全球氣象地質災害預警

❶ 滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報

氣象因素是誘發滑坡、泥石流等地質災害的關鍵因素，開發基於Web-GIS和實時氣象信息的實時預警預報系統，實現地質災害實時預警預報與網路連接的地質災害預警預報與減災防災體系，對可能遭受的地質災害進行實時預警預報，及時廣泛地發布預警信息，有利於實現科學高效、快速地開展災害防治，從而最大限度地減少災害損失，保護人民生命財產安全，變被動防治為主動防治地質災害。

一、滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報的主要依據

區域地質災害（滑坡、泥石流等）空間預測主要是圈定地質災害易發區，也就是前面論述的地質災害危險性評估與區劃。在區域地質災害空間預測的基礎上，結合實時的氣象動態信息，分析研究滑坡、泥石流等地質災害的主要誘發因素，研究同一地質環境區域，在不同氣象條件下發生地質災害的統計規律和內在機理，通過確定有效降雨量模型、降雨強度模型、降雨過程模型的臨界閥值，建立基於實時動態氣象信息的區域地質災害預警預報時空耦合關系，從而對區域性的滑坡、泥石流等地質災害進行危險性時空預警預報。

根據研究區域的地質條件、災害調查情況、氣象條件等，劃分地質災害易發區等級，統計已發生滑坡、泥石流等地質災害與有效降雨量、24小時降雨強度的相關性，確定出不同易發區不同等級的臨界降雨量（I、II），作為判別分析的閥值，確定降雨量危險性等級。降雨量小於I級臨界降雨量的為低危險性，降雨量介於Ⅰ－Ⅱ級臨界降雨量之間的為中危險性，降雨量大於II級臨界降雨量的為高危險性。

將各單元的有效降雨量與臨界有效降雨量進行對比，確定出各單元的降雨量危險性等級，將降雨量危險性等級和地質災害易發區等級進行疊加，疊加結果見表3－4和圖3-2，對應於4個不同的易發區把地質災害預警預報等級劃分為5級：其中，3級及3級以上為預警預報等級，5級為預警預報區的最高等級，1級和2級為不預警區，不同的預警預報等級採用不同的顏色予以表示。3級預警區是指應加強對災害點的監測地區；4級預警區是指應密切加強對災害點監測的地區，採取一定的防範措施；5級預警區是指應全天對災害點進行監測，直接受害對象尤其是住戶和人員在必要時應該採取避讓措施。在預警預報中，3級為注意級，4級為預警級，5級為警報級。

表3-4 地質災害預警區等級劃分表

圖3-2 區域地質災害宏觀預警構建思路示意圖

我國自2003年開展全國地質災害氣象預警預報工作以來，一些專家學者就致力於預警預報模型方法的研究與探索，主要經歷了兩個階段。

第一階段，2003～2006年，採用的是第一代預警方法，即臨界雨量判據法。該方法的主要原理是根據中國地貌格局、地質環境特徵及其與降雨誘發型崩滑流地質災害關系統計分析結果，以全國性分水嶺、氣候帶、大地構造單元和區域地質環境條件，進行一級分區；以區域分水嶺、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特徵、地層岩性、地質構造與新構造運動、年均降雨量分布等，進行二級分區；將全國劃分為7個預警大區、74個預警區；並分區開展歷史地質災害點與實況降雨量之間的統計關系，確定各預警區誘發滑坡泥石流災害的臨界雨量，建立預警預報判據模板（圖3-3）；利用全國地質災害資料庫和縣市調查信息系統中的地質災害樣本和中國氣象局提供的降雨資料，通過統計分析，確定地質災害發生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的臨界雨量作為判據模板，建立地質災害氣象預警預報模型，開展地質災害預警預報。

圖3-3 預警預報判據模板

第二階段，即第二代預警方法。2006～2007年，「全國地質災害氣象預警預報技術方法研究」項目設立，開展了全國地質災害氣象預警預報方法升級換代的研究工作。劉傳正教授提出了地質災害區域預警理論的三分法，即隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法；並提出了顯式統計預警方法（稱為第二代預警方法）設計思路。該方法改進了第一代預警方法中僅依靠臨界過程雨量方法的局限，實現了臨界過程降雨量判據與地質環境空間分析相耦合。2007年該項工作取得初步研究成果，經完善後已在2008年全國汛期預警工作中正式使用。

根據地質災害區域預警原理和顯式預警系統設計思路，具體預警模型建立過程如下：

（1）地質災害預警分區。將全國分為7個預警大區，分區建立預警模型。

（2）地質災害氣象預警信息圖層編制。充分考慮地質災害發生的地質環境基礎信息、地質災害歷史發生實況等，共編制預警信息圖層30個。

（3）地質災害潛勢度計算。探索一條計算地質災害潛勢度的計算方法，根據歷史地質災害點分布情況，採用不確定系數法計算地質環境CF值、採用項目組創新提出的權重確定法確定權重，從而計算地質災害潛勢度。

（4）統計預警模型建立。以10km×10km的網格進行剖分，將地質災害潛勢度、歷史災害點當日雨量、前期雨量作為輸入因子，地質災害實發情況作為輸出因子，採用多元線性回歸方法，建立預警指數計算模型，從而確定預警等級。

二、美國舊金山灣滑坡泥石流氣象預警系統

目前世界上滑坡泥石流災害氣象預警主要是依據美國舊金山灣滑坡泥石流預警系統提出的臨界降雨閥值的方法。該系統在1985年至1995年期間運行了10年，後因種種原因被迫關閉。它是世界上運行時間最長的滑坡泥石流預警系統，其經驗值得思考。

