唐瀅 蘭紅平 鄭群峰 蔡偉源 張超 劉佳 賴鑫 陳訓來 陳元昭

（1 深圳市氣象臺，深圳 518040；2 深圳南方強天氣研究重點實驗室，深圳 518040）

0 引言

2021年汛期以來，我國各地災(zāi)害性強對流天氣頻發(fā)，4月30日江蘇南通冰雹和災(zāi)害性大風，5月10日湖北武漢大風，5月14—15日江蘇蘇州盛澤、湖北武漢龍卷風，5月22日黑龍江富?？h沉船事故等，都與強對流天氣有關(guān)，造成了重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。強對流天氣主要包括雷暴大風、短時強降水、冰雹和龍卷等[1-2]，其突發(fā)性、局地性強，持續(xù)時間短，預(yù)報難度大，災(zāi)害性極大，易對人民的生命財產(chǎn)安全造成較大的損失[3]。導致強對流天氣的系統(tǒng)屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，很難在中長期預(yù)報中體現(xiàn)，目前主要依靠短時臨近預(yù)報技術(shù)。天氣雷達和衛(wèi)星云圖是當前臨近預(yù)報的主要工具，近年基于人工智能的臨近預(yù)報方法也得到了發(fā)展[4-6]，但2小時是基于雷達和衛(wèi)星資料的外推方法以及基于人工智能的外推方法的預(yù)報時效上限。隨著高分辨率數(shù)值模式和數(shù)據(jù)同化技術(shù)的發(fā)展，將雷達回波外推技術(shù)和高分辨率數(shù)值預(yù)報相結(jié)合[7-8]，可延長預(yù)報時效，擴展為0～6 h，但實際業(yè)務(wù)中可用預(yù)報和預(yù)警時效仍然不超過2 h[9]。

除了提高短臨預(yù)報技術(shù)，各地氣象部門也在不斷探索臺風、暴雨、強對流等各類災(zāi)害性天氣的防御機制[10-12]。中央氣象臺建立了臺風災(zāi)害影響預(yù)評估模型和暴雨災(zāi)害影響預(yù)評估模型，在災(zāi)害發(fā)生前、發(fā)生中和發(fā)生后向黨中央、國務(wù)院、各級政府及有關(guān)部門提出災(zāi)害影響評估信息及相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)決策建議，在2008年南方低溫雨雪冰凍災(zāi)害以及北京奧運會氣象服務(wù)等過程中有效釋用，最大限度地發(fā)揮了服務(wù)效益[13]。在2020年廣東龍舟水過程中，廣東省氣象臺通過提供精細到區(qū)縣和鎮(zhèn)街的定量預(yù)報產(chǎn)品，為各地應(yīng)急部門組織強降水及其次生災(zāi)害的防御和救助提供了精細的參考，省、市、縣三級力量協(xié)同聯(lián)動，為整個過程的防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作提供了有力支撐[14]。浙江省氣象臺在2015年的“燦鴻”臺風和“蘇迪羅”臺風影響過程中，通過向政府和相關(guān)部門提供《氣象信息內(nèi)參》《重要氣象報告》《呈閱件》、“匯報PPT”和《氣象災(zāi)害評估》等決策氣象服務(wù)產(chǎn)品，有效提高了決策氣象服務(wù)質(zhì)量，減少了生命財產(chǎn)的損失[15]。北京城市氣象研究院應(yīng)用最優(yōu)決策模型來輔助決策服務(wù)，在極端暴雨等重大災(zāi)害性天氣過程中提供天氣預(yù)報及預(yù)警的不確定性信息，以供公眾及行業(yè)用戶做各自的決策判斷，從而更好地做出決策判斷、降低災(zāi)害風險[16]。為了減少強對流等災(zāi)害性天氣造成的損失，湖北省氣象局自2011年汛期（5—9月）開始，每周召開一次決策氣象服務(wù)會商，編寫《湖北決策氣象服務(wù)會商》材料和《湖北省氣象局決策氣象服務(wù)任務(wù)分工》材料，會商會對湖北省重大災(zāi)害性天氣過程提前做出研判，便于各個成員單位提前做好聯(lián)動服務(wù)準備。該會商機制在2012年5月28—29日湖北省強降水天氣過程、2015年6月1—2日湖北監(jiān)利下?lián)舯┝魇录冗^程中都發(fā)揮了重要作用[17]。浙江省義烏市氣象局針對強對流天氣建立了“遞進式”氣象服務(wù)流程，從發(fā)現(xiàn)強對流天氣出現(xiàn)苗頭、跟蹤監(jiān)測、組織會商、向上級匯報、編輯預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品等環(huán)節(jié)入手，依托短時臨近天氣監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)平臺、一鍵式預(yù)警發(fā)布平臺等，建立了強對流跟蹤預(yù)報服務(wù)流程，并在2013年5月29日浙江省義烏市強對流天氣過程中得到了很好的應(yīng)用，有效減少了災(zāi)害損失[18]。目前針對臺風、暴雨國省市縣自上而下已有較為完善地應(yīng)對機制和防御措施，但對于局地性、突發(fā)性較強的強對流天氣的應(yīng)對機制仍較少，氣象災(zāi)害預(yù)警信息傳遞“最后一公里”問題仍亟需解決。

