藍(lán)秋萍 饒?jiān)铞?林聯(lián)發(fā) 韋英英

(1.福建省泉州市氣象局，福建 泉州 362000；2.福建省石獅市氣象局，福建 泉州 362700)

1 平臺(tái)開(kāi)發(fā)背景

災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警一直是各級(jí)氣象部門業(yè)務(wù)工作的重點(diǎn)，也是做好氣象服務(wù)的關(guān)鍵。2016年，中國(guó)氣象局發(fā)布《基層氣象臺(tái)站突發(fā)氣象災(zāi)害臨近預(yù)警服務(wù)業(yè)務(wù)基本要求》，提出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、臨近預(yù)警、預(yù)警信息發(fā)布等業(yè)務(wù)要求：當(dāng)天氣實(shí)況達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)或在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上預(yù)計(jì)本轄區(qū)突發(fā)氣象災(zāi)害達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，值班人員須及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息；對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)也提出了能夠設(shè)置突發(fā)氣象災(zāi)害閾值并能自動(dòng)報(bào)警的要求。為加強(qiáng)短時(shí)臨近天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)管理，提高短時(shí)臨近天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)能力，減輕氣象災(zāi)害損失，2017年12月，中國(guó)氣象局編制了《基層突發(fā)災(zāi)害性天氣預(yù)警服務(wù)基本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(試行)》，指出市級(jí)氣象部門負(fù)責(zé)開(kāi)展本級(jí)行政區(qū)域突發(fā)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警、信息發(fā)布及業(yè)務(wù)監(jiān)控工作，負(fù)責(zé)對(duì)縣級(jí)氣象部門開(kāi)展突發(fā)災(zāi)害性天氣預(yù)警服務(wù)提供業(yè)務(wù)指導(dǎo)。2018年10月，福建省氣象局修訂完成了《福建省短時(shí)臨近天氣業(yè)務(wù)規(guī)定》，提出監(jiān)測(cè)聯(lián)防和預(yù)報(bào)預(yù)警等具體業(yè)務(wù)要求。

泉州市災(zāi)害性天氣頻發(fā)，氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警主要通過(guò)“福建省短臨預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)”(以下簡(jiǎn)稱“短臨系統(tǒng)”)和人工操作福建省氣象信息處理系統(tǒng) (以下簡(jiǎn)稱“EWIPS”)。“短臨系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水和大風(fēng)兩類災(zāi)害性天氣的實(shí)況告警、短臨預(yù)報(bào)制作和發(fā)布渠道的一體化開(kāi)發(fā)等功能，但該系統(tǒng)主要針對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水和大風(fēng)兩種突發(fā)氣象災(zāi)害，預(yù)警種類少，無(wú)法進(jìn)行預(yù)警情況的分縣統(tǒng)計(jì)，要素的精細(xì)化查看功能等方面不能滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需求；“EWIPS”需要人工操作查看，對(duì)于是否達(dá)到預(yù)警無(wú)告警功能，也無(wú)法導(dǎo)出所需的預(yù)警文字和服務(wù)表格。針對(duì)以上實(shí)際業(yè)務(wù)情況，為進(jìn)一步提高泉州市、縣兩級(jí)強(qiáng)天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)能力和響應(yīng)速度，本平臺(tái)在原“氣象要素實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)”[1]基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了常見(jiàn)災(zāi)害性天氣的實(shí)時(shí)分縣預(yù)警，強(qiáng)天氣包括短時(shí)強(qiáng)降水、分級(jí)暴雨、雷電、大風(fēng)、霧、霾、高溫、霜凍、干旱等9大類，基本涵蓋了泉州市常見(jiàn)的氣象災(zāi)害。該平臺(tái)保留了原“預(yù)警平臺(tái)”操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、預(yù)警時(shí)間快的優(yōu)點(diǎn)，新增的氣象災(zāi)害告警功能在2019年泉州市汛期氣象服務(wù)中對(duì)災(zāi)害性天氣的過(guò)程服務(wù)起到提前告警作用，對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化服務(wù)有較好的輔助作用，有效提高了日常工作效率和業(yè)務(wù)水平。

2 平臺(tái)開(kāi)發(fā)運(yùn)行環(huán)境和界面設(shè)計(jì)

本平臺(tái)基于Windows 7的32位操作系統(tǒng)、使用C# Visual Studio 2010的C/S架構(gòu)[2]開(kāi)發(fā)，程序類庫(kù)為.Net Framework4.0，Word操作引用為Microsoft Office 2007。經(jīng)測(cè)試，平臺(tái)可在安裝.Net Framework4.0及以上版本的Win7系統(tǒng)下穩(wěn)定運(yùn)行。

