黔南城鎮化建設中的氣象災害防御研究

羅林勇，叢 英，倫 麗，熊 平

(貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

1 引言

2010年中央經濟工作會議明確提出要積極穩妥推進城鎮化，提升城鎮發展質量和水平。據統計我國每年受氣象災害造成的經濟損失占當年GDP的2%～3%，隨著我國工業化進程的加快和城鎮化建設的發展，將會有更多的城鎮在發展中將“天”的因素考慮進來，使城市變得更加宜居。2010年9月貴州出臺加快城鎮化進程促進城鄉協調發展的意見。在2011年貴州省推進城鎮化工作領導小組第一次會議上，提出“十二五”末，貴州省將實現城鎮化率40%的目標。隨著貴州省工業化和城鎮化建設的加快，急需為城鎮化建設中防御氣象災害提供科學合理的決策依據。

黔南地處副熱帶東亞季風影響下的復雜天氣氣候區域，氣象災害種類多、范圍廣、頻率高，是我省受氣象災害影響最嚴重的地區之一。干旱、暴雨洪澇、冰雹、大風、雷電、秋風冷害、倒春寒、凝凍、霧等氣象災害及其引發的次生災害如地質災害、農作物病蟲害、森林火災等頻繁發生，對工農業生產、交通運輸、人民生命財產安全和生態環境造成了極大影響。因此，研究建立基于黔南城鎮化建設的氣象災害防御規劃應用系統具有重要意義。

2 研究內容

研究建立黔南地區氣象災害歷史數據庫(1960—2010)并實現快捷訪問查詢。應用GIS 地理信息系統實現氣象災害在黔南地區的區劃。根據現有氣象資料建立數學模型計算得到黔南各縣市及部分重點鄉鎮重大氣象災害(暴雨、凝凍、干旱)的歷史重現期，并對部分重點區域作出氣象災害影響的預評估。最終結合當地地理位置、地形特征、人口和經濟布局等提出城鎮化建設中氣象災害防御的合理化對策及建議。同時利用現已布設到各鄉鎮級的區域自動氣象站信息，通過預先設定的氣象災害預警閥值，結合多普勒天氣雷達回波圖和天氣預報結論等，建立黔南地區地縣城市及鄉鎮的實時氣象災害預警系統平臺，系統框圖如圖1。

3 問題分析

3.1 建立SQLSERVER 氣象災害歷史數據庫

由于普查統計的周期長(近50 a)，范圍廣(涉及全州12個縣市的200 余個鄉鎮)，必須通過大量的普查和補充工作才能構建較為完善和科學合理的數據庫平臺。

3.2 氣象災害區劃

借助ARCGIS 等解決對氣象災害進行區劃和細化并附加對應的地理信息存儲技術。現今GIS 等地理信息系統已在各個領域得到廣泛的應用，將氣象災害信息進行區劃細化后疊加在地理信息系統上，具有非常直觀、精確和可辨識的優勢。對建成高效的城鎮化建設氣象災害防御規劃、決策建議平臺系統提供可靠的工具基礎。例如，可以借助ARCGIS中的TIN Datasets 數據模型，在不規則分布的采樣點的采樣值(表征地形)上附加氣象災害區劃色標值，構成的不規則三角集合組。即可表達該區域氣象災害空間連續分布特征。

圖1 黔南城鎮化建設中氣象災害防御研究系統框圖

3.3 計算氣象災害重現期

根據現有氣象資料(資料時間序列越長越好)，建立數學模型計算得到黔南各縣市及部分重點鄉鎮重大氣象災害(暴雨、凝凍、干旱)的歷史重現期。以直觀科學的氣象災害統計指標代替繁雜無規律的氣象災情記錄，對建立防御規劃和決策建議平臺提供理論基礎。

例如暴雨重現期指在一定年代的雨量記錄資料統計期間內，大于或等于某暴雨強度的降雨出現一次的平均間隔時間為該暴雨發生頻率的倒數。設計雨水排水系統時，根據工業廠房生產工藝及建筑物的性質確定。通俗的來講就是這么大的雨量，多少年出現一次，這是道路排水設計的標準中，也是一個城市規劃建設給排水管網標準的主要依據，對防御城市內澇等具有指導性意義。

重現期與頻率成反比，即:P =1/Pn。重現期并不是說正好多少年中出現一次，它帶有統計平均的意義，說得更確切一點是表示某種變量大于或等于某一指定值，每出現一次平均所需的時間間隔數，只有在大量的過程中，或對長時期而論是正確的。因此，建立數學模型需要的氣象災害數據時間序列越長、災害實例數據越多，計算得到的氣象災害重現期就越與實際情況吻合。

