基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害评估技术研究

以日照市五莲县中至河流域作为研究对象,基于数字高程模型（DEM）及GIS技术提取流域边界,对流域内气象站的降水数据采用泰森多边形法计算暴雨过程中的逐时面雨量,应用水动力模型FloodArea进行洪水模拟,并对模型输入参数进行校正,进而结合土地利用类型对灾害影响程度和范围进行分析评估,结果表明：（1）FloodArea模型在中至河流域具有较好的适用性。（2）将洪水模拟结果与承灾体分布相叠加可以直观地获取受灾害影响的暴露信息。（3）在2015年8月7日降水过程中,流域受洪水淹没深度0.3m以上的面积达到76km2,其中耕地面积最大。日照市五莲县洪凝镇人口、GDP分布较为集中,受洪水影响最为严重。（4）受基础地理数据分辨率、经济统计信息精细化程度所限,目前基于ArcGIS平台计算得出的量化结果仍不够精确,有待进一步提高。     

济南地区小时强降水变化特征

利用济南地区2008—2017年3—11月50个区域自动站逐时降水数据,研究该区域雨强超过10.0、20.0、30.0 mm·h~(-1)的降水量时空变化特征。结果表明:济南全区小时强降水受城市化、地形和盛行风的影响显著,济南城区、南部山区、长清山前地带、商河等地降水偏多,济南市区下风向近郊、章丘、济阳、平阴一带强降水偏少。7、8月济南地区小时强降水最多,雨强≥20.0 mm·h~(-1)的月平均降水量均超过40.0 mm,贡献率均超过25.0%。小时强降水日变化呈双峰双谷特征,11:00和23:00前后为强降水最少时段,04:00—05:00和14:00—21:00是强降水较多时段。大部分站点强降水峰值出现在午夜至凌晨和下午至傍晚时段。     

基于HBV和ANN模型的沂河流域暴雨 洪涝临界雨量确定方法研究

以沂河流域临沂站以上区域作为研究对象,基于数字高程模型(DEM)及GIS技术提取流域并划分子流域,对流域内气象站的降水记录采用泰森多边形法建立研究时段内的逐日面雨量序列,构建人工神经网络(ANN)和HBV水文模型。利用模型寻求流域内面雨量与河流水文特征的定量关系,结合不同的特征水位推算研究流域内不同等级的致灾临界雨量。结果表明:1基于两种模型建立的降水-径流关系均能取得较好的模拟效果,在研究流域内具有很好的适用性;2HBV模型作为一种半分布式水文模型能够更好地反应出洪水过程的物理特征,故当ANN模型由于大洪峰样本不充分导致临界雨量值确定不准确时,HBV水文模型的计算值更宜作为风险预警指标;3对比分析两种模型的结果,确定出基于不同前期水位的一、二、三级风险致灾临界雨量分别为:257~310mm,152~247mm,100~203mm。精细化确定的临界阈值可以为开展灾害预警服务提供依据。     

山东夏季极端热事件变化特征分析

利用山东88个气象站1961—2019年夏季6—8月逐日最高、最低气温观测数据,分析了山东各地极端热昼、极端热夜、极端高温日三个极端热事件的时空演变规律和突变特征。结果表明：1）山东夜间出现极端热事件及白天和夜间同时出现极端热事件的天数增多、强度增强、占比增加。历年极端热昼出现天数和占比均呈不同程度的减少趋势,平均强度呈减小趋势,其中占比减少最明显;极端热夜、极端高温日出现天数和占比均呈不同程度的增加趋势,平均强度呈增强趋势。2）山东内陆和沿海地区各极端热事件变化差异明显。内陆地区极端热昼各指标减少、减小趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验,半岛南部和东部部分区域则有增加、增强趋势;中西部地区极端热夜各指标增加、增强趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验;中东部区域尤其是半岛地区极端高温日各指标增加、增强趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验。3）各极端热事件不同指标的突变情况迥异。极端热昼历年出现天数没有发生突变,平均强度在1970年前后发生突变,突变发生后,平均强度明显减小;极端热夜出现天数和平均强度均在1994年前后发生突变,突变发生后,出现天数明显增加、平均强度明显增强;极端高温日出现天数和强度分别在1994年、1973年前后发生突变,突变发生后,出现天数明显增加。     

