山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)功能需求

1、山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)功能需求吉林省氣象臺(tái)二零一二年九月功能需求1 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)收集整理的山洪、地質(zhì)災(zāi)害各類資料，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與規(guī)范，建立山洪、地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括山洪溝和滑坡災(zāi)害隱患點(diǎn)、地理及經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息的基礎(chǔ)信息靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、氣象水文動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)警產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。1.1 山洪、地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)信息靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)山洪溝和滑坡災(zāi)害隱患點(diǎn)資料：所有山洪溝和滑坡災(zāi)害隱患點(diǎn)信息，包括位置、面積、地質(zhì)地理、過去災(zāi)害發(fā)生及影響情況等。地理信息資料：主要包括流域邊界、地形數(shù)據(jù)、河網(wǎng)數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)、交通（公路網(wǎng)、高速公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民

2、點(diǎn)、氣象站點(diǎn)位置信息等。衛(wèi)星遙感資料：包括歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括水體（變化）面積、主要農(nóng)作物種植面積以及基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取的地面物理暴露數(shù)據(jù)等。所用衛(wèi)星數(shù)據(jù)主要包括FY-3 等。1.2 氣象水文動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)包括氣象水文資料和部分行業(yè)共享資料。氣象水文資料主要包括氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、氣象臺(tái)站雨量數(shù)據(jù)（歷史、實(shí)時(shí)）、雷達(dá)估算面雨量數(shù)據(jù)、流域內(nèi)水體及代表站點(diǎn)水位。行業(yè)共享資料主要包括國(guó)土、水利等部門共享的水情土情資料。1.3 災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)包括歷史和實(shí)時(shí)災(zāi)情。災(zāi)情數(shù)據(jù)包括山洪和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間、出現(xiàn)地點(diǎn)、災(zāi)害性質(zhì)、直接經(jīng)濟(jì)損失、受災(zāi)人口、房屋受損情況、農(nóng)田受災(zāi)面積等。1.4 臨界雨量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)主

3、要包括山洪和地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)數(shù)據(jù)、各山洪溝和地質(zhì)隱患點(diǎn)的經(jīng)緯度（區(qū)域位置）、發(fā)生時(shí)間、1 小時(shí)臨界雨量、3 小時(shí)臨界雨量、6小時(shí)臨界雨量、12小時(shí)臨界雨量、24小時(shí)臨界雨量、72小時(shí)臨界雨量、 10 天臨界雨量。1.5 預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品包括三類：數(shù)據(jù)產(chǎn)品、圖片產(chǎn)品、綜合文檔產(chǎn)品。預(yù)報(bào)產(chǎn)品分為臨近精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品（0-3 小時(shí)） 、短時(shí)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品（ 3-12 小時(shí)） 、短期精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品（12-72 小時(shí)） 、中期趨勢(shì)預(yù)報(bào)產(chǎn)品（3-10 天）等。預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)產(chǎn)品內(nèi)容主要包括山洪溝、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)的精細(xì)化雨量預(yù)報(bào)；預(yù)報(bào)圖片產(chǎn)品基于基礎(chǔ)地理信息的站點(diǎn)雨量圖片，包括省

4、級(jí)雨量預(yù)報(bào)圖片、市級(jí)雨量預(yù)報(bào)圖片、縣級(jí)雨量預(yù)報(bào)圖片、重點(diǎn)防治點(diǎn)（隱患點(diǎn)）雨量預(yù)報(bào)圖片。預(yù)警產(chǎn)品主要分為監(jiān)測(cè)預(yù)警產(chǎn)品、預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品，預(yù)警產(chǎn)品主要表現(xiàn)形式為分時(shí)效的綜合文檔產(chǎn)品，包括預(yù)警時(shí)間、預(yù)警名稱、預(yù)警等級(jí)、預(yù)警區(qū)域、山洪溝（隱患點(diǎn)）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨量圖、山洪溝（隱患點(diǎn)）預(yù)警時(shí)效內(nèi)預(yù)報(bào)雨量圖、文字描述、預(yù)警建議等。2 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量確定2.1 山洪、地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量分區(qū)根據(jù)歷史氣象資料及災(zāi)情數(shù)據(jù)，針對(duì)災(zāi)害區(qū)域年降雨量、暴雨頻 次、連續(xù)陰雨日數(shù)、地質(zhì)特征等因子分布等特征，建立不同區(qū)域山洪、 地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量分區(qū)，分區(qū)級(jí)別包括高度危險(xiǎn)區(qū)、中度危險(xiǎn)區(qū)、低 度危險(xiǎn)區(qū)、一般防治區(qū)。2.2 山洪、地質(zhì)