深圳地處華南沿海，雷暴大風、短時強降水、冰雹等強對流天氣頻發(fā)。第七次人口普查結(jié)果顯示，目前深圳共有常住人口1756萬人。和北京、上海等城市一樣，深圳是國內(nèi)人口、車輛、經(jīng)濟等密度最高的超大城市之一，市民日常生活和經(jīng)濟社會發(fā)展高度敏感于強對流天氣過程[19]。為有效發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，深圳市氣象局一直以來都在探索各類災(zāi)害性天氣的應(yīng)對和防御機制。在總結(jié)2018年超強臺風“山竹”和2020年深圳近十年最強季風暴雨過程成功服務(wù)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提煉出了重大天氣過程動態(tài)遞進式?jīng)Q策服務(wù)“31631”模式[20]。經(jīng)過一次次重大災(zāi)害性天氣過程的復盤總結(jié)，深圳市氣象局提煉出了突發(fā)強對流天氣的應(yīng)對防御機制。本文以“2021年5月4日深圳第一次強對流天氣過程”為案例，來探討突發(fā)強對流天氣應(yīng)對防御機制。

1 強對流過程概況

2021年5月4日白天到5日早晨，受冷空氣伴隨切變線南下影響，深圳市出現(xiàn)了7～9級雷雨大風和短時強降水，此次過程為2021年深圳第一次強對流天氣過程，具有“影響范圍廣，持續(xù)時間短，風大雨急”的特點。

強對流主要影響時段為4日傍晚至夜間，5月4日08時至5日08時，記錄到全市大雨局部暴雨降水（圖1a），暴雨及以上區(qū)域主要出現(xiàn)在南山區(qū)。全市最大累計雨量69.1 mm（南山區(qū)粵海街道深圳灣體育中心站），期間最大1小時滑動雨量62.7 mm，出現(xiàn)在4日19：37—20：37的南山區(qū)粵海街道深圳灣體育中心站。隨著颮線自西北向東南移動，寶安區(qū)燕羅街道、南山區(qū)粵海街道等多地出現(xiàn)了短時強降水（小時雨量≥20 mm）天氣（圖1b），但颮線移速較快，持續(xù)時間只有1～2 h。全市共有9個站出現(xiàn)8級以上陣風（圖2），最大陣風20.9 m/s（9級，龍崗區(qū)平湖街道平湖站）。

圖1 2021年5月4日08時至5日08時 深圳市24小時累計降雨量（a，紅色箭頭為深圳灣體育公園站，綠色實心圓為華僑城站）；南山區(qū)粵海街道深圳灣體育中心站（G3675）和寶安區(qū)燕羅街道老虎坑站（G3583）逐時降雨量（b） Fig. 1 24-hour cumulative rainfall in Shenzhou (a，the red arrow represents Sports Park Station at Shenzhen Bay and the green solid circle denotes OCT Station) and the hourly rainfall at Sports Part Station (G3675) at Shenzhen Bay, Yuehai Street, Nanshan District and Laohukeng Station (G3583), Yanluo Street, Bao’an District (b) from 08:00 BT of May 4 to 08:00 BT of 5 May 2021

圖2 2021年5月4日08時至5日08時深圳市日最大瞬時風（藍色風向桿為風速≥6級） Fig. 2 Daily maximum instantaneous wind speed from 08:00 BT of May 4 to 08:00 BT of 5 May 2021 (Blue wind shafts stand for the wind speed≥wind scale 6)

