專利名稱：一種冰湖潰決預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冰湖潰決預(yù)警方法，特別是涉及一種采用氣溫與降雨作為雙指標(biāo)判別實(shí)現(xiàn)的冰湖潰決預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
冰湖是冰川運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，在世界各國山區(qū)都有廣泛分布。冰湖潰決是冰川區(qū)突發(fā)的嚴(yán)重山地災(zāi)害，其發(fā)生所導(dǎo)致的洪水和泥石流突發(fā)性強(qiáng)、洪峰高、流量大、破壞性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短、波及范圍大，在沿程洪水和泥石流形成、流動(dòng)、堆積過程中又會(huì)激發(fā)其他次生災(zāi)害，從而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡，其造成的災(zāi)害損失比一般的暴雨激發(fā)的洪水和泥石流要嚴(yán)重得多。在目前全球氣候變暖，極端氣候頻發(fā)的背景下，冰川普遍退縮，冰湖面積增大，潰決風(fēng)險(xiǎn)隨之增大。因此冰湖潰決預(yù)警方法對(duì)冰川地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)有著重要的實(shí)際意義。
“氣溫對(duì)西藏冰湖潰決事件的影響”(劉晶晶等.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2011，41 (4) : 1121-1129) —文公開了一種冰湖潰決預(yù)警方法。該方法采用冰湖潰決當(dāng)年和潰決前一年的正積溫值T與正積溫增長速度(正積溫?cái)M合曲線指數(shù)a)為指標(biāo)，建立函數(shù)曲線公式來判定冰湖是否易發(fā)生潰決事件。盡管該方法能夠在一定程度上用于預(yù)測冰湖潰決事件的發(fā)生，但其依然存在兩方面缺陷一、方法采用指標(biāo)不盡合理。冰湖潰決的影響因素包括冰川積累面積和厚度、冰湖大小及儲(chǔ)水量、湖堤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性等，這些影響因素都與氣溫、降雨有著密切關(guān)系，所以氣溫和降雨是觸發(fā)冰湖潰決的決定性可變動(dòng)因素。而該方法僅采用氣候中的氣溫指標(biāo)作為預(yù)警指標(biāo)，考察氣溫波動(dòng)單一效應(yīng)對(duì)潰決的影響，忽略了降雨條件的影響，影響了預(yù)測準(zhǔn)確性；二、對(duì)觀測數(shù)據(jù)修正過于簡單。該方法僅采用鄰近一個(gè)氣象臺(tái)站的氣溫?cái)?shù)據(jù)直接納入后期，分析中對(duì)觀測所得氣象數(shù)據(jù)僅進(jìn)行了海拔因素的修正，未考慮氣象臺(tái)站與冰湖地點(diǎn)水平距離上的差異，對(duì)溫度變化的平穩(wěn)性特征也未做考量。由于冰湖所在地點(diǎn)通常沒有建立氣象觀測站點(diǎn)，缺乏準(zhǔn)確氣象資料，只能利用近鄰地觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)前期修正后使用，因此數(shù)據(jù)前期修正不足也影響預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供綜合考慮氣溫與降雨條件影響下的冰湖潰決預(yù)警方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種冰湖潰決預(yù)警方法，由控制中心獲取冰湖所在地氣象臺(tái)站的長期溫度與降雨觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制中心啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警示報(bào)告，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖不存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，將數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器；其特征在于所述控制中心分析方法是以氣象臺(tái)站長期溫度觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值τν，以氣象臺(tái)站長期降雨觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，并將Tv值、Rv值同時(shí)與潰決警戒曲線Rv = 2. 7214TV_°_956進(jìn)行雙指標(biāo)對(duì)比，若Tv、Rv確定的點(diǎn)位于警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)。
