美國自然災害預警現狀及啟示

和海霞 胡鑫偉

引言

減災能力建設能產生良好的經濟效益和社會效益，有助于增強抵御災害能力、減少應急救援次數、降低生命財產損失。美國國家建筑科學研究所2018年研究表明，聯邦政府在減災上每多投入1美元，應急救援和恢復重建就少支出6美元。自然災害預警是減災能力建設落實落細的重要抓手，能為政府和公眾提供災害綜合監測、風險早期識別和預報預警信息，是預警響應工作的“發令槍”，是應急處置工作的第一道防線，在防災減災救災中發揮著重要作用。

基本情況

美國是現代自然災害預警技術的發源地，1868年庫珀博士首次提出地震預警系統概念，相關地震預警技術原型在日本、墨西哥等國家被發揚光大，美國則將主要的財力、物力和智力投放在地震預測和災后快速評估上，地震預警技術投入有限。美國地質調查局與合作伙伴于2006年著手研發的地震預警系統只選擇了加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州等美國西海岸地震高發區部署測試，2019年才正式在加利福尼亞州投入使用。海嘯預警也起源于美國，1923年夏威夷火山觀測站創始人托馬斯·賈格提醒希洛港港務局局長堪察加地震可能引發海嘯，可惜的是，預警沒得到重視，海嘯造成一名漁夫死亡。美國官方1949年正式開始海嘯預警。美國預警體系(圖1）和能力現代化領跑全球，與其創新的理論體系、先進的科學技術、扎實的業務實踐密不可分。

圖1 美國預警體系示意圖

美國聯邦應急管理署協調聯邦、州、地方、屬地、部落等多個公共警報機構參與所有突發事件預警。現有預警體系由總統警報、突發事件預警(面向自然災害、生產安全事故、極端天氣、槍擊事件等)、公共安全預警、安珀警報(尋找失蹤兒童)、預警發布系統測試信息等5大類組成。其中，自然災害預警包括雪崩、地震、旱災、洪澇、大霧、高溫、颶風、閃電、滑坡泥石流、惡劣天氣、低溫、空間天氣、雷暴、龍卷風、海嘯、森林草原火災、火山等。

業務特點

(一）兩個轉變

根據自然災害類型、發生可能性、可能影響、影響范圍、緊急程度和發展態勢等，美國自然災害預警等級由高到低劃分為警戒(Alert）、警報(Warning）、預報(Watch）、公報(Advisory）、預測(Outlooks）、信息聲明(Information Statement）等。美國自然災害預警在與政府、社會和公眾不斷反饋的過程中，完成了兩個重要轉變。

1.從單災種預警向綜合預警轉變

自然災害類型和成因復雜，一種災害常常伴隨或者引發多種災害，或者與其他災害相互影響。例如一次強降雨過程可能引發山洪、地質災害、內澇、農田漬澇等多種災害；干旱造成土壤板結，降水難以迅速滲入，導致洪水匯流引發洪澇；森林草原火災后，植被被燒光，難以固化土壤，降水吸收困難，土壤被沖刷或水流在低洼處匯聚易引發火燒跡地洪澇或泥石流，這種情況下，單災種預警難以滿足應用需求。美國逐漸由單災種預警向多災種和災害鏈綜合預警過渡。例如，洪澇預警包括山洪、河水泛濫、風暴潮和海岸被淹、火燒跡地洪澇、泥石流、冰塞/堰塞湖、融雪型洪澇、潰壩/潰堤等多災種相關內容，颶風預警包括大風、強降水、風暴潮和海嘯等次生衍生災害鏈信息(見表1）。

表1 颶風和風暴潮預警級別及發布條件

2.從致災因子預警逐漸向災害影響預警轉變

為解決致災因子預警存在災害位置報不準、強度不準確、冗余信息多、公眾看不懂、過度預警等問題，美國預警工作逐步向災害影響預警轉變，即根據自然災害對人的生產生活影響確定預警級別和發布條件，闡述可能影響和實用性的防災避險建議。例如根據低溫對人和植物的影響，將低溫天氣預警分為風寒預警(包括風寒公報、風寒預報、風寒警報)和冷凍預警(霜凍公報、冷凍預報、冷凍警報、嚴重冷凍警報）。風寒公報在可能出現季節性風寒時發布，提醒公眾做好思想準備，戶外活動時注意保暖；風寒預報在可能出現危險性高的風寒時發布，提醒公眾做好行動準備，及時調整出行計劃，避免外出，確保汽車至少有半箱油，更新冬季生存裝備；風寒警報在可能出現危險性高的極端風寒時發布，提醒公眾采取行動，盡量避免外出，外出多穿衣服，及時向周圍人報告行蹤。霜凍即將發生或正在發生時發布霜凍公報，霜凍可能威脅敏感脆弱的植物；未來24～36小時可能出現大范圍冰凍時發布冷凍預報，提醒公眾密切關注；長期預報氣溫低于32華氏度時發布冷凍警報，某些經濟作物和園林植物可能凍死；長期預報氣溫低于28華氏度時發布嚴重冷凍警報，多數經濟作物和園林植物可能凍死。

(二）三種機制

此外，美國不斷總結預警業務實踐中暴露的問題，不斷優化預警技術和機制。具體如下:

