2019 年夏季决策气象服务分析与改进探索

2020-04-23 07:24王莉萍王维国连治华
防灾科技学院学报 2020年1期
关键词:强降雨台风气象

王莉萍,王维国,连治华

(国家气象中心, 北京 100081)

0 引言

决策气象服务是指为政府等决策部门制定经济发展规划、组织防灾减灾、应对气候变化、合理开发利用资源、保护环境、指挥生产、军事与国防建设以及重大社会活动保障、重大工程建设等方面科学决策所提供的气象信息服务。2018 年中央财经委员会第三次会议明确指出提高自然灾害的防治能力,强化综合减灾,统筹抵御各种自然灾害,坚持预防为主,努力把自然灾害风险和损失降至最低。 随着气候变暖,极端性天气气候事件明显增多,气象灾害点多面广,面向新需求,作为防灾减灾的“第一道防线”,决策气象服务在防灾减灾中的先导性作用日益凸显。 薛建军等[1]介绍了决策气象服务内容、特点,通过5 个重大服务案例剖析决策气象服务效益因素,总结气象服务成功经验;王秀荣等[2]从国家级气象服务业务现状和产品特点出发,分析决策服务产品中存在的不足,挖掘出业务支撑技术中存在的突出问题,论述了国家级决策服务需要改进或努力的方向;李坤玉等[3]分析了气象国家标准和行业标准在决策气象服务中的应用和存在的问题,提出改进措施;张永恒等[4-5]等分析了台风决策气象服务,结合实际业务和未来发展方向,探讨性的提出关于台风决策气象服务产品开展部署和内容构成的细化性改进建议;王莉萍等[6]以“16.7”江汉至黄淮华北极端强降雨为例,分析了极端强降雨预报和服务的关系,提出决策气象服务的改进思路和措施。 由上述研究可见,学者们在决策气象服务改进方面进行了大量探讨,但决策气象服务具有很强的季节性,尤其是夏季,气象灾害的频发时段,决策气象服务点多面广,任务量重,科学有效地开展决策气象服务对规避灾害风险、气象防灾减灾具有重要意义。 本文以2019 年夏季决策气象服务为例,论述各类灾害性天气决策服务重点,分析了夏季决策气象服务的特点和亮点,提出不足、改进措施和建议。

1 2019 年夏季决策气象服务内容

夏季(6 ~8 月)处于我国主汛期,暴雨、台风、高温、强对流等灾害性天气多发。 2019 年夏季,暴雨日数多,极端性强;高温日数多,区域性突出;台风登陆少,但北上影响严重;气象干旱阶段性特征明显。 从降水距平看,降水偏多的地区在东北地区、江南中部和东部、西北地区中部、西藏西部等地,部分地区偏多5 成至2 倍,造成局地洪涝灾害,但西北地区中部降水偏多,尤其是祁连山一带,对涵养水源、改善生态环境有利。 华北南部、黄淮西部、江淮、江汉及云南、新疆北部等地降水较常年同期偏少3 ~8 成,加之上述气温较常年同期偏高1℃~2℃,部分地区高温日数多,阶段性气象干旱明显。

中国气象局对党中央、国务院及相关部委报送的常规决策服务材料分为三类,按照重要程度,依次为《重大气象信息专报》《气象灾害预警服务快报》《两办刊物信息》。 《重大气象信息专报》由中国气象局领导签发;《气象灾害预警服务快报》由国家气象中心值班主任签发;《两办刊物信息》由决策气象服务首席签发。 2019年夏季,国家气象中心共制作决策气象服务材料296 期,其中《重大气象信息专报》(以下简称“专报”)、《气象灾害预警服务快报》(以下简称“快报”)、《两办刊物信息》(以下简称“两办”)等常规决策气象服务材料211 期(图1),强降雨(包括强对流)、台风、高温等高影响天气占74.2%,重大突发事件和北京地区气象服务占15.7%,决策气象服务的重点是可能产生灾害的强降雨、台风、高温、强对流等灾害性天气的预测和影响分析。

