陶 威 周之栩 周雪婧 吳 彬

(湖州市氣象局,浙江 湖州 313000)

0 引 言

湖州地處30°N附近,屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),北依太湖,西南側(cè)為天目山區(qū),特殊的地理環(huán)境及氣候條件,致使災(zāi)害性天氣多發(fā),對(duì)社會(huì)生活生產(chǎn)和人民生命安全造成較大損失。如2020年9月10日傍晚湖州市自南向北出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨,恰逢下班交通高峰期,造成市內(nèi)嚴(yán)重積水和交通癱瘓;2004年受第七號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“蒲公英”外圍和冷空氣的共同影響,中午起太湖湖面最大風(fēng)力超過(guò)了10級(jí)，且大風(fēng)持續(xù)時(shí)間特長(zhǎng),導(dǎo)致太湖南岸水位抬高1.5 m左右,巨浪洶涌,給穿過(guò)太湖的杭湖錫航道的運(yùn)輸貨船帶來(lái)嚴(yán)重威脅,造成太湖18艘貨船沉沒(méi),2人遇難。當(dāng)前,社會(huì)各界對(duì)氣象災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)警能力高度關(guān)注,如何減少氣象災(zāi)害造成的損失是氣象學(xué)者面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。目前雖然對(duì)暴雨、大風(fēng)和大霧等氣象災(zāi)害的預(yù)報(bào)能力有限,但根據(jù)實(shí)況資料可及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害性天氣出現(xiàn)的征兆,及時(shí)發(fā)布短時(shí)、臨近預(yù)報(bào)和天氣預(yù)警信號(hào),為群眾及時(shí)避災(zāi)提供保障。李程等[1]采用精選外呼對(duì)象、細(xì)化外呼規(guī)則、降低撥打次數(shù)、減少人工干預(yù)、建立監(jiān)控機(jī)制和補(bǔ)救措施等設(shè)計(jì)思路,基于12121氣象聲訊電話系統(tǒng),建立了惡劣天氣呼叫系統(tǒng),為防災(zāi)應(yīng)急人員提供電話外呼服務(wù);羅保華等[2]將氣象預(yù)警發(fā)布對(duì)象分級(jí)分類和地理信息化,應(yīng)用電子地圖與雷達(dá)產(chǎn)品、區(qū)域自動(dòng)站等資料疊加,快捷制作氣象預(yù)警短信和圖形化自動(dòng)選定手機(jī)發(fā)布對(duì)象,直接向防災(zāi)各部門和第一線用戶發(fā)布,顯著提高了短時(shí)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警能力和預(yù)警短信制作發(fā)布時(shí)效;姜小云等[3]將目前已經(jīng)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的各種氣象探測(cè)設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)分析，并根據(jù)災(zāi)害性天氣發(fā)生時(shí)氣象數(shù)據(jù)達(dá)到的閾值條件,通過(guò)手機(jī)短信將相應(yīng)的氣象災(zāi)害信息發(fā)送給各級(jí)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)人員,以便其在第一時(shí)間進(jìn)一步分析和處理,從而有效防范和應(yīng)對(duì)各種氣象災(zāi)害的發(fā)生;李爽爽[4]依托浙江省氣象局各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品,建立了精細(xì)化暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng),有效提高了氣象部門業(yè)務(wù)人員的工作效率;況源等[5]將多普勒天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品融入氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)能有效提高氣象部門應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害的速度和服務(wù)質(zhì)量;顧紅兵[6]對(duì)環(huán)境氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并設(shè)計(jì)了綜合環(huán)境氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),經(jīng)過(guò)測(cè)試運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能有效提高綜合環(huán)境氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確性。目前氣象部門災(zāi)害性短信預(yù)警系統(tǒng)均缺少對(duì)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)的精準(zhǔn)預(yù)警,因此有必要對(duì)目前實(shí)況短信發(fā)送系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

本文將湖州市區(qū)劃分為南太湖新區(qū)、吳興區(qū)、南潯區(qū),并在鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)中選取代表站,如妙西鎮(zhèn)選取妙西站和五星站，八里店鎮(zhèn)選取八里店站和升山站等,并利用百分位方法以及實(shí)際的短信發(fā)送情況，對(duì)湖州地區(qū)不同區(qū)域、不同要素不同季節(jié)進(jìn)行閾值設(shè)定,當(dāng)該自動(dòng)站出現(xiàn)氣象要素超過(guò)閾值時(shí),向該鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)人員報(bào)警。同時(shí)當(dāng)預(yù)警閾值達(dá)到不同等級(jí)時(shí),向不同的鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)網(wǎng)格員和領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送短信,實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息的靶向發(fā)布和梯次化預(yù)警,有助于解決基層信息不暢的問(wèn)題,充分發(fā)揮了氣象防災(zāi)減災(zāi)“第一道防線”作用。

