全球气象地质灾害预警

❶ 滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报

气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的关键因素，开发基于Web-GIS和实时气象信息的实时预警预报系统，实现地质灾害实时预警预报与网络连接的地质灾害预警预报与减灾防灾体系，对可能遭受的地质灾害进行实时预警预报，及时广泛地发布预警信息，有利于实现科学高效、快速地开展灾害防治，从而最大限度地减少灾害损失，保护人民生命财产安全，变被动防治为主动防治地质灾害。

一、滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报的主要依据

区域地质灾害（滑坡、泥石流等）空间预测主要是圈定地质灾害易发区，也就是前面论述的地质灾害危险性评估与区划。在区域地质灾害空间预测的基础上，结合实时的气象动态信息，分析研究滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱发因素，研究同一地质环境区域，在不同气象条件下发生地质灾害的统计规律和内在机理，通过确定有效降雨量模型、降雨强度模型、降雨过程模型的临界阀值，建立基于实时动态气象信息的区域地质灾害预警预报时空耦合关系，从而对区域性的滑坡、泥石流等地质灾害进行危险性时空预警预报。

根据研究区域的地质条件、灾害调查情况、气象条件等，划分地质灾害易发区等级，统计已发生滑坡、泥石流等地质灾害与有效降雨量、24小时降雨强度的相关性，确定出不同易发区不同等级的临界降雨量（I、II），作为判别分析的阀值，确定降雨量危险性等级。降雨量小于I级临界降雨量的为低危险性，降雨量介于Ⅰ－Ⅱ级临界降雨量之间的为中危险性，降雨量大于II级临界降雨量的为高危险性。

将各单元的有效降雨量与临界有效降雨量进行对比，确定出各单元的降雨量危险性等级，将降雨量危险性等级和地质灾害易发区等级进行叠加，叠加结果见表3－4和图3-2，对应于4个不同的易发区把地质灾害预警预报等级划分为5级：其中，3级及3级以上为预警预报等级，5级为预警预报区的最高等级，1级和2级为不预警区，不同的预警预报等级采用不同的颜色予以表示。3级预警区是指应加强对灾害点的监测地区；4级预警区是指应密切加强对灾害点监测的地区，采取一定的防范措施；5级预警区是指应全天对灾害点进行监测，直接受害对象尤其是住户和人员在必要时应该采取避让措施。在预警预报中，3级为注意级，4级为预警级，5级为警报级。

表3-4 地质灾害预警区等级划分表

图3-2 区域地质灾害宏观预警构建思路示意图

我国自2003年开展全国地质灾害气象预警预报工作以来，一些专家学者就致力于预警预报模型方法的研究与探索，主要经历了两个阶段。

第一阶段，2003～2006年，采用的是第一代预警方法，即临界雨量判据法。该方法的主要原理是根据中国地貌格局、地质环境特征及其与降雨诱发型崩滑流地质灾害关系统计分析结果，以全国性分水岭、气候带、大地构造单元和区域地质环境条件，进行一级分区；以区域分水岭、历史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特征、地层岩性、地质构造与新构造运动、年均降雨量分布等，进行二级分区；将全国划分为7个预警大区、74个预警区；并分区开展历史地质灾害点与实况降雨量之间的统计关系，确定各预警区诱发滑坡泥石流灾害的临界雨量，建立预警预报判据模板（图3-3）；利用全国地质灾害数据库和县市调查信息系统中的地质灾害样本和中国气象局提供的降雨资料，通过统计分析，确定地质灾害发生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的临界雨量作为判据模板，建立地质灾害气象预警预报模型，开展地质灾害预警预报。

图3-3 预警预报判据模板

第二阶段，即第二代预警方法。2006～2007年，“全国地质灾害气象预警预报技术方法研究”项目设立，开展了全国地质灾害气象预警预报方法升级换代的研究工作。刘传正教授提出了地质灾害区域预警理论的三分法，即隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法；并提出了显式统计预警方法（称为第二代预警方法）设计思路。该方法改进了第一代预警方法中仅依靠临界过程雨量方法的局限，实现了临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合。2007年该项工作取得初步研究成果，经完善后已在2008年全国汛期预警工作中正式使用。

根据地质灾害区域预警原理和显式预警系统设计思路，具体预警模型建立过程如下：

（1）地质灾害预警分区。将全国分为7个预警大区，分区建立预警模型。

（2）地质灾害气象预警信息图层编制。充分考虑地质灾害发生的地质环境基础信息、地质灾害历史发生实况等，共编制预警信息图层30个。

（3）地质灾害潜势度计算。探索一条计算地质灾害潜势度的计算方法，根据历史地质灾害点分布情况，采用不确定系数法计算地质环境CF值、采用项目组创新提出的权重确定法确定权重，从而计算地质灾害潜势度。

（4）统计预警模型建立。以10km×10km的网格进行剖分，将地质灾害潜势度、历史灾害点当日雨量、前期雨量作为输入因子，地质灾害实发情况作为输出因子，采用多元线性回归方法，建立预警指数计算模型，从而确定预警等级。

二、美国旧金山湾滑坡泥石流气象预警系统

目前世界上滑坡泥石流灾害气象预警主要是依据美国旧金山湾滑坡泥石流预警系统提出的临界降雨阀值的方法。该系统在1985年至1995年期间运行了10年，后因种种原因被迫关闭。它是世界上运行时间最长的滑坡泥石流预警系统，其经验值得思考。