2 2019 年夏季决策服务气象服务特点

2019 年夏季,暴雨、台风、高温、强对流等灾害性天气频发,云南及华北黄淮、江淮、江汉出现阶段性干旱,地震、山洪地质灾害等重大突发事件多发,不同的灾害性天气,决策气象服务内容、方法和手段特点也有差异,下面按灾害性天气类型分析决策气象服务特点。

2.1 强降雨服务

强降雨决策气象服务材料内容通常包括实况、预报及影响、决策建议三部分。 2019 年夏季,我国共出现16 次大范围强降雨过程,从降雨过程综合强度[6-9]来看,特强降雨3 次、强降雨5 次、较强降雨7 次、中等强度降雨1 次。 其中影响最严重的是6 月6-13 日南方特强降雨过程,也是2019 年最强降雨过程,有11 个省(区、市)受降雨影响,累计降雨量普遍超过100mm,200mm 以上的区域达12 万km2,广西桂林最大点雨量832mm,江西吉安758mm。 强降雨导致了洪涝、滑坡、泥石流等灾害,据国家减灾委统计,灾害共造成574.6 万人受灾,81 人死亡,18 人失踪,37.4 万人紧急转移安置,农作物受灾面积399.9 千hm2,直接经济损失168.3亿元。

此次强降雨正值高考和端午节期间,决策气象服务专家高度重视,编制并报送“专报”3期,占夏季“专报”总量的14.3%。 6 月5 日报送的“专报”指出7-9 日江南华南等地将有强降雨,10-11 日江南华南及贵州等地仍有大到暴雨,局地大暴雨,发生暴雨洪涝和地质灾害风险高,建议做好考务组织和景区安全管理工作;6月7 日再次报送“专报”,明确未来一周黔桂湘赣浙闽粤将持续出现强降雨天气,建议加强江河干支流、水库以及山洪、地质灾害隐患点的巡查排险工作,及时转移危险地区群众,防范可能出现的险情以及灾害叠加效应;6 月10 日“专报”对6 月6 日以来的强降雨过程进行了阶段总结,预测10-13 日桂粤湘赣闽台等地有强降雨,建议严加防范持续强降雨和叠加效应引发的次生灾害[10-12],并展望了江南、华南等地强降雨间歇期。 期间,增加决策气象服务信息的报送频次,逐日8h、14h、20h 发送降雨实况短信,滚动制作“快报”6 期,实时报送最新实况、预报、预警信息及关注与建议;6 月14 日过程结束后,及时制作《重要天气过程回顾》,总结评估此次南方强降雨过程及致灾影响。 整个强降雨过程服务中,密切跟踪,递进服务,注重影响区域,特别是强降雨叠加区域可能致灾程度的提醒,为决策者提供了及时、有效、全面的气象服务信息。 过程开始前提前风险预估;过程中密切监视雨情,灾情、实时滚动更新预报预警信息,及时报送决策气象服务材料;过程后及时总结评估,为决策者后续制定类似强度的灾害性天气防御方案和应急预案提供依据,防止气象灾害漏防和过防。

2.2 台风服务

台风影响范围广,破坏力大,决策气象服务围绕台风趋向、是否登陆、风雨影响等内容提供气象服务信息,为决策者组织台风防御提供依据[13-15]。 2019 年夏季,西北太平洋和南海共有10 个台风生成,较常年同期(11.2 个)偏少。 其中4 个台风登陆我国,影响最重的为第9 号台风“利奇马”,是2019 年登陆我国最强的台风,也是1949 年以来登陆我国大陆的第五强台风(表1)。 8 月4 日生成,10 日凌晨以超强台风级在浙江省温岭市沿海登陆(52m/s,风力16 级),后一路北上,先后影响了福建、浙江、上海、江苏、安徽、山东、河北、河南、天津、辽宁、吉林、黑龙江等12 个省(市),在陆地滞留时间长达44h。期间,浙江、山东、江苏等地均出现极端强降雨天气,过程累计降雨量有350 ~600mm,浙江括苍山达831mm,浙江、山东等地共有19 个气象观测站突破日降雨量历史极值。

