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基于自然语言识别的上海市报警灾情数据识别及其气象灾害特征分析研究

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自然灾害学报 2021年第3期30卷 142-150页

作者：杨辰潘顺严岩上海市气象灾害防御技术中心上海200030

上海作为特大型城市,其城市运行极易受到气象条件影响。受制于传统的灾害上报和普查渠道,灾情数据量较为有限且时效性不强。研究基于110气象灾情数据,采用自然语言处理算法,对报警灾情描述信息进行分析提取,识别灾种、承灾体和影响程度... 详细信息

上海作为特大型城市,其城市运行极易受到气象条件影响。受制于传统的灾害上报和普查渠道,灾情数据量较为有限且时效性不强。研究基于110气象灾情数据,采用自然语言处理算法,对报警灾情描述信息进行分析提取,识别灾种、承灾体和影响程度等信息,并进一步分析了气象灾害的时空特征以及致灾的气象条件。结果表明,该方法可以较好地提取气象灾害的类别、承灾体及影响信息。近10a灾情分布年际差异较大,月分布以8月和10月为最多,小时分布呈现双峰特征,且工作日更为明显。暴雨和大风的灾情空间分布均以中心城区为最高,其次为紧邻中心城区的外环以内区域以及各区的城市副中心。结合气象资料分析,短时强降雨和长时间的较强降雨是引发暴雨灾害的重要因素,瞬时大风往往会引起大风灾害,而台风和持续性强降水是造成灾情大量爆发的主要原因。

关键词： 110灾情 LDA TF-IDF 特征分析

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基于GIS的上海市社区暴雨积涝模拟研究

自然灾害学报 2015年第2期24卷 195-202页

作者：杨辰王强金雪欢潘顺上海市气象灾害防御工程技术中心上海200030 上海市防雷中心上海201615

随着城市化的推进,暴雨积涝逐渐成为许多城市的主要自然灾害,但当前积涝模型大多基于水动力学方法,需要大量的输入参数,不便于推广和应用。研究采用了积水站数据反算区域排水,并基于简化的城市暴雨积涝模型模拟研究区的积水深度和受淹... 详细信息

随着城市化的推进,暴雨积涝逐渐成为许多城市的主要自然灾害,但当前积涝模型大多基于水动力学方法,需要大量的输入参数,不便于推广和应用。研究采用了积水站数据反算区域排水,并基于简化的城市暴雨积涝模型模拟研究区的积水深度和受淹房屋分布。在此基础上,利用现有灾情资料对模拟结果进行了评估。分析表明,该方法可以较好地模拟五角场街道在一定降雨强度下的积涝空间分布;研究区内积水深度与地表高程密切相关,积水面积和受淹房屋数量都随降雨量的增大而增大,且增幅逐渐放缓,而区内受淹房屋主要为低矮平房、老旧房屋和厂房。

关键词：暴雨积涝模拟上海市五角场街道

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基于模糊隶属度的雷电危险度等级评定

干旱区地理 2019年第3期42卷 534-541页

作者：王秀英王军罗少辉冯有成青海省气象灾害防御技术中心

利用2013-2017年青海省西宁市测站半径10 km的闪电定位监测数据,选取地域范围一小时内的地闪数目和一小时内的最大雷电流幅值作为雷电危险度因子。确定因子分级的上下限和因子区间划分,计算出单因子雷电危险度等级的隶属度与权重。采用... 详细信息

利用2013-2017年青海省西宁市测站半径10 km的闪电定位监测数据,选取地域范围一小时内的地闪数目和一小时内的最大雷电流幅值作为雷电危险度因子。确定因子分级的上下限和因子区间划分,计算出单因子雷电危险度等级的隶属度与权重。采用梯形分布函数和模糊统计方法确定雷电危险度因子的隶属度函数,根据隶属度函数得出模糊矩阵,并进行模糊矩阵复合运算,求出雷电危险度综合指数,得出雷电危险度等级。结果表明:根据建立的模糊综合评判方法能够全面、客观、准确地反映一次闪电过程的危险度状况,有效评定雷电危险度等级,评定结果较为客观地反映了雷击事件的实际状况,从而为气象防灾减灾、雷电灾害调查和雷击风险评估等业务提供科学性的决策服务和参考依据。

关键词：雷电流幅值地闪数目隶属度雷电危险度综合指数

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基于小时降水资料的上海市降水精细特征分析

高原气象 2022年第5期41卷 1209-1219页

作者：汪雅董广涛杨辰樊蕴馨上海市气象灾害防御技术中心上海200030 上海市气候中心上海200030

应用2007-2017年上海地区49个质控后的自动气象站逐时降水数据,揭示了上海地区降水的时空精细特征,结果表明:(1)加密观测资料可捕捉上海地区降水的精细特征,降水分布以东北-西南走向为主,雨带上出现多中心的特征,即中心城区、松江南部... 详细信息

