实验室自成立以来,在自然灾害监测预警技术、自然灾害的时空演变、自然灾害的形成机理、自然灾害预警产品研发、自然灾害综合评估与管理等方面取得了系列重要成果,并做出了突出贡献

自然灾害地理学科研团队牵头或参与过不同类型的自然灾害研究课题,为我省地质灾害、气象灾害、水旱灾害、森林火灾等主要自然灾害防控提供过建议。例如,研究团队是第一、第二次鄱阳湖综合科学考察的主要参与单位,参与了江西省历史洪涝灾害调查,主持了江西省水土流失动态监测等项目。研究团队凭借现代信息技术能够对自然灾害评估快速响应。如赣南洪灾中研究团队通过自主研发无人机对接江西省气象局应急指挥车,借助卫星通讯将最严重受灾点实时汛情及时传回指挥部,解决了受灾点最后一公里常规手段无法抵达的问题,为研究部署有效抢险救灾提供了及时准确的技术支撑;2020年7月长江流域特大汛期中,研究团队第一时间通过雷达卫星遥感技术制作了鄱阳县决堤卫星影像图,支持了政府的应急决策;研究团队开发了气象数值预报系统,对气象参数进行了实时精准发布(http://42.194.216.163)。

1) 自然灾害智能监测

实验室致力于省内外自然灾害智能监测技术研发和应用,基于卫星遥感、激光雷达等监测技术,结合物联网、数字孪生等手段方法,研发了基于卫星主被动遥感的地质形变和洪涝灾害的识别方法,实现了潜在地表形变灾害(如滑坡、地面沉降等)和洪水淹没范围的快速识别和提取,为江西省地质和洪涝等灾害的监测提供了有力的技术支撑;研发了基于天气雷达和人工智能的降水反演技术,提升了雷达降水的监测精度,为江西省突发性短时强降水灾害性天气的监测提供了有力的技术支撑;在鄱阳湖南矶山建立了湖气水热交换监测站,积累了大量观测数据,为研究鄱阳湖引起的湖区强对流灾害性天气的形成机制和预警方法提供了数据支撑;在赣南典型森林区域建立了森林火险野外综合科学监测站,积累了大量的凋落物含水率、空气湿度、空气温度等观测数据,为森林火灾的预警提供了数据支撑。同时,实验室在赣南建立了红壤丘陵区生态环境监测与综合治理研究基地,针对气候变化和人类活动引起的赣南红壤丘陵区植被覆被、坡面侵蚀、水土流失进行长期监测,结合省科技特派员工作服务区域灾害防治和社会经济发展2022年12月,江西师范大学与香港航天科技集团合作研发的环境遥感卫星“金紫荆一号06/江西师大一号星”顺利升空,主要用于鄱阳湖流域森林火灾、强对流天气、洪涝灾害等的动态监测。

2) 自然灾害预警

实验室在森林、气象、地质、水文等灾害的预警方面开展了深入的研究。在赣南地区建立了森林可燃物含水固定监测样地,通过该研究突破了长期以来森林火险预报单纯依托天气预报的局限性,而是将林火发生和蔓延的关键因子可燃物含水纳入森林火灾预警模型,研究了森林火灾预警系统平台,建立了江西省森林火烧烈度的预报预警模拟,为江西省森林火灾的预警提供了技术支撑;在气象灾害方面,基于人工神经网络和中尺度气象WRF模式,构建了鄱阳湖流域强降水、大风等天气的预报预警模型。有效耦合àtrous小波分解、Boruta变量选择算法和时序卷积网络,建立了一种预测高度随机月降水的多尺度时序卷积网络模型,改善了整个鄱阳湖流域月降水的预测能力,为鄱阳湖流域防灾减灾工作提供了强有力的技术支撑;在地质灾害方面,利用SAR和GNSS等卫星探测和导航数据,结合时空特征统计分析,划分了江西省地质沉降灾害风险预警等级;在水文灾害方面,基于鄱阳湖流域的降水观测数据,利用深度神经网络,构建了鄱阳湖流域河湖水位、径流等的预报预警模型,为江西水安全的预警工作提供了技术支撑。