针对台风“利奇马”,共制作“专报”3 期、“快报”7 期、“两办”16 期。 台风“利奇马”8 月4 日生成后,中央气象台第一时间制作“两办”报送台风生成信息,后续滚动报送“利马奇”最新决策气象服务信息,在“利奇马”服务的3 个重要节点时间8 月8 日、10 日、14 日,分别针对“利奇马”登陆、登陆后的移动路径及风雨影响及影响结束后的评估。 期间,逐6 小时滚动发布风雨实况和过程风雨实况信息,动态预估台风“利奇马”大风破坏力、低矮房屋倒损风险及暴雨灾害综合风险。 同时,积极开展气象宣传,以《重要新闻通稿》《每日天气提示》向媒体发布台风最新信息,依托中央气象台公众服务平台(微博、微信),提请媒体、公众注意做好防台、防灾避险宣传,并正确引导舆论。 决策和公众服务并进,气象服务效益显著。

表1 1949 年以来登陆我国大陆最强台风排名Tab.1 Ranking of the strongest typhoons in Chinese mainland since 1949

2.3 高温天气服务

高温作为夏季一种常见的灾害性天气,随着全球变暖以及城市化进程的加快,极端高温或持续性高温天气出现的频率增加,给人类的身体健康、社会经济发展带来很大的危害和负面影响,也是决策气象服务关注的重点天气,直接涉及卫生防疫、能源供应等领域。 2019 年夏季,南方7 月20 日至8 月29 日出现持续41d 的特强高温天气[16],湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海、福建、广东、广西、重庆等省(区、市)持续高温日数在10d 以上,湖北达41d。 期间,7 月21 日至8 月1 日,南北方27 个省(市、区)出现高温天气,是2019 年最大范围的持续性高温天气,7 月25 日至28 日连续4d 高温影响面积超过200 万km2(图2),山东、北京、河北、湖北、重庆等地20 个县(市、区)最高气温达到或突破7月 历 史 极 值, 山 西 新 绛(42.7℃) 和 古 县(40.8℃)、河北滦平(38.7℃)突破建站以来日最高气温极值。

决策服务中关注高温强度、持续天数及影响区域。 7 月22 日“快报”中预报“7 月下旬中东部多高温天气,东北、华北、黄淮东部高温呈阶段性变化,高温日数有4 ~6d;黄淮西部、江淮、江南等地高温呈逐渐发展或持续态势,高温日数达7 ~9d”。 后续在“快报”“两办”中滚动更新高温预警信息。 短期高温天气影响不大,但高温天气5d 以上,并将持续,是决策气象服务关注重点,7 月26 日“专报”中明确指出“7 月21 日以来,中东部地区高温天气逐渐发展增强。预计中东部高温天气将持续至8 月初,建议做好防暑降温、水电供应、食品安全和卫生防疫等工作”。 高温过程持续时间长,决策气象服务有序有效有力开展,期间中央气象台共发布高温黄色预警15 期,橙色预警4 期。 首期高温预警发布或预警升级时,快速以“两办”上报;预警期间,基于影响程度以“快报”更新报送;过程结束时,及时报送评估材料。 另外,及时向公众发布高温实况和预警信息,引导主流媒体正确宣传高温天气,期间中央气象台发布高温实况预报及相关科普微博90 条,微信1 篇。

2.4 强对流天气服务

强对流天气包括短时强降雨、雷暴大风、冰雹、龙卷、飑线等灾害性天气,空间尺度小、生命史短,局地性和突发性强、预报预警难度大、破坏力极强,决策气象服务的方法是密切监视、及时上报。 2019 年夏季,强对流天气主要是伴随在降雨过程中的短时强降雨、雷暴大风、冰雹。北方强对流过程(10 次)相对南方(5 次)偏多,7月3 日下午,辽宁开原出现罕见强龙卷、冰雹、短时强降水等强对流天气,造成6 人死亡、190余人受伤、9900 余人受灾。 整个龙卷路径长度约15km,为三级(相当于美国EF3 级)强龙卷,也是辽宁省第1 次有完整记录的EF3 级龙卷。监测到龙卷后,中央气象台第一时间与当地气象部门联系了解情况,并及时向中办、国办上报龙卷风事件基本情况和未来3d 东北和华北等地强对流天气预报。 龙卷风的预报预警是世界性难题,由于站点分布密度限制,对龙卷风的监测也存在一定困难。 对龙卷风等强对流天气的决策气象服务主要利用雷达、地面观测、舆情等监测信息,然后与当地气象部门核实了解基本情况以及专家调查,综合分析后组织决策服务信息上报。

