基于大數據環境下的氣象災害預警信息分析

周 瑩，王承偉，徐 陽，徐占勝

(1.黑龍江省氣象服務中心，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 引言

我國氣象災害占各類自然災害的70%以上，氣象防災減災關系經濟社會發展與人民安全福祉。 回眸“十三五”，氣象防災減災工作以更加貼近人民對美好生活向往的服務理念、更完善的防災減災體系、更高的災害預警服務質量、 更強的預警信息發布能力，切實守護人民生命財產安全。 因此加強對突發事件預警信息的研究分析，明確預警信息的影響范圍，及時采取有效的防范措施，對促進經濟的穩定發展，具有非常重要的意義。

近年來黑龍江省災害性天氣的極端性突出，2021年黑龍江省出現了歷史罕見的凌汛、春汛、夏汛相連。4月末開始，全年出現17 次龍卷。11月極端罕見雨雪冰凍天氣，降水量大、范圍廣、多地突破歷史極值，暴雪、凍雨、大風等多種災害并發。

隨著互聯網技術的發展， 大數據的應用越來越廣泛，氣象數據作為大數據的一種，數據量每年都在持續增長。 突發事件預警信息發布系統運行多年，積累了大量的預警信息數據， 對這些數據進行有效分析，將數據中包含的內容挖掘出來，讓挖掘出來的信息在防災減災工作中發揮更大的作用。

2 結果與分析

2.1 黑龍江省預警信息發布數量特征

預警信息發布的數量和等級都能夠反映出當地的天氣特征，分析預警信息發布的情況，可以掌握當地的氣候特點，以及重大天氣、災害天氣的發生時間和嚴重程度。 從預警信息發布量來看（圖1），近四年預警信息的發布正在以每年遞增千余條發展，2018年黑龍江省發布預警信息5515 條，月平均發布460條， 之后年預警信息總量和月平均信息量均呈增加趨勢，到2021年全年發布預警信息9626 條，月平均802 條。反映了黑龍江極端天氣頻發，且呈上升趨勢。

圖1 2018-2021年黑龍江省突發事件預警發布數量

從月預警信息發布量來看， 全年出現了2 個高峰期（4月和11月），其中11月是主高峰期，除2018年外，2019-2021年的11月發布預警信息量分別是對應年份月平均值的5.8 倍、4.8 倍和2.1 倍。 4月和11月預警類別主要是大風和道路結冰， 這兩種預警信息的發布數量最多， 最多可以占當月預警信息發布總數的72%。 主要原因是這兩個月黑龍江省處于轉換季節，氣候變化強烈。 而1、2月份預警信息發布較少， 主要因為隆冬季節黑龍江省為單一的冷空氣團控制，天氣變化較小，因此預警數量、預警種類均較其它月份偏少。

2.2 預警信息發布的等級特征

依據氣象災害可能造成的危害程度、 緊急程度和發展態勢一般將預警信息劃分為四級： Ⅳ級 （一般）、Ⅲ級（較重）、Ⅱ級（嚴重）、Ⅰ級（特別嚴重），依次用藍色、黃色、橙色和紅色表示。

圖2 2018-2021年藍色預警逐月發布情況

圖3 2018-2021年黃色預警逐月發布情況

圖4 2018-2021年橙色預警逐月發布情況

由2-5 圖可以看到春秋兩季藍色預警信息發布數量高于其它季節， 橙色預警信息發布數量的高峰出現在夏季。 全年預警信息發布情況看，藍色預警信息和黃色預警信息比較常見，分布相對平均，橙色預警信息年發布的峰值在7、8月份。 這是因為7、8月份正值黑龍江防汛的關鍵時期， 所以預警信息種類最多的是雷雨大風和暴雨。

圖5 2018-2021年紅色預警逐月發布情況

由圖6 看到，七臺河、鶴崗發布的預警信息數量最少；哈爾濱市發布的預警信息數量居首，遠遠高于其他地市。 這與哈爾濱市氣候特點相符合，哈爾濱市各個季節氣候差異顯著，冬季氣候寒冷干燥，夏季降水充沛，氣候溫熱。 春、秋兩季是由冬、夏季風交替影響，氣候多變，春季多大風，降水少，秋季降溫劇烈。

圖6 2018-2021年黑龍江省各地市預警信息發布情況

2.3 重大天氣過程預警信息發布情況分析

預警信息的發布數量與重大天氣過程息息相關， 發布預警信息是為了預防和減少自然災害等突發事件的發生， 減輕和消除突發事件引起的嚴重危害。 作為預警信息發布的權威部門，出現重大的天氣過程，提前發布預警信息，及時為地方政府服務是氣象部門的重要職責。

2.3.1 2020年“三連臺”預警信息發布情況分析

2020年黑龍江省連續迎來三個臺風，“巴威”、“美莎克”、“海神”。 “三連臺”成為黑龍江有氣象記錄以來的首次，降水量為179.6 mm，為1961年以來歷史同期第一多。 期間通過突發事件預警信息發布系統共發布預警信息659 條，其中暴雨預警220 條，大風預警405 條，大霧預警6 條，冰雹預警5 條，雷雨大風預警9 條，雷電預警2 條，中小河流洪水氣象風險預警6 條，山洪災害預警3 條，地質災害氣象風險預警3 條。