应用2007-2017年上海地区49个质控后的自动气象站逐时降水数据,揭示了上海地区降水的时空精细特征,结果表明:(1)加密观测资料可捕捉上海地区降水的精细特征,降水分布以东北-西南走向为主,雨带上出现多中心的特征,即中心城区、松江南部和浦东沿海三个高值中心和其他小中心的特征.(2)春夏季降水日变化位相的空间一致性强,均为单峰型变化,春季日降水峰值出现在凌晨,夏季日降水峰值在傍晚.(3)夏季受西南风和热岛效应的共同影响,中心城区下游水陆交界地区(宝山、浦东西部)为短历时降水贡献的高值区.(4)市区站的短历时降水量以下降趋势为主,郊区站的短历时降水量以上升趋势为主,其中城区及其下风向的嘉定区、浦东西部是降水量增加趋势最快的地区,这是由短历时降水频次的增多引起.

关键词：降水精细特征多中心分布凌晨峰值趋势变化

上海典型持续性PM_(2.5)重度污染的数值模拟

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环境科学 2016年第3期37卷 825-833页

作者：常炉予许建明周广强吴剑斌谢英余钟奇杨辰上海市气象局上海200030 长三角环境气象预报预警中心上海200135 上海市气象灾害防御工程技术中心上海200030

本研究针对2013年1月23~24日的上海PM_(2.5)持续重污染过程,采用WRF-Chem大气化学模式以及PM_(2.5)质量浓度、能见度、气象要素等地面实测资料相结合的方式,揭示了造成上海冬季PM_(2.5)持续性重污染的一类"天气学必要成因",即一次弱冷... 详细信息

本研究针对2013年1月23~24日的上海PM_(2.5)持续重污染过程,采用WRF-Chem大气化学模式以及PM_(2.5)质量浓度、能见度、气象要素等地面实测资料相结合的方式,揭示了造成上海冬季PM_(2.5)持续性重污染的一类"天气学必要成因",即一次弱冷空气活动过程导致了两种不利污染天气条件——"弱气压场(静稳形势)"和"弱冷空气扩散(输送形势)",两者先后影响上海造成PM_(2.5)浓度持续上升.主要过程如下:首先弱冷空气影响之前,上海处在不利的局地气象扩散条件下,受弱气压场控制10 h后本地PM_(2.5)质量浓度达到重度污染水平,之后夜间稳定边界层(地面静风和低层逆温)使得PM_(2.5)重度污染维持了7h,期间PM_(2.5)平均质量浓度为172.4μg·m^(-3).后期弱冷空气影响上海,虽然改善了局地扩散条件但是同时产生了明显的周边污染物输送,使得本地PM_(2.5)质量浓度升高并达到峰值(280μg·m^(-3)),继续加重污染水平,期间PM_(2.5)平均质量浓度为213.6μg·m^(-3).WRF-Chem模拟结果进一步表明,整个污染过程周边区域输送对上海PM_(2.5)平均贡献率为23%,其中两个阶段周边区域输送的平均贡献率分别为17.2%和32.2%,可见在不同的污染天气条件下周边污染源的贡献存在显著差异,因此可以根据对污染天气类型的预判制定应急减排方案.

关键词： PM2.5 污染特征 WRF-Chem 上海输送通量

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上海市城市暴雨内涝评估建模及模拟研究

气象 2017年第7期43卷 879-886页

作者：杨辰王强顾宇丹上海市气象灾害防御技术中心上海200030

随着城市化的推进,暴雨内涝逐渐成为许多城市的主要自然灾害,但当前暴雨内涝模型大多基于水动力学方法,需要大量的输入参数,不便于推广和应用。研究采用概化方法针对外环内中心城区构建上海暴雨内涝评估模型(Shanghai Urban Flooding As... 详细信息

随着城市化的推进,暴雨内涝逐渐成为许多城市的主要自然灾害,但当前暴雨内涝模型大多基于水动力学方法,需要大量的输入参数,不便于推广和应用。研究采用概化方法针对外环内中心城区构建上海暴雨内涝评估模型(Shanghai Urban Flooding Assessment Model,SUM),通过对接逐时次的降雨量,实现了对城市内涝的逐小时连续模拟。在此基础上,利用报警灾情资料和区内积水监测数据对模型模拟结果进行了评估。结果表明,该模型可以较好地模拟本市中心城区的内涝积水状况,且随着降雨量的增大,积水面积的增幅也逐渐变大;致灾阈值的分析表明浦西地区的内涝致灾雨量总体上低于浦东,其中本市黄浦、徐汇、虹口、闸北等中心城区以及宝山区部分街道的致灾雨量相对较低。

