广东沿海地区风暴潮灾害及其防御

广东沿海地区是风暴潮灾害频发的区域,该地区人口密集、经济发达,近年来风暴潮灾害造成的损失巨大。本文初步探讨了广东沿海风暴潮灾害的主要成因和一般规律,认为本区风暴潮灾害的综合效应主要取决于气象、水文、地形等要素,迫切需要进一步加强风暴潮灾害成因、预防对策的研究,以便更有效地抵御潮灾和尽量减轻潮灾危害。     

基于区域灾害系统论的广东省台风灾害风险评估——以“山竹”台风为例

本研究的主要目的是构建一种适用于广东省的台风灾害风险评估模型,从而能有针对性地对广东省发生台风灾害后的抗灾救灾、应急决策提供参考意见.本文在区域灾害系统论的指导下,综合了致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性3方面,构建了一套新的评估指标体系,并以加权综合法、层次分析法、自然间断点分级法构建了广东省台风灾害风险评估模型.最后以2018年第22号超强台风“山竹”为例,对广东省进行了台风灾害风险评估,并形成了1 km×1 km的综合风险区划图和评估分析结果.结果表明：1）该模型评估出的广东省“山竹”台风灾害中高风险地区与灾情报告相符合,具有较高的可靠性;2）广东省“山竹”台风灾害致灾因子危险性呈现出中东部沿海和中西部地区高,并逐渐向周围递减的分布;3）广东省台风灾害高孕灾环境敏感性地区主要集中在珠江三角洲地区以及粤东潮汕地区,这些地区地势平坦、河网密集、植被覆盖度低;4）广东省台风灾害高承灾体脆弱性地区主要集中在珠江三角洲地区、粤东潮汕地区、粤西茂湛地区,这些地区人口稠密、经济发达、耕地众多、城市化程度高;5）广东省“山竹”台风灾害综合风险呈现出中东部沿海和中西部地区高,并逐渐向周围...     

中国沿海地区台风致灾因子危险性评估

从台风大风、暴雨和风暴潮3个方面选取指标,尝试构建了台风致灾因子危险性评价指标体系和评价模型.并在GIS环境下对沿海地区台风致灾因子危险性进行分析评价.评价结果显示:海南省和广东省、福建省、浙江省的沿海区域台风致灾因子危险性较大,上海市和广西省、江苏省的沿海区域以及广东省、福建省、浙江省的内陆地区台风致灾因子危险性中等...     

风暴潮灾害受灾人口与直接经济损失 评估方法研究进展

基于风暴潮致灾和成灾过程,分别对风暴潮灾害受灾人口与直接经济损失评估方法进行了综述.总体上看,国内外已建立多种风暴潮受灾人口和直接经济损失的评估方法,并开发了一些业务化评估系统.但国内风暴潮灾害损失评估所需数据比较缺乏,评估方法多是对潮灾损失与影响因素间的线性关系分析,对灾情的模拟评估较少,评估结果实用性较低.风暴潮灾情的评估应增强对历史灾情数据、现场调查数据、遥感数据和保险公司业务等数据源的融合和综合利用,加强对承灾体脆弱性定量评估的研究,通过建立风暴潮巨灾模型系统,实现对风暴潮灾情的实时动态可视化评估.     

中国东南沿海地区热带气旋特点与灾情评估

根据1990-2007年的热带气旋灾害相关资料,分析了中国东南沿海登陆热带气旋特点及其灾害损失,并采用综合灾情评估方法对热带气旋灾害进行评估.结果表明：东南沿海地区登陆热带气旋频率高,强度大,登陆热带气旋集中在福建、广东地区;7～9月为热带气旋登陆高峰期,而且登陆地点有明显的地区差异;综合灾情评估结果显示东南沿海地区热带气旋灾害损失偏重,福建省和浙江省灾害损失最严重,上海偏轻,广东省灾害损失中度.     

广西主要海洋灾害风险分析

收集1949~2010年发生在广西沿海地区的主要海洋灾害情况,并对其进行风险影响分析。在影响广西沿海地区的主要海洋灾害中,风暴潮灾害最严重,造成的损失最大,直接危及到国家财产、沿海人民生命生活安全以及社会经济的可持续发展;其次是赤潮灾害和海水入侵灾害。气候变化与人类活动是引发这些灾害的主要影响因素。气候变化影响下的海平面上升使风暴潮的致灾程度加剧,海岸侵蚀、岸线变迁、海水入侵和土地盐渍化加重;人类大规模的围填海活动使潮滩湿地消失、生物多样性减少、赤潮危害加重、生态环境资源遭到破坏,加重灾害的危害程度。应采取工程与生态相结合的立体防护体系,提高海岸自然抗灾能力,将灾害损失及风险降至最低。     