济南无影山与章丘探空站埃克曼层风向风速分布特征对比

基于济南无影山和章丘探空站实测资料,对比分析了两地埃克曼层风向、风速垂直分布特征的异同,对气象预测、环境保护与规划、气候资源开发利用等工作有一定的指导意义。     

山东省汛期小时降水过程时空分布特征

利用山东省74个气象站1961-2012年逐时降水观测数据,分析了山东省汛期(5-9月)短历时和持续性降水过程的时空分布特征。结果表明:(1)过程降水量和过程历时显著增大使得山东省汛期总降水量略有增加,持续性降水过程次数、过程降水量、过程历时的增加对总降水量增加的贡献最大。(2)短历时总降水量以鲁中山区、鲁东南地区最多,鲁东南沿海、半岛东部持续性总降水量最多;短历时过程降水量、平均雨强以鲁东南向西北方向经鲁中山区至德州一带最大,持续性过程降水量、平均雨强在半岛东部和鲁东南部分地区最大。(3)短历时峰值雨强以鲁中山区周边地区较大,持续性峰值雨强以鲁南、鲁东南、半岛东部较大。(4)鲁中山区、鲁南及半岛个别地区短历时降水一般开始于午后(13-18时),鲁中山区周边及半岛沿海一带多以夜雨为主,持续性降水过程开始时间多出现在夜间。     

气候变化背景下山东大气自净能力特征分析

利用山东22个基本（准）气象站小时气象观测资料,采用A值法计算了山东1961—2017年逐日大气自净能力指数（the atmospheric self-purification capacity index,ASPC）,分析了其气候空间分布特征和时间演变规律,利用MK检验（Mann-Kendall检验）和MT检验（Moving-t,滑动t检验）方法对历年ASPC进行了突变检验。结果表明：平均ASPC气候倾向率减小趋势极显著(P<0.01),除章丘和威海外,其他各地ASPC减小趋势均极显著(P<0.01);春季各月ASPC较大,历年各月ASPC随时间明显减小;年和四季ASPC空间分布基本一致,半岛地区较大,鲁南等内陆地区相对较小;年和春、夏、秋、冬季ASPC突变年份分别出现在2003年和2006年、2003年、2003年、2005年。济南、青岛地区ASPC分别从1999年、1993年开始显著减小,低ASPC日数历年变化大致与ASPC变化相反;济南和青岛历年各月ASPC变化差异明显。     

风廓线雷达垂直速度与地面降雨关系研究：以济南为例

基于风廓线雷达数据产品的垂直速度资料和地面气象观测站2014年分钟降雨记录,采用多项式非线性拟合方法,探讨了各季节特征高度层垂直速度与地面降雨之间的相关关系;并根据场次降雨过程的分钟数据分析了垂直速度阈值对降雨开始、结束时间以及降雨强度的指示性。结果表明,垂直速度能够反映雨滴的下落速度特征,综合各个高度层来看,700 m高度层垂直速度与小时雨量回归方程拟合优度较为稳定,其他高度层在不同季节拟合优度差别略大;垂直速度的大小虽不能完全定量地预报降雨强度,但对于整个过程的雨强波动变化有着明显的指示性作用,700 m高度层垂直速度对于降雨的预报指示效果最为稳定。垂直速度对降水的指示性可用于灾害性天气,如暴雨、冰雹、降雪等的预警及临近预报,其阈值的确定受降水相态、降水类型、气温、湿度、湍流等影响,且并非唯一指标。     

济南边界层风廓线雷达与L波段雷达大风探空测风对比

基于相同站点的济南边界层风廓线雷达(WPR)和L波段雷达大风探空测风(以下简称LW)资料,采用相关、拟合、廓线分析等方法,系统地对比两者大风(≥10.8 m·s~(-1))数据的各统计特征、相关性、时空变化规律的异同。结果表明:(1)两者u分量、v分量、风向、风速的相关系数分别为0.973、0.965、0.994、0.665,标准偏差分别为2.04 m·s~(-1)、2.88 m·s~(-1)、10.82°、2.53 m·s~(-1),大风数据相关性总体较高,且相关系数风向优于风速的、降水样本优于非降水的,表明WPR观测大风数据可信、降水期间WPR水平大风数据可以使用。(2)两者大风风向、风速基本一致,但在低层差异较高层的大,尤其是340 m及以下高度层更显著,降水、非降水、全部样本在2980、1900、2740 m以下WPR风向值均略小于LW,而在1300、2740、1660 m以下WPR风速值均略大于LW。(3)两者资料互补性总体较好,大风风向、风速、v分量差值随高度变化符合对数律递增或递减规律,但u分量需分段拟合;在进行回归方程求算和资料互补时,应考虑差异随高度等的变化。