2.5 干旱气象服务

干旱通常由长时间温高雨少造成的,是我国最常见的、对农业生产、饮用水和水力发电影响最大的自然灾害。 2019 年夏季,我国出现阶段性、区域性气象干旱,主要有4 次。 云南3 月至5 月中旬旱情发展,5 月下旬后云南东部出现明显降雨,7 月以后云南进入雨季,旱情逐步缓解;内蒙古东北部和黑龙江西北部6 月至7 月中旬逐步发展至中到重度气象干旱,7 月下旬降雨增多增强,旱情缓解;华北、黄淮等地7 月上中旬农业干旱发展,7 月下旬雨季来临,旱情缓解;湖北、湖南、江西、安徽等地7 月下旬至8 月高温少雨导致气象干旱发展。 决策气象服务中密切关注旱情的发生、发展趋势,对农业生产和生产生活用水的影响,重点监视短中期和延伸期时段(1 ~20d)转折性天气的时间、降雨量,并评估降雨对旱情的缓和或缓解程度。 中央气象台主要针对未来10d、20d 旱情发展趋势、转折性天气及时制作决策气象服务材料。

2.6 突发事件气象保障

伴随着科技进步与工业化进程,人类已经进入突发事件频发的“风险社会”,决策气象服务在突发事件中提供重要气象保障任务,随着救援精细化程度的提升,对气象服务“快、精、准”方面的需求也越来越高。 2019 年夏季中央气象台保障的重大突发事件有人员伤亡的事件,包括山洪地质灾害、地震和安全事故三类,主要有贵州赫章县和水城县山体滑坡、湖北恩施州鹤峰县景区山洪、成昆铁路四川甘洛段突发山体崩塌、甘肃舟曲县东山镇滑坡体;四川宜宾长宁、四川宜宾珙县、西藏山南错那、云南丽江永胜、新疆巴州和硕等地5.0 级以上地震;河南义马气化厂爆炸事故等。 突发事件发生后,在4h 内将决策气象保障信息报送国务院总值班室,地震类突发事件已实现产品自动生成,可在地震后1h 内报送。 报送内容包括突发事件发生点的天气实况,未来3d 天气预报,如有特殊需求,可提供逐1h、逐3h 或逐6h 天气预报信息。

2.7 重点区域和行业服务

(1)北京地区

近年来北京夏季多次出现极端性强降雨[6],是决策气象服务关注的重点地区之一。2019 年夏季,北京面临冬奥会场馆施工、国庆70 周年准备、延庆世园会等工程建设和活动保障,决策气象服务关注度高,共制作决策气象服务信息20 余期。 期间,北京出现了4 次强降雨和1 次强高温天气。 决策气象服务材料以“两办”形式为主,简短精炼,突出重点,及时性强。内容包括北京的天气信息、影响及建议等。 对于重点和敏感区域,中央气象台建立了及时上报机制,一旦预报将出现有影响的天气,及时与北京市气象局联系制作“两办”向党中央、国务院及相关部委报送。

(2)东北地区

东北是我国商品粮食基地,连阴雨及降雨偏多易造成汛情及次生灾害。 2019 年夏季东北地区多降雨,降雨日数普遍有40 ~50d,黑龙江中部达60d 以上,出现了2 次特强降雨和2 次强降雨过程。 作为主要粮食产区,东北地区降水偏多影响农业生产,甚至引发流域性洪水灾害。8 月10-18 日东北地区特强降雨造成松花江发生2019 年第1 号洪水,辽河辽中段、乌苏里江虎头江段发生超警洪水。 中央气象台持续关注东北地区降雨情况,及时报送降雨量和面雨量实况和预报、影响及建议,以“快报”和“两办”形式制作决策气象服务产品24 期。

