深圳氣象改革發展實踐與展望

王延青 劉敦訓, 徐文文

（1 深圳市氣象局，深圳 518040；2 深圳市氣象服務中心，深圳 518040）

40年的改革開放，深圳承載了“中國道路的特區探索，中國崛起的特區擔當，中國夢想的特區模式”，鑄造了深圳城市發展的巨大成就，從一個邊陲農業縣快速發展成全國六個超大城市之一，成為中國快速城市化進程的典型范例。在此過程中，一方面城市化產生的氣候效應造成深圳極端天氣頻發直接影響城市安全發展，城市氣象服務成為氣象工作的主要陣地[1]，另一方面城市擴容、人口暴增又催生了公共安全、經濟發展、環境保障等方面的氣象服務新需求。同時，城市現代化水平提升推動氣象融入城市發展，氣象改革發展與城市發展的節奏合拍。氣象積極融入智慧城市建設[2-3]，支撐城市可持續發展是深圳氣象改革發展的總基調，不斷適應城市快速發展服務需求，成為驅動深圳氣象事業快速發展的核心動力。

1 改革開放中深圳氣象的發展變化

2018年，在深圳市2019.95 km2的土地上，常住人口達1302.66萬，實際管理人口超過2000萬，國內生產總值（GDP）達24221.98億元。深圳地域狹小，開發強度大，人口密度高，產業比重大，超大城市熱島、干島、渾濁島等環境問題日趨嚴峻，氣候容量趨于飽和，自然環境承載力降低。在快速城市化和全球氣候變化的共同作用下，過去40年里深圳市年平均氣溫明顯升高，暖冬出現概率明顯增加；極端（或異常）降水事件增加，近年來最大小時雨強不斷刷新紀錄，前兩名分別出現在2016和2018年（圖1）。氣象災害治理面臨嚴峻挑戰，城市安全和可持續發展對氣象工作提出新需求。

圖1 1954—2018年深圳市年平均氣溫和年雨量變化趨勢 Fig. 1 Annual variation of temperature (a) and precipitation(b) in Shenzhen from 1954 to 2018

表1 深圳城市社會經濟發展與氣象減災效益對比表 Table 1 Comparison of Social-Economic Development and Meteorological Disaster Reduction Benefits in Shenzhen

尤其是近10年，深圳氣象進入高質量發展車道，中國氣象局發展研究中心與新華社發布的《深圳氣象發展指數報告》中對深圳氣象進入第三階段以來（即2010—2018年）的氣象創新驅動指數（該指數是氣象發展質量的核心指標，用氣象科技創新、智慧氣象發展、開放發展等指標表征）[4]進行了評估，創新驅動指數（圖2）整體逐年上升年均增長14.75%，基于氣象服務公平便利性指標（智慧氣象發展）發展最快，而科技創新發展、開放發展指標還有較大發展潛力，是第四階段全面高質量發展的重點方向。

圖2 深圳氣象發展指數之創新驅動指數變化 Fig. 2 Annual variation of Innovation-driven Index from Shenzhen meteorological development index

2 改革發展路徑

深圳氣象40年來，時刻圍繞保障特區經濟社會發展、保障城市安全的中心任務，始終堅持改革創新的深圳精神，瞄準一流氣象服務，不斷優化體制機制，探索深圳特色的氣象發展路徑。

2.1 融入式發展，氣象與城市共同成長

在氣象部門大網絡大背景支撐下，對接不同階段深圳城市定位和發展戰略，融入城市安全治理、城市規劃、建設管理，圍繞城市低碳發展和重大公共工程建設，開展城市環境氣象條件、熱島效應、通風評估、氣候可行性論證等方面的研究和服務。為深圳通用機場選址、大鵬半島生態文明建設、“云軌”建設等項目進行論證評估，為粵港澳大灣區、“東進戰略”、宜居城市建設規劃等重大項目建設和重要戰略決策提供了技術支撐，保障安全城市、低碳城市、韌性城市建設，提升城市規劃科技水平。

對接深圳智慧城市總體建設規劃，提升氣象科學支撐的針對性，把城市運行生命線行業、受氣象影響敏感行業的數據引進來，形成“十大行業主題庫”，實現本地跨行業數據融合與增值，提升氣象服務新型智慧城市的能力。同時，以標準化建設為重要手段融入其它行業，深圳是首個國家級氣象服務標準化試點單位，建立《深圳市氣象服務標準體系》，將服務標準體系延伸到服務使用交通、港口、旅游、水務等領域，構建標準化融合發展的氣象服務新模式，發展基于影響的行業氣象保障服務，使得氣象服務適需可用，提升行業服務和防災減災質量和效益。

