我國自然災害氣象預報預警系統(tǒng)的應用

朱鐵 施鋒 毛宇

摘 要 自然災害是影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要制約因素，因其是不可預知，且破壞力極大，所以給國家?guī)淼膿p失往往不可彌補?；诖?，對多種自然災害的預報預警系統(tǒng)出發(fā)來展開敘述，并對我國現(xiàn)有的自然災害氣象預報預警系統(tǒng)的相關完善提出建議。

關鍵詞 自然災害；氣象預報；預警系統(tǒng)

中圖分類號：P694；P457 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）21--02

自然災害是制約人類社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國幅員遼闊，地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，自然災害發(fā)生頻率高，且類型較多，不易預知和控制，不僅給人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重的威脅，也給國家和社會安全帶來了不可估量的損失。特別是近幾十年來，全球氣候變暖正沿著不可逆轉(zhuǎn)的趨勢持續(xù)上升，再加上一些極端天氣等氣候事件時有發(fā)生，嚴重阻礙了我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

1 災害氣象預報預警系統(tǒng)在我國的應用

自進入新世紀，自然災害問題已引起了我國的高度重視，對氣候變化和防御自然災害的相關工作受到了社會各界的高度關注和支持，這在一定程度上有助于我們國家的長遠發(fā)展和持續(xù)進步。2006年和2007年，我國相繼出臺了2部相關的法律。同時，不斷改進并逐步完善與災害防御有關的法律和制度，不斷提高災害監(jiān)測預報水平，不斷擴大災害應急避險的科普宣傳工作，在一些災害種類上的預報預警系統(tǒng)也有了一定發(fā)展。

1.1 山洪災害

山洪災害形成于地質(zhì)條件、地貌狀況、氣象條件和人類工程活動等多種因素的綜合作用，特別是強降雨，是誘發(fā)山洪災害的主要因素[1]。由此看來，山洪災害預報預警的關鍵問題就上升為研究降水與山洪災害的分布特點這兩者之間的關系。近段時間以來，國內(nèi)多個省市通過統(tǒng)計分析當?shù)氐纳胶闉暮r空分布特征和降水過程的特點，有針對性地建立了山洪災害氣象條件等級預報業(yè)務系統(tǒng)。

對上述系統(tǒng)的分析成果表明，山洪災害具有很大的隨機性和不確定性，但究其本質(zhì)，又具有很大的規(guī)律性；當日降水量雖然是引發(fā)山洪災害的最主要、最直接因素，但前期的有效降水和連續(xù)降水累計值也推動了山洪地質(zhì)災害的發(fā)生，它們之間有著千絲萬縷的關系。將日綜合雨量、累計有效降雨量等控制性指標共同作為預報預警山洪災害的臨界雨量，再將雨量預報模型應用于災害等級的預警預報系統(tǒng)已取得了相對規(guī)模的成果，且實踐證明，這種方法十分有效。

依據(jù)當?shù)氐臑那橘Y料和降水資料和本地國土資源廳提供的地質(zhì)災害易發(fā)程度區(qū)劃圖，統(tǒng)計分析當?shù)胤秶鷥?nèi)的每個月的山洪災害發(fā)生次數(shù)與每月平均降水量之間的相互關系，并得出山洪災害的總次數(shù)與日降水量≥25 mm大雨以上量級降水總?cè)諗?shù)的空間分布關系，總結(jié)出山洪災害與降水之間的時空分布特征；根據(jù)日綜合雨量與山洪災害發(fā)生次數(shù)的關系確定各預報預警風險等級的臨界雨量值，將兩者應用于預報預警效果的檢驗，經(jīng)過綜合分析并最終得出結(jié)論。