深圳市氣象局于2021年5月4日17：25在全市發(fā)布雷雨大風黃色預(yù)警；18：05在全市發(fā)布暴雨黃色預(yù)警；21：30取消暴雨和雷雨大風預(yù)警。預(yù)警期間，共接報36起災(zāi)情，災(zāi)情以積水為主，未接到人員傷亡報告，其中光明區(qū)鳳凰街道龍大高速橋底積水50 cm；南山區(qū)積水較為嚴重，積水最深為濱海大道與科技南路交接處，積水超1 m。深圳機場受雷雨天氣影響取消航班87架次，積壓航班82架次，21時起航班恢復正常。

2 氣象服務(wù)成功經(jīng)驗

本輪強對流天氣“影響范圍廣，持續(xù)時間短，風大雨急”，精準預(yù)報難度大，且正值“五一”假期，安全防范壓力大。在各家數(shù)值模式中短期預(yù)報失敗，且處于假期市民戶外活動較多的情況下，深圳市氣象局采取天氣氣候一體化風險研判、三級短時臨近預(yù)警防線遞進式滾動提示和預(yù)警、預(yù)警信息分步遞進式靶向發(fā)布等措施，建立并完善強對流天氣協(xié)同指揮和防災(zāi)部門快速聯(lián)防聯(lián)動兩項機制，將氣象災(zāi)害影響降至最低，全市未發(fā)生因暴雨和大風造成的重大災(zāi)情及人員傷亡。最終無論是防災(zāi)實效還是市民感受均好過預(yù)期。對此次強對流過程的預(yù)報服務(wù)回顧總結(jié)出以下幾點成功經(jīng)驗。

2.1 建立天氣氣候一體化風險研判機制，基于自主研發(fā)的集合預(yù)報與人工智能短臨預(yù)報技術(shù)提前研判形勢

目前的短期預(yù)報技術(shù)，對中小尺度天氣系統(tǒng)是否會產(chǎn)生強對流天氣的預(yù)報能力有限，但可以通過加強短臨遞進式服務(wù)和氣候風險研判的方式，達到讓防災(zāi)部門和防災(zāi)責任人更好地應(yīng)對災(zāi)害性天氣的目的。氣候風險研判主要包括天氣形勢變化進入強對流多發(fā)季節(jié)、是否進入龍舟水暴雨集中期等，以便防災(zāi)部門提前做好防御工作準備，值班由非汛期狀態(tài)轉(zhuǎn)為汛期狀態(tài)，天氣來臨前安全檢查的重點行業(yè)或部門，防御周期長短人員安排等；短時臨近遞進式服務(wù)，讓防災(zāi)部門按天氣節(jié)奏，遞進式的關(guān)注、啟動響應(yīng)、防御，提高防災(zāi)效率。深圳市氣象局自2021年4月開始就開展月度氣候新聞發(fā)布會和每周滾動訂正預(yù)測工作，氣象信息快報涵蓋短期、中長期、延伸期預(yù)報和氣候監(jiān)測預(yù)測信息。在中長期預(yù)報業(yè)務(wù)中，據(jù)國家氣候中心逐日南海季風監(jiān)測資料顯示4月緯向風指數(shù)逐漸由負值轉(zhuǎn)為正值，4月第5候期間甚至短暫達到季風爆發(fā)的閾值，進入了華南前汛期形勢，且深圳平均開汛時間在4月下旬前后。因此判斷當年深圳天氣形勢將于5月起發(fā)生轉(zhuǎn)變，由前期的干旱少雨轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诰值貜妼α黝l發(fā)的趨勢。基于上述監(jiān)測資料以及中長期集合預(yù)報、各家模式數(shù)值預(yù)報等產(chǎn)品，深圳市氣象局預(yù)報團隊研判“五一”假期后期西南季風顯著增強，天氣不穩(wěn)定，因此深圳市氣象局在4月26日月度氣候新聞發(fā)布會和4月28日《氣象信息快報》中均提示“五一假期后期天氣不穩(wěn)定，有雷陣雨”，并在隨后的預(yù)報和決策服務(wù)信息中滾動訂正，提醒注意防御短時強降雨和雷雨大風等強對流天氣。

