辛集市氣象監(jiān)測(cè)與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)的思考

王 歡，孫景瑜，董澤亮，韓翔洋

（1.辛集市氣象局，河北 辛集 052360；2.藁城區(qū)氣象局，河北 藁城 052160）

辛集市位于冀中平原南部，總面積950.4 km2，戶籍人口63.5萬(wàn)，常住人口82萬(wàn)。城市建設(shè)面積32 km2，常住人口31萬(wàn)。按照“十縱十橫”的中等城市道路框架規(guī)劃進(jìn)行內(nèi)暢外聯(lián)，市內(nèi)東西方向?yàn)榻?，南北方向?yàn)槁?，城區(qū)內(nèi)街道縱橫，主次干道38條，總長(zhǎng)164.78 km；市區(qū)內(nèi)大型居民小區(qū)77座；有公路、鐵路立交橋8座；公交樞紐2座，鐵路樞紐2座，高鐵車站1座；市內(nèi)公園14個(gè)，大型活動(dòng)廣場(chǎng)6個(gè)；城市綠化率32.5%；市區(qū)內(nèi)有各類醫(yī)院20座，學(xué)校36座。

1.城市氣象災(zāi)害及氣象監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

辛集市城區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害有高溫、暴雨、大風(fēng)、冰雹、雷擊和道路結(jié)冰等。在高溫方面：辛集市近5年來(lái)出現(xiàn)日最高氣溫≥35℃的高溫天氣109次，其中2014年出現(xiàn)21次，2015年出現(xiàn)8次，2016年出現(xiàn)16次，2017年出現(xiàn)31次，2018年出現(xiàn)33次（圖1）。在降雨方面，以單位小時(shí)降雨量≥16 mm為統(tǒng)計(jì)次數(shù)[1]，辛集市近5年來(lái)出現(xiàn)13次，其中2014年出現(xiàn)1次，2015年出現(xiàn)2次，2016年出現(xiàn)5次，2017年出現(xiàn)2次，2018年出現(xiàn)3次（圖2）。以12小時(shí)降雨量≥30 mm為統(tǒng)計(jì)次數(shù)，辛集市近5年來(lái)出現(xiàn)14次，其中2014年出現(xiàn)1次，2015年出現(xiàn)1次，2016年出現(xiàn)5次，2017年出現(xiàn)4次，2018年出現(xiàn)3次（圖略）。

在氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與發(fā)布方面，隨著政府行為和居民商業(yè)行為的開展，辛集市在市區(qū)內(nèi)的主要路口、商業(yè)中心、休閑廣場(chǎng)等地建設(shè)成了LED綜合顯示屏，用以顯示和宣傳政策、廣告等各類信息的同時(shí)顯示一些氣象信息。近年在道橋等低洼易積水處附近陸續(xù)建設(shè)了雨量觀測(cè)站8座，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道橋附近的降水信息，掌握積水點(diǎn)降雨量動(dòng)態(tài)。此外，氣象部門通過(guò)短信預(yù)警平臺(tái)、電臺(tái)、電視臺(tái)等多種手段向市民實(shí)時(shí)發(fā)布各類氣象監(jiān)測(cè)及預(yù)警信息，提醒廣大市民做好預(yù)防各類氣象災(zāi)害的準(zhǔn)備。

圖1 辛集市高溫日數(shù)及溫度值柱狀圖（2014-2018年）

圖2 辛集市暴雨雨時(shí)日數(shù)及雨量值柱狀圖（2014-2018年）

2.居民的氣象服務(wù)需求

通過(guò)3.23世界氣象日，5.12防災(zāi)減災(zāi)日以及6月安全生產(chǎn)主題志愿服務(wù)活動(dòng)等向廣大市民進(jìn)行了多次氣象服務(wù)需求的隨機(jī)調(diào)查，居民普遍對(duì)市區(qū)局地高溫以及道路積水實(shí)時(shí)信息的獲取關(guān)注度最高。

3.氣象監(jiān)測(cè)與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)的思考

辛集市城市氣象災(zāi)害主要有高溫、暴雨、大風(fēng)、冰雹、雷擊、低能見度和道路結(jié)冰，這些氣象災(zāi)害已經(jīng)通過(guò)預(yù)報(bào)預(yù)警的方式以電視電臺(tái)播報(bào)、短信、微信、融媒體等方式向域內(nèi)民眾進(jìn)行了預(yù)警播報(bào)。但隨著辛集市城市建設(shè)的發(fā)展、使得局地小氣候凸顯。同時(shí)，下墊面的硬化使得雨季地表徑流增大，下滲減弱，雨水向低洼易澇處聚集增多明顯。根據(jù)以上問(wèn)題，本著“觀測(cè)即服務(wù)”的理念，思考如下：