2.2 創新式發展，破解城市氣象服務難點

以需求為導向，在技術創新、流程創新、機制創新、制度創新等方面下功夫，以“引進、消化、吸收、集成、再創新”為主線。城市公共安全、經濟社會發展和市民美好生活對氣象服務“質”與“量”的需求倒逼我們在原有引進集成的基礎上，結合深圳城市特點和氣象服務堵點難點進行創新，形成需求—研究—業務—服務—問題—再研究的良性循環機制，為深圳氣象現代化發展注入了活力。

在城市防災減災實踐中不斷創新發展理念。1993年兩場連續大暴雨給深圳造成14.64億元的直接經濟損失和26人死亡，重創正在快速建設起步騰飛的特區。1994年深圳學習香港率先在國內推出氣象災害預警信號。2003年臺風杜鵑正面襲擊深圳帶來了嚴重的傷亡事故和經濟損失，在分析總結經驗教訓的基礎上，深圳氣象積極推動以預警信號為先導的部門聯動、社會響應機制，并在2006年正式發布《深圳市氣象災害應急預案》，使氣象災害預警信號成為全社會啟動防御氣象災害的“發令槍”和“消息樹”，“政府組織、預警先導、部門聯動、社會響應”機制擰緊氣象防災減災鏈條。

在城市與市民的需求中不斷創新技術與服務。由于深圳東西狹長，不同區域天氣差異性極大，2007年深圳在全國范圍內率先探索氣象災害分區預警，深圳市氣象局在臨近預報的技術方法上加大投入，先后研發了基于雷暴云團邊界追蹤技術、基于光流法的對流臨近預報外推算法、基于粒子濾波法的新臨近預報方法等。2012年之后通過深圳南方強天氣研究重點實驗室，與國內外多家機構合作開展諸多研究，利用WRF對深圳及周邊的雷達資料和自動氣象站資料進行了同化，開發了逐時循環同化系統（HAPS），支撐氣象災害分區預警發布最小單元從區級到街道再到現在的5 km格點，也支撐深圳由統一預報到分區預報和格點預報。

胡琴頓時不響了。楊力生正興致勃勃，被媳婦搶白這一句，恰似滾熱的身子驟然被人潑上了一瓢冷水，從頭涼到腳后跟。他的整個身子就像突然被人點了穴那樣一動不動，兩眼看著月亮直勾勾地發愣。

2.3 開放式發展，更快更優更好地服務社會

充分依托行業內、科研院校、國際研究機構開展交流合作，形成了“1+2+N”氣象科技創新模式。“1”是組建“深圳南方強天氣研究重點實驗室”，以實驗室為載體進行技術攻關、課題研究、業務試驗， “2”是建立“中國氣象局廣東省區域數值天氣預報重點實驗室深圳研究基地”和“智慧氣象應用創新平臺”。一方面以實驗室為平臺與“N”家國家級業務單位、高新企業等建立戰略合作關系，引智借力共同將最新的科技成果落地深圳應用。另一方面依靠深圳科技創新活力優勢，以智慧氣象應用創新平臺+樂享氣象系列創賽為抓手，建立政府引導、行業主導、社會參與的氣象科技創新與共享機制，形成“政府主導、社會參與、人人共享”的氣象服務供給模式，培育社會力量成為個性化氣象服務供給的生力軍。

用好政府相關政策，推進氣象工作社會化。引入社會力量參與觀測、預報、服務、科技研發等方面發展，以項目外包形式引進社會企業開展科技成果轉化應用，以政府購買服務的形式將部分日常事務委托給深圳市防雷協會、深圳市氣象防災減災學會等社會機構，為局內技術人員減負，集中力量做好科技研發的組織引導和決策、公眾、行業氣象服務。

3 改革發展成效

40年來，深圳氣象作始終堅持“以人民為中心”的理念，始終堅持全面深化改革和擴大開放的路徑，始終堅持氣象現代化建設的任務，對標新需求、新要求，以提高服務效能為導向，積極為防災減災救災、生態文明建設、海洋中心城市建設、智慧城市建設等貢獻氣象力量，也形成了系列改革成果。