1 業(yè)務(wù)需求

為貫徹習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于“預(yù)警信息發(fā)布要到村到戶到人”的重要指示精神和浙江省氣象局建立“梯次化”預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)的要求,需要有一個(gè)將網(wǎng)格責(zé)任人納入氣象實(shí)況短信接收庫(kù)的災(zāi)害性短信發(fā)布系統(tǒng),能將實(shí)況短信從氣象臺(tái)“一鍵直達(dá)”網(wǎng)格員,實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)格+氣象”的深度融合。

目前湖州市已有的實(shí)況短信發(fā)送系統(tǒng)，將短信發(fā)送給業(yè)務(wù)值班人員和納入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的防汛指揮部(以下簡(jiǎn)稱防指)成員,當(dāng)湖州地區(qū)有站點(diǎn)超過(guò)閾值時(shí),對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所有人員發(fā)送提醒短信,沒(méi)有天氣過(guò)程地區(qū)的人員也能收到短信,容易造成短信騷擾,缺少對(duì)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)和各個(gè)部門的精細(xì)化發(fā)送策略,造成了短信的濫發(fā),所以有必要對(duì)目前實(shí)況短信發(fā)送系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。湖州地區(qū)自動(dòng)氣象觀測(cè)站已增加至200多個(gè),遍布各鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)和城市主要街區(qū),有能力將實(shí)況短信精細(xì)到各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道),減少騷擾,提高精準(zhǔn)度,并且根據(jù)企業(yè)和用戶的需求,可以制定專門的氣象要素閾值,對(duì)企業(yè)和用戶進(jìn)行精細(xì)化短信服務(wù)。當(dāng)有災(zāi)害性天氣發(fā)生時(shí),可根據(jù)不同的發(fā)送策略對(duì)不同人群發(fā)送短信,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警。

2 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)

2.1 災(zāi)害性天氣短信預(yù)警閾值

閾值設(shè)定采用國(guó)內(nèi)研究中較為常用的百分位法,采用第99個(gè)百分位法來(lái)定義不同區(qū)域、不同季節(jié)、不同要素的短信預(yù)警閾值。湖州市全年大風(fēng)閾值均在8 m/s以上,季節(jié)整體大風(fēng)閾值為冬季>春季>夏季>秋季,且春季、夏季、秋季和冬季大風(fēng)閾值最大值均出現(xiàn)在天荒坪鎮(zhèn)和織里鎮(zhèn),其中一個(gè)是山區(qū)，另一個(gè)臨近湖面,平原大風(fēng)閾值在12 m/s以上,山區(qū)和沿湖區(qū)域大風(fēng)閾值在16 m/s以上。降水閾值春、夏季大,秋、冬季小,且春、夏季空間分布呈現(xiàn)自西南向東北遞減趨勢(shì),秋、冬季閾值全市平均分布。夏季降水閾值最大可達(dá)30 mm/h,冬季僅僅只有10 mm/h左右。

2.2 梯次化預(yù)警策略

將短信發(fā)送對(duì)象分為內(nèi)部人員和外部人員。內(nèi)部人員分為兩級(jí),第一級(jí)為氣象臺(tái)業(yè)務(wù)值班人員,第二級(jí)為氣象局領(lǐng)導(dǎo);外部人員分為三級(jí),第一級(jí)為網(wǎng)格員和防指成員單位值班人員,第二級(jí)為區(qū)領(lǐng)導(dǎo),第三級(jí)為市領(lǐng)導(dǎo)。