氣溫與降雨是觸發(fā)冰湖潰決的決定性可變動(dòng)因素，潰決與氣候變化過程存在較高的正相關(guān)，但大多數(shù)溫度和降雨劇烈變化過程不會(huì)引發(fā)冰湖的潰決，即與氣侯波動(dòng)事件相t匕，冰湖潰決的發(fā)生依然是一種低概率事件?；诒Q發(fā)生的自然特征規(guī)律可以確定，對(duì)于既定的某一危險(xiǎn)冰湖，雖然不一定存在所謂某一確定的能夠觸發(fā)冰湖潰決的氣溫指標(biāo)值與降雨指標(biāo)值，但一定存在一個(gè)與冰湖潰決發(fā)生高度相關(guān)的以某一或某些氣溫與降雨指標(biāo)為變量的冰湖潰決危險(xiǎn)臨界線。超過該臨界線，冰湖潰決發(fā)生的概率高，低于該臨界線，潰決發(fā)生的概率低，由此可以解決冰湖潰決預(yù)測預(yù)警的技術(shù)問題。氣象學(xué)中與氣溫與降雨因素相關(guān)指標(biāo)數(shù)量眾多，不同指標(biāo)間的理論含義差異大，若采用此二因素進(jìn)行冰湖潰決的預(yù)測預(yù)警則首先需要確定具體使用指標(biāo)，以及指標(biāo)相應(yīng)閾值或者是由指標(biāo)確定的臨界曲線。本發(fā)明方法將4萬多組氣溫與降雨長期觀測數(shù)據(jù)及歷次冰湖潰決事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，從眾多涉及氣溫與降雨的氣象指標(biāo)中篩選出預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv與預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv兩個(gè)具體氣象指標(biāo)，確定其與冰湖潰決事件之間存在的符合規(guī)律的函數(shù)關(guān)系，并經(jīng)模型計(jì)算確定了相關(guān)臨界曲線。
上述方法中，篩選確定的第一個(gè)指標(biāo)預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv是指冰湖所在地自第I個(gè)日均溫彡(TC之日起至某一預(yù)測日間的積溫的逐日增長速度值。為消除氣溫高低波動(dòng)影響，本方法中第I個(gè)日均溫> (TC之日是將原始數(shù)據(jù)經(jīng)滑動(dòng)平均法篩選后確定的第I個(gè)日均溫>0°c之日；篩選確定的第二個(gè)指標(biāo)預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv是指冰湖所在地某一預(yù)測日的前期降雨量(時(shí)間窗口取值30日)的逐日增長速度值。正積溫值是氣象學(xué)中的基礎(chǔ)概念之一，在確定了正積溫?cái)?shù)據(jù)序列后一般采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算得到正積溫逐日增長速度值。同樣，前期降雨量也是氣象學(xué)中的基礎(chǔ)概念之一，在確定了前期降雨量(時(shí)間窗口取30日)數(shù)據(jù)序列后一般也采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算得到前期
降雨量(時(shí)間窗口取30日)逐日增長速度值。兩指標(biāo)的具體計(jì)算都可采用為及其變
J O
形公式等。由于采用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算上述兩個(gè)指標(biāo)值存在計(jì)算周期長、工作量大的不足，本發(fā)明方法還進(jìn)一步提供預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv與預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv兩個(gè)具體氣象指標(biāo)的測算方法。其技術(shù)方案如下一種預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法，其特征在于獲取日均溫?cái)?shù)據(jù)序列{TJ，以{TJ為基礎(chǔ)，篩選確定第I個(gè)日均溫≥(TC的日期D1，統(tǒng)計(jì)序列{TJ中自日
期D1至預(yù)測日的天數(shù)i ;依式
權(quán)利要求
1.一種冰湖潰決預(yù)警方法，由控制中心(I)獲取冰湖所在地氣象臺(tái)站的長期溫度與降雨觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制中心(I)啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)(3)發(fā)出警示報(bào)告，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖不存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，將數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器(2);其特征在于所述控制中心(I)分析方法是以氣象臺(tái)站長期溫度觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv，以氣象臺(tái)站長期降雨觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，并將Tv值、Rv值同時(shí)與潰決警戒曲線Rv =2. 7214V0·956進(jìn)行雙指標(biāo)對(duì)比，若Tv、Rv確定的點(diǎn)位于警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于由控制中心(I)獲取的氣象臺(tái)站長期溫度觀測數(shù)據(jù)包括至少120個(gè)觀測日的日均溫?cái)?shù)據(jù)，長期降雨觀測數(shù)據(jù)包括至少120個(gè)觀測日的日降雨量數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述長期溫度與降雨觀測數(shù)據(jù)是從冰湖所在地鄰近氣象臺(tái)站獲取并經(jīng)常規(guī)氣象學(xué)海拔高差修正方法與水平距離插值修正方法修正后的數(shù)據(jù)。