在短期預(yù)報業(yè)務(wù)中，常用的大尺度模式ECMWF、NCEP和GRAPES均未準確預(yù)報出此次強對流過程。幾家模式預(yù)報切變線南壓速度較實況嚴重滯后，且都預(yù)報強對流在華南沿海會立即減弱消散，對深圳影響不大。從大尺度模式3日20時起報的結(jié)果來看（圖3），ECMWF和NCEP模式預(yù)報的4日20時的切變線配合的強降雨落區(qū)均位于粵北，未抵達華南沿海，而實況切變線壓到華南沿海地區(qū)，且強度較預(yù)報偏強；GRAPES預(yù)報珠江口附近的降雨強度與范圍與實況較為接近，但粵東的降雨落區(qū)偏北，并且對粵西沿海的降雨出現(xiàn)了漏報。中尺度模式在此次過程中預(yù)報效果也不佳，從華東區(qū)域模式和華南區(qū)域模式在4日11時起報的結(jié)果來看（圖4），華東區(qū)域模式預(yù)報19時的降雨范圍偏小，落區(qū)偏北，強度偏弱，對粵西沿海的降雨出現(xiàn)了明顯的漏報；華南區(qū)域模式預(yù)報19時的降雨落區(qū)偏北，但量級和實況較為接近。而早在5月2日傍晚時段，受低層弱切變影響，深圳局地出現(xiàn)了短時強降水，此次局地短時強降水在前期各類數(shù)值模式預(yù)報中也均未準確體現(xiàn)。深圳市氣象局預(yù)報團隊針對5月2日這次過程進行了分析研判，此時實況資料顯示，副熱帶高壓脊線北抬至13°～15°N，對流層高層南亞高壓西進至南海，西南季風較前期顯著增強，因此判斷深圳天氣形勢已發(fā)生轉(zhuǎn)變，由前期干旱少雨轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诰值貜妼α黝l發(fā)。再結(jié)合“五一”假期前（4月30日）“江蘇沿江及以北地區(qū)遭受突發(fā)大風、冰雹等強對流天氣襲擊，造成11人死亡，102人受傷”這一慘痛教訓，深圳市氣象局以深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部辦公室名義印發(fā)了《關(guān)于做好近期強對流天氣防御工作的通知》，提醒市區(qū)各部門“未來3天我市天氣不穩(wěn)定……易發(fā)生短時強降水、短時大風等局地強對流天氣。3—4日，陰天間多云，局部有（雷）陣雨……雷雨時伴有7～8級短時大風”“我市已處于強對流天氣高發(fā)季，天氣變化劇烈”，提醒各單位“強化思想認識、加強預(yù)警聯(lián)動、突出風險防范、強化應(yīng)急值守”。

圖3 ECMWF模式（a），NCEP模式（b），Grapes模式（c）5月3日20時起報4日20時3小時累計雨量分布和 4日20時3小時累計雨量實況（d）分布 Fig. 3 3-hour cumulative rainfall distribution at 20:00 of 4 May forecasted by ECMWF model(a), NCEP model(b), Grapes model(c) at 20:00 of 3 May and the actual 3-hour cumulative rainfall distribution (d) at 20:00 of 4 May

圖4 華南3 km（Grapes_gz_3km）模式（a），華東3 km模式4日11時起報19時雨量分布（b）和 4日19時雨量實況分布（c） Fig. 4 Precipitation distribution at 19:00 of 4 May forecasted by South China 3 km model (Grapes_gz_3km) (a), East China 3 km model (b) at 11:00 of 4 May and the actual precipitation distribution at 19:00 of 4 May (c)