根據(jù)不同單位和不同人群對(duì)實(shí)況預(yù)警短信的不同要求,針對(duì)不同的用戶群設(shè)計(jì)發(fā)布策略。(1)針對(duì)預(yù)報(bào)值班人員實(shí)況預(yù)警短信提醒策略。為了發(fā)揮區(qū)域聯(lián)防和預(yù)報(bào)提前量的作用,如果湖州市周邊的城市自動(dòng)站氣象要素達(dá)到閾值,系統(tǒng)自動(dòng)給氣象局預(yù)報(bào)值班人員發(fā)送短信,提醒預(yù)報(bào)員關(guān)注。(2)針對(duì)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)實(shí)況短信提醒策略。當(dāng)某一鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)出現(xiàn)災(zāi)害性天氣時(shí),發(fā)送實(shí)況預(yù)警短信至該鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)防災(zāi)減災(zāi)人員;當(dāng)災(zāi)害性天氣氣象要素閾值達(dá)到更高級(jí)別時(shí)，發(fā)送給該鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)所在的區(qū)領(lǐng)導(dǎo)。(3)針對(duì)專業(yè)用戶實(shí)況短信提醒策略。當(dāng)港口碼頭、旅游和建筑企業(yè)附近自動(dòng)站風(fēng)速達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)，發(fā)送實(shí)況預(yù)警短信至該企事業(yè)負(fù)責(zé)人。圖1為系統(tǒng)框架流程圖。

圖1 系統(tǒng)框架流程圖

3 軟件功能模塊介紹

3.1 短信發(fā)送方案

目前該短信發(fā)送系統(tǒng)將短信發(fā)送對(duì)象分為內(nèi)部人員、網(wǎng)格員、防指成員、區(qū)領(lǐng)導(dǎo)、湖州市氣象局領(lǐng)導(dǎo)和湖州市領(lǐng)導(dǎo)。同時(shí)根據(jù)每個(gè)自動(dòng)站的經(jīng)緯度,將自動(dòng)站錄入其對(duì)應(yīng)的鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道),同時(shí)根據(jù)不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)上報(bào)的網(wǎng)格員名單,將網(wǎng)格員信息錄入相應(yīng)的鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道),并且該系統(tǒng)根據(jù)各鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)上報(bào)的網(wǎng)格員名單進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

研究發(fā)現(xiàn)除山區(qū)、湖面以及個(gè)別鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)外,其余鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)預(yù)警閾值均相差不大,且每個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)不同季節(jié)均設(shè)置一個(gè)預(yù)警閾值太過(guò)繁瑣,根據(jù)上述預(yù)警閾值的研究成果,暫定了圖2中所示的預(yù)警閾值,后期根據(jù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整。從圖2可知，目前將氣象局內(nèi)部業(yè)務(wù)人員和鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)網(wǎng)格員短信發(fā)送策略設(shè)置為當(dāng)該鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)的自動(dòng)站出現(xiàn)要素超過(guò)閾值時(shí)(平原風(fēng)速超過(guò)13.9 m/s、山區(qū)及湖面(站點(diǎn)選取K5035、K5051、K5199、K5133、K5001、K5025)超過(guò)17.2 m/s,降水1 h超過(guò)20 mm、3 h超過(guò)30 mm、6 h超過(guò)50 mm、12 h超過(guò)100 mm)，向氣象臺(tái)業(yè)務(wù)值班人員以及災(zāi)害性天氣所在鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)網(wǎng)格員發(fā)送短信提醒,當(dāng)這一站點(diǎn)氣象要素值出現(xiàn)明顯增大時(shí)，再發(fā)送第二次短信提醒;當(dāng)自動(dòng)站氣象要素值超過(guò)第二級(jí)閾值時(shí)(平原風(fēng)速超過(guò)20.8 m/s,降水1 h超過(guò)20 mm、3 h超過(guò)50 mm、6 h超過(guò)100 mm、12 h超過(guò)100 mm)，向?yàn)?zāi)害性天氣發(fā)生地區(qū)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送短信提醒;當(dāng)自動(dòng)站氣象要素值超過(guò)第三級(jí)閾值時(shí)(平原風(fēng)速超過(guò)20.8 m/s,降水1 h超過(guò)100 mm、3 h超過(guò)100 mm、6 h超過(guò)100 mm、12 h超過(guò)100 mm)，向湖州市領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送短信提醒。第二及第三級(jí)閾值，根據(jù)實(shí)際情況和領(lǐng)導(dǎo)需求實(shí)時(shí)調(diào)整。

圖2 災(zāi)害性短信發(fā)布系統(tǒng)發(fā)布方案

云上草原有纜車及高空娛樂(lè)設(shè)備,對(duì)大風(fēng)預(yù)報(bào)的要求比較高,目前通過(guò)實(shí)地考察,根據(jù)用戶需求將云上草原的大風(fēng)閾值設(shè)定為17.2 m/s,當(dāng)云上草原站點(diǎn)(K5170)風(fēng)速超過(guò)17.2 m/s時(shí),將實(shí)況預(yù)警短信發(fā)送給景區(qū)工作人員。

