馬霜霜，劉 宣，畢 敬

內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰 024000

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及計算機處理能力的不斷提高，我國的氣象預(yù)警業(yè)務(wù)水平也得到了很大的提高。尤其是近年來，隨著國家“十五”“211工程”和重大科技專項的相繼實施，全國范圍內(nèi)建立了較為完整的國家級綜合氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，初步具備了開展綜合業(yè)務(wù)的能力。

1 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)介紹

1.1 氣象服務(wù)和氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)定義

氣象服務(wù)是指通過氣象觀測、預(yù)報和分析等手段，為社會經(jīng)濟活動和公眾服務(wù)提供有關(guān)天氣、氣候、環(huán)境和災(zāi)害等方面的信息、預(yù)警和建議，以支持決策和規(guī)劃，并提高社會生產(chǎn)力和生活質(zhì)量。氣象服務(wù)可以被應(yīng)用于各行各業(yè)，包括農(nóng)業(yè)、交通、能源、環(huán)保、旅游等領(lǐng)域[1]。

氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)(METS)是指利用各種現(xiàn)代技術(shù)手段，實時監(jiān)測和動態(tài)預(yù)測可能發(fā)生的氣象災(zāi)害，并發(fā)出警告，以及針對其可能造成的影響程度提出預(yù)防措施，以減少或避免損失，從而實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益的統(tǒng)一[2]。其中，氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)主要由多種子系統(tǒng)組成，包括天氣預(yù)報、衛(wèi)星云圖、數(shù)值模式等基礎(chǔ)性信息獲取與處理，還包括基于這些基礎(chǔ)信息的分析計算及預(yù)報服務(wù)、決策支持、應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)、災(zāi)后評估服務(wù)等。

1.2 氣象服務(wù)和氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的主要特征

氣象服務(wù)的主要特征包括預(yù)測和預(yù)警、數(shù)據(jù)和信息、技術(shù)支持和公共服務(wù)[3]。氣象服務(wù)機構(gòu)通過分析氣象數(shù)據(jù)和氣象模型，提供天氣預(yù)報和氣象預(yù)警服務(wù)，幫助公眾做好防范和應(yīng)對自然災(zāi)害的準(zhǔn)備。收集、整理和發(fā)布氣象數(shù)據(jù)和信息，包括天氣情況、氣象變化、氣象災(zāi)害和氣象科學(xué)研究成果等，為公眾、提供參考。同時，氣象服務(wù)機構(gòu)還不斷引進和研發(fā)新技術(shù)，如衛(wèi)星遙感、雷達監(jiān)測、模型預(yù)報等，提升氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性和時效性，并為公眾提供各種氣象服務(wù)，如天氣咨詢、氣象觀測、氣象培訓(xùn)等，加深公眾對氣象科學(xué)的認識和理解[4-5]。

氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的主要特征是實時性、綜合性、可視化和多樣性。氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)需要及時準(zhǔn)確地獲取氣象數(shù)據(jù)和信息，及時發(fā)出預(yù)警，以便人們能夠采取措施應(yīng)對災(zāi)害。同時，也需要綜合考慮氣象因素、地理位置和人口密度等信息，準(zhǔn)確預(yù)測可能發(fā)生的災(zāi)害類型和范圍，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，還需要以可視化的方式呈現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警信息，讓公眾能夠直觀地了解災(zāi)害的嚴(yán)重性，以便及時采取應(yīng)對措施。最重要的是可以提供多種途徑和方式進行預(yù)警信息的發(fā)布和傳播，以便不同人群及時接收到預(yù)警信息，從而最大限度地降低災(zāi)害的影響。

1.3 氣象災(zāi)害預(yù)警方法

氣象災(zāi)害預(yù)警方法通常包括以下4種：(1)基于觀測數(shù)據(jù)的預(yù)警方法，通過分析氣象觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)天氣變化趨勢和氣象參數(shù)的變化程度預(yù)警氣象災(zāi)害；(2)基于氣象預(yù)報的預(yù)警方法，根據(jù)氣象預(yù)報結(jié)果，預(yù)測將要出現(xiàn)的氣象災(zāi)害，通過預(yù)警信息在第一時間告知公眾，提前做好防范工作；(3)基于遙感數(shù)據(jù)的預(yù)警方法，利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、雷達等技術(shù)，對氣象災(zāi)害進行監(jiān)測、預(yù)警和預(yù)報；(4)基于社會反饋的預(yù)警方法，通過公眾的反饋和報警信息，及時發(fā)現(xiàn)和處理氣象災(zāi)害，同時增強公眾的氣象安全意識和提高自我防范能力。