2.3.2 2020年11月17-20日暴雪天氣過程

2020年11月17日黑龍江省出現暴雪天氣過程，到19日20 時，哈爾濱市主城六區累計降雪量基本超過20 mm，平房區個別站點達45.4 mm，積雪深度20 cm 以上。 跟歷史同期相比，個別站點可能突破歷史極值，達到1961年以來的歷史第一位。 數據顯示，在此期間共發布預警信息352 條，其中暴雪預警149 條，道路結冰預警146 條，大風預警56 條。 發布紅色預警信息60 條。 這是近三年來一個天氣過程發布紅色預警信息數量最多的天氣過程。 具體預警發布情況詳見圖7。

圖7 2020年11月暴雪天氣過程預警信息分布圖

2.3.3 2021年11月5-11日凍雨天氣過程

2021年11月黑龍江省出現凍雨天氣過程，凍雨這種天氣現象在黑龍江屬歷史罕見， 且過程持續時間長、影響范圍廣、降雪量大、災害種類多，有凍雨、濕雪、暴風雪、道路結冰、電線積冰、低能見度等災害性天氣。 部分地區降水量可能接近或突破歷史同期極值。 期間通過突發事件預警信息發布系統發布預警信息568 條，發布暴雪預警146 條，道路結冰預警247 條，大風預警111 條，寒潮預警33 條，大霧預警31 條。

從一些重大天氣過程預警信息的發布情況看，暴雨天氣過程常常會有雷雨大風、 大風等預警信息同時發布，暴雪天氣過程會有道路結冰、大風、寒潮等預警信息同時發布， 這說明預警信息的類別有很強的關聯度。

2.4 典型天氣預警信息統計

黑龍江突發事件預警信息的發布是保障人民群眾生命財產安全， 有效減輕災害性天氣危害的重要手段。 典型預警信息發布情況的統計、分析，對突發事件預警信息發布工作的進一步發展有指導作用。

2.4.1 大風預警信息統計分析

黑龍江省夏季降水充沛，冬季干燥少雨，全年大風天氣日數多， 在所有預警信息種類中大風預警信息發布數量最多， 從2018-2021年間大風預警信息發布量和占全年預警信息總量的比例均呈逐年增加趨勢。 2018年發布大風預警1535 條，占全年預警信息總數的27.83%，到2021年發布大風預警信息增加到3181 條，占比全年預警信息總數也增加到33%。

在汛期大風預警信息仍然占有主要位置，2019年汛期齊齊哈爾發布大風預警信息108 條， 占同期全省大風預警信息的21%。 2020年汛期哈爾濱市發布大風預警信息250 條， 占同期全省大風預警信息發布的29%(圖8)。

圖8 (a)2019年(b)2020年5-8月黑龍江省大風預警信息分布圖

2.4.2 暴雨預警信息統計分析

由于夏季降水充沛， 每年5-8月是黑龍江防汛的關鍵時期，2019年汛期發布的主要預警信息種類有大風預警517 條，暴雨預警信息692 條。2020年汛期發布的預警種類主要是，大風預警信息883 條，雷雨大風預警信息694 條，暴雨預警信息492 條。 近兩年暴雨預警信息主要集中在黑龍江省中西部地區，哈爾濱、黑河、綏化發布的暴雨預警信息較多(圖9)。

圖9 (a)2019年(b)2020年5-8月黑龍江省暴雨預警信息分布圖

3 討論

針對黑龍江省預警信息發布情況的研究表明，預警信息發布逐年遞增； 一次大范圍的天氣過程會發布300 條以上的預警信息； 預警信息發布數量最高的月份，預警種類不一定多；預警種類最少的月份為冬季；預警信息發布最多的類別是大風；汛期以大風、暴雨等預警信息為主。

春季大風預警信息最多，其次是道路結冰、森林火險、寒潮等預警信息，春季氣象服務需要提示森林草原防火和春耕、春播等。

夏季預警信息發布種類以雷雨大風、暴雨、大風預警信息為主，夏季氣象服務需注意強對流天氣，易發生短時強降水、冰雹、大風(龍卷)等氣象災害，由于降水集中，需重點關注強降水對中小河流、水庫塘壩和低洼地的影響， 同時需防范強降水引發的局地洪澇、城市內澇等災害，及各種極端天氣對農業生產、交通運輸、公眾安全等帶來的不利影響。

秋季預警信息發布種類多達14 種，是預警發布種類最多的季節，以大風、道路結冰、寒潮預警為主，氣象服務主要提示秋收天氣提示、森林火險、交通安全等等。

冬季是預警信息發布種類最少的季節， 以道路結冰、暴雪、寒潮、大風預警種類偏多，這類預警信息發布時，一般會出現道路濕滑、有結冰，風力較大、能見度差等，氣象服務需要提示防范暴雪、大風、寒潮天氣對交通運輸、公眾出行、農業生產等影響。

4 小結

本文統計分析了近三年黑龍江省預警信息發布的情況發現：

（1）預警信息發布呈現逐年遞增的特點。

（2）年預警信息發布數量存在兩個峰值，分別是4月和11月。

（3）預警信息發布數量最多的是大風，其次是道路結冰。

（4）秋季預警發布種類最多，達14 種，冬季最少。

（5）在一個天氣過程中發布的不同預警信息類別之間具有關聯性。