在短臨預(yù)報業(yè)務(wù)中，深圳市氣象局利用自主研發(fā)的“深圳市雷暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)”以及基于人工智能技術(shù)的“深圳市智能臨近預(yù)報平臺”彌補了大尺度和中尺度模式的不足，在當天臨近時段及時、準確地發(fā)布了預(yù)警信息。深圳市雷暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)[21-22]采用WRF ARWv3.5.1預(yù)報模式；雙重網(wǎng)格嵌套，外層和內(nèi)層網(wǎng)格分辨率為12 km和4 km，水平網(wǎng)格數(shù)分別為209×177、421×361，垂直層數(shù)51層；初始場和邊界條件采用歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）實時預(yù)報產(chǎn)品（0.125°×0.125°）和美國全球集合預(yù)報系統(tǒng)（GEFS）p01～p10集合成員的實時預(yù)報產(chǎn)品（1°×1°）；利用ARPS5.3.2同化模塊和云分析模塊對廣東11部多普勒雷達的徑向風和反射率資料進行同化、預(yù)報；采用不同初始場、邊界條件和物理參數(shù)化方案組合形成了11個集合成員，進行對流尺度預(yù)報?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的“深圳市智能臨近預(yù)報平臺”利用廣東省11部多普勒天氣雷達反射率拼圖資料，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[23]、決策樹模型[24]等AI技術(shù)進行未來2 h逐6 min、連續(xù)20幀雷達回波圖的預(yù)測預(yù)報，為強對流天氣的短臨預(yù)報提供支撐。4日上午強對流天氣系統(tǒng)位于粵北地區(qū)逐漸南壓，深圳市氣象局開始密切監(jiān)測跟蹤?！吧钲谑欣妆┏叨燃项A(yù)報系統(tǒng)”中的“M00”成員以及“降雨概率匹配平均值”均于4日11時報出強對流將于當天19時起影響深圳（圖5），“深圳市智能臨近預(yù)報平臺”中各類人工智能算法16時的預(yù)報結(jié)果則是18時開始影響深圳（圖6）。4日下午16時，颮線位于廣東中部地區(qū)，并伴隨8～10級雷雨大風，深圳上游的廣州、肇慶和佛山等地最大小時雨強在30～40 mm/h。結(jié)合上述觀測與預(yù)報結(jié)果，深圳市氣象局預(yù)報團隊預(yù)判“強對流天氣系統(tǒng)將于18時30分前后開始影響深圳市寶安、光明等地區(qū)，并自西北向東南影響全市，將帶來20～30 mm/h的短時強降雨和8級短時大風”。于16：45通過微信群、一鍵通等渠道向防災(zāi)部門和防災(zāi)責任人發(fā)布雷雨大風提示信息，并電話通知應(yīng)急、三防和水務(wù)部門。深圳市氣象局于17：25發(fā)布了深圳市歷史首個全市雷雨大風黃色預(yù)警，預(yù)警信號提前量為106 min；18：05發(fā)布全市暴雨黃色預(yù)警，信號提前量為100 min。20：40深圳市規(guī)劃和自然資源局與深圳市氣象局聯(lián)合發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害氣象風險預(yù)警2021年第1號。21：20取消全市雷雨大風黃色和暴雨黃色預(yù)警信號。在此次強對流過程中，深圳市氣象局自主研發(fā)的人工智能短時臨近預(yù)報系統(tǒng)和雷暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)發(fā)揮了極大的作用。

圖5 深圳市雷暴尺度集合預(yù)報2021年5月4日11時 M00成員（a），降雨概率匹配平均值逐小時降雨預(yù)報結(jié)果（b）和 19時降雨實況（c） Fig. 5 Thunderstorm-scale ensemble forecasting in Shenzhen at 11:00 of 4 May 2021 by M00 (a), hourly rainfall forecast of rainfall probability matching mean value (b) and the actual rainfall at 19:00

圖6 深圳市智能臨近預(yù)報平臺2021年5月4日16時雷達回波預(yù)報18時結(jié)果 Fig. 6 Radar echo forecast for 18:00 BT of 4 May 2021 made by Shenzhen Smart Nowcasting Platform at 16:00 BT of 4 May 2021

