氣候變化背景下的氣象災害預警技術進展

摘 要：我國是世界上受氣象災害最多且最為嚴重的國家之一，氣象災害給我國造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。近年來，自然環境破壞日益嚴重，氣象災害的發生頻率也隨之增加。由于氣象災害具有類型多、強度大、不穩定性強等特點，難以采取有效的措施規避氣象災害，只能夠采取相關預警技術對氣象災害進行監測，最大限度地降低氣象災害的影響。基于此，分析了常見的氣象災害類型，闡述了氣象災害預警技術，提出氣象災害預警技術改進對策，旨在能夠更加準確地監測和分析氣象災害情況，為氣象災害防范奠定基礎。

關鍵詞：氣象災害；預警技術；氣候變化

中圖分類號：S421 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）11–0-03

國內氣象災害不斷增加，所造成的損失也日益嚴重。縱觀最近發生的氣象災害事故可以確定，國內氣象災害的類型較多，影響也日益增大，這加大了災害救援和重建的難度，因此如何精準預警氣象災害，并根據預警風險采取不同的應急方案，是科學降低氣象災害影響的重要舉措。氣象災害預警主要通過相關技術設備實時跟蹤和分析大自然環境的氣候變化情況，從而判斷未來一段時間內的氣象變化情況。當確定未來會大概率發生氣象災害時，相關部門會通過媒體、政府等渠道將氣象災害預警信息下發至各部門、基層，以便居民能夠根據氣象災害預警信息采取相應的措施。

在氣象災害預警中，預警技術直接決定了預警信息的準確度。近年來，遙感災害技術、地理信息系統技術等相關技術逐漸應用于氣象災害預警，并獲得良好的預警效果。但是由于國內研究氣象災害預警的時間尚短，且氣候變化無常，國內氣象災害預警存在信息發布不及時、預警滯后等問題，無法達到預期的預警效果。因此，對氣象災害預警技術進行分析和研究具有重要意義。

1 常見的氣象災害類型

氣象災害是由氣候變化引起的一種直接或間接損失，國內常發生的氣象災害主要有干旱、洪澇、大風、冰雹、高溫等。

1.1 干旱

干旱是在某一時間段內，降水量不足、土壤水分蒸發嚴重導致水分減少，從而引發的農作物減產、飲用水匱乏的氣象災害。在農業領域，出現干旱現象會導致農作物缺乏水分，阻礙農作物的正常生長，導致農作物減產。根據相關統計數據，我國每年至少有200萬hm2

的農田因干旱災害而導致減產，所造成的直接經濟損失在2 000億元以上。每年鄉鎮、城市因干旱災害因素而造成的直接經濟損失已經超過30 000億元。在干旱災害預警方面，美國、加拿大等西方國家通過監測VCI（植被狀態指數）和TCI（溫度狀態指數），判斷發生干旱災害的程度和影響；澳大利亞、法國、南非等國家則通過遙感技術實時跟蹤和檢測氣候變化情況，從而判斷是否會發生干旱災害；我國則通過氣象局進行土壤水分監測進行預警。

1.2 洪澇

洪澇是指在某一區域內降水量較多，地勢較低的區域內水分堆積而形成的淹沒、漬水的氣象災害現象。產生洪澇災害的主要原因在于降水較多，其不僅會阻礙農作物的根系呼吸作用，還會使建筑物長期浸泡在水中，影響建筑物的使用性能。在洪澇災害預警方面，國內主要是氣象局通過分析氣象衛星圖像變化情況，發布整體的洪澇災害預警狀況。氣象局氣象衛星圖像監控具有分辨率高、數據處理速度快、預警信息準確等優勢，因此被廣泛應用于全國洪澇災害預警工作。

1.3 大風

大風是指風速較大、強勁的風，大風的風速可達到48.3～64.4 km/h。在農業領域，大風會破壞農作物的溫室大棚，掀翻大棚上的薄膜或草簾。同時，大風災害還會降低環境溫度，使農作物在低溫環境下生長，影響到農作物的生長品質。在運輸領域，大風災害會阻礙船只通行，風速過大時還會導致船只偏離原來的航向，威脅運輸人員的安全并影響運輸效率。一般情況下，大風災害在秋季出現的頻率較高。國內在大風災害預警方面，主要由氣象局設置對應的監測站，各監測站通過實時跟蹤風速、風向等情況進行大風預警。

1.4 冰雹

冰雹是一種固態降水物，其主要發生在春夏之交。冰雹氣象災害給居民帶來的損失尤為嚴重。在農業領域，冰雹災害不僅會阻礙農作物的生長，還會破壞農業基礎設施。在其他領域，冰雹災害會破壞所有接觸到的物品，甚至使物品報廢。冰雹災害還會伴隨大風、強降雨等惡劣氣象災害。國內主要由氣象局進行冰雹觀測與預警，并將冰雹預警等級劃分為橙色和紅色兩級，橙色意味著在6小時內可能發生冰雹災害，紅色意味著在2小時內可能發生較大程度的冰雹災害。