Campbell從1969年開始研究洛杉磯滑坡發生機制，1975年提出了建立基於國家氣象局（NWS）降雨預報和（前多普勒）雷達影像的洛杉磯泥石流預警系統的設想。Campbell指出，泥石流預報還是可能的，可通過降雨強度和持續時間的監測，並與根據降雨-滑坡發生概率的關系所建立的臨界值進行比較，進行泥石流災害等級的等級預報。一旦超過臨界值，就要對居住在山腳下的居民發出預警，撤離危險地，最大程度地減少災害損失。Campbell提出的泥石流預警系統由以下方面構成：①雨量計觀測系統，記錄每小時的降雨量；②具有能夠識別暴雨地區降雨強度中心的氣象編圖系統；將降雨數據標繪在地形（坡度）圖及相關滑坡影響圖上；③實時採集數據和預警管理和通訊網路。

1982年1月初，災難性暴雨襲擊了舊金山灣地區，引發了數以千計的泥石流及其他類型的淺層滑坡。經濟損失達數百萬美元，25人死亡。盡管該地區的人們得知暴雨預報，但並沒有得到任何關於滑坡、泥石流的警報。盡管Campbell提出的建議沒有在舊金山灣地區得以實施，但1982年的這場災難性事件使得建立泥石流預警系統變得十分緊迫和必要。

圖3-4 加州La Honda的泥石流降雨臨界線

Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨臨界線(圖3-4）。他們用年均降雨量（MAP）對臨界降雨持續時間和臨界降雨強度進行了修正（標准化），即將臨界降雨強度修正為臨界降雨強度/年均降雨量（MAP）。他們建立的滑坡降雨臨界值是舊金山灣地區泥石流預警系統的基礎。1986年2月舊金山灣地區連降暴雨，美國地質調查局和國家氣象局聯合啟動了泥石流災害預警系統，通過NWS廣播電台系統發布了兩次公共預警。這是美國首次發出的泥石流災害預警。該次暴雨引發了舊金山灣地區數以百計的泥石流，造成1人死亡，財產損失達1000萬美元。如果不是預警系統的准確預報，損失將會更加嚴重。

1986年的泥石流災害預警是根據Cannon和Ellen（1985）確定的經驗降雨臨界值發布的。1989年Wilson等人在該經驗降雨臨界值的基礎上，建立了累積降雨量/降雨持續時間關系曲線，對不同的規模和頻率的泥石流確定不同的臨界值降雨量。據此USGS滑坡工作組進行泥石流災害預報。

Wilson自1995年一直研究困擾早期滑坡預警系統的泥石流降雨臨界值強烈受局部降水條件（地形效應）影響的難題。

如前所述，Cannon（1985）建立的舊金山灣地區的區域泥石流降雨臨界值，試圖用長期降雨量（MAP）來修正地形效應的影響。MAP是用來描述長期降雨氣候條件最常用的參數，可從標准氣象圖中獲得。Cannon建立MAP標准化臨界值，是滑坡預警系統的主要技術基礎。然而，正如Cannon本人所說，在早期滑坡預警系統運行過程中，發現降雨少的地區ALERT系統的雨量數據會產生「假警報」，反映了MAP標准化會出現低MAP地區的不一致性問題。後來Wilson（1997）將舊金山灣地區的MAP標准化方法應用到南加州和美國太平洋西北部地區，出現了明顯的低估或高估降雨臨界值的問題。

降雨量作為參數實際上反映了暴雨規模和頻率兩個綜合作用過程。美國太平洋西北部地區降雨量頻率高但每次降雨量小，導致年均降雨量大；而南加州地區則降雨頻率小但每次降雨量大，結果是年均降雨量小。年均降雨量標准化方法應識別出那些「極端」的降雨事件，即降雨量遠遠超過那些頻率高但降雨量小的暴雨事件。因此，對於估計泥石流降雨臨界值來說，單個暴雨的規模要比降雨頻率重要得多。

長期的氣候作用使斜坡本身達到了一種重力平衡狀態，即斜坡入滲與蒸發及地表排水之間達到了平衡。這種長期的平衡作用過程可能包含著無數已知和未知的機制。斜坡土壤的岩土工程性質、地表排水率及水網分布、本土植被都可能對局部氣候產生影響。Wilson用日降雨規模—頻率分析，重新檢查了年均降水量標准化臨界值的不一致性。在年均降雨量低的舊金山灣地區，泥石流的降雨臨界值高於MAP標准化的預測值。Wilson提出了參考的泥石流降雨臨界值，這有益於研究降雨與地表排水之間的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重現率可以代表降雨頻率與侵蝕率的優化組合關系。對三個具有明顯不同降雨氣候模式的不同地區（南加州洛杉磯地區、舊金山灣地區、太平洋西北部地區），採集了觸發致命泥石流災害事件的歷史雨量數據，建立了（引發廣泛泥石流發生）歷史上觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與參考降雨值（5年暴雨重現值）之間的關系曲線（圖3-5）。該關系曲線可用來估計泥石流的降雨臨界值，與Cannon的MAP標准化降雨臨界值相比，特別是可以在更加可靠點的范圍內通過插值估計出特定地點（特別是受地形效應影響的山區）的臨界值。

圖3-5 歷史觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與

盡管舊金山灣地區的滑坡泥石流氣象預警系統在1995年關閉了，但自1995年以來沒有停止對降雨/泥石流臨界值方面的研究。這些研究加深了對降雨、山坡水文條件、長期降雨氣象條件和斜坡穩定性之間相互作用的認識，這將為舊金山灣地區乃至世界其他地區的滑坡氣象預警工作奠定很好的科學基礎。

三、降雨監測與預報

舊金山灣地區滑坡預警系統運行的十年間，當地NWS的天氣預報主要依靠1987年2月發射的氣象衛星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分鍾，GOES氣象衛星傳送覆蓋從阿拉斯加灣至夏威夷的北美西海岸雲團圖像。根據這些圖像，當地NWS可以估計出大暴雨的速度、方向和強度。圖像中的紅外波譜圖像還能指示雲團的溫度，它是估計降雨強度的重要信息。另外，地面氣象觀測站可獲得大氣壓、風速、溫度、降雨數據，與衛星氣象數據雨季NWS國家氣象中心提供的長期天氣趨勢預報信息相結合，當地NWS天氣預報辦公室綜合分析這些數據，准備和提供定量天氣預報（QPT），一天發布兩次加州北部和南部地區未來24小時天氣預報。