3.1 立體觀測實現一張網全面感知

建成“6+3” 氣象基地，布設182個氣象觀測站網，涵蓋天氣、氣候、海洋、生態環境、天文等五大類的大城市氣象綜合探測體系，形成災害天氣、城市氣候、環境氣象三張監測網，為城市公共安全和規劃建設提供服務。其中，區域自動氣象站數據20 s到數據庫、1 min到預報員桌面、2 min內為公眾提供服務。356 m氣象梯度塔觀測、城市冠層立體觀測、城市單元體微氣候觀測、延伸至離岸300 km的海氣觀測、空間天氣觀測等特種監測為提高城市精準化氣象防災減災能力發揮了先行先試作用。

3.2 精細預報實現一網格全面覆蓋

構建了自動追蹤、分級提示、人機交互、快速制作和氣候預測評估的天氣氣候一體化平臺，形成陸海一體的精細化氣象預警預報體系，面向市民提供“長期氣候預測—中期逐日預報—短期逐6 h預報—24 h逐時網格預報—臨近災害預警”無縫銜接的全鏈條滾動更新服務。其中，短時臨近預報決策系統、逐時同化預報系統、雷暴尺度集合預報系統作為智能預報業務平臺的“三劍客”，有力支撐著深圳精細化天氣預警預報業務，2018年臺風24小時路徑誤差為65 km，暴雨預警準確率80%，強對流天氣預警提前量達45 min。

3.3 協同防災實現一體化四級聯動

不斷完善氣象防災的制度建設，出臺或修訂《深圳市氣象災害應急預案》《深圳臺風暴雨災害防御規定》《深圳臺風暴雨災害公眾防御指引》等8部政府規章或規范性文件。基于完善的制度體系，通過多年的實踐，形成“一級預警、兩級監管、四級聯動、對點服務、社會響應”的氣象災害防御協同化管理機制。依托信息化手段，重構氣象與防災部門應急全流程，通過氣象災害協同化防災平臺實現氣象災害防御秒級響應、四級防災部門聯動、綜合協調支撐。一鍵可知預報預警、應急啟動、重點防御單位、易澇點、水庫、河道、避難場所、防災物質、災情處置、責任人等所轄區域防災信息，一鍵可自動匯總風情、雨情、災情等數據，快速形成防御決策支撐報告。隨著智慧城市的建設，已有14個氣象業務服務系統一體化接入城市運行管理中心、市委總值班室、市政府總值班室、市三防指揮部等。

3.4 氣象服務實現一站式智享生活

為城市經濟社會發展和市民生產生活提供更加貼心、更加便捷、更加多樣化的氣象服務是我們始終踐行的宗旨。決策氣象服務涵蓋以風險影響為導向的城市安全氣象服務、以人居環境為核心的生態氣候服務、以城市適應為目標的氣候變化決策服務。公眾氣象服務的內涵從簡單的預警預報向圍繞市民衣、食、住、行、娛、購逐漸拓展。隨著智能手機的普及和移動互聯網的蓬勃發展，“@深圳天氣”微信、微博、app以及“i深圳”app的“兩微兩端”隨身氣象臺成為深受市民喜愛的“互聯網+”氣象服務，被網友譽為最接地氣、最有溫度的氣象公共服務產品。專業氣象服務覆蓋供電、供水、供氣、交通等城市8大生命線行業，深化基于行業影響的氣象指標體系研究，打造港區強天氣服務系統、城市安全地鐵服務保障系統等服務品牌，推動氣象要素融入行業生產調度、氣象風險融入安全生產管控。氣象行政審批和行政服務全部入駐市網上辦事大廳，可實現一站式、100%全流程網上辦理以及全城通辦。“防雷裝置設計審核”和“防雷裝置竣工驗收”納入“深圳90”，并將辦理時限縮減至1個工作日，精簡3種申報材料。

3.5 信息發布實現一鍵式可控全局

深圳市突發事件預警信息發布體系涵蓋傳統媒體與新媒體共15類發布渠道，實現了與國家、省級的縱向對接，聯通了全市10個（新）區、15個部門的自然災害、公共衛生和事故災難等22類39項公共安全信息發布鏈條，可以一鍵式3 min內完成15類渠道信息發布操作。由于深圳市實際管理人口超過2000萬，而氣象災害預警信息時效有限，近年來深圳市一直致力于提升信息傳輸速率和覆蓋面，以“互聯網+”和大數據理念重構預警短信發布系統，實現1.5 h內即可覆蓋包括漫游用戶在內的超過2000萬市民。同時，為避免信息泛濫和節約政府資源，通過對重點風險區手機用戶信息的實時動態分析，可針對全市15個預設的氣象高風險區和人口密集區進行定向發布和預警自動觸發。