Campbell从1969年开始研究洛杉矶滑坡发生机制，1975年提出了建立基于国家气象局（NWS）降雨预报和（前多普勒）雷达影像的洛杉矶泥石流预警系统的设想。Campbell指出，泥石流预报还是可能的，可通过降雨强度和持续时间的监测，并与根据降雨-滑坡发生概率的关系所建立的临界值进行比较，进行泥石流灾害等级的等级预报。一旦超过临界值，就要对居住在山脚下的居民发出预警，撤离危险地，最大程度地减少灾害损失。Campbell提出的泥石流预警系统由以下方面构成：①雨量计观测系统，记录每小时的降雨量；②具有能够识别暴雨地区降雨强度中心的气象编图系统；将降雨数据标绘在地形（坡度）图及相关滑坡影响图上；③实时采集数据和预警管理和通讯网络。

1982年1月初，灾难性暴雨袭击了旧金山湾地区，引发了数以千计的泥石流及其他类型的浅层滑坡。经济损失达数百万美元，25人死亡。尽管该地区的人们得知暴雨预报，但并没有得到任何关于滑坡、泥石流的警报。尽管Campbell提出的建议没有在旧金山湾地区得以实施，但1982年的这场灾难性事件使得建立泥石流预警系统变得十分紧迫和必要。

图3-4 加州La Honda的泥石流降雨临界线

Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨临界线(图3-4）。他们用年均降雨量（MAP）对临界降雨持续时间和临界降雨强度进行了修正（标准化），即将临界降雨强度修正为临界降雨强度/年均降雨量（MAP）。他们建立的滑坡降雨临界值是旧金山湾地区泥石流预警系统的基础。1986年2月旧金山湾地区连降暴雨，美国地质调查局和国家气象局联合启动了泥石流灾害预警系统，通过NWS广播电台系统发布了两次公共预警。这是美国首次发出的泥石流灾害预警。该次暴雨引发了旧金山湾地区数以百计的泥石流，造成1人死亡，财产损失达1000万美元。如果不是预警系统的准确预报，损失将会更加严重。

1986年的泥石流灾害预警是根据Cannon和Ellen（1985）确定的经验降雨临界值发布的。1989年Wilson等人在该经验降雨临界值的基础上，建立了累积降雨量/降雨持续时间关系曲线，对不同的规模和频率的泥石流确定不同的临界值降雨量。据此USGS滑坡工作组进行泥石流灾害预报。

Wilson自1995年一直研究困扰早期滑坡预警系统的泥石流降雨临界值强烈受局部降水条件（地形效应）影响的难题。

如前所述，Cannon（1985）建立的旧金山湾地区的区域泥石流降雨临界值，试图用长期降雨量（MAP）来修正地形效应的影响。MAP是用来描述长期降雨气候条件最常用的参数，可从标准气象图中获得。Cannon建立MAP标准化临界值，是滑坡预警系统的主要技术基础。然而，正如Cannon本人所说，在早期滑坡预警系统运行过程中，发现降雨少的地区ALERT系统的雨量数据会产生“假警报”，反映了MAP标准化会出现低MAP地区的不一致性问题。后来Wilson（1997）将旧金山湾地区的MAP标准化方法应用到南加州和美国太平洋西北部地区，出现了明显的低估或高估降雨临界值的问题。

降雨量作为参数实际上反映了暴雨规模和频率两个综合作用过程。美国太平洋西北部地区降雨量频率高但每次降雨量小，导致年均降雨量大；而南加州地区则降雨频率小但每次降雨量大，结果是年均降雨量小。年均降雨量标准化方法应识别出那些“极端”的降雨事件，即降雨量远远超过那些频率高但降雨量小的暴雨事件。因此，对于估计泥石流降雨临界值来说，单个暴雨的规模要比降雨频率重要得多。

长期的气候作用使斜坡本身达到了一种重力平衡状态，即斜坡入渗与蒸发及地表排水之间达到了平衡。这种长期的平衡作用过程可能包含着无数已知和未知的机制。斜坡土壤的岩土工程性质、地表排水率及水网分布、本土植被都可能对局部气候产生影响。Wilson用日降雨规模—频率分析，重新检查了年均降水量标准化临界值的不一致性。在年均降雨量低的旧金山湾地区，泥石流的降雨临界值高于MAP标准化的预测值。Wilson提出了参考的泥石流降雨临界值，这有益于研究降雨与地表排水之间的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重现率可以代表降雨频率与侵蚀率的优化组合关系。对三个具有明显不同降雨气候模式的不同地区（南加州洛杉矶地区、旧金山湾地区、太平洋西北部地区），采集了触发致命泥石流灾害事件的历史雨量数据，建立了（引发广泛泥石流发生）历史上触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与参考降雨值（5年暴雨重现值）之间的关系曲线（图3-5）。该关系曲线可用来估计泥石流的降雨临界值，与Cannon的MAP标准化降雨临界值相比，特别是可以在更加可靠点的范围内通过插值估计出特定地点（特别是受地形效应影响的山区）的临界值。

图3-5 历史触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与

尽管旧金山湾地区的滑坡泥石流气象预警系统在1995年关闭了，但自1995年以来没有停止对降雨/泥石流临界值方面的研究。这些研究加深了对降雨、山坡水文条件、长期降雨气象条件和斜坡稳定性之间相互作用的认识，这将为旧金山湾地区乃至世界其他地区的滑坡气象预警工作奠定很好的科学基础。

三、降雨监测与预报

旧金山湾地区滑坡预警系统运行的十年间，当地NWS的天气预报主要依靠1987年2月发射的气象卫星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分钟，GOES气象卫星传送覆盖从阿拉斯加湾至夏威夷的北美西海岸云团图像。根据这些图像，当地NWS可以估计出大暴雨的速度、方向和强度。图像中的红外波谱图像还能指示云团的温度，它是估计降雨强度的重要信息。另外，地面气象观测站可获得大气压、风速、温度、降雨数据，与卫星气象数据雨季NWS国家气象中心提供的长期天气趋势预报信息相结合，当地NWS天气预报办公室综合分析这些数据，准备和提供定量天气预报（QPT），一天发布两次加州北部和南部地区未来24小时天气预报。

