移,暴露量高值区明显扩大,海口市变化最为明显。经济效应的贡献率达到90%以上,人口效应的占85%以上,气候效应的占比小。④综合暴露度的高值区主要分布在海口市、三亚市等经济发达、人口密集、建设用地占比高的区域,次高值主要分布在沿海地区,内陆地区受人文因素等影响小,暴露度较低。     

山东省多年降雨侵蚀力及其增长率变化分析

收集了山东省23个气象站50年的日雨量资料,结合侵蚀力理论和GIS空间分析方法,分析了山东省各雨量级降雨侵蚀力的时空变化特征和降雨侵蚀力增长率空间差异的原因。结果表明:山东省降雨侵蚀力和降雨量的空间分布相一致,呈现自东南向西北减少的趋势;年平均和各雨量级降雨侵蚀力的变化表现为高值区降低,低值区增加的规律;全省降雨量和降雨侵蚀力的年际变化分别为减少(-0.03 mm/a)和增加(9.00 MJ·mm/(hm2·h·a));暴雨和大雨是山东省降雨侵蚀力的主要来源,而大暴雨侵蚀力增大是多年来降雨侵蚀力呈现增长趋势的原因;ENSO冷暖事件、地形、局部强对流天气和夏秋季东南季风减弱会导致山东省降雨侵蚀力增长率的空间差异。     

宁夏大雾的气候特征及变化

选用1961～2004年宁夏19个主要站逐日大雾天气现象观测资料，分析了宁夏大雾的空间、时间分布气候特征和大雾气候变化的事实。宁夏大雾空间分布为南部多中北部少，高山、城市多，其他地区少；时间分布为夏、秋季节多，冬、春季节少且大雾日数月季分布存在地域差别，北部引黄灌区季节变化差异明显，中部干旱带不明显，南部山区季节变化曲线有两个峰值，分别在春季的3月和整个秋季，春末夏初大雾日数最少。宁夏年大雾日数突变特征不明显，在1961～1995年存在8年左右周期，1995年以后有4年左右的周期变化，目前处在一个相对偏多的阶段。宁夏大雾局地特征十分明显，不同地区大雾日数年变化差异较大，但大雾日数年代际变化特征不明显。