1.5 高溫

高溫是溫度過高而形成的一種氣象災害。根據中國氣象局高溫標準可知，當溫度達到35 ℃時就屬于高溫氣候，此時會給大眾生產以及農作物生長產生明顯的影響。當前，國內主要通過衛星遙感技術對溫度變化情況進行實時跟蹤與監測，一旦發現溫度超過

35 ℃，氣象局就會利用遙感技術對所監測到的溫度變化情況進行分析，并及時發布高溫預警。

2 氣象災害預警技術

氣候不斷發生變化，會引發不同程度、不同類型的氣象災害。我國是氣象災害影響程度較為嚴重的國家之一，每年會發生多種不同類型的氣象災害，給居民的正常工作和生活帶來了不良影響，并造成巨大的經濟損失。因此，如何科學、有效地開展氣象災害預警顯得尤為必要。最初，我國開展氣象災害預警主要是由氣象局專業人員設置對應的地面觀測站，對氣候變化進行觀測。以干旱災害為例，氣象局會在土壤中放置對應的土壤濕度監測裝置，并不斷記錄、匯總和分析裝置監測數據，同時構建預測模型，預測未來一段時間內土壤濕度變化趨勢，從而預警是否會發生干旱災害。后來，氣象局開始擴大氣象災害監測和預警范圍，并根據氣象災害程度的不同制定不同的氣象災害預警方法。隨著科學技術的不斷發展，遙感災害技術、地理信息系統技術等被廣泛應用于氣象災害預警工作。

2.1 遙感災害技術

當前，在干旱、洪澇和高溫等方面已經開始應用遙感災害技術，并且該技術的應用較為成熟，能夠在多種氣象災害預警中起到良好的效果。以高溫災害為例，氣象局會利用衛星遙感技術獲取紅外信號監測數據，實時監控高溫災害的發生、強度和空間分布情況，從而有效彌補地面觀測站點數量有限、觀測結果不充分等不足，揭示高溫災害發生與發展的普遍規律[1]。

近年來，洪澇災害的發生頻率也較高，水利部門逐漸將遙感災害技術應用于洪澇災害預警工作，并對洪澇災害的發生風險、程度等進行預警分析。遙感災害技術還能用于探測低溫災害，該技術通過實時監測低溫的發生強度和空間分布，快速判斷和預測低溫災害情況，從而得出低溫災害發生和發展的普遍規律。在實際應用時，氣象局還會將遙感災害技術與地理信息系統技術相結合，進行低溫氣象災害預警。氣象災害預警技術能夠綜合分析土地利用、海拔及坡度，并在此基礎上通過對不同海拔高度上的最高溫度、最低溫度、平均溫度等參數進行高精度的地理校正，對不同氣候區的低溫災害進行實時、準確的監測。

2.2 地理信息系統技術

地理信息系統技術是近年來興起的一種新型研究手段，為研究氣象災害的發生與發展提供了助力。地理信息系統技術以高新技術為基礎，將計算機與互聯網技術進行有機融合，構建一套用于防災減災的氣象災害風險監控與預警計算機智能化系統，為規避氣象災害傷害、減少氣象災害帶來的損失提供科學依據[2]。在農業領域，地理信息系統技術可以監測農業氣象災害相關參數、分析氣象災害指數，并與將來的天氣預測相聯系，實現對我國農業氣象災害的動態監控。地理信息系統技術以Web（互聯網）或GIS（地理信息系統）為技術手段，將農產品在空間上和時間上的分布呈現出來，并通過Web向所有使用者開放，從而為政府部門制定相關政策和農業企業制定發展策略提供科學依據。國內還有部分省份會結合全省氣象災害發生的實際情況，構建全省氣象災害綜合評價體系，并根據該體系的基本要求，構建起干旱，洪澇和低溫、高溫災害基礎數據庫，實施災害監測與評估，并根據最終的監測與評估結果制定應急響應與決策方案。

遙感災害技術、地理信息系統技術等以現代互聯網技術、傳感技術、大數據分析技術等為基礎，采集氣象數據信息并將其傳輸給氣象局，由氣象局進行系統匯總和分析，同時在網絡、媒體等方式下公布氣象災害預警信息，從而起到良好的氣象災害預警功能[3]。

