第 5 专题 主要气象灾害灾情分析及评估工作进展汇报

负责人 : 高歌参加单位：国家气候中心 南京信息工程大学

2010 年 9 月 29 日

国家科技支撑计划课题 我国主要极端天气气候事件及重大气象灾害的监测、检测和预测关键技术研究

第二课题 近百年来我国极端天气气候事件变化特征及其影响

2009-2010 年开展的主要工作

• 收集整理主要气象灾害灾情资料。• 基于干旱、暴雨洪涝、台风、冰冻等灾情

资料对近几十年主要气象灾害的灾情变化特征进行分析，部分灾害尝试利用县级气象灾情资料开展分析以及对灾害变化成因进行探讨。

• 开展台风、低温冰冻、干旱等灾害评估方法的研究，建立灾害影响评估评估模型。

• 主要气象灾害评估及影响研究

• 主要气象灾害灾情变化特征分析

• 农业受旱面积： 1951-2007 ， 28 个省（自治区）• 播种面积： 1951-2007 ， 28 个省（自治区）• 作物受旱率：农业受旱面积 / 当年的播种面积

1.1 中国 1951-2007 年农业干旱的特征分析

农业干旱预警等级标准

指标名称 特大干旱 严重干旱 中度干旱 轻度干旱

作物受旱率 ≥41 21 ～ 40 11 ～ 20 5 ～ 10

一、干旱

y = 0. 0046x + 0. 0492R2 = 0. 2938

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

0. 5

0. 6

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受旱率（）

(a) 东北地区

y = 0. 0036x + 0. 0703

R2 = 0. 3669

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

0. 5

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受旱率（）

(b) 西北地区

y = 0. 0039x + 0. 1653

R2 = 0. 1466

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

0. 5

0. 6

0. 7

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受旱率（）

(c) 内蒙古地区

我国 5 大区农业受旱率历年变化（虚线：变化趋势）

y = 0. 0006x + 0. 1885R2 = 0. 008

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

0. 5

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受旱率（）

(d) 华北地区

y = 0. 0011x + 0. 0794

R2 = 0. 0662

0

0. 1

0. 2

0. 3

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受旱率（）

(c) 西南地区

• 东北区、内蒙古区、西北区和西南区的农业干旱存在显著的加重趋势。• 华北区的受旱率的变化趋势不显著，其原因可能与人类活动有关，例如灌溉次数和灌溉

量的增加有效的减小了干旱对农业的负面影响。• 长江中下游和华南地区的农业干旱都有加重趋势，但趋势不显著。

1979 年前后农业干旱的变化（后 -前）

NO DATA

<=0%

0% - 10%

> 10%南海诸岛

1 、我国东部季风区降水量在 1979 年发生了突变，即 1979 年后长江中下游和东北地区的夏季降水量增加，华南和华北地区的降水量减少；

2 、农业干旱大部分地区呈现增加趋势，农业干旱幅度大的地区主要分布在内蒙古区、西北东部和华北、东北部分地区；安徽、湖北、河南和福建的农业干旱有所减缓。

1.2 气象干旱与农业受旱面积的关系

• 气象干旱面积：指历年各省（市、区） CI 指数反映轻旱以上的气象干旱面积

• 实际受旱面积：指历年各省（市、区）农业干旱受灾面积• 气象干旱指标： CI 综合指数• 区域分析方法： GIS 空间分析

NO DATA

关系不显著

0.05达到 显著性水平

0.01达到 显著性水平

•22 个省（市、区）的气象干旱面积与实际受旱面积的相关性达到 0.05 的显著性水平；

•15 个省（市、区）的气象干旱面积与实际受旱面积的相关性达到 0.01 的显著性水平。

1.3 干旱灾情分析 ( 县级灾情资料分析）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

上海

北京

青海

海南

宁夏

天津

新疆

江苏

重庆

吉林

西藏

福建

辽宁

黑龙江

山西

甘肃

陕西

浙江

广东

湖北

山东

江西

内蒙古

广西

贵州

河南

安徽

河北

湖南

云南

四川

( )省 市、区

干旱灾害发生县次

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

冬季 春季 夏季 秋季季节

干旱灾害累计发生县次

1984-2007 年全国各县旱害累计发生频次分布图

1984-2007 年全国各省干旱灾害发生县次分布

1984-2007 年不同季节全国干旱灾害发生县次

250

350

450

550

650

750

850

950

1050

1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

年份

干旱灾害发生县次

1984-2007 年全国干旱灾害发生县次历年变化

二、暴雨洪涝灾害

y = 0. 0007x + 0. 0437

R2 = 0. 1464

0

0. 1

0. 2

0. 3

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