2 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)需求分析

2.1 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的業(yè)務(wù)陳述

氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)是一種基于氣象數(shù)據(jù)分析和預(yù)測的系統(tǒng)，旨在提供及時和準(zhǔn)確的氣象災(zāi)害預(yù)警信息，為公眾提供及時、準(zhǔn)確的災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)，幫助人們做好災(zāi)害防范和減災(zāi)工作，保障人們的生命財產(chǎn)安全。該系統(tǒng)主要包括以下4個方面：

(1)氣象數(shù)據(jù)采集和處理。通過觀測站、衛(wèi)星、雷達等手段采集氣象數(shù)據(jù)，并對其進行處理和分析，生成相應(yīng)的氣象預(yù)測信息。

(2)災(zāi)害預(yù)警發(fā)布。在氣象災(zāi)害即將發(fā)生或正在發(fā)生時，通過手機、電視等終端設(shè)備向公眾發(fā)布相應(yīng)的預(yù)警信息，包括預(yù)警類型、發(fā)生時間、影響范圍和應(yīng)對措施等。

(3)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)。當(dāng)氣象災(zāi)害發(fā)生后，系統(tǒng)將及時向相關(guān)部門和機構(gòu)發(fā)布應(yīng)急響應(yīng)通知，并提供相關(guān)的救援和救援指南。

(4)災(zāi)害風(fēng)險評估。通過分析和比對氣象數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以預(yù)測和評估未來一段時間內(nèi)可能發(fā)生的氣象災(zāi)害，幫助人們做出相應(yīng)的防范和應(yīng)對決策。

2.2 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)管理模式

氣象服務(wù)與氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)管理模式通常由氣象部門負責(zé)，其主要任務(wù)是通過氣象監(jiān)測、預(yù)警和預(yù)報，及時向公眾發(fā)布氣象信息和氣象災(zāi)害預(yù)警，保障公眾生命和財產(chǎn)安全。在管理模式上，氣象部門應(yīng)該建立完善的預(yù)警發(fā)布機制，增強預(yù)警信息的準(zhǔn)確性和時效性，同時提高公眾對氣象信息和預(yù)警的認知度和接受程度，確保公眾能夠及時采取相應(yīng)的防范措施。此外，氣象部門還應(yīng)該加強與其他部門的協(xié)作和聯(lián)動，共同應(yīng)對氣象災(zāi)害帶來的挑戰(zhàn)。

李笑也對剛進公司時戴威的那種號召力記憶猶新?！霸诠鹃_會時，只要戴威振臂一呼，大家就如同打雞血一般，要去改變世界。他為人很正，很有號召力，聯(lián)創(chuàng)（聯(lián)合創(chuàng)始人）們很支持他，員工也很喜歡他。”

2.3 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的流程

氣象服務(wù)和氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的流程是氣象局通過氣象監(jiān)測設(shè)備和衛(wèi)星等手段采集氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、降雨量等指標(biāo)。通過處理和分析采集到的氣象數(shù)據(jù)后，生成各種氣象圖表和預(yù)報模型，用于預(yù)測未來的氣象變化趨勢。當(dāng)氣象局發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)生氣象災(zāi)害時，會向各級政府及相關(guān)單位發(fā)布氣象災(zāi)害預(yù)警信號，提醒公眾采取應(yīng)對措施。各級政府和相關(guān)單位接到氣象災(zāi)害預(yù)警后，啟動應(yīng)急預(yù)案，采取措施減輕災(zāi)害的影響。氣象局和相關(guān)部門對氣象災(zāi)害預(yù)警的有效性進行評估，并通過對災(zāi)情的監(jiān)測和分析，不斷優(yōu)化氣象服務(wù)和預(yù)警系統(tǒng)的流程與技術(shù)。

3 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的總體設(shè)計

3.1 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計原則和思路

氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計原則和思路應(yīng)遵循以下幾個方面：(1)覆蓋面廣?？梢酝ㄟ^多種渠道向各級政府、有關(guān)部門和社會公眾提供實時、全面和準(zhǔn)確的天氣信息；同時，通過多種手段將天氣預(yù)報信息傳遞給有關(guān)單位，如電視、廣播、報紙等，使社會各方面及時了解天氣情況，以便采取相應(yīng)措施。(2)快速準(zhǔn)確。我國幅員遼闊，各地氣候差異很大，在短時間(一般不超過30 min)內(nèi)的天氣變化是經(jīng)常發(fā)生的，這就需要氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)快速做出預(yù)測，并發(fā)出警報。(3)靈活多樣。為了更好地滿足不同層次用戶的需求，除傳統(tǒng)的電話報警外，還可采用短信報警、電子郵件等方式。(4)保證服務(wù)質(zhì)量。為了保證各種信息的時效性，確保其質(zhì)量，必須建立完善的信息傳輸機制和服務(wù)保障體系，保證各類信息傳遞的暢通。