(3)为农气象服务

我国是农业大国,气象条件直接关系农作物生长和产量形成,为农服务也是决策气象服务的重要内容。 一是关注农事活动的重要节点天气影响,6 月5-7 日江淮等地强降雨将使夏收短暂受阻,6 月4 日通过“两办”报送影响及农业生产建议;二是持续关注农业气象灾害影响,南方6 月以来持续强降雨,对茶树生长不利,7 月9日制作“两办”预测未来十天仍多降雨,建议加强茶园抗涝管理;三是关注气象条件影响农作物产量预测,考虑春播以来的气象条件,8 月16日报送“两办”预测东北地区一季稻、玉米、大豆等的产量。

(4)国外天气服务

中国气象局正逐步推进全球气象监测、预报和服务,开展“一带一路”沿线气象服务[17],决策气象服务作为气象服务体系的重要部分,关注全球极端天气及重大突发事件,通过国外相关事件为我国灾害防御提供启示和建议,同时提请计划前往或已在事件发生地的中国公民注意。 2019 年夏季,中央气象台根据印度和欧洲高温热浪、影响印度的阿拉伯海气旋风暴“瓦尤”等制作“两办”,为决策者提供参考。

3 2019 年夏季决策气象服务的亮点

决策气象服务业务开展十多年来,不断总结经验、形成规范化的服务方式、方法、流程和机制,但决策气象服务灵活性强,关注面广,不同灾种或领域决策服务有不同特点。 夏季,全国各类灾害性天气多发,决策气象服务任务多、分量重,及时性强,高效、有序的决策气象服务理念和方法将极大提升决策气象服务效益。 本文在对2019 年夏季强降雨、台风、高温等高影响天气服务的形式、内容、流程、方法、节奏等方面分析的基础上,提炼的决策气象服务的亮点如下:

(1)预估天气影响,按分量制作决策服务产品。 中央气象台重点关注短中期(未来10d)时段的灾害性天气过程,考虑影响区域天气气候背景和实际情况,基于中央气象台预报产品,界定强降雨、台风、高温等灾害性天气的强度、覆盖范围、持续时间等,预估灾害性天气影响,包括对灾害性天气过程本身的定量预估、致灾风险预估和受灾程度预估。 按照灾害性天气过程影响的严重程度,分别制作“专报”“快报”和“两办”。

(2)把握服务节奏和重要节点,有序有效报送机制。 灾害性天气是一个发生、发展至结束的过程。 持续时间不等,有时1 天,有时1 周,有时10 天甚至1 个月,有序有效地开展决策气象服务需要把握服务节奏和重要服务节点,根据需求报送材料,做到提前预防,要在灾害性天气发生前报送灾害性天气发生的时间、地点、强度等信息,为决策者提前部署防灾方案提供依据;过程中密切跟踪,一旦出现影响严重的天气及时报送,满足决策者及时启动应急,最大程度减轻灾害影响的需求;过程结束后及时总结评估,为决策者未来开展相关灾害防御和修订预案提供参考。

(3)结合预报准确率,确定产品报送的提前量。 中国气象局基于数值预报来预报天气,数值预报模式的不稳定性直接影响预报的准确率。 为满足防灾减灾的需要,决策气象服务产品报送的提前时效越长越好,给决策者组织防御和人员撤离充分的时间。 但预报时效越长,预报准确率越低。 决策气象服务需要结合预报准确率,同时考虑决策者组织防御的时间需求,确定决策服务产品报送的提前量。 通常强降雨提前48h 报送定量预报;台风提前时效不等,主要看对台风预报路径的把握,一般提前48h 及以上报送台风信息。

(4)把握灾害性天气特点,设置信息报送内容。 不同的灾害性天气信息报送的重点一样,根本点是引发灾害的气象要素。 强降雨信息内容着眼于引发山洪地质灾害、城乡积涝和流域性洪水的持续性降雨、短时强降雨和过程累计降雨以及与后续再次强降雨过程叠加效应的影响;台风关注路径,是否登陆、风暴潮、影响的海区和省份以及台风风雨预报、风雨综合影响及可能引发的灾害;高温关注大范围持续性高温天气对人体健康、电力等能源调度影响,信息报送要着眼于持续时间、影响区域和强度及后期发展趋势。