2.2 建立三級短臨預(yù)警防線遞進式滾動提示和預(yù)警

深圳市氣象局基于自主研發(fā)的“深圳市臨近預(yù)報決策支持平臺”（PONDS），建立了“關(guān)注區(qū)、監(jiān)視區(qū)、警戒區(qū)+責任區(qū)”三級監(jiān)測預(yù)警防御圈（圖7），將強對流天氣監(jiān)測區(qū)域擴大到150～200 km，同時優(yōu)化改進業(yè)務(wù)平臺提示功能，對颮線等系統(tǒng)性強對流天氣進入關(guān)注區(qū)并預(yù)判有可能影響本市時發(fā)布提示，隨著強對流回波靠近，分級遞進式發(fā)布預(yù)警提示、預(yù)警信號和實況監(jiān)測預(yù)測信息。（1）第一級預(yù)警防線，回波進入關(guān)注區(qū)（距離深圳150～200 km），自4日上午強對流位于粵北起，深圳市氣象局就開始對強對流進行密切監(jiān)測跟蹤。上午10時，颮線位于粵北地區(qū)，移速緩慢，韶關(guān)、清遠等地最大小時雨強20～30 mm，并伴隨8級左右雷雨大風，深圳市氣象臺于上午10：32向市區(qū)防災(zāi)應(yīng)急部門和防災(zāi)責任人發(fā)布當日提醒“強對流天氣將于今晚影響深圳”。（2）第二級預(yù)警防線，強回波進入監(jiān)視區(qū)（距離深圳約100～150 km）。下午16時，颮線逐漸南移至廣東中部地區(qū)，強度略有加強，深圳上游的廣州、肇慶和云浮等地最大小時雨強在30～40 mm，并伴隨8～10級雷雨大風。深圳市氣象臺提前2小時于16：45提醒市委、市政府值班室和防災(zāi)應(yīng)急部門“強對流云團將于18：30前后開始影響我市，將帶來短時強降雨和短時大風，稍后將發(fā)布雷雨大風黃色和分區(qū)暴雨黃色預(yù)警”，市領(lǐng)導收報后第一時間做出加強防御的批示。（3）第三級預(yù)警防線，回波移近警戒區(qū)（距離深圳小于100 km）并預(yù)判將于稍后影響深圳。17時左右回波移至與深圳相鄰的東莞，東莞北部出現(xiàn)6級左右大風，深圳市氣象臺于17：25、18：05發(fā)布雷雨大風黃色預(yù)警和黃色暴雨預(yù)警信號。18：45強對流云團開始進入深圳轄區(qū)（責任區(qū)），出現(xiàn)短時強降雨和雷雨大風，深圳市氣象局持續(xù)更新實況監(jiān)測和預(yù)警決策信息，并通過電話、微信等渠道及時報告，助力防災(zāi)應(yīng)急部門掌握最新情況聯(lián)動指揮防御；影響過程結(jié)束后第一時間提供暴雨監(jiān)測專報，小結(jié)此次過程風雨實況、預(yù)警情況及未來天氣預(yù)測。此次過程中，PONDS平臺自動識別到了颮線、短時強降水、短時大風和雷電等強對流天氣，預(yù)報員基于這些強對流天氣系統(tǒng)的識別結(jié)果，綜合研判災(zāi)害風險即將影響的區(qū)域，實時通過微博、微信群、一鍵通、短信和電話等渠道向市區(qū)各級防災(zāi)責任部門、防災(zāi)責任人和公眾發(fā)布強對流天氣提示信息，做到了公眾、決策服務(wù)信息全覆蓋，充分發(fā)揮了決策服務(wù)和公眾服務(wù)的效益。

圖7 深圳市氣象局三級監(jiān)測預(yù)警防御圈疊加2021年5月4日10：30雷達回波圖 Fig. 7 The composite image of three-level monitoring and early warning defense line of Shenzhen Meteorological Bureau and the radar echo at 10:30 BT of 4 May 2021

2.3 建立強對流天氣防御協(xié)同指揮、防災(zāi)部門快速聯(lián)防聯(lián)動機制

2021年深圳市氣象局組織修訂了《深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》，牽頭成立了深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部。一是理順與各專項應(yīng)急指揮部職責分工。明確深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部負責雷雨大風等9類氣象災(zāi)害防御的組織、協(xié)調(diào)和指導工作，市三防指揮部負責臺風、暴雨和干旱三類氣象災(zāi)害防御的組織、協(xié)調(diào)和指導工作。當雷雨大風及任一級別暴雨預(yù)警信號同時生效時，在市三防指揮部的統(tǒng)一領(lǐng)導下開展災(zāi)害防御工作。二是明確各成員單位職責劃分。深圳市氣象局作為成員單位負責氣象災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報和預(yù)警信息發(fā)布等工作，同時作為市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部辦公室發(fā)揮“統(tǒng)”的職責，市應(yīng)急管理局負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)氣象災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作，重點發(fā)揮“救”的職責，其他各成員單位按照機構(gòu)職能履職職責，共同承擔“防”的職責。三是明確屬地防御管理原則。各區(qū)設(shè)立區(qū)氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部，負責組織和協(xié)調(diào)本行政區(qū)域氣象災(zāi)害的防范和應(yīng)對工作。

