羅林勇，叢 英，倫 麗，熊 平

(貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

1 引言

2010年中央經(jīng)濟工作會議明確提出要積極穩(wěn)妥推進城鎮(zhèn)化，提升城鎮(zhèn)發(fā)展質量和水平。據(jù)統(tǒng)計我國每年受氣象災害造成的經(jīng)濟損失占當年GDP的2%～3%，隨著我國工業(yè)化進程的加快和城鎮(zhèn)化建設的發(fā)展，將會有更多的城鎮(zhèn)在發(fā)展中將“天”的因素考慮進來，使城市變得更加宜居。2010年9月貴州出臺加快城鎮(zhèn)化進程促進城鄉(xiāng)協(xié)調發(fā)展的意見。在2011年貴州省推進城鎮(zhèn)化工作領導小組第一次會議上，提出“十二五”末，貴州省將實現(xiàn)城鎮(zhèn)化率40%的目標。隨著貴州省工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設的加快，急需為城鎮(zhèn)化建設中防御氣象災害提供科學合理的決策依據(jù)。

黔南地處副熱帶東亞季風影響下的復雜天氣氣候區(qū)域，氣象災害種類多、范圍廣、頻率高，是我省受氣象災害影響最嚴重的地區(qū)之一。干旱、暴雨洪澇、冰雹、大風、雷電、秋風冷害、倒春寒、凝凍、霧等氣象災害及其引發(fā)的次生災害如地質災害、農作物病蟲害、森林火災等頻繁發(fā)生，對工農業(yè)生產、交通運輸、人民生命財產安全和生態(tài)環(huán)境造成了極大影響。因此，研究建立基于黔南城鎮(zhèn)化建設的氣象災害防御規(guī)劃應用系統(tǒng)具有重要意義。

2 研究內容

研究建立黔南地區(qū)氣象災害歷史數(shù)據(jù)庫(1960—2010)并實現(xiàn)快捷訪問查詢。應用GIS 地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)氣象災害在黔南地區(qū)的區(qū)劃。根據(jù)現(xiàn)有氣象資料建立數(shù)學模型計算得到黔南各縣市及部分重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)重大氣象災害(暴雨、凝凍、干旱)的歷史重現(xiàn)期，并對部分重點區(qū)域作出氣象災害影響的預評估。最終結合當?shù)氐乩砦恢谩⒌匦翁卣?、人口和?jīng)濟布局等提出城鎮(zhèn)化建設中氣象災害防御的合理化對策及建議。同時利用現(xiàn)已布設到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)級的區(qū)域自動氣象站信息，通過預先設定的氣象災害預警閥值，結合多普勒天氣雷達回波圖和天氣預報結論等，建立黔南地區(qū)地縣城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實時氣象災害預警系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)框圖如圖1。

3 問題分析

3.1 建立SQLSERVER 氣象災害歷史數(shù)據(jù)庫

由于普查統(tǒng)計的周期長(近50 a)，范圍廣(涉及全州12個縣市的200 余個鄉(xiāng)鎮(zhèn))，必須通過大量的普查和補充工作才能構建較為完善和科學合理的數(shù)據(jù)庫平臺。

3.2 氣象災害區(qū)劃

借助ARCGIS 等解決對氣象災害進行區(qū)劃和細化并附加對應的地理信息存儲技術?，F(xiàn)今GIS 等地理信息系統(tǒng)已在各個領域得到廣泛的應用，將氣象災害信息進行區(qū)劃細化后疊加在地理信息系統(tǒng)上，具有非常直觀、精確和可辨識的優(yōu)勢。對建成高效的城鎮(zhèn)化建設氣象災害防御規(guī)劃、決策建議平臺系統(tǒng)提供可靠的工具基礎。例如，可以借助ARCGIS中的TIN Datasets 數(shù)據(jù)模型，在不規(guī)則分布的采樣點的采樣值(表征地形)上附加氣象災害區(qū)劃色標值，構成的不規(guī)則三角集合組。即可表達該區(qū)域氣象災害空間連續(xù)分布特征。

