氣象服務與氣象災害預警系統(tǒng)的集成與優(yōu)化

馬霜霜，劉 宣，畢 敬

內蒙古自治區(qū)赤峰市氣象局，內蒙古赤峰 024000

隨著衛(wèi)星通信技術的快速發(fā)展，以及計算機處理能力的不斷提高，我國的氣象預警業(yè)務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，全國范圍內建立了較為完整的國家級綜合氣象監(jiān)測網絡，初步具備了開展綜合業(yè)務的能力。

1 氣象災害預警系統(tǒng)相關技術介紹

1.1 氣象服務和氣象災害預警系統(tǒng)定義

氣象服務是指通過氣象觀測、預報和分析等手段，為社會經濟活動和公眾服務提供有關天氣、氣候、環(huán)境和災害等方面的信息、預警和建議，以支持決策和規(guī)劃，并提高社會生產力和生活質量。氣象服務可以被應用于各行各業(yè)，包括農業(yè)、交通、能源、環(huán)保、旅游等領域[1]。

氣象災害預警系統(tǒng)(METS)是指利用各種現代技術手段，實時監(jiān)測和動態(tài)預測可能發(fā)生的氣象災害，并發(fā)出警告，以及針對其可能造成的影響程度提出預防措施，以減少或避免損失，從而實現社會、經濟、環(huán)境效益的統(tǒng)一[2]。其中，氣象災害預警系統(tǒng)主要由多種子系統(tǒng)組成，包括天氣預報、衛(wèi)星云圖、數值模式等基礎性信息獲取與處理，還包括基于這些基礎信息的分析計算及預報服務、決策支持、應急響應服務、災后評估服務等。

1.2 氣象服務和氣象災害預警系統(tǒng)的主要特征

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

氣象災害預警系統(tǒng)的主要特征是實時性、綜合性、可視化和多樣性。氣象災害預警系統(tǒng)需要及時準確地獲取氣象數據和信息，及時發(fā)出預警，以便人們能夠采取措施應對災害。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，準確預測可能發(fā)生的災害類型和范圍，提高預警的準確性和可靠性。此外，還需要以可視化的方式呈現氣象數據和災害預警信息，讓公眾能夠直觀地了解災害的嚴重性，以便及時采取應對措施。最重要的是可以提供多種途徑和方式進行預警信息的發(fā)布和傳播，以便不同人群及時接收到預警信息，從而最大限度地降低災害的影響。

1.3 氣象災害預警方法

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

2 氣象災害預警系統(tǒng)需求分析

2.1 氣象災害預警系統(tǒng)的業(yè)務陳述

氣象災害預警系統(tǒng)是一種基于氣象數據分析和預測的系統(tǒng)，旨在提供及時和準確的氣象災害預警信息，為公眾提供及時、準確的災害預警和應急響應服務，幫助人們做好災害防范和減災工作，保障人們的生命財產安全。該系統(tǒng)主要包括以下4個方面：

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

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

(3)災害應急響應。當氣象災害發(fā)生后，系統(tǒng)將及時向相關部門和機構發(fā)布應急響應通知，并提供相關的救援和救援指南。

(4)災害風險評估。通過分析和比對氣象數據，系統(tǒng)可以預測和評估未來一段時間內可能發(fā)生的氣象災害，幫助人們做出相應的防范和應對決策。

2.2 氣象災害預警系統(tǒng)管理模式

氣象服務與氣象災害預警系統(tǒng)管理模式通常由氣象部門負責，其主要任務是通過氣象監(jiān)測、預警和預報，及時向公眾發(fā)布氣象信息和氣象災害預警，保障公眾生命和財產安全。在管理模式上，氣象部門應該建立完善的預警發(fā)布機制，增強預警信息的準確性和時效性，同時提高公眾對氣象信息和預警的認知度和接受程度，確保公眾能夠及時采取相應的防范措施。此外，氣象部門還應該加強與其他部門的協(xié)作和聯動，共同應對氣象災害帶來的挑戰(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，聯創(chuàng)（聯合創(chuàng)始人）們很支持他，員工也很喜歡他。”

2.3 氣象災害預警系統(tǒng)的流程

氣象服務和氣象災害預警系統(tǒng)的流程是氣象局通過氣象監(jiān)測設備和衛(wèi)星等手段采集氣象數據，包括溫度、氣壓、濕度、風速、降雨量等指標。通過處理和分析采集到的氣象數據后，生成各種氣象圖表和預報模型，用于預測未來的氣象變化趨勢。當氣象局發(fā)現有可能發(fā)生氣象災害時，會向各級政府及相關單位發(fā)布氣象災害預警信號，提醒公眾采取應對措施。各級政府和相關單位接到氣象災害預警后，啟動應急預案，采取措施減輕災害的影響。氣象局和相關部門對氣象災害預警的有效性進行評估，并通過對災情的監(jiān)測和分析，不斷優(yōu)化氣象服務和預警系統(tǒng)的流程與技術。

3 氣象災害預警系統(tǒng)的總體設計

3.1 氣象災害預警系統(tǒng)設計原則和思路

氣象災害預警系統(tǒng)設計原則和思路應遵循以下幾個方面：(1)覆蓋面廣。可以通過多種渠道向各級政府、有關部門和社會公眾提供實時、全面和準確的天氣信息；同時，通過多種手段將天氣預報信息傳遞給有關單位，如電視、廣播、報紙等，使社會各方面及時了解天氣情況，以便采取相應措施。(2)快速準確。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)內的天氣變化是經常發(fā)生的，這就需要氣象災害預警系統(tǒng)快速做出預測，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)保證服務質量。為了保證各種信息的時效性，確保其質量，必須建立完善的信息傳輸機制和服務保障體系，保證各類信息傳遞的暢通。