在這些技術的支持下，氣象局可以構建一個實時監測、精細化預警、多樣化傳播的氣象災害預警系統，豐富和完善氣象災害預警系統性能。

3 氣象災害預警技術的改進對策

隨著遙感災害技術、地理信息系統技術等在氣象災害預警中的應用，其作用越來越重要。但是由于氣象災害預警技術發展的時間尚短，未來可以從以下幾方面進行改進。

3.1 氣象監測內容精細化

氣象監測是氣象災害預警的基礎，因此在改進氣象災害預警技術時需要實現氣象監測內容精細化，進一步提升氣象災害預警的精度。根據當前氣象災害預警現狀，可以在現有的溫濕度、氣壓、風速等相關監測數據的基礎上，增加顆粒數、有害氣體含量等內容的監測，從而獲取更加精準的氣象檢測數據，為氣象災害預警精度的提升提供科學的數據基礎。除此之外，在氣象監測時還需要適當地增加氣象雷達設備、氣象觀測點等，增強氣象災害預警效果。

3.2 氣象監測范圍縮小化

我國氣象災害預警均以區域范圍內的氣象監測數據為基礎，通過分析數據變化趨勢，明確氣象災害預警等級，但是由于我國幅員遼闊，不同地區內的氣象情況差異較大，因此氣象局在開展氣象災害預警時需要根據實際情況，縮小不同氣象類型的監測范圍。例如，沿海城市經常發生臺風氣象災害，但是該災害在沿海城市的不同區域所產生的影響區別較大，此時就要求氣象局能夠在不同區域內縮小氣象災害預警范圍。氣象局可以按照行政等級劃分氣象災害監測范圍，將其縮小到具體的社區或鄉鎮。氣象局還可以進行網格劃分，如按照每20、10、5 km劃分氣象災害預警區域。通過劃分不同的氣象災害預警區域，幫助城市不同位置的居民采取不同的氣象災害應急措施，增強氣象災害預警的針對性。

3.3 傳播渠道多元化

氣象災害預警具有時效性特點，氣象局將對應的氣象災害預警信息發出后，需要將該信息及時傳播到氣象預警災害區域內，以便區域工作人員能夠及時采取應急方案，區域居民能夠根據預警信息科學安排自身工作和生活。因此，氣象災害預警技術需要實現傳播渠道多元化。氣象局可以充分發揮行政管理機構的作用，向基層發布氣象災害預警信息。例如，氣象局氣象災害預警系統可以與政府部門公共信息發布模塊進行連接，當氣象局發布氣象災害預警信息時，氣象災害預警系統會將該信息同步到政府部門公共信息發布模塊，此時就可以借助政府部門的公眾力進行信息傳播。氣象局還可以將氣象災害預警系統與居民手機客戶端進行連接，當氣象局發布氣象災害預警信息時，氣象災害預警系統會以短信的形式將相關信息發送給區域內的所有手機短信用戶，確保將氣象災害預警信息及時發送給轄區內的所有居民[4]。氣象災害預警技術還可以借助小區信號基站的作用發送氣象災害預警信息，將簡短的氣象災害預警信息以圖片、文字、視頻等方式推送給基站覆蓋的所有居民。

3.4 信息服務個性化

個性化信息服務是指為個人提供的氣象災害預警信息服務。例如，當人位于暴雨天氣預警范圍內時，此人就會收到“警報，在您的西北方向3 km處即將發生大暴雨，請及時撤離”信息。通過提供個性化信息服務，居民可以及時做出規避氣象災害影響的行為，減少氣象災害造成的傷亡情況。在個性化信息服務中氣象災害預警系統需要根據服務對象的不同提供不同的信息服務[5-6]。例如，對于從事氣象災害防御工程各單位值班人員、政府防災救災指揮人員等，這部分人員需要及時、精準的氣象災害預警信息，針對這部分人員需要提供定制化氣象災害信息服務，一旦有氣象災害預警信息，氣象災害預警系統就需要及時傳遞信息，確保信息的及時性。除此之外，對于在氣象災害預警信息傳播的電視臺、電臺、新媒體等單位的工作人員，則需要通過視頻、文字等形式進行通知，及時傳播氣象災害預警信息。

4 結束語

我國是氣象災害影響程度較為嚴重的國家之一，每年都會發生多種不同類型的氣象災害，給人們的正常工作和生活帶來不良影響，并造成巨大的經濟損失，因此，如何科學、有效地開展氣象災害預警是亟待解決的問題。對國內常見的氣象災害類型進行分析，探究國內常用的氣象災害預警技術，其中遙感災害技術、地理信息系統技術等被廣泛應用于氣象災害預警工作，并起到良好的應用效果。但是由于國內研究氣象災害預警技術的時間尚短，技術還不成熟，需要從氣象監測內容精細化、氣象監測范圍縮小化、傳播渠道多元化、信息服務個性化等方面進行改進和完善，從而進一步提升氣象災害預警技術成效。

參考文獻

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