5、災(zāi)害臨界雨量確定根據(jù)歷史上山洪、滑坡、泥石流災(zāi)害個(gè)例資料以及對(duì)應(yīng)的氣象站 (區(qū)域站)24小時(shí)雨量資料，根據(jù)雨量分布情況，刪除無降雨或者 降雨量不明顯的個(gè)例。另外根據(jù)區(qū)域?yàn)?zāi)害臨界雨量計(jì)算需要，將同一縣市同一天發(fā)生的多次滑坡災(zāi)害作為一次個(gè)例處理，經(jīng)過上述整理形成2套歷史序列樣本，即區(qū)域?yàn)?zāi)害個(gè)例和單點(diǎn)災(zāi)害個(gè)例序列。2.2.1 區(qū)域性災(zāi)害臨界雨量根據(jù)災(zāi)害個(gè)例序列資料，分別確定山洪、泥石流、山體滑坡臨界 雨量，時(shí)次包括1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)、72小 時(shí)、10天,技術(shù)方法如下：R)j 二 % R2j % %R0 = min Rj = 1,2.n)Rj為第j個(gè)災(zāi)害個(gè)例的有效雨量；取所有個(gè)

6、例最小值，即為該 區(qū)域的災(zāi)害臨界雨量R°。R1j為災(zāi)害初始時(shí)次雨量；R2j、R3j分別為災(zāi)害前該時(shí)次和下一時(shí)次雨量；Rej為災(zāi)害前第3時(shí)次至第7時(shí)次有效雨量，其經(jīng)驗(yàn)公式為：10Rg = " 二 k-2Rkj(k = 3,4.10) kRkj為第j個(gè)災(zāi)害發(fā)生前第k時(shí)次（k = 3410） 雨量。為 衰減系數(shù)，近似取0.8。2.2.2 單點(diǎn)災(zāi)害臨界雨量根據(jù)單點(diǎn)山洪、泥石流、山體滑坡災(zāi)害個(gè)例序列資料，用上述方 法計(jì)算單點(diǎn)滑坡災(zāi)害臨界雨量。3 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)化監(jiān)測(cè)預(yù)警山洪、地質(zhì)災(zāi)害的精細(xì)化監(jiān)測(cè)預(yù)警主要通過雷達(dá)、定量降水 估測(cè)（QPE）、常規(guī)觀測(cè)站、自動(dòng)氣象站、加密自動(dòng)站等資料

7、完 成，通過站點(diǎn)雨量和雷達(dá)估測(cè)降水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析山洪、地 質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)（隱患點(diǎn)）臨界雨量，達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則及時(shí)發(fā)布 山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警產(chǎn)品。3.1 山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)針對(duì)每條山洪溝、每個(gè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，設(shè)立四級(jí)預(yù)警指標(biāo)：（面） 雨量達(dá)到臨界（面）雨量的 70%作為IV級(jí)（一般）山洪地質(zhì)災(zāi) 害氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警指標(biāo)，（面）雨量達(dá)到臨界（面）雨量作為 田級(jí)（較重）山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警指標(biāo)，（面）雨量達(dá)到臨界（面）雨量1.5倍以上作為n級(jí)（嚴(yán)重）山洪地質(zhì)災(zāi)害 氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警指標(biāo)，（面）雨量達(dá)到臨界（面）雨量 2倍以上作為I級(jí)（特別嚴(yán)重）山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警指標(biāo)。預(yù)警級(jí)別預(yù)警指標(biāo)I

8、V級(jí)（一般風(fēng)險(xiǎn)）面雨量 臨界雨量*70%田級(jí)（較圖風(fēng)險(xiǎn)）卸網(wǎng)量 臨界雨量*100%II級(jí)（高風(fēng)險(xiǎn)）面雨量 臨界雨量*150%I級(jí)（特高風(fēng)險(xiǎn)）面雨量臨界雨量*200%表1山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)3.2 山洪、地質(zhì)災(zāi)害雷達(dá)監(jiān)測(cè)基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的雷達(dá)基本反射率疊加顯示讀取地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一體化平臺(tái)QPET品，輸出6分鐘滾動(dòng)的格點(diǎn)分辨率達(dá)1kmx 1km定量降水估測(cè)產(chǎn)品針對(duì)定量估測(cè)降水格點(diǎn)產(chǎn)品，通過多邊形等最優(yōu)插值等方法，進(jìn)行山洪溝、隱患點(diǎn)、防治區(qū)的精細(xì)化降水估測(cè)降水站點(diǎn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)界面查詢、色版圖顯示功能3.3 山洪、地質(zhì)災(zāi)害雨量監(jiān)測(cè)基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的雨量站疊加顯示降水站點(diǎn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)界面查詢、

