一種冰湖潰決預警方法
2023-04-29 23:28:01 2
專利名稱：一種冰湖潰決預警方法
技術領域：
本發明涉及一種冰湖潰決預警方法，特別是涉及一種採用氣溫與降雨作為雙指標判別實現的冰湖潰決預警方法。
背景技術：
冰湖是冰川運動的產物，在世界各國山區都有廣泛分布。冰湖潰決是冰川區突發的嚴重山地災害，其發生所導致的洪水和泥石流突發性強、洪峰高、流量大、破壞性強、持續時間短、波及範圍大，在沿程洪水和泥石流形成、流動、堆積過程中又會激發其他次生災害，從而造成巨大經濟損失與人員傷亡，其造成的災害損失比一般的暴雨激發的洪水和泥石流要嚴重得多。在目前全球氣候變暖，極端氣候頻發的背景下，冰川普遍退縮，冰湖面積增大，潰決風險隨之增大。因此冰湖潰決預警方法對冰川地區防災減災有著重要的實際意義。
「氣溫對西藏冰湖潰決事件的影響」(劉晶晶等.吉林大學學報(地球科學版)，2011，41 (4) : 1121-1129) —文公開了一種冰湖潰決預警方法。該方法採用冰湖潰決當年和潰決前一年的正積溫值T與正積溫增長速度(正積溫擬合曲線指數a)為指標，建立函數曲線公式來判定冰湖是否易發生潰決事件。儘管該方法能夠在一定程度上用於預測冰湖潰決事件的發生，但其依然存在兩方面缺陷一、方法採用指標不盡合理。冰湖潰決的影響因素包括冰川積累面積和厚度、冰湖大小及儲水量、湖堤結構與穩定性等，這些影響因素都與氣溫、降雨有著密切關係，所以氣溫和降雨是觸發冰湖潰決的決定性可變動因素。而該方法僅採用氣候中的氣溫指標作為預警指標，考察氣溫波動單一效應對潰決的影響，忽略了降雨條件的影響，影響了預測準確性；二、對觀測數據修正過於簡單。該方法僅採用鄰近一個氣象臺站的氣溫數據直接納入後期，分析中對觀測所得氣象數據僅進行了海拔因素的修正，未考慮氣象臺站與冰湖地點水平距離上的差異，對溫度變化的平穩性特徵也未做考量。由於冰湖所在地點通常沒有建立氣象觀測站點，缺乏準確氣象資料，只能利用近鄰地觀測點的數據經前期修正後使用，因此數據前期修正不足也影響預測結果的準確性。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供綜合考慮氣溫與降雨條件影響下的冰湖潰決預警方法。為實現上述目的，本發明的技術方案如下一種冰湖潰決預警方法，由控制中心獲取冰湖所在地氣象臺站的長期溫度與降雨觀測數據進行分析，當分析結果顯示冰湖存在潰決風險時，控制中心啟動警報系統發出警示報告，當分析結果顯示冰湖不存在潰決風險時，將數據送入存儲器；其特徵在於所述控制中心分析方法是以氣象臺站長期溫度觀測數據為基礎，計算確定預測日前期正積溫逐日增長速度值τν，以氣象臺站長期降雨觀測數據為基礎，計算確定預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，並將Tv值、Rv值同時與潰決警戒曲線Rv = 2. 7214TV_°_956進行雙指標對比，若Tv、Rv確定的點位於警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風險。
氣溫與降雨是觸發冰湖潰決的決定性可變動因素，潰決與氣候變化過程存在較高的正相關，但大多數溫度和降雨劇烈變化過程不會引發冰湖的潰決，即與氣侯波動事件相t匕，冰湖潰決的發生依然是一種低概率事件。基於冰湖潰決發生的自然特徵規律可以確定，對於既定的某一危險冰湖，雖然不一定存在所謂某一確定的能夠觸發冰湖潰決的氣溫指標值與降雨指標值，但一定存在一個與冰湖潰決發生高度相關的以某一或某些氣溫與降雨指標為變量的冰湖潰決危險臨界線。超過該臨界線，冰湖潰決發生的概率高，低於該臨界線，潰決發生的概率低，由此可以解決冰湖潰決預測預警的技術問題。氣象學中與氣溫與降雨因素相關指標數量眾多，不同指標間的理論含義差異大，若採用此二因素進行冰湖潰決的預測預警則首先需要確定具體使用指標，以及指標相應閾值或者是由指標確定的臨界曲線。本發明方法將4萬多組氣溫與降雨長期觀測數據及歷次冰湖潰決事件進行關聯性分析，從眾多涉及氣溫與降雨的氣象指標中篩選出預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv與預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv兩個具體氣象指標，確定其與冰湖潰決事件之間存在的符合規律的函數關係，並經模型計算確定了相關臨界曲線。
上述方法中，篩選確定的第一個指標預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個日均溫彡(TC之日起至某一預測日間的積溫的逐日增長速度值。為消除氣溫高低波動影響，本方法中第I個日均溫> (TC之日是將原始數據經滑動平均法篩選後確定的第I個日均溫>0°c之日；篩選確定的第二個指標預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv是指冰湖所在地某一預測日的前期降雨量(時間窗口取值30日)的逐日增長速度值。正積溫值是氣象學中的基礎概念之一，在確定了正積溫數據序列後一般採用數學統計方法計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中的基礎概念之一，在確定了前期降雨量(時間窗口取30日)數據序列後一般也採用數學統計方法計算得到前期
降雨量(時間窗口取30日)逐日增長速度值。兩指標的具體計算都可採用為及其變
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形公式等。由於採用統計方法計算上述兩個指標值存在計算周期長、工作量大的不足，本發明方法還進一步提供預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv與預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv兩個具體氣象指標的測算方法。其技術方案如下一種預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法，其特徵在於獲取日均溫數據序列{TJ，以{TJ為基礎，篩選確定第I個日均溫≥(TC的日期D1，統計序列{TJ中自日