1.中長期預警和短臨預警有機協同

森林草原火災、雷暴、空間天氣、高溫等災害預警不確定性強，中長期預警難以確定將在何時、何地發生以及破壞力多大。針對此類災害，美國強化短臨預警，即儀器或者災害信息員已觀測到災害發生或者明顯的災害征兆時，立刻發布預警，提醒人員馬上避險轉移，并根據情況的變化更新、取消或升級。如高溫(圖2）和雷暴預警采用中長期預警和短臨預警協同的方法。在可能發生強雷暴時發布中長期預報，預報區范圍較大，包括多個縣、州，提醒公眾做好行動準備。當信息員報告或者雷達探測到強雷暴時發布短臨警報，警報區范圍通常較小(約一個城市或一個小城鎮），可能伴生冰雹或破壞性大風，提醒公眾采取行動，躲進堅固的建筑物，離開可能被大風吹翻的房車。近年來，隨著衛星、地面觀測站等設備的更新換代與災害信息員研判經驗的不斷積累，美國臨近預警的準確率不斷提高，目前高達90%以上。

圖2 極端高溫預警級別及發布條件

2.中央和地方分級發布預警

美國預警信息采用聯邦政府和地方政府分級發布的方式。聯邦政府和地方政府在預警發布中的角色、職責分工，發布內容、覆蓋范圍和目的不同。例如，龍卷風預報由美國國家風暴預報中心發布，是龍卷風來臨前的可能性預報，預報區范圍通常很大，覆蓋了多個縣甚至多個州，目的是提醒民眾做好行動準備，檢查應急計劃，確認避難用品和場所，隨時準備避難轉移。龍卷風警報由地方風暴預報辦公室在氣象雷達已探測到龍卷風時發布，表示警報區已發生或很快發生龍卷風，嚴重威脅生命財產安全，警報范圍約一個城市或縣城大小，用于提醒民眾立刻采取行動避免傷亡，人員轉移至最近的避難所或堅固建筑物的最底層并遠離窗戶，注意躲避飛來碎片。

3.公眾預警和專業預警分類發布

美國預警發布初期，公眾抱怨美國氣象局過度使用預警系統，夜間發布影響很小的洪澇警報信息干擾他們的生活。為解決該問題，增強信息可讀性，便于公眾采取行動，美國將公眾預警和專業預警分開，專業預警發布對象主要為涉災政府官員、社會組織、專家、私營機構等，專業預警包括所有級別的預報預警信息，但只有對生產生活影響較大的高級別專業預警才會向公眾手機發布。例如，洪澇專業預警由低到高分為洪澇公報、洪澇預報、洪澇警報、突發型洪澇警報四類，當某天氣事件如不謹慎應對可能造成生命財產損失時發布洪澇公報，提醒公眾做好思想準備；當災害性天氣或洪澇發生條件已具備、洪澇可能發生時發布洪澇預報，提醒公眾做好行動準備；當災害性天氣或洪澇即將發生或已經發生時發布洪澇警報，提醒公眾采取行動；當分鐘級或小時級突發型洪澇即將發生或已經發生時發布突發型洪澇警報，提醒公眾采取行動，向高處轉移。2019年11月起，美國將突發型洪澇警報變更為突發型洪澇影響警報，只有標注“大災”“巨災”“緊急”字樣的突發型洪澇警報才會觸發應急管理署無線應急警報向公眾發布。

啟示與借鑒

經過多年發展，美國采用天空地一體化監測、信息員現場觀測、應急管理專家研判等多手段協同預警技術(圖3），形成了較為完善的預警產品體系，開展了大量的業務實踐，相關做法值得借鑒。結合近年來參加我國自然災害預警工作的實踐，提出以下建議。

圖3 美國洪水預警系統

一是建立我國自然災害預警體系。從發展戰略、法律法規、政策文件、業務框架、標準規范等層面構建政府、社會、社區、公眾、社會組織、企業等全社會共同參與的自然災害預警體系，確定預警目的、內容、機構、角色、職責、手段、流程、運行機制，實現高效、有序、有力預警響應。

二是提高災害短臨精準預警能力。長期預警重在提醒公眾做好心理準備和行動準備。短臨預警對轉移避險更為重要，有時甚至是采取行動的發令槍。受監測手段的局限性和中小尺度災害系統的復雜性影響，短臨預警存在精度低、時效低等瓶頸，建議加密監測站點，加強災害機理和規律研究，提升精準預警能力。

三是探索自然災害預警績效評估。摸清地方政府和民眾對預警信息的需求，分析現有自然災害預警組織機構、業務能力、產品體系、傳播途徑和薄弱環節，評價預警精度、時效性、有效性等，加強預警響應措施跟蹤，督促閉環管理，避免過度響應和響應不足的問題，不斷提升預警和預警響應針對性和有效性。

四是加強基層預警響應能力建設。針對目前基層預警精度不高、理解困難、發布不到位、響應不及時的現狀，加強縣、鄉、村基層預警專業人員、社會力量、避災搶險救援隊伍、應急物資儲備、應急裝備配置、應急能力等建設，強化預警信息發布、接收、理解和響應銜接，實現多部門預警信息實時匯聚、閾值個性化設置、對象標簽化管理等。

五是加強自然災害預警科普宣傳。加強基層干部群眾培訓，普及預警知識，宣傳災害避險成功事例，依托“全國防災減災日”“國際減災日”等重要時間節點，推動預警科普宣傳進企業、進農村、進社區、進學校、進家庭，增強群眾預警信息理解能力和防災避險意識，提高避險自救互救等預警響應能力。