3.2 短信發(fā)送歷史

從圖3可知,當(dāng)有天氣過(guò)程時(shí),該實(shí)況短信發(fā)布系統(tǒng)會(huì)根據(jù)后臺(tái)的地理信息系統(tǒng),將實(shí)況預(yù)警短信發(fā)送給該鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)的網(wǎng)格員,并且可以實(shí)時(shí)更新后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),當(dāng)閾值達(dá)到第二級(jí)時(shí),會(huì)將實(shí)況短信發(fā)送給該區(qū)域的區(qū)領(lǐng)導(dǎo),當(dāng)閾值達(dá)到第三級(jí)時(shí),將實(shí)況短信發(fā)送給市領(lǐng)導(dǎo)。

圖3 災(zāi)害性短信發(fā)布系統(tǒng)發(fā)布?xì)v史

3.3 其他功能模塊

其他功能設(shè)置包括短信發(fā)送鈴聲設(shè)置、人工干預(yù)設(shè)置、發(fā)送歷史設(shè)置3個(gè)功能模塊。其中短信發(fā)送鈴聲可以設(shè)置成語(yǔ)音合成的專屬提示音,使提醒更加直接,更能引起注意。人工干預(yù)設(shè)置是當(dāng)短信生成時(shí)，可以人工選擇發(fā)送或者不發(fā)送,同時(shí)也可以在短信中添加需要的內(nèi)容。發(fā)送歷史設(shè)置是發(fā)送的每條短信都會(huì)在后臺(tái)存盤,當(dāng)需要天氣復(fù)盤時(shí),可以根據(jù)關(guān)鍵詞或者發(fā)送日期查詢當(dāng)時(shí)的短信發(fā)送內(nèi)容和發(fā)送對(duì)象。

4 實(shí)際應(yīng)用情況

該災(zāi)害性短信發(fā)布系統(tǒng)已經(jīng)在湖州市氣象臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試運(yùn)行,在運(yùn)行過(guò)程中,系統(tǒng)的主要功能運(yùn)行良好。在平時(shí)業(yè)務(wù)運(yùn)行中，當(dāng)有強(qiáng)烈天氣過(guò)程發(fā)生時(shí)，能及時(shí)向鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)網(wǎng)格員發(fā)送實(shí)況短信,特別是在鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)夜間不守班期間,實(shí)況短信能直達(dá)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)網(wǎng)格員。例如在2021年“煙花”臺(tái)風(fēng)期間,當(dāng)雨量和大風(fēng)達(dá)到閾值時(shí),該系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送短信給不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)的網(wǎng)格員,能對(duì)災(zāi)害性天氣進(jìn)行全天候跟蹤預(yù)警,有效提高了工作效率和業(yè)務(wù)質(zhì)量。

系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)了不足之處。由于有時(shí)氣象臺(tái)業(yè)務(wù)人員事情繁忙,并且在夜間大家對(duì)短信的敏感度不高,需添加電話叫醒功能,當(dāng)發(fā)生強(qiáng)天氣過(guò)程時(shí),自動(dòng)撥打主班和領(lǐng)班電話,對(duì)其進(jìn)行提醒。

5 結(jié) 語(yǔ)

災(zāi)害性短信發(fā)布系統(tǒng)是市、縣(市、區(qū))氣象局關(guān)注的重點(diǎn)。該系統(tǒng)通過(guò)百分位法確定閾值的分布情況以及根據(jù)實(shí)際需求,實(shí)時(shí)調(diào)整閾值。同時(shí)根據(jù)梯次化預(yù)警策略,當(dāng)天氣實(shí)況發(fā)生在不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)、達(dá)到不同級(jí)別時(shí)發(fā)送給不同人員,有效地提高了氣象部門預(yù)警信息發(fā)布的時(shí)效性、精準(zhǔn)性和覆蓋率。隨著科技和氣象現(xiàn)代化發(fā)展水平的不斷提高,各級(jí)氣象臺(tái)將提供更加及時(shí)、準(zhǔn)確的氣象服務(wù)產(chǎn)品,各氣象系統(tǒng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)也必將更加巨大。