3.1 增加城市小氣候溫濕傳感器及顯示

城市下墊面性質(zhì)的變化，改變了輻射面的性質(zhì)，水泥建筑的成倍增加使局地小氣候溫度上升[2-3]，尤其是夏季，局部路段溫度異常偏高，因此，在道路主要交通路口的紅綠燈附近、休閑廣場(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校增設(shè)溫濕度傳感器，將氣象要素電子顯示屏建設(shè)于顯要位置，使廣大市民及時(shí)定量的感知所處環(huán)境的氣象信息，及時(shí)調(diào)整自己的活動(dòng)，確保健康。實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)可以考慮通過(guò)無(wú)線傳輸至服務(wù)器進(jìn)行基于GIS系統(tǒng)的集中顯示。

3.2 增加舒適度指數(shù)的計(jì)算顯示

人體對(duì)環(huán)境的感知，是由多種氣象要素決定的，因此在顯示屏顯示氣象要素的同時(shí)，引入人體舒適度的計(jì)算[4-9]，利用監(jiān)測(cè)到當(dāng)前地段的氣溫和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)編程計(jì)算完成以溫濕指數(shù)為環(huán)境舒適度指數(shù)的環(huán)境變化數(shù)據(jù)，為市民的活動(dòng)提供綜合氣象數(shù)據(jù)的指導(dǎo)。溫濕指數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中，THI為溫濕指數(shù)，T為氣溫，RH為相對(duì)濕度。

以微信公眾號(hào)“中國(guó)氣象愛(ài)好者”為例，每次輸入“辛集實(shí)況”可以顯示辛集自動(dòng)站當(dāng)時(shí)的溫度、濕度和風(fēng)速的小時(shí)數(shù)據(jù)，可以與廠家進(jìn)行探討是否可以將提取公眾號(hào)數(shù)據(jù)集成在單片機(jī)中，以此來(lái)提取辛集自動(dòng)站的風(fēng)速要素，該方法如能實(shí)現(xiàn)可以使用孫廣祿老師在研究京津冀地區(qū)的人體舒適度時(shí)空特征時(shí)采用的公式[10]，公式如下：

DI為人體舒適度指數(shù)，T為平均氣溫，RH為相對(duì)濕度，V為平均風(fēng)速。

3.3 增加低洼易澇處以及道橋積水監(jiān)測(cè)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，辛集市僅客貨運(yùn)力車輛就多達(dá)6727輛，各類道橋是許多車輛來(lái)往的必經(jīng)之地，每年雨季時(shí)節(jié)，都會(huì)有因暴雨積水造成的機(jī)動(dòng)車輛損失，因此道橋積水的監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。2014-2015年間，辛集市氣象局完成對(duì)市區(qū)易積水的8處雨量監(jiān)測(cè)站的建設(shè)，但是目前的工作只是完成了對(duì)降雨量的監(jiān)測(cè)，并不能直觀地反饋道橋積水信息。在積水區(qū)的監(jiān)測(cè)中，考慮使用人臉識(shí)別技術(shù)運(yùn)用到暴雨積水監(jiān)測(cè)，以道橋積水為例，思路如下：在道橋的頂端安裝攝像頭，在攝像頭對(duì)面的道橋底端安裝反光刻度線，影像數(shù)據(jù)流在降雨發(fā)生時(shí)啟動(dòng)，通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸至服務(wù)器，在服務(wù)器的終端安裝智能識(shí)別算法，識(shí)別積水淹沒(méi)的最小刻度，并將數(shù)值提取出顯示在積水周邊的電子顯示屏上，提醒行人注意道路積水信息。

4.結(jié)語(yǔ)

氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)是智慧城市的一部分，更是智慧氣象之于城市的環(huán)境感知，它能代表一個(gè)行政區(qū)域的現(xiàn)代化發(fā)展程度，但要實(shí)現(xiàn)文中所論述的目標(biāo)就需要部門間聯(lián)合，取得政府以及相關(guān)部門政策與預(yù)算資金的支持，同時(shí)與設(shè)備廠家探討更優(yōu)化的監(jiān)測(cè)解決方案。我們相信，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，智慧城市將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，智慧氣象也將不僅僅局限于監(jiān)測(cè)與報(bào)警，必定會(huì)在未來(lái)城市的數(shù)字大腦中發(fā)揮著如路燈控制、供暖控制等更為廣闊的指令槍的作用。