1.2 降雨型災害

黃土高原及秦巴山地的自然地理狀況和地質(zhì)條件均比較復雜，在這一類地區(qū)的災害類型主要有滑坡、崩塌、泥石流以及地面塌陷等，誘發(fā)這些災害的主要原因是地質(zhì)地貌的固有屬性、地層巖性、降水和人類活動等因素的相互影響、相互約束，一旦地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞，勢必引發(fā)地質(zhì)災害[2]。研究表明，強暴雨天氣和連續(xù)降雨是災害發(fā)生的主要導火索，它隱含著誘發(fā)災害的臨界降雨量。因此，運用不同地域的臨界雨量作為本地的預警系統(tǒng)研發(fā)是不可行的，僅僅從降水這個單一角度來確定臨界雨量遠遠不夠，不同地域災害發(fā)生的風險區(qū)劃也是必不可少的一個關鍵內(nèi)容。在降雨型災害氣象預報預警模型的基礎上，應將氣象和災害風險的耦合關系進行綜合考慮，以建立降雨型災害氣象的預報預警系統(tǒng)。

當前的災害預測預報技術和方法研究大體上分為2類：一類是由日本學者率先提出的以災害發(fā)生的內(nèi)在機理和實驗分析來建立模型從而開展預報工作；另一類是采取對降雨進行觀測的方法，通過數(shù)理統(tǒng)計來研究當?shù)氐慕涤炅俊⒔涤陱姸群徒涤赀^程與災害在空間分布與時間上的對應關系，根據(jù)研究結(jié)果，建立降雨型災害的預報預警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)還可用于檢測滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害，從某種意義上來說，它也是一種時空耦合。

基于一定的系統(tǒng)平臺和相關的系統(tǒng)模塊，得出相應的結(jié)果，在降雨型災害預警預報系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的輸出主要有3種方式，將后臺運行結(jié)果直接轉(zhuǎn)化為圖片便于利用；將地理信息系統(tǒng)GIS技術應用于結(jié)果分析，以便在短時預報平臺中能夠得到精確詳細的顯示。此外，預報平臺還具備放大、縮小和拖動功能，在預報結(jié)果中，紅色代表災害發(fā)生的可能性很大、橙色次之、黃色最小。

1.3 滑坡災害

近年來，滑坡災害預警預報工作取得了較為顯著的成果。目前，關于此種災害的預警方法有面狀預警和點狀預警兩種，且以面狀預警為主。面狀預警的突出特點是預警單元面積大，在國內(nèi)，更是將預警單元提升為上萬平方千米，這就對結(jié)果的精確度造成了一定的影響，因此，政府為了提高工作效益，逐漸加強了“點狀”預警在預警工作中的應用。在國內(nèi)，浙江省山區(qū)面積較大，且臺風、暴雨等自然災害發(fā)生頻繁，再加上山體穩(wěn)定性差，突發(fā)性的災害較多，極易導致滑坡災害的發(fā)生[3]。針對這一災害的防災形勢，應開展小范圍的災害預警預報工作，也就是滑坡“點狀”災害預警預報，以最大程度的縮小預警范圍，從而提高預警精度。

點狀預警工作的基本工作原理是將近似于“點狀”的行政村作為一個預警單元，并對一些典型的預警單位展開實地調(diào)查，全面收集有關地形、地貌、基礎地質(zhì)、歷年地質(zhì)災害區(qū)劃調(diào)查等相關資料，并分析每個預警單元發(fā)生滑坡地質(zhì)災害潛在能力的大小和災害發(fā)生時降雨閾值之間的相互關系，建立有針對性的以降雨大小為變量預警系統(tǒng)。

滑坡災害預警預報系統(tǒng)通常將系統(tǒng)作為載體，根據(jù)需要選擇合適的系統(tǒng)模型來研究出合理的預警方法。建立一個預警模型通常有統(tǒng)計分析法、機理分析法和其它監(jiān)測方法3種。統(tǒng)計分析法旨在通過統(tǒng)計與對比分析歷史降雨數(shù)據(jù)和地質(zhì)災害的發(fā)生情況，得到滑坡災害的時空分布與凈雨過程的關系，即兩者之間的定性、半定量或定量關系。機理分析法是將水文學方法作為首要的分析方法，將出發(fā)點定在降雨-滲流-災害發(fā)生的過程，分析滑坡災害的形成機理，常見的有抽象模型法、數(shù)值模擬法、室內(nèi)模擬實驗法和現(xiàn)場模擬實驗法等4種類型。