雨量监测（ALERT）系统能远距离自动采集高强度降雨观测数据，并将数据传送到当地实时天气预报中心。到1995年，旧金山湾地区ALERT系统已建立了60个雨量观测站点（图3-6）。尽管每个站点的建立得到了NWS的支持，但每个站点的设备购买、安装和维护则由其他联邦、州和地方政府机构负责。从1985年到1995年滑坡预警系统运行期间，USGS一直负责维护设在加州Menlo公园的ALERT接收器和数据处理微机系统。

要评估即将到来的暴雨是否会引发泥石流灾害，要考虑两个临界值：①前期累积降雨量（即土壤湿度）；②临近暴雨的强度和持续时间的综合分析。为此，USGS滑坡工作组在La Honda研究区安装了浅层测压计，并对土壤进行了监测。如果测压计首先显示出对暴雨的强烈反应，即认为已达到前期临界值。通常冬至后需几个星期的时间才能使土壤湿度超过前期临界值，之后要随时关注暴雨强度和持续时间是否足以触发泥石流灾害。

图3-6 1992年旧金山湾滑坡预警雨量监测系统—ALERT

四、泥石流灾害预警的发布

当暴雨开始时，开始监测降雨强度，估计暴雨前锋到来的速度。根据观测的降雨量，结合当地NWS的定量降雨预测（QPF）；与建立的泥石流降雨临界值进行对比分析，确定泥石流灾害的类型和规模。NWS和USGS的工作人员共同参与该阶段的工作，向公众发布三个等级的泥石流灾害预警：即①城市和小河流洪水劝告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流关注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警报（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年间，多次发布了不同级别的泥石流灾害预警。

五、小结

滑坡和泥石流灾害的危险性预测主要是通过灾害产生条件分析，预测区域上或某斜坡地段将来产生滑坡泥石流灾害的可能性，圈定出可能产生滑坡泥石流灾害的影响范围及活动强度。滑坡泥石流灾害危险性预测的指标体系结构层次如图3-7所示，根据滑坡泥石流灾害危险性预测的研究对象的差异性，可从三种研究尺度建立滑坡泥石流灾害危险性预测指标体系。

图3-7 地质灾害空间预测指标体系结构层次图

区域性滑坡泥石流灾害危险性预测就是通过分析滑坡泥石流灾害在区域空间分布的聚集性及规律性，圈定出滑坡泥石流灾害相对危险性区域，从而为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供依据。不同的预测尺度对应于不同的勘察阶段和研究精度。滑坡泥石流灾害危险性区划对应于可行性研究阶段，要求对拟开发地域工程地质条件的分带规律进行初步综合评价，确定滑坡泥石流灾害作用发生的可能性及敏感性，提交的成果是区域工程地质条件综合分区图和地质灾害预测区划图。

❷ 全球地质灾害态势及防治趋势

随着全球气候变暖，地壳活动进入一个相对活跃期，再加上重大工程的开工建设等人类活动的影响，世界各国正在遭受前所未有的地质灾害威胁。崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害日益增加。地质灾害已经成为当代地球科学的热点领域。本届大会除了在“每日主题”报告会中专门设立地质灾害专题外，还有多个讨论会涉及地震、火山活动、海啸（风暴潮）、滑坡、崩塌、泥石流等主要地质灾害类型，其他灾害如暴雨、洪水等气象灾害也被纳入到地质灾害专题。

纵观本届国际地质大会，与地质灾害专题有关的地球科学热点领域包括以下几个方面。

一、地质灾害调查检测新技术和新方法

干涉雷达测量和差分干涉雷达测量技术作为快速、精确（毫米级）的获取地形数据的技术，日益受到重视，有很多的研究都是利用这两种技术开展滑坡监测和制图。随着GIS制图和数据分析处理能力的日益增强，有限元理论的2D或3D模型应用于滑坡、崩塌等的稳定性计算和评价已经很普遍。安吉·梅瑞（Andrea Merri）等采用Flac3D软件对意大利思特朗博利火山进行3D地质建模，从而分析不同岩浆构造状态下应力—应变状态的变化，并对岩浆流动状态进行预测。英国地质调查局已将3D地质建模纳入战略科学计划（2005～2010年），与1999年出台的战略科学计划相比，最重要的变化就是从2D地质调查技术向3D地质调查技术转变，例如“英国大陆的3D地学框架”和“海岸、大陆架和大陆边缘的3D表征”等研究计划。随着地理信息系统的发展，目前甚至已经出现了4D理论。

二、地质灾害监测预警

地质灾害早期预警系统不仅是一套技术设备，人类因素、社会元素和信息通信也是重要的组成部分。挪威是崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害频发的国家（地区），于2005年成立Geo Extreme研究计划，拟用4年时间对挪威今后50年地质灾害情况进行评估。这个课题共包含4个研究模块：模块A主要目标是进行气象参数与滑坡和崩塌之间的耦合性研究，为了进行这方面的研究，已经建立了包含滑坡和崩塌事件的数据库；模块B主要进行区域气候前景预测，重点是进行降水和飓风等极端气候事件研究；模块C利用模块A和B研究结果生成关于挪威将来可能发生地质灾害的分布图，这项模块主要研究4个能代表不同气候区域的关键区域；模块D研究过去和预测将来由地质灾害引起的经济损失情况，主要因素有由自然灾害引起的破坏和减灾措施所需要的费用、经验能力培训、预案方面的变化以及对于政策制定者的影响。