我国农作物受涝率变化（ 1951-2007 ）

我国农作物受旱率变化（ 1951-2007 ）

全国 1951-2007 年农业暴雨洪涝灾情变化趋势分析

y = 0. 0012x + 0. 0442R2 = 0. 0561

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

东北地区

y = -0. 001x + 0. 091R2 = 0. 074

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

华北地区

西北地区

y = 0. 0008x + 0. 0131

R2 = 0. 1221

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

内蒙古地区

各区 1951-2007 年农业暴雨洪涝灾情变化趋势分析

y = 0. 0008x - 0. 0019R2 = 0. 4445

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

y = 0. 0007x + 0. 0605

R2 = 0. 0387

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

长江中下游地区y = 0. 0013x + 0. 0289

R2 = 0. 2124

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

年份

%受涝率（）

华南地区y = 0. 001x + 0. 0162

R2 = 0. 1761

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4

1951 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008 1955

年份

%受涝率（）

西南地区

80 年代以来，直接经济损失绝对值的增长趋势主要来自经济发展。

直接经济损失

直接经济损失 /GDP

死亡人数

Significant

Significant

三、热带气旋灾害

TC 登陆个数、登陆强度、陆上持续时间都无明显变化趋势，而因 TC 造成的直接经济损失占 GDP 的百分比和死亡人数都下降，说明近年来政府所做的防台减灾工作取得一定效果。

TC 登陆个数

TC 登陆强度

陆上持续时间

华南地区直接经济损失和死亡人数下降，同时华南地区登陆 TC 总体破坏力有一定下降趋势，这说明减弱的破坏力与减小的灾害相吻合。

东南地区登陆 TC 总体破坏力有一定上升趋势，但东南地区直接经济损失和死亡人数下降，这体现了防台减灾工作的有效性。

年降水量（总的、非 TC 、 TC ）变化趋势

总

TCNon-TC

TC+ Non-TC

TC 降水变化趋势

Wu et al. (2005)

路径偏移理论在夏、秋两季的 TC 降水变化趋势上有很好的对应关系。

Spring Summer

Autumn全球变暖背景下 TC 盛行路径的地区性偏移，即我国东南沿海地区（尤指福建、浙江）的 TC 影响增加，而华南地区（尤指海南、广东）TC 影响减少。

总

关于降水，部分结果被WMO 的IWTC 报告引用

极端降水（总的、非 TC 、 TC ）

冰冻灾害分布特征

1961－ 2008年全国冰冻日数分布图雾凇

雨凇最长连续冰冻日数分布图

四、冰冻灾害

冰冻日数变化规律

- 2

- 1

0

1

2

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

1961 － 2008 年全国冰冻日数 EOF 分解第一模态空间型和对应的时间序列

电线结冰厚度分布

1961－ 2008年全国电线覆冰厚度最大值分布图

年最大电线覆冰厚度趋势分布图

江苏水稻高温热害规律研究• 背景：每年 7-9 月，江苏省会间断地出现几个高温时段。

期间水稻陆续进入抽穗 - 灌浆 - 成熟期，遭遇异常高温 35℃ 将使得结实率降低。

• 现状：虽然前人对水稻高温热害研究做了许多卓有成效的工作，但对于水稻生育期高温时空分布规律的研究目前还不多见。

• 目的和意义：研究江苏省水稻高温热害的发生规律，为江苏省水稻高温热害的预报研究和水稻高产提供科学依据。

五、高温灾害

思路主成分分析方法定义并计算高温热害指数

Morlet 小波变换分析时间发生规律

得出结论并进行讨论

经验正交分解方法分析地域分布特征

第一特征向量场分布特征及时间系数的变化特点

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005年

第一特征向量时间系数

116 117 118 119 120 121 122 123

31

32

33

34

35

0.15

0.155

0.16

0.165

0.17

0.175

0.18

0.185

0.19

0.195

0.2

0.205

0.21

0.215

0.22

116 117 118 119 120 121 122 123

31

32

33

34

35

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

年

第二特征向量时间系数

第二特征向量场分布特征及时间系数的变化特点

结论(1) 2001-2007 年间，高温热害年年都有发生。但是高温热

害指数值都不大，未达到 60 年代的水平。 90 年代高温热害的发生次数、强度高于 70 年代、 80 年代，但不及 60 年代。

(2) 江苏水稻高温热害的地域分布主要有 2 大类型：整体分布型和南北分布型。

(3) 江苏省水稻高温热害变化具有准 2 、 3-4 、 4-6 、 8年 左右的年际尺度和 12-16 年的年代际尺度周期变化 , 并存在突变特征，江苏水稻高温热害是不同尺度周期振荡综合作用的结果。