1.4 汛期災害

每年的汛期，由于降雨、暴雨所誘發(fā)的自然災害現(xiàn)象比比皆是。而諸如一些不穩(wěn)定斜坡、危巖、變形體等的并未發(fā)生明顯位移的自然災害所隱含的潛在危害還未被人們所認知，一旦處于強降雨條件下，這些不易察覺的潛在危險將會引發(fā)新的滑坡、崩塌、泥石流，給人類社會帶來巨大的經(jīng)濟損失[4]。汛期氣象地質(zhì)災害預報預警系統(tǒng)就是通過將降雨誘發(fā)災害的因素進行概率量化，再根據(jù)降雨量的大小判斷出誘發(fā)滑坡、崩塌、泥石流的發(fā)生概率，然后進行系統(tǒng)性的整合，得出某一降雨范圍內(nèi)災害發(fā)生的較精確的概率值，以便對災害易發(fā)區(qū)的預報概率做出準確判斷。

2 我國災害氣象預報預警系統(tǒng)的完善

由以上內(nèi)容可知，我國的災害氣象預報預警系統(tǒng)已應用于多個領域，且都取得了一定的成果，但本質(zhì)上的工作卻也還存在著一些缺陷，若想使當前的預報預警系統(tǒng)工作進一步發(fā)展，還需注意以下幾點。

2.1 建立健全相關法律法規(guī)體系

自然災害影響著社會生活的方方面面，它需要政府、有關部門和社會公眾的共同努力。出臺有關自然災害防御體系的相關法律法規(guī)，明確落實各級人民政府及有關部門在自然災害預防工作中的職責和任務，規(guī)范和強化自然災害的規(guī)劃以及自然災害預警的信息發(fā)布、應急響應工作，為自然災害發(fā)生較頻繁地區(qū)的重大工程建設和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設提供自然災害風險評估；細化各種自然災害尤其是極端自然災害的預防具體措施；著重突出和明確自然災害的應急機制和措施，從而達到健全自然災害防御法律法規(guī)體系的目的。

2.2 提升防范能力

做好防災抗災減災救災工作的重要基礎是對自然災害進行及時準確的監(jiān)測預報。制定符合我國氣象及其衍生災害的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，對自然災害多發(fā)點進行有針對性的建設規(guī)劃，完善相關的綜合監(jiān)測網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)各部門制定國家氣象及其衍生災害監(jiān)測的相關標準和觀測規(guī)范，最終提高自然災害的綜合監(jiān)測能力[5]。

3 結(jié)論

全球氣候變暖，極端天氣氣候不斷發(fā)生成為這一時代人們所面對的常見氣象狀況，因此，防御極端天氣氣候事件成為社會各界關注的重點。我們在加強科學研究力度的基礎上，還要注重與國外的合作研究，掌握極端天氣氣候事件的長期變化規(guī)律，以提高對極端天氣氣候事件的預報準確度。同時，不斷將新技術、新工藝應用于預報預警系統(tǒng)中，加大系統(tǒng)的自動化程度。

參考文獻

[1]胡娟，閔穎，李華宏，等.云南省山洪地質(zhì)災害氣象預報預警方法研究[J].災害學，2014，29（1）：62-66.

[2]趙奎鋒，張雅斌.陜西降雨型地質(zhì)災害氣象預報預警系統(tǒng)[J].陜西氣象，2011（6）：9-12.

[3]周明浪，邵新民，羅美芳.浙江溫州滑坡地質(zhì)災害預警方法及應用[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，2014，25（2）：90-97.

[4]宋光齊，李云貴，鐘沛林.地質(zhì)災害氣象預報預警方法探討——以四川省地質(zhì)災害氣象預報預警為例[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004（2）：33-36.

[5]穆治霖.完善自然災害防御機制的思考[J].中國人口.資源與環(huán)境，2008，18（4）：15-19.

（責任編輯：趙中正）