三、地质灾害风险管理

地质灾害风险评估与管理一直是国际上倡导和推广的减灾防灾有效途径之一。“降低风险、增加防御”是本次大会地质灾害的主题，也是2008国际地球年的十个主要研究课题之一。本主题集中讨论了4方面问题：①人类是如何改变了岩石圈、生物圈和自然景观，并因此产生对人类生命和环境有害的变化并诱发地质灾害，同时增加了社会对地球（地质、地貌和水文气象）适应的脆弱性？②我们应该采取什么样的方法和技术来评估人类和场地对灾害的适应性，以及在全球范围内我们该如何采用这些方法和技术？③在目前监测、预测和减灾能力条件下，各地质灾害类型之间相对比是什么样一种状态，以及我们要采取什么措施才能够在短期内改变这种状态？④在风险运用与政府（以及其他机构）掌握的对于每一种地质灾害的风险、降低脆弱性措施及计划（包括减灾）之间存在什么障碍？为了解决这些问题，本主题致力于与其他国际组织中的各研究项目达到一个整体平衡，主要焦点在这些问题怎样与联合国国际减灾战略兵库行动框架的五个行动主题相衔接。

四、重大地质灾害应急系统

尽管本届大会很少有地质灾害应急系统研究方面的论文，但是在专题讨论过程中，不少研究者都提及了这一问题。地质灾害应急系统的建设主要是根据各地区地质灾害发育特征，开展地质灾害信息系统建设、防灾减灾演习和制定应急救灾预案等。目前各国都有不同的地质灾害应急办法，但是在推广应用方面还存在一定差距。西尔弗斯特·哥利姆斯达尔（Sylfest Glimsdal）等对挪威西部Akneset地区的一个斜坡体进行研究后发现该斜坡体有一块很大的不稳定块体，如果这些不稳定块体整体滑动，这个滑坡将会诱发海啸，并会对这个海湾上的多个建筑物造成破坏性损失，通过对斜坡体数字建模、波浪数字建模和进行2D和3D数字建模对斜坡体稳定性、海啸的产生和传播过程进行模拟分析，最终预测了海啸。在2008年的四川汶川大地震中，桑枣中学在地震发生后，只用了1分36秒，就组织2000多名学生下楼，全校师生无一人伤亡，创造了该次地震中的一个奇迹，这个奇迹的创造归功于该校平时进行的消防防灾演习和对建筑物的修缮、加固。对于地震、海啸等破坏力强的地质灾害，也可以通过先进的地震、海啸预警系统，提前发出警报，让人员和车辆在海啸到达之前转移到安全地带，是最有效的方法之一。

五、把地质灾害风险性评估纳入城市规划和管理

随着世界人口的增加和城市化进程的加快，各种地质灾害成为制约城市发展规划的消极因素，在城市规划和管理中加强地质灾害危险性评估工作是一项具有重要意义的工作。在本次大会上，有关学者介绍了所在国家（地区）的一些做法。英国是一个国土面积较小、海岸线狭长的国家，却有非常多和正在增长的人口，对于土地利用方面的竞争一直很激烈，因此在一些可能遭受地面沉降、滑坡和洪水的地区进行土地利用和开发就有相当大的压力，此外，还有一些被工业污染的土地需要进行改良和开发，在这些地区进行土地开发和建设时需要对这个地区的地质灾害发育情况有较深入的了解。维克托·奥斯波夫（Victor Osipov）主要考虑莫斯科地质灾害类型有滑坡、喀斯特、岩溶侵蚀过程和地下水洪流等，在地质灾害发生过程评估的基础上，绘制了莫斯科1∶5万的地质环境现状图，并分析了根据市政规划和职能分区的不同地质环境现状的区域分布状况，把莫斯科地区划分为了非常不适宜地区、不适宜地区、较适宜地区和适宜地区等4类。

六、地质灾害国际合作

尽管全球地质工作者开展了大量的工作，但地质灾害仍然呈现大量增长趋势。气候的变化让事态变得更加糟糕。2005年1月，由联合国发起和建议在日本神户通过了“2005～2025兵库行动框架”。这项计划有165个成员国讨论通过，并且是截至目前在全球范围内减少灾难性自然灾害最重要的文件之一。这项计划明确了在世界各国及各国际组织应该采取什么积极措施来达到较好的减灾效果，另外，还阐明了世界减灾委员会应该承担的责任与义务。总之，这项行动计划的基本观点就是国际社会应该承担起保护市民避免遭受灾害的威胁。行动框架按地震、海啸、滑坡和火山爆发等对地质灾害进行了划分，并且每类地质灾害都有灾难性事件的例子以及死亡率和经济损失统计数据。在本项行动框架中，对合适的判别方法的重要性、风险减少措施（包括早期预警系统）、加强制度管理（包括建筑物容纳能力）等3个主要内容进行了更加详细的讨论。

由于国际科学理事会亚太地区办公室所负责的地区人口占世界大多数，并且因地质灾害死亡的人数占全球总死亡人数的80%，因此该办公室决定创建一个关于地质灾害和灾难的科学计划，该计划初步考虑地震、洪水和滑坡等3种主要地质灾害，目标是减轻自然灾害。2002年提出了实施方案，后来这个方案发展成为全球观测战略8个主题之一，并由欧洲空间机构对外发布。2007年这项计划又由法国地质矿产局改进。兵库行动框架提出后，意大利、中国、日本等国家进行了相关的工作，2005年9月在北京召开的亚洲减灾大会上，落实了兵库行动框架，讨论了十年内亚洲地区减灾重点领域和区域合作内容。2007年第六届亚洲工程地质灾害区域会议在韩国首尔举行，中韩之间签订了合作协议，对亚洲地区的地质灾害合作研究进行了深入探讨。2008年11月还将在日本东京召开国际滑坡会议，对相关问题开展进一步的探讨。

（张永双吴树仁郭长宝张岳桥执笔）

❸ 什么是地质灾害气象预报

根据崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害与降雨密切相关的特点，利用降水预测对地质灾害实施预警预报。江西省从2002年开始开展地质灾害气象预报工作。

地质灾害气象预报

❹ 美国和日本等国地质灾害预警服务

目前，实现地质灾害预警的国家和地区，一般具备如下条件:

1)模型方法方面:对降雨和地质灾害的发生进行深入研究，获得了地质灾害预警的理论模型方法。

2)降雨监测和降雨预报方面:一是降雨预报数据，能够实现区域未来一段时间内的降雨预报;二是实时降雨监测数据，该数据一般可以通过两种方式获得:

a)雨量计，通过在区域上埋设一定数量的雨量计，实时精确掌握点上的降雨情况，从而实现区域上实时降雨的获得。通过安装自动遥测雨量监测仪(截至1995年，在旧金山湾地区安装了60台)，当雨量每增加1mm时，通过电波自动传送数据到任何可接收到信号的地方(要求有接收器、计算机、数据接收分析显示的软件)。

b)降雨雷达，通过多普勒雷达(通过降雨云层上反射的雷达波)数据来进行降雨实时监测，该方法的难题在于，雷达回波值与地面上的降雨自动遥测值之间的关系确定上。原因有二:一是冰的反射能力远远大于水滴，因此温度成为一个关键的因素，且云中水滴的大小与温度、高度都相关，同时，除了水滴外，粉尘、昆虫、鸟等都能反射雷达的能量，都有回波;二是地面发散，即接近地面的雷达回波存在问题，特别是受到地形的影响。因此，将雷达回波值转换到降雨强度难度较大，且不同地区转换关系又不一样。

3)预警系统:根据降雨引发灾害的理论模型方法，实时进行分析预警。

4)预警信息发布平台:一般通过广播电台或电视台，向公众发布预警信息。

存在不足:理论模型方法需要更多的校验;缺乏有关斜坡岩土体方面的实时监测。

1.4.1 美国

美国是最早开展区域泥石流灾害预警的国家之一。

1.4.1.1 旧金山海湾地区

1985年，美国地质调查局(USGS)和美国气象服务中心(NWS)联合在旧金山海湾地区正式建立了泥石流预警系统。该系统于1986年2月12～21日在旧金山海湾地区的一次特大暴雨灾害中用于滑坡预报，并得到检验。由于技术复杂、机构变动和人员变动等方面原因，该预警系统在1995年被迫停止运行。

基于1982年1月3～5日在美国旧金山海湾地区发生的一次特大暴雨所引起的滑坡灾害数据，这次特大暴雨持续了34h，降雨量616mm，引发了大量的滑坡，造成25人死亡和超过6600万美元的经济损失。Mark＆Newman通过对1982年1月的降雨情况分析得出，当前期雨量超过300～400mm，暴雨量超过250mm，即超过年平均降雨量的30%时，滑坡将大规模发生。该系统的基本原理是考虑了临界降雨强度和持续时间，并且考虑地质条件、降雨的空间分布，以及地形条件。美国地质调查局和美国气象服务中心在整个旧金山海湾地区共设计了45个自动降雨记录点，当降雨每增加1mm时，降雨观测点就通过自动方式将数据传送到美国地质调查局的接收中心和计算机系统。同时，为了监测降雨期间地下水压力的变化，工作人员还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水压力变化。当降雨量和降雨强度将要超过临界值时，提前进行滑坡灾害的预报，以减少滑坡灾害的损失和可能的人员伤亡。

旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式，实时雨量监测数据，国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。

1986年2月12～21日的滑坡灾害预警首先由美国地质调查局决定，通过当地电台、电视台以及美国气象服务中心的特别预报的方式来进行的。这次滑坡灾害的预警分为两个阶段:第一阶段是2月14日的6h灾害危险期;第二阶段是17～19日之间的60h的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化，这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区，而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡灾害发生后的调查，10处滑坡灾害点有目击者能提供精确的时间，其中有8处滑坡所发生的时间与预警的时间段是完全一致的(图1.17)。

图1.17 累计降雨量、滑坡预警时间(水平线段)、滑坡发生时间空心三角为滑坡;实心三角为泥石流

进一步研究要点:

a) 降雨—滑坡关系需精练，要考虑长期中等强度的降雨影响，使降雨与滑坡发生之间有更准确的模型，同时要针对滑坡的临界值，而不仅仅是泥石流;

b) 土体含水量和孔隙水压力的测量方法要更精确、有效;

c) 预警系统需要模式化和自动化，以便在暴雨期能够更快、更有效地得到数据;

d) 与滑坡有关的地形、水文和地质条件等内容，需进一步考虑，以使今后的预警更准确、有效。

作为第一个预警系统，从 4 个方面保证运行:

a) 降雨方面: 国家气象服务中心降雨预报( 未来 6h 预报) ，降雨实时连续监测( 多于 40个实时雨量计) ;

b) 预警方法方面: Canon and Ellen( 1985) 的临界降雨判据;

c) 预警运行上: 美国地质调查局根据降雨预报和实时降雨监测，实时预警系统进行分析;

d) 美国地质调查局和气象服务中心共同确定预警，并向社会发布。

1.4.1.2 俄勒冈州

1997 年，美国的 Oregon 政府建立了泥石流预警系统。该系统，由林业部的气象学家、地调系统( DOGAMI) 的地质学家、交通部( ODOT) 的工程师一起创建的。预警信息和建议通过 NOAA 天气节目和 Law Enforcement Data System 进行广播发布。DOGAMI 负责向媒体和相关地区提供关于泥石流的追加信息; ODOT 负责在更风险时段向机动车辆提供预警，包括在高泥石流风险路段安装预警信号。

1.4.1.3 夏威夷州

1992 年建立了类似的 I-D 的预警模型，并进行了数次实时预报( Wilson 等，1992) 。

1.4.1.4 弗基尼亚州

2000 年建立了类似的 I-D 的预警模型，并进行了数次实时预报( Wieczoic 等，2000) 。

1.4.1.5 波多黎各岛

1993 年，加勒比海的波多黎各岛建立了与旧金山海湾类似的 I-D 的预警模型，并进行了数次实时预报( Larsen ＆ Simon，1993) 。

1.4.2 日本福井县

Onodera et al.( 1974) 通过研究发现，在日本，累计降雨量超过 150 ～ 200mm，或每小时降雨强度超过 20 ～30mm 时，大量滑坡将发生滑动。