3.2 氣象災害預警系統(tǒng)架構

氣象災害預警系統(tǒng)的架構一般包括以下5個部分：

(1)數據采集包括地面監(jiān)測站網觀測的實時數據及各類專業(yè)部門提供的專題預報等。數據采集是建立系統(tǒng)的基礎，也是實現預報產品生產的前提。目前，我國已經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。隨著國家氣候中心的組建及業(yè)務工作的開展，未來將逐步形成覆蓋全中國的陸地表層大氣探測網絡體系；同時，各級地方專業(yè)部門的預報服務也將納入這一體系，增強數據的準確性和時效性。

(2)分析計算包括數值預報模式、概率論與數理統(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)計量降水量的數值預報方法。該方法具有快速響應的優(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“過水”現象，即實際降雨量小于理論值，“過水”現象的出現會嚴重影響系統(tǒng)的正常運作，導致誤差積累，增加后續(xù)計算的難度。

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

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

(5)災情反饋模塊，當出現災情時，及時接收相關部門的反饋情況，并根據反饋情況更新整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

4 氣象服務與氣象災害預警系統(tǒng)現存問題

其次，公眾防災意識不強。隨著社會經濟的不斷發(fā)展與進步，人們的物質文化生活水平不斷提高。但受傳統(tǒng)觀念影響，人們仍存在重生產、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的認識不足，一些地方仍存在“靠天吃飯”的現象，從而增加了自然災害的發(fā)生概率。由于部分地區(qū)群眾缺乏防災減災知識，導致出現因未及時采取有效應對措施而造成人員傷亡或財產損失。

再次，氣象部門服務能力不足。隨著經濟社會的高質量發(fā)展，人們對氣象服務的需求不斷增加。但當前我國大部分地區(qū)，尤其是西部農村地區(qū)基礎設施落后，交通不便利。加之現有設備老化，維護不到位，影響了其發(fā)揮應有的作用。此外，基層業(yè)務技術力量薄弱，難以滿足日益增長的需求。

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

5 氣象服務與氣象災害預警系統(tǒng)的集成與優(yōu)化對策

5.1 優(yōu)化氣象災害預警系統(tǒng)結構

首先，構建以區(qū)域數值模式為主體的數值預報產品體系。建立基于全球大氣環(huán)流模式的區(qū)域數值模式，開展多要素聯合反演，形成具有較高準確率的高精度數值天氣預報產品，為各級部門提供及時準確的實時監(jiān)測與預報警報。同時，應用現代信息技術，開發(fā)多種形式的天氣信息共享平臺，實現不同業(yè)務之間數據共享，促進業(yè)務協(xié)同發(fā)展[6-7]。

其次，健全完善應急響應機制。針對不同類型、不同程度的自然災害，建立相應的應急響應機制，明確各部門職責。根據各類突發(fā)公共事件的特性，結合實際，制定科學、合理的應急預案，確保一旦發(fā)生突發(fā)事件能夠快速反應、高效應對，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，增強全民防災意識，營造良好的社會輿論氛圍。加強重點行業(yè)領域風險隱患排查，做好重大工程設施安全防護，切實將各項防御措施落實到位[8]。

5.2 加強氣象災害預警系統(tǒng)的部署

氣象部門在做好常規(guī)天氣業(yè)務的同時，要積極拓展其他新領域，如海洋氣候監(jiān)測、城市環(huán)境空氣監(jiān)測等；加強與農業(yè)農村部等部門合作，推進農業(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，開展地質災害易發(fā)區(qū)及重點隱患點的精細化網格化監(jiān)測，及時掌握地質災害發(fā)生發(fā)展變化情況，為應對災害提供有力保障；加快建設智慧氣象，提高公共應急管理能力和水平；繼續(xù)推進人工影響天氣，有效應對各類極端天氣。構建覆蓋我國大部分地區(qū)的國家突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，形成統(tǒng)一的全國突發(fā)事件預警信息發(fā)布平臺；依托國家突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，逐步建成省(自治區(qū))、市(地)級突發(fā)事件預警信息發(fā)布平臺；依托各級自然災害防御指揮機構，逐步建成縣(市)級自然災害防御指揮部辦公室發(fā)布的專門針對本地區(qū)重大自然災害信息的專用網站，以及面向公眾的信息公開渠道，并按照統(tǒng)一要求，將相關內容納入當地應急管理體系。

5.3 加大科技研發(fā)力度，提高預報準確率

第一，繼續(xù)加強數值模式的開發(fā)研究，加快推進數值模式應用與普及工作。第二，積極推動人工影響天氣技術的進步和發(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 加強氣象防災減災宣傳工作

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

5.5 加強基層氣象臺站建設

第一，進一步加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)、村居(社區(qū))基層氣象服務能力建設，充分發(fā)揮其“第一道防線”的作用，切實做到早發(fā)現、早預警、快反應。第二，不斷拓展農村“智慧農業(yè)”等新業(yè)務。通過手機APP等及時發(fā)布農事提醒，指導農民開展科學種植，減少災害造成的損失。

6 結束語

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