3.4 氣象災害防御建議研究

如何科學合理地對黔南城鎮化建設防御氣象災害提出對策和建議。需要根據重大氣象災害歷史重現期，氣象災害的區域分布和強度來作出，部分重點區域還應結合重要流域的走向、主要城鎮地形及人口、經濟資源布局等，個別特殊的城鎮還需要對氣象災害的影響作出預評估，才能對城鎮化建設防御氣象災害提出科學合理的規劃對策和建議。

3.5 預警閥值研究

確立不同區域城鎮的氣象災害實時預警閥值。氣象災害預警閥值可以依據《貴州氣象災害的劃分標準》氣業發［1997］18 號的相關規定得出，但由于不同區域對諸如洪澇、干旱等氣象災害的承受力不同，相同等級的氣象災害的影響也不一致，因此，各區域預警閥值需在實時預警平臺建立運行中不斷與實際氣象災害影響情況對比檢驗來作出修正。

4 系統應用

4.1 黔南氣象災害歷史數據庫的綜合應用

通過對建立SQLSERVER 黔南氣象災害歷史數據庫進行數據系列統計分析，可得到各要素的氣象災害分布時間系列圖。以黔南州羅甸縣暴雨災害為例(圖2)，統計得到羅甸縣近40 a 暴雨分布時間系列圖(因災害數據庫尚未完整補充，故只截取近1970—2007年的數據)，從圖中可以看出近40 a 來羅甸縣共出現43 次暴雨災情，其中大暴雨災情5次。暴雨災情時間分布上表現出時間間隔縮短、頻率增高的趨勢。因此，在計算得到該縣區域內暴雨重現期時，也應檢驗其值是否與該趨勢吻合。

圖2 羅甸近40 a 暴雨時間系列分布圖

4.2 氣象災害防御決策預警平臺的構建

構建平臺系統的目的是應用于政府防災減災指揮部和城建規劃等政府職能部門，應用客戶端較多，系統的穩定性和安全性需要得到保證。因此，系統平臺構建時應做到數據端與應用端的隔離，可采用server to issue 方式，即服務器發布方式，由于大量的氣象災情歷史數據、實時氣象要素數據和數值預報數據等存放于氣象部門數據庫，所以平臺服務器最好就在氣象部門搭建，便于數據庫的鏈接訪問，同時氣象數據流轉封閉回路較為安全。這樣應用服務器構建好后可直接通過Web 發布方式，用戶通過VPN 等專用網絡或開放網絡連接服務器，用Web 瀏覽器即可顯示應用氣象災害防御決策預警平臺。應用平臺編程實現時應注意以兩個問題:

①系統加載GIS 地理信息數據時如何防止氣象災害區劃數據疊加錯位和無顯示的問題。較為精細的地形信息系統才能完好地顯示本地區地形地貌特征、城鎮內部和周邊環境，才能更好地滿足專業用戶對氣象災害的防御規劃和指揮決策。因此，在多層地理信息數據上疊加單一多色氣象災害區劃數據(含經緯度信息)技術是關鍵。例如可采用如下3 步實現ArcGIS Server(ADF)2個地圖服務疊加:首先建立地圖服務，建立兩個Map Service:USA和NorthAmerica。進行設定2個地圖的繪制方式:USA:Dynamically from the data，NorthAmerica:Using tiles from its cache;然后添加地圖服務，在MapResourceManager 控件中添加上面的2個地圖服務，NorthAmerica 為items 0，USA 為items 1。在MapResoureItem 集合編輯器中設置，DisplaySettings 參數在Make backgroud transparent 復選框前面打鉤即可;最后使用地圖服務，設置Map 控件的MapResourceManager 屬性為上一步中的MapResourceManager 控件，然后把Map 控件的PrimaryMapResource 屬性設置為NorthAmerica 地圖服務。

②預警平臺應嚴格依照《貴州氣象災害的劃分標準》和《突發氣象災害預警信號信號說明》來制定氣象災害預警的等級、圖標、色標和預警時限，提高防御系統預警決策的科學性和統一性。同時應預留氣象災害預警閥值參數修正入口，以便后期應用中對氣象災害實際影響時間、等級作出對比檢驗后修正。

5 結論與討論

研究建立完整的黔南地區氣象災害歷史數據庫，并利用地理信息系統工具進行區劃。同時計算得各區域重大氣象災害的歷史重現期，是構建黔南城鎮防御氣象災害規劃決策系統的理論基礎。而利用氣象廣泛布設的區域自動氣象站和專業氣象站獲取實時氣象資料，結合雷達回波、數值預報資料等構建城鎮或重點區域氣象災害預警平臺技術，也提升了黔南地區鄉鎮級城鎮氣象災害實時預警的能力。

通過對黔南城鎮化建設中氣象災害防御的數據理論研究，同時結合自動站、雷達和數值預報等氣象現代技術應用，能較好地為黔南城鎮防御氣象災害提供專業保障。但研究應用效果與實際情況差別還需在應用過程中不斷檢驗完善。

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