雨量監測（ALERT）系統能遠距離自動採集高強度降雨觀測數據，並將數據傳送到當地實時天氣預報中心。到1995年，舊金山灣地區ALERT系統已建立了60個雨量觀測站點（圖3-6）。盡管每個站點的建立得到了NWS的支持，但每個站點的設備購買、安裝和維護則由其他聯邦、州和地方政府機構負責。從1985年到1995年滑坡預警系統運行期間，USGS一直負責維護設在加州Menlo公園的ALERT接收器和數據處理微機系統。

要評估即將到來的暴雨是否會引發泥石流災害，要考慮兩個臨界值：①前期累積降雨量（即土壤濕度）；②臨近暴雨的強度和持續時間的綜合分析。為此，USGS滑坡工作組在La Honda研究區安裝了淺層測壓計，並對土壤進行了監測。如果測壓計首先顯示出對暴雨的強烈反應，即認為已達到前期臨界值。通常冬至後需幾個星期的時間才能使土壤濕度超過前期臨界值，之後要隨時關注暴雨強度和持續時間是否足以觸發泥石流災害。

圖3-6 1992年舊金山灣滑坡預警雨量監測系統—ALERT

四、泥石流災害預警的發布

當暴雨開始時，開始監測降雨強度，估計暴雨前鋒到來的速度。根據觀測的降雨量，結合當地NWS的定量降雨預測（QPF）；與建立的泥石流降雨臨界值進行對比分析，確定泥石流災害的類型和規模。NWS和USGS的工作人員共同參與該階段的工作，向公眾發布三個等級的泥石流災害預警：即①城市和小河流洪水勸告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流關注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警報（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年間，多次發布了不同級別的泥石流災害預警。

五、小結

滑坡和泥石流災害的危險性預測主要是通過災害產生條件分析，預測區域上或某斜坡地段將來產生滑坡泥石流災害的可能性，圈定出可能產生滑坡泥石流災害的影響范圍及活動強度。滑坡泥石流災害危險性預測的指標體系結構層次如圖3-7所示，根據滑坡泥石流災害危險性預測的研究對象的差異性，可從三種研究尺度建立滑坡泥石流災害危險性預測指標體系。

圖3-7 地質災害空間預測指標體系結構層次圖

區域性滑坡泥石流災害危險性預測就是通過分析滑坡泥石流災害在區域空間分布的聚集性及規律性，圈定出滑坡泥石流災害相對危險性區域，從而為國土規劃、減災防災、災害管理與決策提供依據。不同的預測尺度對應於不同的勘察階段和研究精度。滑坡泥石流災害危險性區劃對應於可行性研究階段，要求對擬開發地域工程地質條件的分帶規律進行初步綜合評價，確定滑坡泥石流災害作用發生的可能性及敏感性，提交的成果是區域工程地質條件綜合分區圖和地質災害預測區劃圖。

❷ 全球地質災害態勢及防治趨勢

隨著全球氣候變暖，地殼活動進入一個相對活躍期，再加上重大工程的開工建設等人類活動的影響，世界各國正在遭受前所未有的地質災害威脅。崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害日益增加。地質災害已經成為當代地球科學的熱點領域。本屆大會除了在「每日主題」報告會中專門設立地質災害專題外，還有多個討論會涉及地震、火山活動、海嘯（風暴潮）、滑坡、崩塌、泥石流等主要地質災害類型，其他災害如暴雨、洪水等氣象災害也被納入到地質災害專題。

縱觀本屆國際地質大會，與地質災害專題有關的地球科學熱點領域包括以下幾個方面。

一、地質災害調查檢測新技術和新方法

干涉雷達測量和差分干涉雷達測量技術作為快速、精確（毫米級）的獲取地形數據的技術，日益受到重視，有很多的研究都是利用這兩種技術開展滑坡監測和制圖。隨著GIS制圖和數據分析處理能力的日益增強，有限元理論的2D或3D模型應用於滑坡、崩塌等的穩定性計算和評價已經很普遍。安吉·梅瑞（Andrea Merri）等採用Flac3D軟體對義大利思特朗博利火山進行3D地質建模，從而分析不同岩漿構造狀態下應力—應變狀態的變化，並對岩漿流動狀態進行預測。英國地質調查局已將3D地質建模納入戰略科學計劃（2005～2010年），與1999年出台的戰略科學計劃相比，最重要的變化就是從2D地質調查技術向3D地質調查技術轉變，例如「英國大陸的3D地學框架」和「海岸、大陸架和大陸邊緣的3D表徵」等研究計劃。隨著地理信息系統的發展，目前甚至已經出現了4D理論。

二、地質災害監測預警

地質災害早期預警系統不僅是一套技術設備，人類因素、社會元素和信息通信也是重要的組成部分。挪威是崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害頻發的國家（地區），於2005年成立Geo Extreme研究計劃，擬用4年時間對挪威今後50年地質災害情況進行評估。這個課題共包含4個研究模塊：模塊A主要目標是進行氣象參數與滑坡和崩塌之間的耦合性研究，為了進行這方面的研究，已經建立了包含滑坡和崩塌事件的資料庫；模塊B主要進行區域氣候前景預測，重點是進行降水和颶風等極端氣候事件研究；模塊C利用模塊A和B研究結果生成關於挪威將來可能發生地質災害的分布圖，這項模塊主要研究4個能代表不同氣候區域的關鍵區域；模塊D研究過去和預測將來由地質災害引起的經濟損失情況，主要因素有由自然災害引起的破壞和減災措施所需要的費用、經驗能力培訓、預案方面的變化以及對於政策制定者的影響。