(4) 进入 80 年代中期后，南北分布型水稻高温热害具有显著的 3-4 年周期。

(5) 南京地区水稻高温热害指标为平均温度 31℃ ，日照时数 11h ，风速 3m/s ；徐州地区为平均温度 30℃ ，日照时数 10h ，风速4m/s ；东台和赣榆为平均温度 29℃ ，风速 4m/s ，相对湿度≥ 90% 。江苏省水稻高温热害的一般指标为平均温度 30℃ 。

热带气旋灾害评估方法研究

上海台风研究所（以下简记为台风所）整编的 1984~2008 年“ CMA-STI

热带气旋最佳路径数据集”；1984~2008 年 TC 灾害数据（不包括港澳台）由中国民政部提供，主要使用该数据中的 TC 造成的直接经济损失和死亡人数；1983 － 2007 年县级热带气旋灾情资料；国内生产总值（ GDP ）和人口数均可从中华人民共和国国家统计局网站上下载（ www.stats.gov.cn ），而逐年平均的 CPI 资料则来自 Measuring

Worth 的网站（ www.measuringworth.com）。

资料：

气象灾害评估及影响研究

已投稿

-800

-400

0

400

800

1200

1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007

年

直接经济损失（亿元） 省级资料

县级资料

差值

0

2000

4000

6000

8000

1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007

年

受灾人口（万人）

省级资料

县级资料

县级与省级灾情资料对比分析

1. 只考虑气象要素对热带气旋灾害的影响 ,着重研究热带气旋降水和大风对承灾体的直接影响。

2. 由于不同地区的孕灾环境、防灾减灾能力各有差异，同时考虑到回归对样本的数量需求，将县级灾情资料分省进行逐步回归分析。

3. 针对全国各县的每次热带气旋灾害过程，基于 2000多个气象观测站点的逐日降水资料和日最大风速资料，选取过程降水量、过程最大日降水量、过程暴雨量、暴雨日数和日最大风速 5 个气象要素。利用逐步回归方法对经济和人口灾度指数进行分析，挑选偏相关信度超过 95％的气象要素，作为经济和人口的致灾因子。

4. 利用挑选出来的各省热带气旋致灾因子，建立经济和人口灾度指数计算模型。利用各省灾度指数模型计算县级单元的灾害指数，模拟值与实际灾度指数的相关系数都超过 90％信度检验。逐步回归分析时，降水和风速的单位不同，故将每个因子除以该省所有样本的平均值，得到无量纲化的气象要素因子再进行分析。

基于县级单元的热带气旋评估模型

200509号台风“麦莎”导致的经济灾度指数实际值（左）和模拟值（右）分布

200509号台风“麦莎”的人口灾度指数实际值（左）和模拟值（右）分布

1983－ 2007 年热带气旋多年平均经济（左）和人口（右）年灾度指数（模型模拟值）

电线结冰厚度评估

基于前期冰冻日数、前 1天的日最低气温、日相对湿度、日平均风速和日降水量等 5 要素，模拟评估电线结冰厚度等级（标准冰厚≥ 10mm 的情况）。

发表文章1 、赵珊珊，高歌等，西北太平洋热带气旋频数和强度变化趋势初探，应用气象学

报， 2009 ， 20 （ 5）， 555 － 563 。

2、殷水清，赵珊珊等，全国电线结冰厚度分布及等级预报模型，应用气象学报 ,2009,20(12),722-728 。

3、景元书，王贵军，朱承瑛。公路路面温度分析和极端天气影响，中国科技信息，2009 ， 8。

4、赵珊珊，高歌，张强，王遵娅，殷水清等，中国冰冻天气的气候特征，气象， 2010， 36（ 3 ）： 1-5。

5、陈云峰，高歌，近 20年我国气象灾害损失的初步分析，气象， 2010， 36

（ 2 ）： 76-80。6 、 Zhang, J., L. Wu, and Q. Zhang, 2010: Tropical cyclone damages in China

under the Background of Global Warming. J. Trop. Meteorol., (in press), (in Chinese with English abstract).

7 、赵海燕、张强、高歌等，中国 1951-2007年农业干旱的特征分析，自然灾害学报， 2010， 19（ 4 ）， p201-206

下一步工作安排

• 各主要灾害灾情特征变化的综合分析• 灾情变化特征与主要气候要素变化特征的

关系分析

谢 谢！