3.2 氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)

氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的架構(gòu)一般包括以下5個部分：

(1)數(shù)據(jù)采集包括地面監(jiān)測站網(wǎng)觀測的實時數(shù)據(jù)及各類專業(yè)部門提供的專題預(yù)報等。數(shù)據(jù)采集是建立系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)預(yù)報產(chǎn)品生產(chǎn)的前提。目前，我國已經(jīng)初步建成由國家氣候中心、省級氣候中心(臺)和區(qū)域自動站組成的全國陸地自動站網(wǎng)。隨著國家氣候中心的組建及業(yè)務(wù)工作的開展，未來將逐步形成覆蓋全中國的陸地表層大氣探測網(wǎng)絡(luò)體系；同時，各級地方專業(yè)部門的預(yù)報服務(wù)也將納入這一體系，增強數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性。

(2)分析計算包括數(shù)值預(yù)報模式、概率論與數(shù)理統(tǒng)計方法等。目前，我國主要采用基于常規(guī)模式的多元統(tǒng)計量降水量的數(shù)值預(yù)報方法。該方法具有快速響應(yīng)的優(yōu)點，但同時也存在一定的不足。例如：在極端情況下，由于雨強過大而出現(xiàn)“過水”現(xiàn)象，即實際降雨量小于理論值，“過水”現(xiàn)象的出現(xiàn)會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運作，導(dǎo)致誤差積累，增加后續(xù)計算的難度。

(3)數(shù)據(jù)分析模塊，通過對采集到的氣象數(shù)據(jù)進行分析、計算和預(yù)測，確定氣象災(zāi)害可能發(fā)生的時間和地點，并生成相應(yīng)的預(yù)警信息。在這一環(huán)節(jié)中，除要保證所生成的結(jié)果能夠被用戶正確理解外，還要保證其結(jié)果的可靠性。這就需要利用多種數(shù)學(xué)模型對其進行檢驗。

(4)預(yù)警發(fā)布模塊，將生成的預(yù)警信息通過多種方式向社會公眾、相關(guān)部門和機構(gòu)等發(fā)送，包括短信、電話、電視、廣播等方式。

(5)災(zāi)情反饋模塊，當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)情時，及時接收相關(guān)部門的反饋情況，并根據(jù)反饋情況更新整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

4 氣象服務(wù)與氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)存問題

其次，公眾防災(zāi)意識不強。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，人們的物質(zhì)文化生活水平不斷提高。但受傳統(tǒng)觀念影響，人們?nèi)源嬖谥厣a(chǎn)、輕生活，重發(fā)展、輕安全，重眼前利益、輕長遠利益等思想。同時，由于信息傳播渠道不暢，使得公眾對氣象服務(wù)的認識不足，一些地方仍存在“靠天吃飯”的現(xiàn)象，從而增加了自然災(zāi)害的發(fā)生概率。由于部分地區(qū)群眾缺乏防災(zāi)減災(zāi)知識，導(dǎo)致出現(xiàn)因未及時采取有效應(yīng)對措施而造成人員傷亡或財產(chǎn)損失。

再次，氣象部門服務(wù)能力不足。隨著經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展，人們對氣象服務(wù)的需求不斷增加。但當(dāng)前我國大部分地區(qū)，尤其是西部農(nóng)村地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施落后，交通不便利。加之現(xiàn)有設(shè)備老化，維護不到位，影響了其發(fā)揮應(yīng)有的作用。此外，基層業(yè)務(wù)技術(shù)力量薄弱，難以滿足日益增長的需求。

最后，預(yù)測水平低，時效性差。國內(nèi)外的數(shù)值模式主要采用自相關(guān)法，即利用大氣環(huán)流中各要素之間的相互關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，通過求解該模型得到未來一段時間內(nèi)某一地點的溫度、濕度及降水分布，并據(jù)此做出未來一段時間內(nèi)的天氣趨勢預(yù)測。然而，這種方法的計算量較大，而且只能反映一定范圍內(nèi)的短期變化。