9、色版圖顯示功能系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示全省人工站、自動(dòng)站、雨量站的降水實(shí)況顯示界面具備時(shí)間、區(qū)域選擇系統(tǒng)界面具備閾值設(shè)定和報(bào)警功能3.5 山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警對(duì)于達(dá)到預(yù)警指標(biāo)的山洪溝、隱患點(diǎn)、防治區(qū)，系統(tǒng)可制作山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警產(chǎn)品預(yù)警產(chǎn)品以圖片、數(shù)據(jù)、綜合文檔形式體現(xiàn)圖片包含以下信息：基礎(chǔ)地理信息、中小河流信息、發(fā)生時(shí)間、隱患點(diǎn)累計(jì)雨量等，其中預(yù)警區(qū)域（隱患點(diǎn)）突出顯示數(shù)據(jù)主要包括各隱患點(diǎn)名稱、經(jīng)緯度、降水量等綜合文檔以word 為主，文檔內(nèi)容包括預(yù)警時(shí)間、預(yù)警名稱、預(yù)警等級(jí)、預(yù)警區(qū)域、山洪溝（隱患點(diǎn)）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨量圖、未來時(shí)效可能降水量、文字描述、預(yù)警建議等。4 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害短臨精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警山洪、

10、地質(zhì)災(zāi)害的短臨精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警主要通過定量降水預(yù)報(bào)（QPF） 、局域資料同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)（RAFS） 、省內(nèi)中尺度數(shù)值模式（WRF等資料完成，精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品為時(shí)效0-12h、時(shí)間分辨率3h、 空間分辨率5*5km 的格點(diǎn)產(chǎn)品，通過插值實(shí)現(xiàn)山洪溝 （隱患點(diǎn)）精細(xì)化站點(diǎn)產(chǎn)品。通過站點(diǎn)雨量預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)比分析山洪、地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)（隱患點(diǎn)）臨界雨量，達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則及時(shí)發(fā)布山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警產(chǎn)品。4.1 山洪、地質(zhì)災(zāi)害臨近精細(xì)化預(yù)報(bào)基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的雷達(dá)基本反射率、基本徑向速度疊加顯示降水站點(diǎn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)界面查詢、色版圖顯示功能讀取地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一體化平臺(tái) QPFT品，輸出滾動(dòng)的格點(diǎn)分辨率達(dá)IkmnK

11、1kmi時(shí)效2h的定量降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品針對(duì)QPF點(diǎn)產(chǎn)品，通過多邊形最優(yōu)插值等方法，進(jìn)行山洪溝、隱患點(diǎn)、防治區(qū)的精細(xì)化降水預(yù)報(bào)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作功能。4.2 山洪、地質(zhì)災(zāi)害短時(shí)精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)界面疊加顯示RAFS WR畤3h時(shí)間分辨率的降水預(yù)報(bào)格點(diǎn)產(chǎn)品通過多邊形等最優(yōu)插值技術(shù)，實(shí)現(xiàn)格點(diǎn)產(chǎn)品向站點(diǎn)插值站點(diǎn)包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、山洪溝、山洪地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)、隱患點(diǎn)等實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作功能。4.3 山洪、地質(zhì)災(zāi)害短臨預(yù)警通過站點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品與各隱患點(diǎn)臨界雨量對(duì)比分析，發(fā)布短臨預(yù)警預(yù)警內(nèi)容及形式同3.55 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害短期精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警山洪、 地質(zhì)災(zāi)害的短期精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警主要以多種數(shù)值模式降雨預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ)

12、，通過變權(quán)集成技術(shù)和最優(yōu)插值方法，形成時(shí)效 0-72h 、時(shí)間分辨率3-6h 的 精細(xì)化站點(diǎn)產(chǎn)品。通過站點(diǎn)雨量預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)比分析山洪、地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)（隱患點(diǎn)）臨界雨量，達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則及時(shí)發(fā)布山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警產(chǎn)品。系統(tǒng)界面進(jìn)行基礎(chǔ)地理信息與降水格點(diǎn)產(chǎn)品、降水站點(diǎn)產(chǎn)品的分別疊加顯示降水站點(diǎn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)界面查詢、色版圖顯示功能模式產(chǎn)品包括德國(guó)格點(diǎn)降水、日本格點(diǎn)降水、GRAPE、 ST639、MM5 WR喑變權(quán)集成技術(shù)主要根據(jù)各模式前期降水預(yù)報(bào)質(zhì)量，分別選取不同權(quán)重系數(shù)，建立變權(quán)集合方程根據(jù)變權(quán)集合方程，最終確定該站點(diǎn)降水預(yù)報(bào)結(jié)果實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作功能。變權(quán)系數(shù)的選取，采用滑動(dòng)計(jì)算方式，計(jì)算時(shí)效為7 天通過站點(diǎn)變權(quán)集成雨量，對(duì)比分析臨界雨量，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)則發(fā)布預(yù)警，預(yù)警內(nèi)容同3.56 .山洪、地質(zhì)災(zāi)害中期降水趨勢(shì)預(yù)報(bào)山洪、 地質(zhì)災(zāi)害的中期降水趨勢(shì)預(yù)報(bào)主要以中期數(shù)值模式降雨預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，形成時(shí)效3-10 天的降水格點(diǎn)、站點(diǎn)產(chǎn)品，通過累計(jì)雨量計(jì)算，對(duì)比分析山洪、