3.6 科技創新實現一盤棋共研共享

依托“1+2+N”氣象科技創新模式，為構建完善“基礎研究+技術攻關+成果轉化”的科技創新生態鏈提供了基礎條件。近10年中，深圳市氣象局先后獲得了國家級項目2項，省部級項目3項，中國氣象局、廣東省氣象局行業內科研項目40項，市科技計劃項目9項，研發了具有自主知識產權的強降雨短時臨近預報、大風冰雹等強天氣自動識別和監測預警、臺風登陸降雨預估、雷暴尺度集合預報等技術，成果已經產品化并在深圳的大城市精細化預報服務中發揮了重要作用，部分成果推廣至六省十市應用（圖3）。業務人員在科技合作創新中開闊了國際視野，了解國際前沿氣象科學技術，也培養了一支業務、科研素質兼備的人才隊伍（圖4）。

圖3 近10年深圳氣象科技成果 Fig. 3 Science and technological achievements of Meteorological Bureau of Shenzhen Municipality in the past ten years

4 改革發展展望

對標最高最優最好，深圳氣象仍然存在服務供給能力尚無法滿足城市精細管理、定時定點定量精細服務和融入市民生活方方面面的個性化服務需求；另外，快速發展進程中技術研發與系統建設依賴市場帶來了科研與人才積淀薄弱等問題，造成未來氣象事業發展動力不足，也倒逼新時期深圳氣象事業的發展必須進一步加大改革開放實踐。

習近平總書記關于防災減災救災“兩個堅持、三個轉變”、打造共建共治共享的社會治理格局、生態文明體制改革以及構建人類命運共同體等方面重要論述，都為氣象事業未來發展指明了方向。將深圳氣象擺進國際、國家未來發展的坐標中，要堅持以人民為中心，堅持新發展理念，樹立氣象災害風險管理和綜合減災意識，在災害風險的各個維度（暴露程度、脆弱性和災害特性）上更好地了解氣象災害風險，加強災害風險治理[5]，充分發揮氣象部門在綜合防災減災救災中的作用，保障城市更加安全。

圖4 深圳氣象人才隊伍結構 Fig. 4 Personnel structure of meteorological professionals in Meteorological Bureau of Shenzhen Municipality

4.1 強化氣象履職，在保障城市發展戰略中發展氣象事業

過去近40年里，深圳常住人口密度由295人/km2增長到2018年的6449人/km2，人口暴增、經濟發展也推動氣象部門履職從傳統的預警預報向支撐安全示范城市、城市規劃、生態文明建設、城市運行生命線、社會經濟發展等轉變，基于氣象海量大數據的優勢，開展氣象+各行各業的大數據應用研究，從氣象致災機理、風險影響閾值、防范策略、可持續發展等方面提供技術支撐。

依托深圳打造粵港澳大灣區建設中科技引擎的機遇，發揮深港科技創新特別合作區體制機制和制度政策優勢[6]，積極開展與港澳地區氣象部門合作，吸納國內外先進氣象預警預報技術進行本地化應用改造，集中精力探索雷達跨境協同觀測、短臨預報和智慧氣象服務技術，立足大灣區城市群輻射華南，提升陸海一體防御氣象災害能力。加強跨區域人才、資金、技術流動的體制機制創新研究，促進區域融合發展。

4.2 優化頂層設計，著力建設高水平的氣象現代化

2018年，深圳市委市政府提出的打造國家新型智慧城市標桿市的戰略部署，氣象成為智慧城市的重要組成部分，將重點打通精細化氣象服務最后一公里，解決智慧城市背景下氣象業務系統集約化問題。未來將深化氣象信息化頂層設計，對現有分散、割裂、小而多的業務系統進行集約化改造，建立天氣、氣候、天文、服務、研究核心業務一體化架構，形成以數據為主線的觀測、預警、預報、服務、政務的全流程智能化支撐。以國家氣候觀象臺建設為抓手，聚焦珠三角經濟圈環境環境綜合觀測問題，組織開展華南沿海高密度城市精細化氣候探測實驗，并探索建立以智能桿氣象觀測為主的小微化、智能化和社會化的新型探測體系。堅持不懈發展無縫隙智能化的網格預報，構建以數值模式為基礎、以資料同化和數值預報解釋應用技術為支撐、以基于人工智能的短臨預報為探索的客觀化精準化預報技術體系，完善陸海統籌、長短結合、流程集約的智能預報業務。