三、地質災害風險管理

地質災害風險評估與管理一直是國際上倡導和推廣的減災防災有效途徑之一。「降低風險、增加防禦」是本次大會地質災害的主題，也是2008國際地球年的十個主要研究課題之一。本主題集中討論了4方面問題：①人類是如何改變了岩石圈、生物圈和自然景觀，並因此產生對人類生命和環境有害的變化並誘發地質災害，同時增加了社會對地球（地質、地貌和水文氣象）適應的脆弱性？②我們應該採取什麼樣的方法和技術來評估人類和場地對災害的適應性，以及在全球范圍內我們該如何採用這些方法和技術？③在目前監測、預測和減災能力條件下，各地質災害類型之間相對比是什麼樣一種狀態，以及我們要採取什麼措施才能夠在短期內改變這種狀態？④在風險運用與政府（以及其他機構）掌握的對於每一種地質災害的風險、降低脆弱性措施及計劃（包括減災）之間存在什麼障礙？為了解決這些問題，本主題致力於與其他國際組織中的各研究項目達到一個整體平衡，主要焦點在這些問題怎樣與聯合國國際減災戰略兵庫行動框架的五個行動主題相銜接。

四、重大地質災害應急系統

盡管本屆大會很少有地質災害應急系統研究方面的論文，但是在專題討論過程中，不少研究者都提及了這一問題。地質災害應急系統的建設主要是根據各地區地質災害發育特徵，開展地質災害信息系統建設、防災減災演習和制定應急救災預案等。目前各國都有不同的地質災害應急辦法，但是在推廣應用方面還存在一定差距。西爾弗斯特·哥利姆斯達爾（Sylfest Glimsdal）等對挪威西部Akneset地區的一個斜坡體進行研究後發現該斜坡體有一塊很大的不穩定塊體，如果這些不穩定塊體整體滑動，這個滑坡將會誘發海嘯，並會對這個海灣上的多個建築物造成破壞性損失，通過對斜坡體數字建模、波浪數字建模和進行2D和3D數字建模對斜坡體穩定性、海嘯的產生和傳播過程進行模擬分析，最終預測了海嘯。在2008年的四川汶川大地震中，桑棗中學在地震發生後，只用了1分36秒，就組織2000多名學生下樓，全校師生無一人傷亡，創造了該次地震中的一個奇跡，這個奇跡的創造歸功於該校平時進行的消防防災演習和對建築物的修繕、加固。對於地震、海嘯等破壞力強的地質災害，也可以通過先進的地震、海嘯預警系統，提前發出警報，讓人員和車輛在海嘯到達之前轉移到安全地帶，是最有效的方法之一。

五、把地質災害風險性評估納入城市規劃和管理

隨著世界人口的增加和城市化進程的加快，各種地質災害成為制約城市發展規劃的消極因素，在城市規劃和管理中加強地質災害危險性評估工作是一項具有重要意義的工作。在本次大會上，有關學者介紹了所在國家（地區）的一些做法。英國是一個國土面積較小、海岸線狹長的國家，卻有非常多和正在增長的人口，對於土地利用方面的競爭一直很激烈，因此在一些可能遭受地面沉降、滑坡和洪水的地區進行土地利用和開發就有相當大的壓力，此外，還有一些被工業污染的土地需要進行改良和開發，在這些地區進行土地開發和建設時需要對這個地區的地質災害發育情況有較深入的了解。維克托·奧斯波夫（Victor Osipov）主要考慮莫斯科地質災害類型有滑坡、喀斯特、岩溶侵蝕過程和地下水洪流等，在地質災害發生過程評估的基礎上，繪制了莫斯科1∶5萬的地質環境現狀圖，並分析了根據市政規劃和職能分區的不同地質環境現狀的區域分布狀況，把莫斯科地區劃分為了非常不適宜地區、不適宜地區、較適宜地區和適宜地區等4類。

六、地質災害國際合作

盡管全球地質工作者開展了大量的工作，但地質災害仍然呈現大量增長趨勢。氣候的變化讓事態變得更加糟糕。2005年1月，由聯合國發起和建議在日本神戶通過了「2005～2025兵庫行動框架」。這項計劃有165個成員國討論通過，並且是截至目前在全球范圍內減少災難性自然災害最重要的文件之一。這項計劃明確了在世界各國及各國際組織應該採取什麼積極措施來達到較好的減災效果，另外，還闡明了世界減災委員會應該承擔的責任與義務。總之，這項行動計劃的基本觀點就是國際社會應該承擔起保護市民避免遭受災害的威脅。行動框架按地震、海嘯、滑坡和火山爆發等對地質災害進行了劃分，並且每類地質災害都有災難性事件的例子以及死亡率和經濟損失統計數據。在本項行動框架中，對合適的判別方法的重要性、風險減少措施（包括早期預警系統）、加強制度管理（包括建築物容納能力）等3個主要內容進行了更加詳細的討論。

由於國際科學理事會亞太地區辦公室所負責的地區人口佔世界大多數，並且因地質災害死亡的人數佔全球總死亡人數的80%，因此該辦公室決定創建一個關於地質災害和災難的科學計劃，該計劃初步考慮地震、洪水和滑坡等3種主要地質災害，目標是減輕自然災害。2002年提出了實施方案，後來這個方案發展成為全球觀測戰略8個主題之一，並由歐洲空間機構對外發布。2007年這項計劃又由法國地質礦產局改進。兵庫行動框架提出後，義大利、中國、日本等國家進行了相關的工作，2005年9月在北京召開的亞洲減災大會上，落實了兵庫行動框架，討論了十年內亞洲地區減災重點領域和區域合作內容。2007年第六屆亞洲工程地質災害區域會議在韓國首爾舉行，中韓之間簽訂了合作協議，對亞洲地區的地質災害合作研究進行了深入探討。2008年11月還將在日本東京召開國際滑坡會議，對相關問題開展進一步的探討。

（張永雙吳樹仁郭長寶張岳橋執筆）

❸ 什麼是地質災害氣象預報

根據崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害與降雨密切相關的特點，利用降水預測對地質災害實施預警預報。江西省從2002年開始開展地質災害氣象預報工作。

地質災害氣象預報

❹ 美國和日本等國地質災害預警服務

目前，實現地質災害預警的國家和地區，一般具備如下條件:

1)模型方法方面:對降雨和地質災害的發生進行深入研究，獲得了地質災害預警的理論模型方法。

2)降雨監測和降雨預報方面:一是降雨預報數據，能夠實現區域未來一段時間內的降雨預報;二是實時降雨監測數據，該數據一般可以通過兩種方式獲得:

a)雨量計，通過在區域上埋設一定數量的雨量計，實時精確掌握點上的降雨情況，從而實現區域上實時降雨的獲得。通過安裝自動遙測雨量監測儀(截至1995年，在舊金山灣地區安裝了60台)，當雨量每增加1mm時，通過電波自動傳送數據到任何可接收到信號的地方(要求有接收器、計算機、數據接收分析顯示的軟體)。

b)降雨雷達，通過多普勒雷達(通過降雨雲層上反射的雷達波)數據來進行降雨實時監測，該方法的難題在於，雷達回波值與地面上的降雨自動遙測值之間的關系確定上。原因有二:一是冰的反射能力遠遠大於水滴，因此溫度成為一個關鍵的因素，且雲中水滴的大小與溫度、高度都相關，同時，除了水滴外，粉塵、昆蟲、鳥等都能反射雷達的能量，都有回波;二是地面發散，即接近地面的雷達回波存在問題，特別是受到地形的影響。因此，將雷達回波值轉換到降雨強度難度較大，且不同地區轉換關系又不一樣。

3)預警系統:根據降雨引發災害的理論模型方法，實時進行分析預警。

4)預警信息發布平台:一般通過廣播電台或電視台，向公眾發布預警信息。

存在不足:理論模型方法需要更多的校驗;缺乏有關斜坡岩土體方面的實時監測。

1.4.1 美國

美國是最早開展區域泥石流災害預警的國家之一。

1.4.1.1 舊金山海灣地區

1985年，美國地質調查局(USGS)和美國氣象服務中心(NWS)聯合在舊金山海灣地區正式建立了泥石流預警系統。該系統於1986年2月12～21日在舊金山海灣地區的一次特大暴雨災害中用於滑坡預報，並得到檢驗。由於技術復雜、機構變動和人員變動等方面原因，該預警系統在1995年被迫停止運行。

基於1982年1月3～5日在美國舊金山海灣地區發生的一次特大暴雨所引起的滑坡災害數據，這次特大暴雨持續了34h，降雨量616mm，引發了大量的滑坡，造成25人死亡和超過6600萬美元的經濟損失。Mark＆Newman通過對1982年1月的降雨情況分析得出，當前期雨量超過300～400mm，暴雨量超過250mm，即超過年平均降雨量的30%時，滑坡將大規模發生。該系統的基本原理是考慮了臨界降雨強度和持續時間，並且考慮地質條件、降雨的空間分布，以及地形條件。美國地質調查局和美國氣象服務中心在整個舊金山海灣地區共設計了45個自動降雨記錄點，當降雨每增加1mm時，降雨觀測點就通過自動方式將數據傳送到美國地質調查局的接收中心和計算機系統。同時，為了監測降雨期間地下水壓力的變化，工作人員還設置了若干個孔隙水壓力計以觀測斜坡中地下水壓力變化。當降雨量和降雨強度將要超過臨界值時，提前進行滑坡災害的預報，以減少滑坡災害的損失和可能的人員傷亡。

舊金山海灣地區實時區域滑坡預警系統包括降雨與滑坡發生的經驗和分析關系式，實時雨量監測數據，國家氣象服務中心降雨預報以及滑坡易發區略圖。

1986年2月12～21日的滑坡災害預警首先由美國地質調查局決定，通過當地電台、電視台以及美國氣象服務中心的特別預報的方式來進行的。這次滑坡災害的預警分為兩個階段:第一階段是2月14日的6h災害危險期;第二階段是17～19日之間的60h的災害危險期。由於地質條件的復雜性和地形條件的變化，這兩次預報主要是針對整個舊金山海灣地區，而不是某一個特定的滑坡災害地點。根據滑坡災害發生後的調查，10處滑坡災害點有目擊者能提供精確的時間，其中有8處滑坡所發生的時間與預警的時間段是完全一致的(圖1.17)。

圖1.17 累計降雨量、滑坡預警時間(水平線段)、滑坡發生時間空心三角為滑坡;實心三角為泥石流

進一步研究要點:

a) 降雨—滑坡關系需精練，要考慮長期中等強度的降雨影響，使降雨與滑坡發生之間有更准確的模型，同時要針對滑坡的臨界值，而不僅僅是泥石流;

b) 土體含水量和孔隙水壓力的測量方法要更精確、有效;

c) 預警系統需要模式化和自動化，以便在暴雨期能夠更快、更有效地得到數據;

d) 與滑坡有關的地形、水文和地質條件等內容，需進一步考慮，以使今後的預警更准確、有效。

作為第一個預警系統，從 4 個方面保證運行:

a) 降雨方面: 國家氣象服務中心降雨預報( 未來 6h 預報) ，降雨實時連續監測( 多於 40個實時雨量計) ;

b) 預警方法方面: Canon and Ellen( 1985) 的臨界降雨判據;

c) 預警運行上: 美國地質調查局根據降雨預報和實時降雨監測，實時預警系統進行分析;

d) 美國地質調查局和氣象服務中心共同確定預警，並向社會發布。

1.4.1.2 俄勒岡州

1997 年，美國的 Oregon 政府建立了泥石流預警系統。該系統，由林業部的氣象學家、地調系統( DOGAMI) 的地質學家、交通部( ODOT) 的工程師一起創建的。預警信息和建議通過 NOAA 天氣節目和 Law Enforcement Data System 進行廣播發布。DOGAMI 負責向媒體和相關地區提供關於泥石流的追加信息; ODOT 負責在更風險時段向機動車輛提供預警，包括在高泥石流風險路段安裝預警信號。