期D1至預測日的天數i ;依式
權利要求
1.一種冰湖潰決預警方法，由控制中心(I)獲取冰湖所在地氣象臺站的長期溫度與降雨觀測數據進行分析，當分析結果顯示冰湖存在潰決風險時，控制中心(I)啟動警報系統(3)發出警示報告，當分析結果顯示冰湖不存在潰決風險時，將數據送入存儲器(2);其特徵在於所述控制中心(I)分析方法是以氣象臺站長期溫度觀測數據為基礎，計算確定預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv，以氣象臺站長期降雨觀測數據為基礎，計算確定預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，並將Tv值、Rv值同時與潰決警戒曲線Rv =2. 7214V0·956進行雙指標對比，若Tv、Rv確定的點位於警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風險。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於由控制中心(I)獲取的氣象臺站長期溫度觀測數據包括至少120個觀測日的日均溫數據，長期降雨觀測數據包括至少120個觀測日的日降雨量數據。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於所述長期溫度與降雨觀測數據是從冰湖所在地鄰近氣象臺站獲取並經常規氣象學海拔高差修正方法與水平距離插值修正方法修正後的數據。
4.一種預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法，其特徵在於 首先獲取日均溫數據序列{Τη}，以{TJ為基礎，採用滑動平均法篩選確定第I個日均溫≥(TC的日期D1,統計序列{TJ中自日期D1至預測日的天數i ; 其次，以ITJ為基礎，依式
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述日均溫數據序列{Τη}包括至少120個觀測日的日均溫數據。
6.一種預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv測算方法，其特徵在於 首先，獲取日降雨數據序列{RJ、日均溫數據序列It1J ;以{tn}為基礎，篩選確定第I個日均溫≥(TC的日期d，日期d是前期30日降雨量逐日增長速度值計算起始日，則以日期d前第30日為前期30日降雨量計算起始日d_3(l，統計自d_3(l至預測日的前期30日降雨量天數η ;其次，以{RJ為基礎，依式
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述日降雨數據序列{Rn}包括至少120個觀測日的日降雨量數據，日均溫數據序列ItJ包括至少120個觀測日的日均溫數據。
8.根據權利要求4或6所述的方法，其特徵在於所述第I個日均溫XTC之日是將日均溫數據序列經滑動平均法篩選後確定的第I個日均溫> (TC之日。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於所述滑動平均法是5日滑動平均法。
10.一種利用權利要求4所述的預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv測算方法與權利要求6所述的預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv測算方法實現的冰湖潰決預警方法，由控制中心(I)獲取冰湖所在地氣象臺站的日均溫數據序列ITJ與日降雨數據序列{Rn}進行分析，當分析結果顯示冰湖存在潰決風險時，控制中心(I)啟動警報系統(3)發出警示報告，當分析結果顯示冰湖不存在潰決風險時，將數據送入存儲器(2);其特徵在於所述控制中心(I)分析方法是以氣象臺站日均溫數據序列{Τη}為基礎，計算確定預測日前期正積溫逐日增長速度值Tv，以氣象臺站日降雨數據序列{RJ為基礎，計算確定預測日前期30日降雨量逐日增長速度值Rv，並將Tv值、Rv值同時與潰決警戒曲線Rv = 2. 7214V0·956進行雙指標對比，若Tv、Rv確定的點位於警戒曲線上方，則判斷冰湖存在潰決風險。
全文摘要
本發明公開了一種冰湖潰決預警方法。針對現有冰湖潰決預警方法存在採用指標不盡合理、對觀測數據修正過於簡單的缺陷，本發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警方法。本方法由控制中心獲取氣象臺站長期溫度與降雨觀測數據進行分析，測算預測日前期正積溫逐日增長速度值TV與預測日前期30日降雨量逐日增長速度值RV，並將TV值、RV值同時與潰決警戒曲線RV＝2.7214TV-0.956進行雙指標對比判斷冰湖潰決風險，再由控制中心在必要時啟動警報系統。本發明方法在諸多氣溫降雨指標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具體指標與冰湖潰決危險間的對應關係，確定了潰決警戒曲線，通過更全面合理的氣候指標進行預測，提高了預警有效性。
文檔編號G01W1/14GK102831752SQ20121033883
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者劉晶晶, 程尊蘭, 蘇鵬程, 黨超, 趙鑫, 劉建康, 劉大翔 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所