4.3 發展智慧氣象，助力城市精準治理

在大數據時代，氣象數據作為共建共治共享社會治理的基礎數據，必將使防災減災保障更精細，使公共氣象服務更加均衡。為適應物與人交流、城市能思考的發展趨勢，對應保障城市安全網格化治理體系，建設網格化智能氣象服務體系。目前深圳的災害早期識別技術、基于人工智能的短時臨近預報技術以及社會化智能化觀測技術，已在災害性天氣過程預警預報服務中發揮了重要作用，未來將持續突破智能預報關鍵技術，繼續推動高分辨率數值模式釋用及應用，發展多源資料融合的災害早期識別技術，以核心預報技術融合心理、社會和經濟因素的決策行為科學，發展基于影響的預警服務（IBFWS）[7]。建設氣象災害主體庫，完善氣象決策服務模式，建設基于風險影響的陸海一體氣象決策支撐平臺，匯集風雨浪潮洪及其他衍生災害信息，集約監測、預報、預警、風險預估、動態反饋流程，建立場景式決策服務新模式，解決防御決策指揮的難點問題。開發服務提供通用界面（CISD）[8]，以通用的標準整合各方信息，發展基于處理海量并發數據訪問的“云+端”架構的綜合在線服務平臺，按位置、按需求提供氣象預警、天氣和氣候信息服務。

圖5 2000-2017年深圳植被生態質量指數變化 Fig. 5 Changes of vegetation ecological quality index in S henzhen from 2000 to 2017

4.4 聚焦生態文明，保障美麗深圳綠色發展

氣候變化對海洋、沿海、陸地生態系統以及人類賴以生存的社區都將產生顯著影響，成為城市安全可持續發展的重要影響因素，跟蹤關注IPCC的全球氣候變化評估報告，開展對深圳城市氣候變化的跟蹤評價，為政策制定者提供科技支撐。持續開展城市熱島強度、暴雨強度、植被生態質量指數（圖5）、氣候舒適度等城市氣候環境的跟蹤監測，以更好服務于深圳本地適應氣候變化有關工作[9]。由以避害為主的氣候風險管理向避害趨利并重的城市持續發展決策支撐轉變，形成能有效滿足人與自然和諧發展、市民對優美生態環境、優質生態產品需要的供給，為“深圳藍”可持續行動計劃、治水提質攻堅戰、海綿城市建設、城市綠線藍線劃定、地下空間規劃、通風廊道設計、熱環境與風環境評價等有關工作提供全方位的氣象服務保障。為區域發展規劃及國家戰略規劃在深圳本地落地的有關事項提供氣候可行性論證評價，為城市建設和安全運行下好先手棋。

4.5 融入新一輪改革開放浪潮，當好氣象行業改革試驗田

以新一輪機構改革為抓手，引入氣象行業業務技術體制改革的最新思路，優化職能與機構設置，以一體化為特征，打造天氣與氣候、業務服務和研究無縫銜接的業務架構，以信息化為主線提升現代氣象業務全鏈條全流程智能水平。世界氣象組織（WMO）和世界各國戰略研究表明[10-17]，未來氣象事業發展涉及更廣泛的領域和學科。聚合國內外及深圳本地院校、科研機構的研究力量，走開放式路子加強基礎研究，提升核心技術能力。依托深圳南方強天氣研究重點實驗室與國家級氣候觀象臺，實施精準預報和智能化業務為目標的研究型業務，促進基礎研究+科技創新+業務服務的深度融合，建立突出預報質量、服務效益、科技成果攻關和轉化的績效考核體系，引導科研人員凝練業務、服務中的科學問題，開展基于動機科學研究，有針對性解決業務、服務中的難題，提高科技對業務服務的貢獻率。

大珠三角城市群區域一體化是未來發展的必然趨勢，區域內網絡型城市體系的建立將打破等級化的城市發展觀念、營造更密切的區域合作氛圍具有更重要意義。對照“標準+”戰略要求，實施WMO標準《國家氣象和水務部門實施質量管理體系指南》，開展業務質量體系認證。以創新的思維、共享的理念構建政產學研用深度融合的智慧氣象服務共同體生態體系，運營公共-私營參與（PPE）機制，打造WMO城市智慧氣象服務示范，使氣象服務更加深入基層，氣象服務更貼近百姓。完善國際氣象信息交換與共享機制，參與全球氣象治理，提升海上絲綢之路氣象保障能力，參與中國-東南亞極端天氣聯合監測預警合作及海洋氣象聯合觀測，參與大灣區與“一帶一路”沿線國家和地區的雙向開放、信息交換、資源共享，不斷提升國際化水平。