1.4.1.3 夏威夷州

1992 年建立了類似的 I-D 的預警模型，並進行了數次實時預報( Wilson 等，1992) 。

1.4.1.4 弗基尼亞州

2000 年建立了類似的 I-D 的預警模型，並進行了數次實時預報( Wieczoic 等，2000) 。

1.4.1.5 波多黎各島

1993 年，加勒比海的波多黎各島建立了與舊金山海灣類似的 I-D 的預警模型，並進行了數次實時預報( Larsen ＆ Simon，1993) 。

1.4.2 日本福井縣

Onodera et al.( 1974) 通過研究發現，在日本，累計降雨量超過 150 ～ 200mm，或每小時降雨強度超過 20 ～30mm 時，大量滑坡將發生滑動。

日本在泥石流預警系統研製和開發方面處於國際領先地位。以發展具體一條或相鄰溝的小規模地區的泥石流預報系統為主，通過上游泥石流形成區降雨資料的統計分析，確定臨界雨量值和臨界雨量報警線，通過上游雨量實時數據採集、演算和比較判別，自動發出報警信號。

山田剛二等( 1977) 通過滑坡的位移和地下水壓力的監測，認為滑坡位移速率以及地下水壓力不僅與當天降雨量有關，而且還與以前的降雨量有關，所以用有效雨量來表示雨量，有效雨量可以從下式求得:

中國地質災害區域預警方法與應用

通過對山陰干線小田—天儀之間403km，400km附近的滑坡研究發現，日有效降雨量、位移速率、地下水壓力隨時間而變化的曲線，位移速率v，R_c與地下水壓力(p)之間關系分別是二次曲線和直線:

中國地質災害區域預警方法與應用

目前，日本在福井縣開展了地質災害預警預報工作。以點代面，根據區域地形、地貌和環境地質特徵以及災害可能發生的危險程度，在全縣范圍內布設了 66 個預警預報監測點，實現了定點、定時和災害程度的預警預報。同時通過該系統還可以了解過去某一時間的雨量情況和發布情況等內容。

1.4.3 巴 西

Guidicini and Iwasa( 1977) 通過對巴西 9 個地區滑坡記錄和降雨資料的分析，認為降雨量超過年平均降雨量的 8% ～17%，滑坡將滑動; 超過 20%，將發生災難性滑坡。

1996 年，里約熱內盧( Rio de Janeiro) 州建立了預警系統( Geo-Rio) 。由地質力學所設計並安裝了 30 台自動雨量計，向中心計算機( Geo-Rio) 發送數據。中心計算機接收數據，並發布預警。2001 年滑坡災害中，對里約熱內盧的部分地區發布了預警，但在向北 60 km 處的 Petropolis 損失慘重。由於火災，Geo-Rio 系統於 2002 年 11 月被迫停止。

❺ 地質災害氣象預警區劃

如前所述，在地質災害的控制與影響因素中，降雨和人類工程活動是最為活躍的觸發因素。在人類不合理工程活動地段，黃土的卸荷與風化裂隙、落水洞、陷穴等尤為發育，降水容易沿著這些通道快速滲入地下，引發地質災害，降雨成為觸發地質災害最積極的因素。所以，通過氣象預報，可有效開展滑坡崩塌泥石流等地質災害預警，實現防災減災的目標。

一、臨界降雨量確定

據本次調查資料，2000～2004年發生的13次新滑坡和16次崩塌，其發生頻次均與月平均降水量呈顯著的正相關，滑坡、崩塌發生時間全部落在6～10月份，在9月份最高，7月和8月次之，6月和10月份較低。地質災害的發生頻次與本區的降水特徵有關，9月份常出現淋雨，並伴有大雨，這種降水特徵有最利於浸潤黃土和入滲補給地下水，觸發地質災害發生；7月和8月份集中了全年75%以上的R_1h≥10mm強降水和82%以上的R_1h≥20mm強降水，這種強降水特徵不如9月份有利於降水入滲，所以，7月和8月份出現的災害頻次不如9月份高；6月和10月份強降水頻率低於7月，8月和9月，但高於其他月份；另外，10月份也常有淋雨，所以在6月和10月份也引發了地質災害。由此可見，無論是淋雨，還是強降雨，都是觸發地質災害的因素。

寶塔區歷史上僅有一個氣象站，不能反映降水特徵的空間展布，為了能夠揭示區域降水特徵，本次與陝西省氣象局合作，對1980年到2005年25年間，陝北黃土高原地區的27個氣象站的日、時降水量進行了分析，統計了各站日降水量中R_1h≥10mm或20mm的局地暴雨過程，對其氣候特徵和時空間演變規律進行歸類分析、研究總結。研究結果表明：

（1）在25年中，陝北黃土高原共出現R_1h≥10mm的強降水2638時次，R_1h≥20mm強降水574時次，年平均R_1h≥10mm的強降水有106時次，R_1h≥20mm強降水有23時次。

（2）R_1h≥10mm發生時次最多的年份是1994年，為173時次；最少的是1980年，僅有36時次。R_1h≥20mm強降水發生次數最多的年份是1994年，為56時次；最少的是1982年僅有3時次。可見陝北強降水出現時次的年際差異較大，最多年份與最少年份相差十幾倍之多。

（3）R_1h≥10mm強降水旬分布具有多峰值的特點。7月中旬，7月下旬和8月上旬為第一高峰值，在數值比較接近也是全年的最大峰值；8月下旬為全年的次峰值，6月上旬為全年的第三峰值。R_1h≥20mm單峰特徵較明顯，8月上旬為其高峰值，8月上旬之前，強降水頻次緩升後，強降水的頻次突然降低、減少。

（4）淋雨主要出現在9月，10月份也有淋雨和大雨發生。

（5）寶塔區暴雨年頻次＞0.8（圖7-5），大雨日年頻次為4左右（圖7-6）。

圖7-5 陝北暴雨年頻次分布圖

圖7-6 陝北大雨年頻次分布圖

對比分析本區降水特徵和地質災害發生的關系，可以確定地質災害氣象預警的臨界降雨量。預警的臨界降雨量特徵值分別是：

（1）日降雨量≥50mm（R_24h≥50mm）；

（2）6小時降雨量≥25mm（R_6h≥25mm）；

（3）1小時降雨量≥20mm或3小時降雨量≥25mm並且日降雨量≥30mm（R_1h≥20mm或R_3h≥25mm且R_24h≥30mm）；

（4）連續多日降雨，且日降雨量≥10mm。

符合以上條件之一就應該進行地質災害預警，作為地質災害氣象誘發日向外發布。

據此臨界降雨量可以進行模擬校驗，校驗結果表明，調查區內地質災害暴雨誘發日為2.5d/a，連陰雨誘發日為2.8d/a，即每年可預報的次數將在2～7次。說明選取上述4項指標是符合實際情況和可以操作的（圖7-7）。