該平臺(tái)界面由工具欄、數(shù)據(jù)導(dǎo)航欄、數(shù)據(jù)顯示主界面、預(yù)警文字滾動(dòng)欄和數(shù)據(jù)處理狀態(tài)欄五個(gè)視圖模塊組成，如圖1所示。工具欄為人工操作模塊，含手動(dòng)更新采集數(shù)據(jù)、預(yù)警響應(yīng)、配置保存、操作說(shuō)明等；數(shù)據(jù)查看導(dǎo)航欄可查看警戒或預(yù)警的分縣監(jiān)測(cè)、雨量等氣象要素的逐5分鐘滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)排名，各縣實(shí)時(shí)閃電次數(shù)、干旱數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)處理過(guò)程和缺測(cè)站點(diǎn)；數(shù)據(jù)查看導(dǎo)航欄的具體數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)主界面顯示；站點(diǎn)達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，預(yù)警文字滾動(dòng)欄將不停地滾動(dòng)提示；數(shù)據(jù)處理狀態(tài)欄顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)時(shí)間、處理進(jìn)度和自動(dòng)站數(shù)據(jù)到報(bào)等情況。

圖1 基于實(shí)況監(jiān)測(cè)的氣象預(yù)警輔助平臺(tái)設(shè)計(jì)界面

3 數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量監(jiān)控

3.1 原始數(shù)據(jù)處理

原始數(shù)據(jù)包括自動(dòng)站AI數(shù)據(jù)、閃電定位數(shù)據(jù)、省局干旱監(jiān)測(cè)產(chǎn)品等。為提高數(shù)據(jù)讀取及統(tǒng)計(jì)效率，該平臺(tái)不直接采用自動(dòng)站原始數(shù)據(jù)，而采用本平臺(tái)后臺(tái)線程預(yù)先處理好的數(shù)據(jù)，采集配置站點(diǎn)的氣象要素，形成新的數(shù)據(jù)文件，其命名方式為：yyyyMMddHHmm.txt，數(shù)據(jù)格式為 ：區(qū)站號(hào) 雨量 最高氣溫 最低氣溫 極大風(fēng)速 最低能見(jiàn)度 干旱日數(shù) 閃電次數(shù)，其中干旱日數(shù)和閃電次數(shù)到縣一級(jí)，其余到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)，沒(méi)有的觀測(cè)要素以-999缺省。數(shù)據(jù)線程處理過(guò)程中占用計(jì)算機(jī)后臺(tái)內(nèi)存資源，不占用程序界面資源，處理過(guò)程中平臺(tái)仍可進(jìn)行要素最新排名查看和人工統(tǒng)計(jì)的操作，不影響平臺(tái)的運(yùn)行。數(shù)據(jù)文件站點(diǎn)量和要素的簡(jiǎn)化可有效提高監(jiān)測(cè)預(yù)警和要素統(tǒng)計(jì)模塊的處理速度，實(shí)況監(jiān)測(cè)預(yù)警的時(shí)間在出現(xiàn)達(dá)到警戒或預(yù)警條件后3分鐘左右。雷電預(yù)警采用閃電定位頻次作為參考[3]。

3.2 告警流程

原始?xì)庀笠財(cái)?shù)據(jù)采集并質(zhì)控完成后，結(jié)果在界面上按排名顯示，進(jìn)行單站氣象要素的告警以及達(dá)到警戒、預(yù)警站點(diǎn)數(shù)的分縣(市)統(tǒng)計(jì)，處理流程見(jiàn)圖2，實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

圖2 基于實(shí)況監(jiān)測(cè)的氣象預(yù)警輔助平臺(tái)告警流程

(1)采集。逐60秒判斷原始數(shù)據(jù)文件是否更新。如有更新，后續(xù)數(shù)據(jù)處理過(guò)程需時(shí)30秒左右，而文件到達(dá)時(shí)間一般比數(shù)據(jù)時(shí)間遲1分鐘多，因此可以做到實(shí)況出現(xiàn)后3分鐘左右預(yù)警,合理的警戒值設(shè)定可以達(dá)到提前告警的目的。

(2)處理。提取配置站點(diǎn)逐5分鐘自動(dòng)站氣象要素，存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文本。氣象要素含累積雨量、最高氣溫、最低氣溫、極大風(fēng)速、最低能見(jiàn)度；閃電定位進(jìn)行地理坐標(biāo)的換算；獲取泉州各縣干旱數(shù)據(jù)，含干旱日數(shù)、級(jí)別和全省分布圖。

