基于信息扩散理论与热带气旋路径模拟的风险评估

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1、基于信息扩散理论与热带气旋路径模拟的风险评估摘要中国是受热带气旋灾害最为严重的国家之一，对热带气旋进行风险评估对抗灾防灾有一定的指导作用。问题一：本文基于信息扩散理论和热带气旋路径模拟来进行风险评估。首先提取附录所给热带气旋最佳路径经纬度，得到气旋移动轨迹图，依据此图和气旋风圈半径得到历年登陆浙江各市的气旋个数,利用模糊数学处理方法，对所得样本数据进行归一化处理，得到效果较好的各市风险估计值。接着选取地区人口数、GDP和耕地数修正风险估计值。对因子无量纲化处理后，利用加权平均规划法确定各因子权重，进而对风险估计值加权修正。评估结果显示：就出现比例≥3%的热带气旋，温州和绍兴的风险

2、估计值分别为0.0074和0.0071，风险最最高；宁波和舟山风险最低，风险估计值分别为0.0022和0.0009。问题二：首先进行时空分析，接着根据随机分析思想，利用非平稳泊松分布实现对“浣熊”最佳路径的模拟，并在模拟过程中采用指数加权平均模型来刻画热带气旋状态变化的规律。然后基于气旋空间位置的终止概率和能量衰减原理实现对气旋终止地点和概率的模拟。为减小误差，本文对“浣熊”路径模拟共计10次，并利用七级风圈半径等指标采集一系列距离浙江省最近的路径点的信息，分析发现七级风圈半径涉及率0%，六级风圈半径涉及率为60%。接着选取暴雨和强风两个致灾因子来对“浣熊”进行风险评估。评估结果

3、显示：今年七月浙江省的降水预计达到1800mm，“浣熊”行进过程中可能引发浙江省附近海域7-10级大风。“浣熊”对浙江省所带来的灾害影响被评定为Ⅲ级。问题三：通过浙江省历史灾情记录、实时天气状况与评估结果对比的方法来验证风险评估结果。经过对比发现：（1）各市风险评估值与历史气旋灾害损失拟合度较高；（2）“浣熊”行进期间，实际降雨量和风级情况与预测情况有较高的吻合度。因此可以看出该风险评估有较高的准确性和实用性。关键字：信息扩散理论时空分析风险评估路径模拟空间统计模型11问题重述热带气旋是发生在热带海洋上的强烈天气系统，危害极大，是影响我国的主要灾害性天气之一。根据热带气旋中心附近

4、的最大风力的级数大小，热带气旋分为以下几类：热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风；其中，台风是世界上最严重的自然灾害之一，具有极大的破坏力，发生时会造成大量的人员伤亡和财产损失。2014年7月8日9时30分浙江省气象台发布了今年第8号超强台风“浣熊”的消息，08时其中心气旋位置为北纬25.0度、东经126.1度，中心气压935百帕，中心附近最大风力16级，7级风圈半径400公里，10级风圈半径200公里。现需根据题目所给背景知识和数据解决下面三个问题1）根据题目所给附件中的CMA热带气旋最佳路径数据集，并收集其他相关资料，以地级市为单位对浙江省进行热带气旋的风险评估；2）对今年第

5、8号超强台风“浣熊”在浙江省内的危害进行风险评估；3）对所得的结论进行验证；2问题分析问题一的思路分析：考虑到致灾性热带气旋发生频率较低，附件所给CMA热带气旋最佳数据路径集中提供的灾害样本点不多，因此，样本具有模糊不确定性。又由于时间跨度有限，可能会忽略像百年一遇的灾害性热带气旋。故样本不能完全反映实际情况。所以，应把观测样本看作模糊集观测样本。基于这一认识，为提高风险评估的准确性，本文使用基于信息扩散理论的模糊数学方法，通过对热带气旋路径的模拟，统计出历年浙江各市热带气旋登陆次数，在考虑热带气旋致灾因子影响下开展对浙江省各市热带气旋灾害的风险评估。又考虑到各市社会经济发展水平

6、的差异对风险评估的影响，本文选取了各市的人口数、GDP总值和耕地面积三个指标来对风险评估值进行修正。基于模糊数学理论，对这三个指标进行无量纲化处理后作为权数对风险估计值进行修正，得到对浙江各市风险评估修正值。再通过《热带气旋年鉴》中历史热带气旋所造成的实际影响，在风险评估值的基础上划分灾害等级。从而建立起不同热带气旋级别下浙江省各市的风险评估体系。问题二的思路分析：对特定台风“浣熊”进行风险评估，需考虑到信息不全面所带来的评估误差。因此，首先对问题一中所得到的1949-2013年热带气旋信息进行时空分析，接着模拟“浣熊”的行进路线，以确定其对浙江省的影响大小。接着，分析浙江省历史

7、强风、暴雨数据，以便更加准确的评估“浣熊”行进过程中浙江省的天气特征。同时，根据各市GDP和历史台风伤亡数据，针对各市做风险评估，来使得评估结果更具有实用性和参考性。问题三的思路分析：可以通过在《热带气旋年鉴》上查询各市历年热带气旋灾害损失情况来判断问题一中对各市风险评估的可信度。对于“浣熊”评估结果的验证，可以通过与“浣熊”行进期间，浙江省实时天气状况的对比来印证本文评估结果的准确性。3模型假设假设一：本文台风登陆是以台风中心登陆为准，1个台风多次经过一个区域登陆数只记一次。2