圖1 黔南城鎮(zhèn)化建設中氣象災害防御研究系統(tǒng)框圖

3.3 計算氣象災害重現(xiàn)期

根據(jù)現(xiàn)有氣象資料(資料時間序列越長越好)，建立數(shù)學模型計算得到黔南各縣市及部分重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)重大氣象災害(暴雨、凝凍、干旱)的歷史重現(xiàn)期。以直觀科學的氣象災害統(tǒng)計指標代替繁雜無規(guī)律的氣象災情記錄，對建立防御規(guī)劃和決策建議平臺提供理論基礎。

例如暴雨重現(xiàn)期指在一定年代的雨量記錄資料統(tǒng)計期間內，大于或等于某暴雨強度的降雨出現(xiàn)一次的平均間隔時間為該暴雨發(fā)生頻率的倒數(shù)。設計雨水排水系統(tǒng)時，根據(jù)工業(yè)廠房生產工藝及建筑物的性質確定。通俗的來講就是這么大的雨量，多少年出現(xiàn)一次，這是道路排水設計的標準中，也是一個城市規(guī)劃建設給排水管網(wǎng)標準的主要依據(jù)，對防御城市內澇等具有指導性意義。

重現(xiàn)期與頻率成反比，即:P =1/Pn。重現(xiàn)期并不是說正好多少年中出現(xiàn)一次，它帶有統(tǒng)計平均的意義，說得更確切一點是表示某種變量大于或等于某一指定值，每出現(xiàn)一次平均所需的時間間隔數(shù)，只有在大量的過程中，或對長時期而論是正確的。因此，建立數(shù)學模型需要的氣象災害數(shù)據(jù)時間序列越長、災害實例數(shù)據(jù)越多，計算得到的氣象災害重現(xiàn)期就越與實際情況吻合。

3.4 氣象災害防御建議研究

如何科學合理地對黔南城鎮(zhèn)化建設防御氣象災害提出對策和建議。需要根據(jù)重大氣象災害歷史重現(xiàn)期，氣象災害的區(qū)域分布和強度來作出，部分重點區(qū)域還應結合重要流域的走向、主要城鎮(zhèn)地形及人口、經(jīng)濟資源布局等，個別特殊的城鎮(zhèn)還需要對氣象災害的影響作出預評估，才能對城鎮(zhèn)化建設防御氣象災害提出科學合理的規(guī)劃對策和建議。

3.5 預警閥值研究

確立不同區(qū)域城鎮(zhèn)的氣象災害實時預警閥值。氣象災害預警閥值可以依據(jù)《貴州氣象災害的劃分標準》氣業(yè)發(fā)［1997］18 號的相關規(guī)定得出，但由于不同區(qū)域對諸如洪澇、干旱等氣象災害的承受力不同，相同等級的氣象災害的影響也不一致，因此，各區(qū)域預警閥值需在實時預警平臺建立運行中不斷與實際氣象災害影響情況對比檢驗來作出修正。

4 系統(tǒng)應用

4.1 黔南氣象災害歷史數(shù)據(jù)庫的綜合應用

通過對建立SQLSERVER 黔南氣象災害歷史數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)系列統(tǒng)計分析，可得到各要素的氣象災害分布時間系列圖。以黔南州羅甸縣暴雨災害為例(圖2)，統(tǒng)計得到羅甸縣近40 a 暴雨分布時間系列圖(因災害數(shù)據(jù)庫尚未完整補充，故只截取近1970—2007年的數(shù)據(jù))，從圖中可以看出近40 a 來羅甸縣共出現(xiàn)43 次暴雨災情，其中大暴雨災情5次。暴雨災情時間分布上表現(xiàn)出時間間隔縮短、頻率增高的趨勢。因此，在計算得到該縣區(qū)域內暴雨重現(xiàn)期時，也應檢驗其值是否與該趨勢吻合。