(5)加强加密监测,滚动更新预报预警信息。 灾害性天气预报前期,以过程性预报为主,包括灾害性天气的覆盖省(区、市)、持续时间,累计雨量、最大风速、最高温度等;后续要密切监视天气实况及预报预警信息,一旦出现灾害性的天气实况或发布预警信息,将实时报送最新信息。 加密报送频次,细化报送内容,以逐日的实况和预报信息为主。 同时通过短信等方式逐6h 提供天气实况信息,突破年、月、旬极值情况,使决策者第一时间了解全国天气实况,及时组织和部署应急救援工作。

(6)天气实况统计分析、图形滚动生成和及时发布机制。 基于决策气象服务平台和后台辅助系统,实时统计生成1h、3h、6h、12h、24h 天气实况信息,滚动显示生成降水量实况图,同时定时生成天气实况历史背景分析产品,包括年、月、旬气温距平和降水距平,以图形方式显示,并实时在中央气象台网站上发布。 此类产品可实时支撑决策气象服务业务,为决策气象服务产品制作提供重要前端素材。

(7)做好灾害性天气过程总结评估和存档工作。 灾害性天气过后,决策服务对过程进行总结评估,一般通过《重要天气过程回顾》形成决策气象服务产品,对影响重大的灾害性天气过程,例如2019 年台风“利奇马”,形成评估报告,以“专报”报送,内容包括:灾害性天气概况、过程影响、历史排序以及气象服务情况等。 同时存档灾害性天气过程统计,为后续开展决策气象服务提供素材,也为开展灾害性天气影响评估和风险预估提供基础数据。

4 2019 年夏季决策气象服务的不足与改进建议

2019 年夏季的强降雨、台风、高温、强对流等灾害性天气及突发事件气象保障服务的方法、节奏、流程和内容设置总体来讲科学合理,有力、有序、有效。 但决策服务产品以短、频、快为主,产品格式较为固定,产品内容比较单一,并且决策气象服务成效很大程度上依靠预报准确率,对于灾害性天气影响的建议多针对灾害性天气本身,较为宽泛,缺乏前瞻性、综合性、研判性。 未来可在以下几方面提升:

(1)优化产品形式和格局,提升灵活性和通俗性。 决策气象服务产品报送格式较为固定,尤其是中短期预报预警类产品,通常包括实况、预测和关注建议三部分。 内容多为公文性预报语言,有待进一步优化决策气象服务产品的内容布局,改进报送语言的通俗性。

(2)统筹考虑确定性预报和概率预报,提升决策气象服务效益。 目前,中国气象局预报产品均为确定性预报,但大气具有非线性和混沌性的特点,天气预报达不到100%,实际是概率性的。 决策气象服务时既要使用确定性预报,也要考虑预报的不确定性,结合集合预报的结论,提升决策气象服务效益。

(3)加强气候背景分析,融合天气和气候预测,提升前瞻性。 气象灾害的发生于前期气候背景有很大关系,单次天气过程致灾程度较轻,但叠加和累积效应将造成严重的灾害影响,因此决策气象服务材料制作时需要统筹考虑前期气候背景,后期的天气和后期预测,提升材料的前瞻性。

(4)融合多源信息,凝练总结,提升综合性。加强上下游和相关部门合作,收集卫星产品、雷达产品、农业、水文等多方面决策气象服务产品制作的前端素材,以及上下游气象部门提供的信息,综合考虑多源信息,凝练总结各方面的有用信息,融合贯通,形成综合性决策服务产品。

(5)加强灾害性天气的影响评估和风险预估,提升研判性。 开展暴雨、台风、高温、强对流等灾害性天气面向人口、经济和致灾的影响评估和风险预估研究,并将研究成果业务化,提升决策气象服务产品的科技含量,提升对灾害性天气致灾和影响的研判,为决策者开展防灾减灾提供科技支撑。

(6)加强组织策划能力,形成决策气象服务团队协作合力。 中央气象台主要针对灾害性天气过程开展决策服务,任务来源比较单一,对大型综合性材料策划组织较少,尚未建立团队组织研讨拟定综合性专题的机制。 要充分发挥决策气象服务小实体、大网络的作用,建立首席主导,骨干协作,多部门参与的大型综合性专题的策划、组织和编制机制。

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