(3)分析。統(tǒng)計(jì)過(guò)去1小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)逐5分鐘累積雨量；獲取當(dāng)前時(shí)刻最高氣溫、最低氣溫、極大風(fēng)速、最低能見(jiàn)度、濕度等氣象要素；統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻各縣出現(xiàn)閃電的次數(shù)；獲取各縣的干旱日數(shù)、干旱等級(jí)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。采用字典排序法在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)界面進(jìn)行排序顯示，以便直觀查看。

(4)告警。各縣9大類氣象災(zāi)害警戒和預(yù)警站點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)某站(縣)氣象要素達(dá)到預(yù)設(shè)的預(yù)警值，且已超過(guò)預(yù)警時(shí)效時(shí)，生成預(yù)警文字信息并滾動(dòng)走屏、發(fā)出警報(bào)聲。

4 功能模塊

4.1 配置管理

配置管理模塊含“預(yù)警設(shè)置”“運(yùn)行設(shè)置”和“站點(diǎn)配置”三個(gè)模塊(見(jiàn)圖3)。

圖3 基于實(shí)況監(jiān)測(cè)的氣象預(yù)警輔助平臺(tái)配置界面(左)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查看界面(右)

“預(yù)警設(shè)置”分為警戒設(shè)置和預(yù)警設(shè)置，警戒值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置或參照其他成熟的業(yè)務(wù)平臺(tái)配置，預(yù)警值一般按照預(yù)警信號(hào)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。該平臺(tái)為5分鐘實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)判斷是否告警，為避免同一站點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)重復(fù)告警，增加下次告警時(shí)間設(shè)置，即達(dá)到預(yù)警信號(hào)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的站點(diǎn)，首次告警后再次告警的時(shí)間長(zhǎng)度。

運(yùn)行設(shè)置，設(shè)置資料路徑和運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)站路徑可設(shè)置市局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)器路徑，干旱和閃電定位路徑為省局路徑；數(shù)據(jù)搜索頻率一般設(shè)置60秒；缺站數(shù)可根據(jù)實(shí)際設(shè)置，指的是過(guò)去某個(gè)時(shí)次處理的數(shù)據(jù)缺站數(shù)超過(guò)該數(shù)值則重新處理該時(shí)次數(shù)據(jù)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，霧霾的相對(duì)濕度界限一般配置80。

站點(diǎn)配置：配置站點(diǎn)某種氣象災(zāi)害是否告警，可進(jìn)行站點(diǎn)的添加、修改和刪除。所有站點(diǎn)默認(rèn)短時(shí)強(qiáng)降水告警，雷電和干旱只告警到縣一級(jí)，暴雨、大風(fēng)等其他預(yù)警可根據(jù)該鄉(xiāng)鎮(zhèn)是否業(yè)務(wù)考核或?qū)嶋H需要逐個(gè)進(jìn)行配置。

4.2 實(shí)況監(jiān)測(cè)和預(yù)警的分縣監(jiān)測(cè)

平臺(tái)將根據(jù)配置管理模塊參數(shù)值自動(dòng)運(yùn)行，界面“數(shù)據(jù)處理狀態(tài)欄”將顯示處理數(shù)據(jù)的時(shí)次、進(jìn)度和缺測(cè)站數(shù)。導(dǎo)航欄中的“雨量直報(bào)”可查看逐5分鐘1、2、3、6、12小時(shí)雨量滾動(dòng)統(tǒng)計(jì)及排名，以及達(dá)到短信直報(bào)(1、2、3小時(shí))時(shí)的文本。短信直報(bào)記錄將自動(dòng)保存以備查詢；“其他數(shù)據(jù)”可查看當(dāng)前高溫、低溫、極大風(fēng)、能見(jiàn)度要素及排名；“閃電定位”可以查看當(dāng)前時(shí)次及過(guò)去逐小時(shí)各縣的閃電次數(shù)，該泉州底圖采用EWIPS地圖，進(jìn)行經(jīng)緯度和地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)化[4]，定位存在一定(極小)偏差；“干旱監(jiān)測(cè)”可以查看各縣最新的干旱日數(shù)統(tǒng)計(jì)及全省干旱分布圖， 該統(tǒng)計(jì)采用省局監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有干旱數(shù)據(jù)更新時(shí)，平臺(tái)將同步更新。以上各類實(shí)況監(jiān)測(cè)，通過(guò)點(diǎn)擊表格內(nèi)的站點(diǎn)可以查看當(dāng)前時(shí)次及其過(guò)去24小時(shí)逐時(shí)要素值及統(tǒng)計(jì)。