陆面-河网耦合模型在极端风暴潮淹没危险性分析中的应用

在风暴潮灾害中,台风、天文高潮位、区间暴雨和上游洪水等因子存在同时出现的可能,对沿海地区的防汛安全形成了较为严重的威胁.双因子、多因子影响下的复合风暴潮灾害成为沿海地区灾害风险评估的主要研究对象.风暴潮水通过漫堤和溃口进入陆域后,河网对潮水的调蓄和运输作用直接影响对受灾区域灾害危险性的评估结果.本研究选取上海市金山区作为典型区域,基于MIKE11和MIKE21模型分别建立金山区一维河网模型和二维陆面模型,并进行耦合计算,模拟分析在风暴潮、台风、区间暴雨和流域洪水的综合影响下,金山区地面积水变化过程,为区域的灾害危险性分析提供依据.模型计算结果表明,在考虑陆域河网调蓄作用后,风暴潮引起的金山区地面积水大幅度减小,区域内整体淹没分布出现一定程度的改变.综合考虑风暴潮及区间暴雨和流域洪水与仅考虑风暴潮条件相比,金山区中部和北部大部分区域危险性等级降低,西北角危险性等级升高.     

石化企业承灾体脆弱性评估研究

为研究石化企业的事故控制与灾害预防,从承灾体脆弱性角度分析石化事故对承灾目标的影响,构建石化企业承灾体脆弱性评估模式.该模式通过组合熵权层次分析法确定指标权重,模糊综合评价法确定脆弱等级.将该模式应用于天津某石化企业乙烯装置区中,得到脆弱性指数为0.675 3,为比较脆弱等级.针对区域内事故预防与控制的薄弱环节提出管控措施,采取管控措施后脆弱性指数降为0.596 1,为一般脆弱等级.结果表明,采取管控措施可降低区域承灾体的脆弱性,该模式可为企业采取事故控制与灾害预防措施提供决策依据.     

2008年中国南方低温雨雪冰冻灾害承灾体分类与脆弱性评价——以湖南省郴州市交通承灾体为例

基于灾害系统理论对承灾体进行分类,对于有效防灾减灾具有重要意义。依据北京师范大学民政部/教育部减灾与应急管理研究院的综合风险搜索引擎为灾情数据来源,从产业结构、灾害链和土地利用3个角度对中国南方低温雨雪冰冻灾害的承灾体进行分类,并以郴州市交通承灾体为例,进行了脆弱性评价。研究结果表明:第一产业承灾体种类最多、面积最大,第二产业承灾体集中在电力行业,第三产业承灾体集中在交通运输业;"结构破坏"、"断电"和"交通阻塞"在灾害链节点处的承灾体脆弱性强;土地利用中大面积的林地和园地,线网状的交通网、电网和通讯网用地的脆弱性强;郴州市交通承灾体脆弱性存在着明显的地域差异,京珠高速公路郴州段脆弱性为全市最高。本研究可为灾情评估和减灾工程布局提供科学依据。     

1949—2010年西北太平洋热带气旋时空分布特征分析

利用1949—2010西北太平洋热带气旋最佳路径数据集,分析了西北太平洋热带气旋的时空分布特征,结果发现:1)62a来西北太平洋生成的热带气旋和登陆我国的热带气旋年频次呈下降趋势,热带低压下降的趋势尤为明显;2)热带气旋平均生成位置随着月份变化呈现季节移动规律,纬度上有明显北移趋势;3)热带气旋中心气压低值和最大风速高值主要集中在南海盆地和菲律宾海以东洋面区,热带气旋前移速度分布具有显著纬度地带性.     

台风风暴潮损失评估方式的优化分析

全球气候变化背景下,海平面上升和温室气体的大量排放加剧了台风风暴潮损失,构建准确的损失评估模型对海洋防灾减灾工作有重大现实意义。本文选用1995-2020年50组广东省台风风暴潮进行试验,基于气候变化和风险评估理论建立台风风暴潮损失评估指标体系,使用主成分分析筛选输入因子,进行RBF神经网络和支持向量回归模型的直接经济损失和海水养殖受灾面积评估,通过比较有无气候变化指标评估模型的结果,验证了气候变化是影响灾害损失的重要因素。采用熵权法组合RBF神经网络和支持向量回归模型进行直接经济损失评估,对比单一模型发现组合模型有更好的预测精度,为防灾减灾事业提供了有效的损失评估方式。     

1980-2015年间北部湾海域热带气旋的变化及特征分析

由于地理特征独特,北部湾地区常年遭受热带气旋的影响。热带气旋引起的波浪灾害和风暴潮灾害对广西沿海经济、生活造成了巨大影响。本文采用中国气象局热带气旋最佳路径数据集,研究了1980—2015年间进入北部湾的热带气旋的变化及特征,对北部湾海域内热带气旋的频数、强度、持续时长、功耗指数等年际趋势变化进行分析。结果表明:1980—2015年,北部湾地区热带气旋的频数、持续时长呈波动减小趋势,其强度呈波动增加趋势,整体上功率耗散系数(Power Dissipation Index,PDI)的正效应大于负效应。本研究为北部湾地区的海洋防灾减灾提供了相关科学依据。     