深圳市氣象局于5月2日以深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部辦公室名義印發(fā)了《關(guān)于做好近期強對流天氣防御工作的通知》，提醒市區(qū)各部門未來3天天氣不穩(wěn)定，易發(fā)生短時強降水、短時大風等局地強對流天氣，要求各單位務(wù)必加強預(yù)警聯(lián)動和防御值守。通過發(fā)揮防災(zāi)部門快速聯(lián)防聯(lián)動防御機制作用，市區(qū)各部門積極聯(lián)動，有效應(yīng)對本次強對流天氣過程。在5月4日強對流天氣過程中，氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部和三防指揮部高效協(xié)同防御。深圳市氣象局基于S波段和X波段雷達協(xié)同觀測、自動站監(jiān)測等多源實況資料，借助“深圳市雷暴尺度集合預(yù)報系統(tǒng)”以及基于人工智能技術(shù)的“深圳市智能臨近預(yù)報平臺”等臨近預(yù)報平臺外推研判，于4日17：25發(fā)布全市雷雨大風黃色預(yù)警信號，氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部辦公室發(fā)布全市關(guān)注級應(yīng)急響應(yīng)；18：05發(fā)布黃色暴雨預(yù)警信號，市三防指揮部辦公室發(fā)布全市關(guān)注級應(yīng)急響應(yīng)，雷雨大風與暴雨預(yù)警信號同時生效時，由市三防指揮部統(tǒng)一領(lǐng)導開展災(zāi)害防御工作。同時共享預(yù)警防御指揮渠道，深圳市氣象局和三防指揮部共享“應(yīng)急一鍵通”平臺、市區(qū)三防決策微信群等渠道，先后向5.3萬名三防成員單位，市、區(qū)、街道、社區(qū)四級和重點企事業(yè)單位的防災(zāi)責任人發(fā)布預(yù)警服務(wù)圖文信息共25條，實時對防災(zāi)部門和責任人遞進式預(yù)警，實時聯(lián)動。另外，深圳市氣象局已實現(xiàn)智慧氣象平臺與市住房建設(shè)局建設(shè)工程智能監(jiān)管平臺、市建筑工務(wù)署指揮調(diào)度系統(tǒng)平臺實時對接，基于此，深圳市氣象局在此次強對流過程中為市住房建設(shè)局管轄的2622個工地、9207名責任人提供實時氣象預(yù)警預(yù)報服務(wù)，預(yù)警信息直達建設(shè)工地、交通工地、水務(wù)工地和海上工程的防災(zāi)責任人，確保工地人員有足夠的時間啟動預(yù)案和人員撤離。本次天氣過程期間全市共出動人員14184人次，出動車輛3445車次，解救被困人員14人，切實發(fā)揮了氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，有力保障了“五一”節(jié)日期間城市安全運行和人民群眾生命財產(chǎn)安全。

2.4 建立突發(fā)事件預(yù)警信息分步遞進式靶向發(fā)布機制，實現(xiàn)雷雨大風預(yù)警短信市民（含外來人員）全覆蓋

氣象災(zāi)害預(yù)警信息傳遞的“最后一千米”問題一直以來都是各地氣象部門關(guān)注的重點和難點。在深圳，信息傳遞主要面臨三個問題：一是面廣量大，目前深圳共有常住人口1756萬人，加上外來人員，通常需要覆蓋2000多萬人；二是時效極短，強對流天氣過程生效很快，有效預(yù)警時間僅為1～2 h，在如此短時間內(nèi)實現(xiàn)信息傳遞十分困難；三是局地性強，在深圳經(jīng)常會出現(xiàn)“隔街有雨”現(xiàn)象，特別是短時強降水，通常只發(fā)生在10～100 km2內(nèi)，這就需要信息服務(wù)具有極強的“靶向發(fā)布”能力。手機短信是解決上述問題的有效途徑之一。自2002年起深圳市氣象短信業(yè)務(wù)就已正式啟動，當年定制用戶超過10萬，到了2010年氣象短信定制數(shù)超250萬；經(jīng)過業(yè)務(wù)技術(shù)的不斷提升，到2017年，全面提升了高級別預(yù)警信號全網(wǎng)發(fā)布效率，達到5000條/s，實現(xiàn)了兩小時內(nèi)覆蓋2000萬人的模板，當年累積覆蓋1.05億人次。深圳市氣象局和通信公司建立合作機制，創(chuàng)新應(yīng)用微區(qū)域網(wǎng)格大數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)，實現(xiàn)面向公眾手機全網(wǎng)預(yù)警短信以街道為最小單元精準分區(qū)發(fā)布。在此次強對流過程中，突發(fā)預(yù)警短信也發(fā)揮了重要作用。深圳市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心基于“深圳市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布管理平臺”，結(jié)合觀測的颮線移動方向和移動速度以及臨近預(yù)報平臺的外推結(jié)果，首次根據(jù)研判的雷雨大風影響時間先后分5批次（17：25、18：15、19：11、19：32、20：02）自西北向東南，向全市各區(qū)發(fā)布靶向預(yù)警短信，共發(fā)送2142萬人次（圖8），確保所有在深市民均可提前收到雷雨大風預(yù)警短信；同時也首次在這類生命史很短的強對流天氣中利用戶外電子顯示屏發(fā)布提示信息，全市沒有因暴雨和大風發(fā)生重大災(zāi)情及人員傷亡。受到了廣大市民的一致好評。良好的公眾服務(wù)效果也得益于平時的氣象科普工作，深圳市氣象臺借助深圳市氣象局、深圳市天文臺兩個科普基地，以及“深圳天氣”微信、微博等平臺，進行廣泛的科普宣傳工作，使得廣大市民對氣象災(zāi)害預(yù)警信號以及相關(guān)的防御措施等有了一個基礎(chǔ)的了解，從而在面臨災(zāi)害性天氣時能夠進行正確的防御。