日本在泥石流预警系统研制和开发方面处于国际领先地位。以发展具体一条或相邻沟的小规模地区的泥石流预报系统为主，通过上游泥石流形成区降雨资料的统计分析，确定临界雨量值和临界雨量报警线，通过上游雨量实时数据采集、演算和比较判别，自动发出报警信号。

山田刚二等( 1977) 通过滑坡的位移和地下水压力的监测，认为滑坡位移速率以及地下水压力不仅与当天降雨量有关，而且还与以前的降雨量有关，所以用有效雨量来表示雨量，有效雨量可以从下式求得:

中国地质灾害区域预警方法与应用

通过对山阴干线小田—天仪之间403km，400km附近的滑坡研究发现，日有效降雨量、位移速率、地下水压力随时间而变化的曲线，位移速率v，R_c与地下水压力(p)之间关系分别是二次曲线和直线:

中国地质灾害区域预警方法与应用

目前，日本在福井县开展了地质灾害预警预报工作。以点代面，根据区域地形、地貌和环境地质特征以及灾害可能发生的危险程度，在全县范围内布设了 66 个预警预报监测点，实现了定点、定时和灾害程度的预警预报。同时通过该系统还可以了解过去某一时间的雨量情况和发布情况等内容。

1.4.3 巴 西

Guidicini and Iwasa( 1977) 通过对巴西 9 个地区滑坡记录和降雨资料的分析，认为降雨量超过年平均降雨量的 8% ～17%，滑坡将滑动; 超过 20%，将发生灾难性滑坡。

1996 年，里约热内卢( Rio de Janeiro) 州建立了预警系统( Geo-Rio) 。由地质力学所设计并安装了 30 台自动雨量计，向中心计算机( Geo-Rio) 发送数据。中心计算机接收数据，并发布预警。2001 年滑坡灾害中，对里约热内卢的部分地区发布了预警，但在向北 60 km 处的 Petropolis 损失惨重。由于火灾，Geo-Rio 系统于 2002 年 11 月被迫停止。

❺ 地质灾害气象预警区划

如前所述，在地质灾害的控制与影响因素中，降雨和人类工程活动是最为活跃的触发因素。在人类不合理工程活动地段，黄土的卸荷与风化裂隙、落水洞、陷穴等尤为发育，降水容易沿着这些通道快速渗入地下，引发地质灾害，降雨成为触发地质灾害最积极的因素。所以，通过气象预报，可有效开展滑坡崩塌泥石流等地质灾害预警，实现防灾减灾的目标。

一、临界降雨量确定

据本次调查资料，2000～2004年发生的13次新滑坡和16次崩塌，其发生频次均与月平均降水量呈显著的正相关，滑坡、崩塌发生时间全部落在6～10月份，在9月份最高，7月和8月次之，6月和10月份较低。地质灾害的发生频次与本区的降水特征有关，9月份常出现淋雨，并伴有大雨，这种降水特征有最利于浸润黄土和入渗补给地下水，触发地质灾害发生；7月和8月份集中了全年75%以上的R_1h≥10mm强降水和82%以上的R_1h≥20mm强降水，这种强降水特征不如9月份有利于降水入渗，所以，7月和8月份出现的灾害频次不如9月份高；6月和10月份强降水频率低于7月，8月和9月，但高于其他月份；另外，10月份也常有淋雨，所以在6月和10月份也引发了地质灾害。由此可见，无论是淋雨，还是强降雨，都是触发地质灾害的因素。

宝塔区历史上仅有一个气象站，不能反映降水特征的空间展布，为了能够揭示区域降水特征，本次与陕西省气象局合作，对1980年到2005年25年间，陕北黄土高原地区的27个气象站的日、时降水量进行了分析，统计了各站日降水量中R_1h≥10mm或20mm的局地暴雨过程，对其气候特征和时空间演变规律进行归类分析、研究总结。研究结果表明：

（1）在25年中，陕北黄土高原共出现R_1h≥10mm的强降水2638时次，R_1h≥20mm强降水574时次，年平均R_1h≥10mm的强降水有106时次，R_1h≥20mm强降水有23时次。

（2）R_1h≥10mm发生时次最多的年份是1994年，为173时次；最少的是1980年，仅有36时次。R_1h≥20mm强降水发生次数最多的年份是1994年，为56时次；最少的是1982年仅有3时次。可见陕北强降水出现时次的年际差异较大，最多年份与最少年份相差十几倍之多。

（3）R_1h≥10mm强降水旬分布具有多峰值的特点。7月中旬，7月下旬和8月上旬为第一高峰值，在数值比较接近也是全年的最大峰值；8月下旬为全年的次峰值，6月上旬为全年的第三峰值。R_1h≥20mm单峰特征较明显，8月上旬为其高峰值，8月上旬之前，强降水频次缓升后，强降水的频次突然降低、减少。

（4）淋雨主要出现在9月，10月份也有淋雨和大雨发生。

（5）宝塔区暴雨年频次＞0.8（图7-5），大雨日年频次为4左右（图7-6）。

图7-5 陕北暴雨年频次分布图

图7-6 陕北大雨年频次分布图

对比分析本区降水特征和地质灾害发生的关系，可以确定地质灾害气象预警的临界降雨量。预警的临界降雨量特征值分别是：

（1）日降雨量≥50mm（R_24h≥50mm）；

（2）6小时降雨量≥25mm（R_6h≥25mm）；

（3）1小时降雨量≥20mm或3小时降雨量≥25mm并且日降雨量≥30mm（R_1h≥20mm或R_3h≥25mm且R_24h≥30mm）；

（4）连续多日降雨，且日降雨量≥10mm。

符合以上条件之一就应该进行地质灾害预警，作为地质灾害气象诱发日向外发布。

据此临界降雨量可以进行模拟校验，校验结果表明，调查区内地质灾害暴雨诱发日为2.5d/a，连阴雨诱发日为2.8d/a，即每年可预报的次数将在2～7次。说明选取上述4项指标是符合实际情况和可以操作的（图7-7）。