圖7-7 陝北地質災害暴雨誘發日分布圖

二、地質災害氣象預警級別

參考陝西省地質災害氣象預報預警分級劃分，結合調查區實際情況，將預警級別劃分為三級：分別是Ⅰ級預警、Ⅱ級預警和Ⅲ級預警。

Ⅰ級預警是高級預警，地質災害發生概率最大，為地質災害發布警報級；

Ⅱ級預警是中級預警，地質災害發生概率中等，為地質災害發布預報級；

Ⅲ級預警是低級預警，地質災害發生概率最小，為地質災害不發布預報級。

三、地質災害氣象預警區劃

（一）日降雨量≥50mm預警區劃

本降雨量級別在預警氣象中相對降雨強度為最小（圖7-8）。

圖7-8日降雨量≥50mm預警區劃圖

（1）Ⅰ級預警區的范圍最小，僅限於北半部延河流域，分散於這一區域的北部、西部和中部少部分地區（圖中深灰色）。總面積927.71km²，占調查區總面積的26.1%。這些地區位居延河幹流，河谷深切；以及較長支流的上游，溝谷強烈下切地帶，人類工程活動極為強烈，為調查區的地質災害發育區。

（2）Ⅱ級預警區主要分布在調查區北部延河流域（圖中淺灰色），面積1303.96km²，占調查區總面積的36.7%。這一區域大多為延河次級支溝黃土梁、峁地區，主要溝谷多處於中游，人類工程活動較強烈，地質災害發育強度稍低。

（3）Ⅲ級預警區分布於調查區南部汾川河流域（圖中白色），面積1324.33km²，占調查區總面積的37.2%。這里植被茂盛，溝谷寬緩，人類工程活動不強烈，地質災害極不發育。

（二）6小時降雨量≥25mm預警區劃

本降雨量級別在預警氣象中相對降雨強度為中等（圖7-9）。

圖7-9 6小時降雨量≥25mm預警區劃圖

（1）Ⅰ級預警區的范圍較前有所擴大。除北部延河流域中部少量區域外，占據北部延河流域大部分地區（圖中深灰色）。總面積1627.70km²，占調查區總面積的45.8%。為調查區地質災害發育區及部分次發育區。

（2）Ⅱ級預警區的范圍較前有所減少。主要分布在調查區北部延河流域（圖中淺灰色），南部汾川河流域有少量分布。總面積676.38km²，占調查區總面積的19%。這一區域大多為延河次級支溝黃土梁、峁地區，主要溝谷多處於中游，人類工程活動較強烈，地質災害發育強度稍低。

（3）Ⅲ級預警區的范圍較前有所減少，全部分布於調查區南部汾川河流域（圖中白色），面積1251.92km²，占調查區總面積的35.2%。這里植被茂盛，溝谷寬緩，人類工程活動不強烈，地質災害極不發育。

（三）1小時降雨量≥20mm預警區劃

本降雨量級別還包括3小時降雨量≥25mm並且日降雨量≥30mm，在預警氣象中相對降雨強度為最大（圖7-10）。

圖7-10 1小時降雨量≥20mm預警區劃圖

（1）Ⅰ級預警區的范圍為擴展至最大。占據整個北部延河流域（圖中深灰色）。總面積2232.67km²，占調查區總面積的62.8%。為調查區地質災害發育區及全部次發育區。

（2）Ⅱ級預警區的范圍縮減至最少。從調查區北部延河流域全部退出，僅分布在南部汾川河流域主幹流（圖中淺灰色），分布面積194.91km²，占調查區總面積的5.5%。這一區域為汾川河主幹流上中游，溝谷切割較強烈，地質災害發育程度較其他地區稍強。

（3）Ⅲ級預警區的范圍縮減至最小，全部分布於調查區南部汾川河流域（圖中白色），面積1128.42km²，占調查區總面積的31.7%。這里植被茂盛，溝谷寬緩，人類工程活動較少，地質災害極不發育。

❻ 地質災害氣象風險預警指的是什麼

地質災害氣象風險預警是指在一定地質環境和人為活動背景條件下，專受氣象因素的影響，某屬一地域、地段或地點在某一時間段內發生地質災害的可能性大小。它是真實世界遭受損失可能性的一種狀態，而不是真實發生的一種狀況。由於人類防禦災害能力和實施防災措施的不同，這種可能性的狀態可能發生也可能不發生或部分發生。地質災害氣象風險預警基於地質災害的主要控制因素（地層岩性、地質結構、地形地貌、岩土體類型等）和激發因素（降雨、地震、冰雪消融、人為活動）通過模型運算來開展工作，控制因素是基本條件，激發因素在不同地區或同一地區不同時段、不同地段常常表現出較大差異。

❼ 地質災害預警的方法類型

區域地質災害氣象預警可利用報刊、電視、廣播、網路等新聞媒體及電話內、傳真、手機短容信等方式;地質災害隱患點預警可利用口哨、銅鑼、高音喇叭等。發生地質災害後，依據嚴重程度、人員傷亡等，政府將由低到高啟動一般(Ⅳ級)、較大(Ⅲ級)、重大(Ⅱ級)、特別重大(Ⅰ級)預警，依次用藍色、黃色、橙色和紅色表示。

❽ 國土資源部中國氣象局關於進一步推進地質災害氣象預警預報工作的通知

國土資發〔2011〕135 號

各省、自治區、直轄市及計劃單列市國土資源主管部門，氣象局，中國地質環境監測院、國家氣象中心、中國氣象局公共氣象服務中心:

為深入貫徹落實 《國務院關於加強地質災害防治工作的決定》 (國發 〔2011〕20 號)、《國務院辦公廳關於加強氣象災害監測預警及信息發布工作的意見》(國辦發 〔2011〕33 號)和 《國土資源部與中國氣象局關於深化地質災害氣象預警預報工作合作的框架協議》有關精神，進一步推進全國地質災害氣象預警預報工作，現就有關事項通知如下:

一、共同推進地質災害氣象預警預報體系建設

地方各級國土資源、氣象部門要根據地質災害實際情況，圍繞地質災害防治氣象服務需求，採用多種方式，爭取多方支持，依託現有資源，共同推動在地質災害易發區建立綜合的地質災害氣象觀測站網，加快對易發區及周邊地區氣象觀測站的升級改造，加強對已建氣象設施的維護和保障，使氣象觀測設施處於良好運行狀態，以滿足地質災害易發區市 (地、州)、縣 (區、市)的地質災害氣象預警預報工作順利開展的需要。

二、健全完善地質災害氣象預報預警信息共享平台和應急聯動工作機制

地方各級國土資源、氣象部門加快建設地質災害監測預警信息和氣象預報預警信息的共享平台，建立會商機制，共同發布地質災害氣象預報預警信息。要建立應對惡劣天氣特別是突發強降雨等極端氣象條件的應急聯動工作機制。國土資源部門應根據地質災害氣象預警信息，加強應急值守，一旦發生 4 級以上地質災害氣象預警的災害性天氣，要及時啟動相關應急預案，切實做好應對防範工作。氣象部門應加強 4 級以上地質災害氣象預警災害性天氣的監測、預報、預警和服務保障工作，根據國土資源部門提供的地質災害發生情況，組織開展加密觀測和針對性的預報服務會商，及時提供氣象服務信息，並提出相關防範意見和措施建議。要依託現有通信專線，進一步加強雙方信息數據共享，重點加強地質災害易發區監測、災害數據的充分共享。要進一步加強應急聯動能力建設，完善雙方信息互通制度，拓展災害應急聯動方式渠道，豐富應急聯動技術手段。雙方要明確各自的責任部門、聯絡人員及聯系方式，做到責任到人。

三、大力推進地質災害氣象業務標准體系建設

要加強科研和聯合攻關，大力推進地質災害防治氣象業務標准體系建設，不斷提高地質災害氣象監測預警預報精細化水平。地方各級國土資源、氣象部門要聯合制定地質災害易發區氣象觀測站建設安裝、運行維護、檢測校準、通訊協議、信息交換共享、預報服務產品製作、信息發布等方面的規范和標准，充分利用各自的資源和技術優勢，形成合力，共同加快相關標准和規范的編制工作，促進地質災害氣象業務的規范化發展。聯合加強對各級地質災害氣象預警預報業務人員的培訓，提高業務水平和能力。要針對地質災害突發性強等特點，聯合研發 6 小時間隔的地質災害氣象預警預報產品，逐步開展地質災害短時臨近預警預報業務。要積極推動基層地質災害氣象預警預報工作的深入開展，推進福建省泉州市、雲南省玉溪市和三峽庫區地質災害監測預警示範區建設，深入開展精細化地質災害氣象預警預報試驗研究，探索積累經驗並在全國推廣應用。

四、全面提高地質災害氣象預警信息發布能力

地方各級國土資源、氣象部門要積極爭取地方政府和有關部門的大力支持，不斷加強易災地區特別是偏遠山區、學校、農村等地區的地質災害氣象預警及氣象災害信息發布傳播設施建設，努力拓寬預報預警信息覆蓋范圍。要加強與廣電、電信、城建等部門的聯系與合作，通過建立協同高效的聯合響應機制，利用電視和電台、手機簡訊、城區顯著位置電子廣告牌等設施及時發布地質災害氣象預報預警信息，保證預報預警信息渠道暢通、播發及時。

五、積極探索建立多樣化的地質災害防治合作模式

地方各級國土資源、氣象部門要根據各地特點和需求，積極探索建立符合本地實際的地質災害氣象業務發展長效合作機制，建立多方參與、權責明晰的地質災害氣象監測系統建設、運營維護與服務提供模式。對於面向公眾的災害性天氣預報預警、實況監測信息等服務，屬氣象部門公益服務范疇的，由各級氣象部門無償提供。對於相關部門和單位提出的個性化地質災害氣象服務需求，由氣象部門按照有關規定通過協議方式予以提供。

國土資源部 中國氣象局

二〇一一年九月八日

❾ 　地質災害氣象預報預警響應

群測群防機構可通過電視、網路、傳真、通訊等形式接收國家、省（自治區、直轄市）、市、縣發布的地質災害氣象預報預警信息。

縣級群測群防機構收到地質災害氣象預報預警信息後，應在2小時內將信息轉發到相關地質災害防治責任單位、隱患點監測責任人以及隱患區巡查責任單位（或責任人）。

（1）當預警級別為3級時，群測群防機構應通知基層群測群防監測人員注意，查看隱患點變化情況。

（2）當預警級別為4級時，群測群防機構應通知基層群測群防監測人員加密監測，注意防範，做好啟動防災應急預案的准備。

（3）當預警級別為5級時，群測群防組織應立即通知基層群測群防監測人員加強巡查，加密監測。一旦發現地質災害臨災前兆，應立即發布緊急撤離信號，組織疏散受威脅的人員。

（4）未在地質災害氣象預報預警區域內，出現持續大雨或暴雨天氣時，群測群防責任單位和監測人員應及時上崗加強監測。當發現臨災特徵時，應立即組織疏散受威脅人員。

（5）鼓勵公民和組織通過電話等各種形式向人民政府、國土資源主管部門提供地質災害災情和險情信息。

（6）縣級群測群防機構在汛期每個月25日前，應將當月地質災害信息反饋到省（自治區、直轄市）、市國土資源主管部門，信息反饋內容詳見附件Ⅰ－5。