圖2 羅甸近40 a 暴雨時間系列分布圖

4.2 氣象災害防御決策預警平臺的構建

構建平臺系統(tǒng)的目的是應用于政府防災減災指揮部和城建規(guī)劃等政府職能部門，應用客戶端較多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性需要得到保證。因此，系統(tǒng)平臺構建時應做到數(shù)據(jù)端與應用端的隔離，可采用server to issue 方式，即服務器發(fā)布方式，由于大量的氣象災情歷史數(shù)據(jù)、實時氣象要素數(shù)據(jù)和數(shù)值預報數(shù)據(jù)等存放于氣象部門數(shù)據(jù)庫，所以平臺服務器最好就在氣象部門搭建，便于數(shù)據(jù)庫的鏈接訪問，同時氣象數(shù)據(jù)流轉封閉回路較為安全。這樣應用服務器構建好后可直接通過Web 發(fā)布方式，用戶通過VPN 等專用網(wǎng)絡或開放網(wǎng)絡連接服務器，用Web 瀏覽器即可顯示應用氣象災害防御決策預警平臺。應用平臺編程實現(xiàn)時應注意以兩個問題:

①系統(tǒng)加載GIS 地理信息數(shù)據(jù)時如何防止氣象災害區(qū)劃數(shù)據(jù)疊加錯位和無顯示的問題。較為精細的地形信息系統(tǒng)才能完好地顯示本地區(qū)地形地貌特征、城鎮(zhèn)內部和周邊環(huán)境，才能更好地滿足專業(yè)用戶對氣象災害的防御規(guī)劃和指揮決策。因此，在多層地理信息數(shù)據(jù)上疊加單一多色氣象災害區(qū)劃數(shù)據(jù)(含經(jīng)緯度信息)技術是關鍵。例如可采用如下3 步實現(xiàn)ArcGIS Server(ADF)2個地圖服務疊加:首先建立地圖服務，建立兩個Map Service:USA和NorthAmerica。進行設定2個地圖的繪制方式:USA:Dynamically from the data，NorthAmerica:Using tiles from its cache;然后添加地圖服務，在MapResourceManager 控件中添加上面的2個地圖服務，NorthAmerica 為items 0，USA 為items 1。在MapResoureItem 集合編輯器中設置，DisplaySettings 參數(shù)在Make backgroud transparent 復選框前面打鉤即可;最后使用地圖服務，設置Map 控件的MapResourceManager 屬性為上一步中的MapResourceManager 控件，然后把Map 控件的PrimaryMapResource 屬性設置為NorthAmerica 地圖服務。

②預警平臺應嚴格依照《貴州氣象災害的劃分標準》和《突發(fā)氣象災害預警信號信號說明》來制定氣象災害預警的等級、圖標、色標和預警時限，提高防御系統(tǒng)預警決策的科學性和統(tǒng)一性。同時應預留氣象災害預警閥值參數(shù)修正入口，以便后期應用中對氣象災害實際影響時間、等級作出對比檢驗后修正。

5 結論與討論

研究建立完整的黔南地區(qū)氣象災害歷史數(shù)據(jù)庫，并利用地理信息系統(tǒng)工具進行區(qū)劃。同時計算得各區(qū)域重大氣象災害的歷史重現(xiàn)期，是構建黔南城鎮(zhèn)防御氣象災害規(guī)劃決策系統(tǒng)的理論基礎。而利用氣象廣泛布設的區(qū)域自動氣象站和專業(yè)氣象站獲取實時氣象資料，結合雷達回波、數(shù)值預報資料等構建城鎮(zhèn)或重點區(qū)域氣象災害預警平臺技術，也提升了黔南地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級城鎮(zhèn)氣象災害實時預警的能力。

通過對黔南城鎮(zhèn)化建設中氣象災害防御的數(shù)據(jù)理論研究，同時結合自動站、雷達和數(shù)值預報等氣象現(xiàn)代技術應用，能較好地為黔南城鎮(zhèn)防御氣象災害提供專業(yè)保障。但研究應用效果與實際情況差別還需在應用過程中不斷檢驗完善。

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