5 氣象服務(wù)與氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的集成與優(yōu)化對策

5.1 優(yōu)化氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

首先，構(gòu)建以區(qū)域數(shù)值模式為主體的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品體系。建立基于全球大氣環(huán)流模式的區(qū)域數(shù)值模式，開展多要素聯(lián)合反演，形成具有較高準(zhǔn)確率的高精度數(shù)值天氣預(yù)報產(chǎn)品，為各級部門提供及時準(zhǔn)確的實時監(jiān)測與預(yù)報警報。同時，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)多種形式的天氣信息共享平臺，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間數(shù)據(jù)共享，促進業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展[6-7]。

其次，健全完善應(yīng)急響應(yīng)機制。針對不同類型、不同程度的自然災(zāi)害，建立相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)機制，明確各部門職責(zé)。根據(jù)各類突發(fā)公共事件的特性，結(jié)合實際，制定科學(xué)、合理的應(yīng)急預(yù)案，確保一旦發(fā)生突發(fā)事件能夠快速反應(yīng)、高效應(yīng)對，減少損失。

最后，提高綜合防范能力。通過強化科普宣傳，提高公眾對氣候異常變化和極端天氣的認識，增強全民防災(zāi)意識，營造良好的社會輿論氛圍。加強重點行業(yè)領(lǐng)域風(fēng)險隱患排查，做好重大工程設(shè)施安全防護，切實將各項防御措施落實到位[8]。

5.2 加強氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的部署

氣象部門在做好常規(guī)天氣業(yè)務(wù)的同時，要積極拓展其他新領(lǐng)域，如海洋氣候監(jiān)測、城市環(huán)境空氣監(jiān)測等；加強與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等部門合作，推進農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃工作，為糧食安全提供支撐；加強與自然資源部的合作，開展地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)及重點隱患點的精細化網(wǎng)格化監(jiān)測，及時掌握地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生發(fā)展變化情況，為應(yīng)對災(zāi)害提供有力保障；加快建設(shè)智慧氣象，提高公共應(yīng)急管理能力和水平；繼續(xù)推進人工影響天氣，有效應(yīng)對各類極端天氣。構(gòu)建覆蓋我國大部分地區(qū)的國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，形成統(tǒng)一的全國突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布平臺；依托國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，逐步建成省(自治區(qū))、市(地)級突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布平臺；依托各級自然災(zāi)害防御指揮機構(gòu)，逐步建成縣(市)級自然災(zāi)害防御指揮部辦公室發(fā)布的專門針對本地區(qū)重大自然災(zāi)害信息的專用網(wǎng)站，以及面向公眾的信息公開渠道，并按照統(tǒng)一要求，將相關(guān)內(nèi)容納入當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理體系。

5.3 加大科技研發(fā)力度，提高預(yù)報準(zhǔn)確率

第一，繼續(xù)加強數(shù)值模式的開發(fā)研究，加快推進數(shù)值模式應(yīng)用與普及工作。第二，積極推動人工影響天氣技術(shù)的進步和發(fā)展，進一步優(yōu)化人工增雨作業(yè)方案和作業(yè)流程，提高增雨效率和效益。

5.4 加強氣象防災(zāi)減災(zāi)宣傳工作

第一，加強氣象防災(zāi)減災(zāi)宣傳工作，充分利用各種渠道向公眾傳播有關(guān)知識，引導(dǎo)公眾正確認識自然災(zāi)害的特點以及預(yù)防應(yīng)對的基本原則和方法，增強全民的防災(zāi)抗災(zāi)意識。第二，強化部門間的溝通合作，形成合力。建立多級預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，提高綜合研判水平。第三，加快推進相關(guān)法規(guī)制度的制定出臺，明確各部門的職責(zé)分工和工作程序。

5.5 加強基層氣象臺站建設(shè)

第一，進一步加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)、村居(社區(qū))基層氣象服務(wù)能力建設(shè)，充分發(fā)揮其“第一道防線”的作用，切實做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、快反應(yīng)。第二，不斷拓展農(nóng)村“智慧農(nóng)業(yè)”等新業(yè)務(wù)。通過手機APP等及時發(fā)布農(nóng)事提醒，指導(dǎo)農(nóng)民開展科學(xué)種植，減少災(zāi)害造成的損失。

6 結(jié)束語

通過氣象服務(wù)與氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的集成與優(yōu)化可以提高氣象服務(wù)的精準(zhǔn)性和效率，減少氣象災(zāi)害對人們造成的影響，并可以更加全面、準(zhǔn)確、及時地監(jiān)測和分析氣象數(shù)據(jù)，為政府決策和公眾安全提供更加可靠的信息支持。同時，還可以增強氣象災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性和時效性，提高公眾對災(zāi)害的認識和應(yīng)對能力，保障公眾的生命財產(chǎn)安全。