图7-7 陕北地质灾害暴雨诱发日分布图

二、地质灾害气象预警级别

参考陕西省地质灾害气象预报预警分级划分，结合调查区实际情况，将预警级别划分为三级：分别是Ⅰ级预警、Ⅱ级预警和Ⅲ级预警。

Ⅰ级预警是高级预警，地质灾害发生概率最大，为地质灾害发布警报级；

Ⅱ级预警是中级预警，地质灾害发生概率中等，为地质灾害发布预报级；

Ⅲ级预警是低级预警，地质灾害发生概率最小，为地质灾害不发布预报级。

三、地质灾害气象预警区划

（一）日降雨量≥50mm预警区划

本降雨量级别在预警气象中相对降雨强度为最小（图7-8）。

图7-8日降雨量≥50mm预警区划图

（1）Ⅰ级预警区的范围最小，仅限于北半部延河流域，分散于这一区域的北部、西部和中部少部分地区（图中深灰色）。总面积927.71km²，占调查区总面积的26.1%。这些地区位居延河干流，河谷深切；以及较长支流的上游，沟谷强烈下切地带，人类工程活动极为强烈，为调查区的地质灾害发育区。

（2）Ⅱ级预警区主要分布在调查区北部延河流域（图中浅灰色），面积1303.96km²，占调查区总面积的36.7%。这一区域大多为延河次级支沟黄土梁、峁地区，主要沟谷多处于中游，人类工程活动较强烈，地质灾害发育强度稍低。

（3）Ⅲ级预警区分布于调查区南部汾川河流域（图中白色），面积1324.33km²，占调查区总面积的37.2%。这里植被茂盛，沟谷宽缓，人类工程活动不强烈，地质灾害极不发育。

（二）6小时降雨量≥25mm预警区划

本降雨量级别在预警气象中相对降雨强度为中等（图7-9）。

图7-9 6小时降雨量≥25mm预警区划图

（1）Ⅰ级预警区的范围较前有所扩大。除北部延河流域中部少量区域外，占据北部延河流域大部分地区（图中深灰色）。总面积1627.70km²，占调查区总面积的45.8%。为调查区地质灾害发育区及部分次发育区。

（2）Ⅱ级预警区的范围较前有所减少。主要分布在调查区北部延河流域（图中浅灰色），南部汾川河流域有少量分布。总面积676.38km²，占调查区总面积的19%。这一区域大多为延河次级支沟黄土梁、峁地区，主要沟谷多处于中游，人类工程活动较强烈，地质灾害发育强度稍低。

（3）Ⅲ级预警区的范围较前有所减少，全部分布于调查区南部汾川河流域（图中白色），面积1251.92km²，占调查区总面积的35.2%。这里植被茂盛，沟谷宽缓，人类工程活动不强烈，地质灾害极不发育。

（三）1小时降雨量≥20mm预警区划

本降雨量级别还包括3小时降雨量≥25mm并且日降雨量≥30mm，在预警气象中相对降雨强度为最大（图7-10）。

图7-10 1小时降雨量≥20mm预警区划图

（1）Ⅰ级预警区的范围为扩展至最大。占据整个北部延河流域（图中深灰色）。总面积2232.67km²，占调查区总面积的62.8%。为调查区地质灾害发育区及全部次发育区。

（2）Ⅱ级预警区的范围缩减至最少。从调查区北部延河流域全部退出，仅分布在南部汾川河流域主干流（图中浅灰色），分布面积194.91km²，占调查区总面积的5.5%。这一区域为汾川河主干流上中游，沟谷切割较强烈，地质灾害发育程度较其他地区稍强。

（3）Ⅲ级预警区的范围缩减至最小，全部分布于调查区南部汾川河流域（图中白色），面积1128.42km²，占调查区总面积的31.7%。这里植被茂盛，沟谷宽缓，人类工程活动较少，地质灾害极不发育。

❻ 地质灾害气象风险预警指的是什么

地质灾害气象风险预警是指在一定地质环境和人为活动背景条件下，专受气象因素的影响，某属一地域、地段或地点在某一时间段内发生地质灾害的可能性大小。它是真实世界遭受损失可能性的一种状态，而不是真实发生的一种状况。由于人类防御灾害能力和实施防灾措施的不同，这种可能性的状态可能发生也可能不发生或部分发生。地质灾害气象风险预警基于地质灾害的主要控制因素（地层岩性、地质结构、地形地貌、岩土体类型等）和激发因素（降雨、地震、冰雪消融、人为活动）通过模型运算来开展工作，控制因素是基本条件，激发因素在不同地区或同一地区不同时段、不同地段常常表现出较大差异。

❼ 地质灾害预警的方法类型

区域地质灾害气象预警可利用报刊、电视、广播、网络等新闻媒体及电话内、传真、手机短容信等方式;地质灾害隐患点预警可利用口哨、铜锣、高音喇叭等。发生地质灾害后，依据严重程度、人员伤亡等，政府将由低到高启动一般(Ⅳ级)、较大(Ⅲ级)、重大(Ⅱ级)、特别重大(Ⅰ级)预警，依次用蓝色、黄色、橙色和红色表示。

❽ 国土资源部中国气象局关于进一步推进地质灾害气象预警预报工作的通知

国土资发〔2011〕135 号

各省、自治区、直辖市及计划单列市国土资源主管部门，气象局，中国地质环境监测院、国家气象中心、中国气象局公共气象服务中心:

为深入贯彻落实 《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》 (国发 〔2011〕20 号)、《国务院办公厅关于加强气象灾害监测预警及信息发布工作的意见》(国办发 〔2011〕33 号)和 《国土资源部与中国气象局关于深化地质灾害气象预警预报工作合作的框架协议》有关精神，进一步推进全国地质灾害气象预警预报工作，现就有关事项通知如下:

一、共同推进地质灾害气象预警预报体系建设

地方各级国土资源、气象部门要根据地质灾害实际情况，围绕地质灾害防治气象服务需求，采用多种方式，争取多方支持，依托现有资源，共同推动在地质灾害易发区建立综合的地质灾害气象观测站网，加快对易发区及周边地区气象观测站的升级改造，加强对已建气象设施的维护和保障，使气象观测设施处于良好运行状态，以满足地质灾害易发区市 (地、州)、县 (区、市)的地质灾害气象预警预报工作顺利开展的需要。

二、健全完善地质灾害气象预报预警信息共享平台和应急联动工作机制

地方各级国土资源、气象部门加快建设地质灾害监测预警信息和气象预报预警信息的共享平台，建立会商机制，共同发布地质灾害气象预报预警信息。要建立应对恶劣天气特别是突发强降雨等极端气象条件的应急联动工作机制。国土资源部门应根据地质灾害气象预警信息，加强应急值守，一旦发生 4 级以上地质灾害气象预警的灾害性天气，要及时启动相关应急预案，切实做好应对防范工作。气象部门应加强 4 级以上地质灾害气象预警灾害性天气的监测、预报、预警和服务保障工作，根据国土资源部门提供的地质灾害发生情况，组织开展加密观测和针对性的预报服务会商，及时提供气象服务信息，并提出相关防范意见和措施建议。要依托现有通信专线，进一步加强双方信息数据共享，重点加强地质灾害易发区监测、灾害数据的充分共享。要进一步加强应急联动能力建设，完善双方信息互通制度，拓展灾害应急联动方式渠道，丰富应急联动技术手段。双方要明确各自的责任部门、联络人员及联系方式，做到责任到人。

三、大力推进地质灾害气象业务标准体系建设

要加强科研和联合攻关，大力推进地质灾害防治气象业务标准体系建设，不断提高地质灾害气象监测预警预报精细化水平。地方各级国土资源、气象部门要联合制定地质灾害易发区气象观测站建设安装、运行维护、检测校准、通讯协议、信息交换共享、预报服务产品制作、信息发布等方面的规范和标准，充分利用各自的资源和技术优势，形成合力，共同加快相关标准和规范的编制工作，促进地质灾害气象业务的规范化发展。联合加强对各级地质灾害气象预警预报业务人员的培训，提高业务水平和能力。要针对地质灾害突发性强等特点，联合研发 6 小时间隔的地质灾害气象预警预报产品，逐步开展地质灾害短时临近预警预报业务。要积极推动基层地质灾害气象预警预报工作的深入开展，推进福建省泉州市、云南省玉溪市和三峡库区地质灾害监测预警示范区建设，深入开展精细化地质灾害气象预警预报试验研究，探索积累经验并在全国推广应用。

四、全面提高地质灾害气象预警信息发布能力

地方各级国土资源、气象部门要积极争取地方政府和有关部门的大力支持，不断加强易灾地区特别是偏远山区、学校、农村等地区的地质灾害气象预警及气象灾害信息发布传播设施建设，努力拓宽预报预警信息覆盖范围。要加强与广电、电信、城建等部门的联系与合作，通过建立协同高效的联合响应机制，利用电视和电台、手机短信、城区显著位置电子广告牌等设施及时发布地质灾害气象预报预警信息，保证预报预警信息渠道畅通、播发及时。

五、积极探索建立多样化的地质灾害防治合作模式

地方各级国土资源、气象部门要根据各地特点和需求，积极探索建立符合本地实际的地质灾害气象业务发展长效合作机制，建立多方参与、权责明晰的地质灾害气象监测系统建设、运营维护与服务提供模式。对于面向公众的灾害性天气预报预警、实况监测信息等服务，属气象部门公益服务范畴的，由各级气象部门无偿提供。对于相关部门和单位提出的个性化地质灾害气象服务需求，由气象部门按照有关规定通过协议方式予以提供。

国土资源部 中国气象局

二〇一一年九月八日

❾ 　地质灾害气象预报预警响应

群测群防机构可通过电视、网络、传真、通讯等形式接收国家、省（自治区、直辖市）、市、县发布的地质灾害气象预报预警信息。

县级群测群防机构收到地质灾害气象预报预警信息后，应在2小时内将信息转发到相关地质灾害防治责任单位、隐患点监测责任人以及隐患区巡查责任单位（或责任人）。

（1）当预警级别为3级时，群测群防机构应通知基层群测群防监测人员注意，查看隐患点变化情况。

（2）当预警级别为4级时，群测群防机构应通知基层群测群防监测人员加密监测，注意防范，做好启动防灾应急预案的准备。

（3）当预警级别为5级时，群测群防组织应立即通知基层群测群防监测人员加强巡查，加密监测。一旦发现地质灾害临灾前兆，应立即发布紧急撤离信号，组织疏散受威胁的人员。

（4）未在地质灾害气象预报预警区域内，出现持续大雨或暴雨天气时，群测群防责任单位和监测人员应及时上岗加强监测。当发现临灾特征时，应立即组织疏散受威胁人员。

（5）鼓励公民和组织通过电话等各种形式向人民政府、国土资源主管部门提供地质灾害灾情和险情信息。

（6）县级群测群防机构在汛期每个月25日前，应将当月地质灾害信息反馈到省（自治区、直辖市）、市国土资源主管部门，信息反馈内容详见附件Ⅰ－5。