9大類氣象災(zāi)害的實(shí)時(shí)分縣警戒、分縣預(yù)警在“分縣監(jiān)測(cè)”功能模塊顯示，分別統(tǒng)計(jì)各縣各類天氣達(dá)到警戒或預(yù)警的站點(diǎn)數(shù)，此統(tǒng)計(jì)告警為縣局做好預(yù)警信息的發(fā)布和相關(guān)服務(wù)起到輔助指導(dǎo)。格式為：“站點(diǎn)數(shù)/考核總站數(shù)”，閃電次數(shù)的格式為：“閃電次數(shù)/告警設(shè)置值”，干旱日數(shù)的格式為：“干旱日數(shù)/告警設(shè)置值”。具體站次和要素值在界面右邊顯示，需要快速查看某縣某種天氣達(dá)到告警的具體站次，可點(diǎn)擊界面對(duì)應(yīng)的數(shù)值框，如需要查看惠安-暴雨藍(lán)色的站點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的“2/10”，跳出具體站點(diǎn)和雨量(見(jiàn)圖3)，如需更詳細(xì)的降水資料，則在“雨量直報(bào)”中查詢。點(diǎn)擊“閃電次數(shù)”或“干旱日數(shù)”則跳到“功能導(dǎo)航欄”對(duì)應(yīng)的處理界面查看。最新預(yù)警的站點(diǎn)在“預(yù)警滾動(dòng)提示欄”滾動(dòng)。

4.3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)警戒和預(yù)警

逐5分鐘判斷單個(gè)站點(diǎn)(鄉(xiāng)鎮(zhèn))是否達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)和下一次告警時(shí)間，滿足條件時(shí)，平臺(tái)將持續(xù)發(fā)出告警聲，并在任務(wù)欄跳出“最新預(yù)警提示”圖標(biāo)，任務(wù)欄圖標(biāo)持續(xù)閃爍，直至預(yù)警響應(yīng)。預(yù)警響應(yīng)需要業(yè)務(wù)人員操作，共有三種響應(yīng)方式：鼠標(biāo)左鍵雙擊任務(wù)欄中的閃爍圖標(biāo)；點(diǎn)擊功能欄中的“預(yù)警響應(yīng)”；鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊任務(wù)欄中的閃爍圖標(biāo)，在跳出的對(duì)話欄中點(diǎn)擊“關(guān)閉預(yù)警”，但此種方法操作后平臺(tái)將不再進(jìn)行后續(xù)告警，如需正常預(yù)警，可再次鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊任務(wù)欄中的圖標(biāo)，點(diǎn)擊“開(kāi)啟預(yù)警”。 超過(guò)下次預(yù)警時(shí)間如達(dá)到了預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則更新顯示，如該條預(yù)警12小時(shí)后未達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則自動(dòng)刪除該條預(yù)警。 達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)但無(wú)需響應(yīng)的也相應(yīng)保存記錄?！皢握绢A(yù)警”可以查看當(dāng)前預(yù)警的站點(diǎn)、時(shí)間、種類及是否需要響應(yīng)等信息,為鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化服務(wù)提供業(yè)務(wù)支撐。該平臺(tái)2019年汛期業(yè)務(wù)試運(yùn)行以來(lái)，氣象要素能及時(shí)告警到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)，預(yù)警信號(hào)指導(dǎo)到縣一級(jí)，顯著提高了工作效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了基于實(shí)況監(jiān)測(cè)的氣象預(yù)警輔助平臺(tái)的開(kāi)發(fā)背景和總體設(shè)計(jì)思路，闡述了其數(shù)據(jù)流程、主要功能和告警實(shí)現(xiàn)過(guò)程。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水、分級(jí)暴雨、雷電、大風(fēng)、霧、霾、干旱等泉州市常見(jiàn)氣象災(zāi)害的警戒和達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的快速自動(dòng)告警，對(duì)全市預(yù)警信息的發(fā)布和鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化服務(wù)有較好的指導(dǎo)作用，有效提高了日常工作效率和業(yè)務(wù)服務(wù)能力。但本平臺(tái)對(duì)于氣象災(zāi)害預(yù)警的警戒閾值研究有待深入，以期進(jìn)一步提升預(yù)警發(fā)布的時(shí)間提前量。