关键词：暴雨内涝致灾阈值

青海地区一次雷暴的地闪活动及云内的电场探空观测

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地球物理学报 2019年第5期62卷 1591-1602页

作者：张廷龙余海王军张茂华周方聪陈洁海南省南海气象防灾减灾重点实验室海南海口570203 海南省气象灾害防御技术中心海南海口570203 青海省气象灾害防御技术中心西宁810001

2016年夏季在青海大通地区获得一次局地雷暴云内的电场探空资料,结合雷达、地闪定位资料,详细分析了该雷暴的地闪活动特征及云内的电荷结构.结果显示,该雷暴过程的负地闪在时间上呈间歇性发生,在空间分布上表现为不连续,且所有的正地闪... 详细信息

2016年夏季在青海大通地区获得一次局地雷暴云内的电场探空资料,结合雷达、地闪定位资料,详细分析了该雷暴的地闪活动特征及云内的电荷结构.结果显示,该雷暴过程的负地闪在时间上呈间歇性发生,在空间分布上表现为不连续,且所有的正地闪都发生于雷暴的成熟阶段.在雷暴成熟阶段与消散阶段过渡期获得云内的垂直电场廓线表明,雷暴内的电荷结构在探空阶段呈四极性,最下部为处于暖云区内负电荷区,往上依次改变极性.最上部的正电荷区由于数据丢失无法判断其上边界外,其余3个电荷区的海拔高度分别为:5.5～5.7km(3.4～2.3℃)、5.7～6.2km(2.3～-0.4℃)和6.2～6.6km(-0.9～-1.7℃),对应的电荷密度为-1.81nC·m^(-3)、2.47nC·m^(-3)和-1.76nC·m^(-3).其中,下部正电荷区的强度最大,其次为上部的负电荷区.通过分析电荷区分布与正地闪活动的关系,认为暖云区内负电荷区的形成有利于诱发下部正电荷区的对地放电.

关键词：雷暴电场雷达电荷结构

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电场时序差分在雷电预警中的有效性分析

气象科学 2009年第5期29卷 657-663页

作者：王强王建初顾宇丹上海市气象灾害防御工程技术中心上海200615

目前国内应用地面大气电场仪进行雷电预警一般使用阈值法,这一方法直接使用电场观测值的多重阈值来进行预警,在实际应用中容易出现误报和漏报的现象。本文通过对晴天大气电场和雷暴天气大气电场分析了大气电场时序差分的基本特征,并结合... 详细信息

目前国内应用地面大气电场仪进行雷电预警一般使用阈值法,这一方法直接使用电场观测值的多重阈值来进行预警,在实际应用中容易出现误报和漏报的现象。本文通过对晴天大气电场和雷暴天气大气电场分析了大气电场时序差分的基本特征,并结合SAFIR3000闪电定位观测数据,对典型雷暴过程下的电场时序差分进行了深入分析。本文还选取了有雷暴发生和无雷暴发生的预警应用个例进行了分析,分析结果表明电场时序差分的应用能在一定程度上提高雷电预警的效率。

关键词：大气电场雷电预警时序差分

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基于LSTM循环神经网络的雷电潜势预测

中国安全科学学报 2023年第8期33卷 117-124页

作者：吴安坤吴仕军丁旻张弛张淑霞贵州省气象灾害防御技术中心贵州贵阳550081

为探索循环神经网络模型在非线性预测中的应用,进一步提高雷电潜势预测的准确率,构建长短期记忆(LSTM)循环神经网络模型,并以贵阳探空站为例,统计站点周边100 km、12 h范围内的闪电次数,获取23个与雷电活动关联度r>0.8的探空物理量参数... 详细信息

为探索循环神经网络模型在非线性预测中的应用,进一步提高雷电潜势预测的准确率,构建长短期记忆(LSTM)循环神经网络模型,并以贵阳探空站为例,统计站点周边100 km、12 h范围内的闪电次数,获取23个与雷电活动关联度r>0.8的探空物理量参数,以此作为预测模型的样本特征;分析超参数选取对模型的影响,开展(0,24]h内的雷电潜势预测研究,并对比检验效果。研究结果表明:构建学习率为0.0001、批量样本量为32、输入序列长度为10的LSTM网络模型,有利于提高模型泛化和快速收敛;通过输入前5天的大风指数、修正指数等23个探空物理量参数,发现(0,12]h的雷电潜势预测效果明显优于(12,24]h;采用该模型验证(0,12]h测试数据,得出被试工作特征曲线线下面积(AUC)接近于1,命中率(POD)为93.4%,虚警率(FAR)为17.4%,临界成功指数(CSI)为78.1%,验证了该模型的有效性。

关键词：长短期记忆(LSTM) 循环神经网络雷电潜势预测大气物理量参数关联度准确率