4.一種預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法，其特征在于 首先獲取日均溫?cái)?shù)據(jù)序列{Τη}，以{TJ為基礎(chǔ)，采用滑動(dòng)平均法篩選確定第I個(gè)日均溫≥(TC的日期D1,統(tǒng)計(jì)序列{TJ中自日期D1至預(yù)測日的天數(shù)i ; 其次，以ITJ為基礎(chǔ)，依式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述日均溫?cái)?shù)據(jù)序列{Τη}包括至少120個(gè)觀測日的日均溫?cái)?shù)據(jù)。
6.一種預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv測算方法，其特征在于 首先，獲取日降雨數(shù)據(jù)序列{RJ、日均溫?cái)?shù)據(jù)序列It1J ;以{tn}為基礎(chǔ)，篩選確定第I個(gè)日均溫≥(TC的日期d，日期d是前期30日降雨量逐日增長速度值計(jì)算起始日，則以日期d前第30日為前期30日降雨量計(jì)算起始日d_3(l，統(tǒng)計(jì)自d_3(l至預(yù)測日的前期30日降雨量天數(shù)η ;其次，以{RJ為基礎(chǔ)，依式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述日降雨數(shù)據(jù)序列{Rn}包括至少120個(gè)觀測日的日降雨量數(shù)據(jù)，日均溫?cái)?shù)據(jù)序列ItJ包括至少120個(gè)觀測日的日均溫?cái)?shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的方法，其特征在于所述第I個(gè)日均溫XTC之日是將日均溫?cái)?shù)據(jù)序列經(jīng)滑動(dòng)平均法篩選后確定的第I個(gè)日均溫> (TC之日。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述滑動(dòng)平均法是5日滑動(dòng)平均法。
10.一種利用權(quán)利要求4所述的預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法與權(quán)利要求6所述的預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv測算方法實(shí)現(xiàn)的冰湖潰決預(yù)警方法，由控制中心(I)獲取冰湖所在地氣象臺(tái)站的日均溫?cái)?shù)據(jù)序列ITJ與日降雨數(shù)據(jù)序列{Rn}進(jìn)行分析，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制中心(I)啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)(3)發(fā)出警示報(bào)告，當(dāng)分析結(jié)果顯示冰湖不存在潰決風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，將數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器(2);其特征在于所述控制中心(I)分析方法是以氣象臺(tái)站日均溫?cái)?shù)據(jù)序列{Τη}為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值Tv，以氣象臺(tái)站日降雨數(shù)據(jù)序列{RJ為基礎(chǔ)，計(jì)算確定預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，并將Tv值、Rv值同時(shí)與潰決警戒曲線Rv = 2. 7214V0·956進(jìn)行雙指標(biāo)對(duì)比，若Tv、Rv確定的點(diǎn)位于警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風(fēng)險(xiǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冰湖潰決預(yù)警方法。針對(duì)現(xiàn)有冰湖潰決預(yù)警方法存在采用指標(biāo)不盡合理、對(duì)觀測數(shù)據(jù)修正過于簡單的缺陷，本發(fā)明提供了一種綜合考慮氣溫與降雨條件影響的冰湖潰決預(yù)警方法。本方法由控制中心獲取氣象臺(tái)站長期溫度與降雨觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測算預(yù)測日前期正積溫逐日增長速度值TV與預(yù)測日前期30日降雨量逐日增長速度值RV，并將TV值、RV值同時(shí)與潰決警戒曲線RV＝2.7214TV-0.956進(jìn)行雙指標(biāo)對(duì)比判斷冰湖潰決風(fēng)險(xiǎn)，再由控制中心在必要時(shí)啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)。本發(fā)明方法在諸多氣溫降雨指標(biāo)中確定了積溫逐日增長速度值、前期30日降雨量逐日增長速度值兩個(gè)具體指標(biāo)與冰湖潰決危險(xiǎn)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定了潰決警戒曲線，通過更全面合理的氣候指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，提高了預(yù)警有效性。
文檔編號(hào)G01W1/14GK102831752SQ20121033883
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者劉晶晶, 程尊蘭, 蘇鵬程, 黨超, 趙鑫, 劉建康, 劉大翔 申請人:中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所