基于模型耦合的北部湾风暴潮增水与风浪模拟研究

台风风暴潮引发的增水和风浪效应是造成沿海低地灾害和损失的重要因素。本文设计了区域嵌套、波-流耦合的有限元数值模拟系统,对北部湾及附近海域风浪和增水过程进行有效模拟,精度达到应用要求。结果表明北部湾在台风影响下引起明显风浪和增水效应。台风中心风浪较小,仅1 m以内;而台风臂扫过海域风浪较大,可达9 m以上。最大增水海域出现在北部湾东侧靠近琼州海峡附近,可达2.5 m。风浪与增水叠加具有非线性效应,最大增水与最大风浪出现时间如与大潮高潮位相遇易形成超高水位,将对北部湾沿岸低地造成巨大淹没风险。本研究意在突破北部湾现有模型局限性,为进一步深化科学研究和工程应用提供基础数据。     

杭州湾湾内天文潮与风暴潮耦合模式建立与应用

区域水资源复合系统的可持续利用演变呈不同S形增长模式.基于线性假设的Logistic模型不能够反映演变模式的多样性,所以引入更有弹性的Richards模型来描述区域水资源复合系统的演变过程,将其演变模式分为前后相近型、迅速崛起型和缓慢崛起型;并通过分析不同演变模式的特征得出,迅速崛起型的顶峰期前期、缓慢崛起型的起步期后期也是可持续利用的理想区间.在此基础上,进一步分析了区域水资源复合系统可持续利用长期演变轨迹,表明演变是连续性渐变和间断性"涨落"的结合.最后,以大连市为例,做了定量的应用研究.结果表明,大连市水资源复合系统1980～1988年、1990～1998年的演变轨迹呈规则的S形,其演变模式均属于迅速崛起型;1980～2007年的演变轨迹渐变中存在着"涨落",基本符合S形,属于缓慢崛起型.     

福建沿海热带气旋的时空分布特征及其影响分析

福建沿海受热带气旋影响严重,研究分析其强度规律及时空特征等要素对福建沿海防灾减灾工作具有重要的意义。基于福建省1945-2019年登陆型热带气旋及2004-2019年影响型热带气旋数据资料,对福建沿海地区热带气旋的活动规律、时空分布特征及灾害损失情况进行统计分析。结果表明：福建省登陆型热带气旋频数年际分布大致呈现“增-减-增-减-增-减”变化,而强度年际分布呈现相反趋势。影响型热带气旋频数整体呈现减小趋势,预计未来几年继续减小。登陆型热带气旋在8月份登陆次数最多,其中以登陆强度为台风的热带气旋次数最多。福州市为登陆次数最多的城市,75年共登陆39次,且登陆强度呈现标准正态分布；宁德市登陆型热带气旋强度整体最大。从防灾角度出发,热带气旋由海域向陆域移动过程中,强度逐渐减小,且严重灾情在北部出现的频数较南部高。     

Reduced drag coefficient for high wind speeds in tropical cyclones

The transfer of momentum between the atmosphere and the ocean is described in terms of the variation of wind speed with height and a drag coefficient that increases with sea surface roughness and wind speed. But direct measurements have only been available for weak winds; momentum transfer under extreme wind conditions has therefore been extrapolated from these field measurements. Global Positioning System sondes have been used since 1997 to measure the profiles of the strong winds in the marine boundary layer associated with tropical cyclones. Here we present an analysis of these data, which show a logarithmic increase in mean wind speed with height in the lowest 200 m, maximum wind speed at 500 m and a gradual weakening up to a height of 3 km. By determining surface stress, roughness length and neutral stability drag coefficient, we find that surface momentum flux levels off as the wind speeds increase above hurricane force. This behaviour is contrary to surface flux parameterizations that are currently used in a variety of modelling applications, including hurricane risk assessment and prediction of storm motion, intensity, waves and storm surges.     

Observational evidence for an ocean heat pump induced by tropical cyclones

Ocean mixing affects global climate and the marine biosphere because it is linked to the ocean's ability to store and transport heat and nutrients. Observations have constrained the magnitude of upper ocean mixing associated with certain processes, but mixing rates measured directly are significantly lower than those inferred from budget analyses, suggesting that other processes may play an important role. The winds associated with tropical cyclones are known to lead to localized mixing of the upper ocean, but the hypothesis that tropical cyclones are important mixing agents at the global scale has not been tested. Here we calculate the effect of tropical cyclones on surface ocean temperatures by comparing surface temperatures before and after storm passage, and use these results to calculate the vertical mixing induced by tropical cyclone activity. Our results indicate that tropical cyclones are responsible for significant cooling and vertical mixing of the surface ocean in tropical regions. Assuming that all the heat that is mixed downwards is balanced by heat transport towards the poles, we calculate that approximately 15 per cent of peak ocean heat transport may be associated with the vertical mixing induced by tropical cyclones. Furthermore, our analyses show that the magnitude of this mixing is strongly related to sea surface temperature, indicating that future changes in tropical sea surface temperatures may have significant effects on ocean circulation and ocean heat transport that are not currently accounted for in climate models.