圖8 深圳市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布管理平臺 Fig.8 The Management Platform for Shenzhen Emergency Warning Information Release

3 總結(jié)與討論

面對2021年深圳第一次強對流天氣，深圳市氣象局依托現(xiàn)代化監(jiān)測和研究成果，發(fā)布了深圳市首個“雷雨大風”預(yù)警信號，首次面向公眾實現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警信息靶向精準發(fā)布。依托深圳市氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部、深圳市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心、微博和微信等平臺，實現(xiàn)了基于災(zāi)害風險影響的全流程全鏈條風險預(yù)警服務(wù)，為各級防災(zāi)部門有效防御提供了支持，為公眾提供了有效的風險提示，是一次較為成功的公眾氣象服務(wù)、決策氣象服務(wù)過程。這次強對流過程，由于天氣系統(tǒng)較為明顯，是由一條顯著的颮線自西北向東南移動影響深圳市，預(yù)警預(yù)報服務(wù)效果較好。但也存在很多系統(tǒng)移向、生消趨勢并不顯著的強對流天氣，例如下?lián)舯┝骱妄埦淼?，局地性、突發(fā)性極強，有效監(jiān)測都十分困難，提前預(yù)警更是難上加難。面對這類尺度小、突發(fā)性隨機性強、變化快、預(yù)警時效短、風險高的強對流天氣，如何進一步提高和改善氣象服務(wù)效果，圍繞強對流天氣預(yù)警預(yù)報的“早、精、準”，本文提出了以下幾點建議和展望。

首先，可以將強對流短時臨近預(yù)報、分災(zāi)種強對流潛勢預(yù)報和中長期集合預(yù)報相結(jié)合，建立天氣氣候一體化機制，同時建立三級預(yù)警防線遞進式滾動提示和預(yù)警機制，從而延長預(yù)警預(yù)報的時效。

其次，實現(xiàn)從識別強對流單種風險向識別和研判強對流的綜合風險的轉(zhuǎn)變，從重點識別某種強對流系統(tǒng)到廣撒網(wǎng)識別風險影響區(qū)域的轉(zhuǎn)變，防范綜合風險、系統(tǒng)風險和多種災(zāi)害疊加風險。例如在本次過程中，深圳市氣象局自主研發(fā)的PONDS平臺自動識別到了颮線、短時強降水、短時大風和雷電等強對流天氣，預(yù)報員基于這些強對流天氣系統(tǒng)的識別結(jié)果，綜合研判災(zāi)害風險即將影響的區(qū)域，通過“深圳市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布管理平臺”向各區(qū)域群眾分步遞進式靶向發(fā)布預(yù)警信息。

最后，加強強對流天氣的應(yīng)對要從建立和完善應(yīng)對強對流災(zāi)害天氣系統(tǒng)的預(yù)警業(yè)務(wù)鏈著手，加強強對流天氣系統(tǒng)綜合風險的快速識別和研判，預(yù)警產(chǎn)品快速編輯，強對流天氣預(yù)警的高效傳播。近年來深圳市氣象局持續(xù)開展預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)研究和系統(tǒng)建設(shè)，與移動聯(lián)通和電信三大運營商共同構(gòu)建了預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，目前已實現(xiàn)2小時內(nèi)預(yù)警信息覆蓋2400多萬在深及來深漫游用戶。但是強對流天氣瞬息萬變，目前預(yù)警信息的發(fā)布過程只是在平臺自動識別的基礎(chǔ)上，人工研判風險，手動發(fā)布信息，還無法滿足針對特殊人群等服務(wù)對象的預(yù)警信息快速、精準發(fā)布的要求。未來還需要進一步加強預(yù)警信息精準靶向發(fā)布技術(shù)的研究，實現(xiàn)“強對流系統(tǒng)識別，災(zāi)害風險研判，精準靶向發(fā)布”全自動流程，在防范和應(yīng)對突發(fā)強對流天氣過程中做到“早、精、準、快”。