3) 自然灾害时空演变及形成机理

实验室长期从事自然灾害的演变规律和形成机理研究。在气象灾害方面,发现鄱阳湖对区域对流、短时强降水、大风、雷电等灾害性天气影响显著且复杂。夜间,鄱阳湖会加强湖体东侧的短时强降水、雷电等灾害性天气,白天鄱阳湖对湖区灾害性天气的影响总体呈减弱趋势,但在特殊情况下也会加强永修等鄱阳湖西岸的灾害性天气。利用动力气象学和数值模拟诊断分析表明,鄱阳湖对区域灾害性天气的影响主要是通过湖陆风环流和对大气稳定度的调节造成,而湖体水温的强度和时空分布情况又会影响湖陆风环流;在不同空间尺度上揭示了火灾和病虫害时空变化关键因子及对气候变化响应。提出了综合气候、植被、地形和人类活动多因素森林灾害发生机理模型,构建了森林灾害程度遥感定量评估模型;在水旱灾害及水土流失等方面,实验室长期从事鄱阳湖流域及赣南地区水文要素变化及其驱动机制研究。结合气候、地质地貌、人类活动等因素,分析赣南地区水土流失易发地区及驱动机制;聚焦鄱阳湖流域洪旱灾害、水污染等问题,借助水文水动力模型和数字孪生技术,设置洪水灾害、干旱灾害、水污染、重大水利工程等典型情景,开展虚拟鄱阳湖流域人水关系调控方案的多角色协同评估与迭代优化实验,助力江西生态环境保护和高质量发展。在地质灾害方面,获取并解译了南昌、萍乡、景德镇等市的地表形变,结合形变成果及局部地质构造等信息,发现上述区域存在多个与人类活动相关的形变风险区域;利用江西德兴铜矿尾矿坝的变形时间序列,探讨了该类地物的变形机制及垮塌风险。

4) 自然灾害综合评估与管理

实验室承担了全省减灾救灾信息交流、政策咨询、技术支持、宣传培训、规划编制等职能,常态性开展灾情管理、损失评估、事故调查、科研项目等工作。长期以来,实验室在灾情信息报送、损失评估分析、灾害调查分析等领域承担技术支撑工作,编制出台《江西省灾情简报》《江西省灾情分析评估》《江西省灾害现场调查报告》等业务产品,全面支撑灾害管理分析决策需求。此外,实验室纵向对接减灾应用示范工程,先后承接了《自然灾害历史分布特点及风险研究—江西省为例》《江西省洪涝灾害智能服务应用示范》《重大自然灾害救助与恢复重建决策支撑示范系统研发》等工程项目,充分利用MIS数理统计、GIS/RS等技术展开应用研究,构建了灾害理论技术研究与应用体系。

此外,实验室是江西省第一次全国自然灾害综合风险普查技术支撑单位,全过程服务自然灾害风险普查高质量完成评估与区划任务。一是以编制完成各类工作方案为抓手,助推自然灾害综合风险普查工作。二是利用多媒体技术制作视频作品,助力自然灾害综合风险普查工作社会宣传。三是组织开展了多轮次技术培训和研讨,为全省普查工作奠定了坚实的基础。四是深度参与自然灾害综合风险评估与区划试点,为全面开展评估与区划工作提供了范例。五是长期派员在省普查办驻点,参与省普查办技术组的统筹、协调调度、管理工作。

实验室的出色工作,先后获得国务院第一次全国自然灾害综合风险普查领导小组办公室、应急管理部授予“第一次全国自然灾害综合风险普查先进个人”1人,通报表扬1人。获推荐评选“江西省第一次全国自然灾害综合风险普查先进集体”1次和“江西省第一次全国自然灾害综合风险普查先进个人”1人。