王騰蛟 孫俊 楊蜀都 ?？?/p>

（中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院四川分院 四川成都 610072）

引言

災(zāi)害性天氣是指對人民生命財產(chǎn)和群眾生產(chǎn)生活有嚴重威脅的自然天氣事件。青藏高原、云貴高原及周邊山地因其復(fù)雜的地形特征，是我國暴雨、冰雹等強對流天氣的多發(fā)地區(qū)[1-2]。高原山地地區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)多發(fā)，強降水極易誘災(zāi)致災(zāi)，2010年舟曲、2020年四川冕寧特大山洪泥石流都造成了重大人員傷亡，氣象災(zāi)害及其次生災(zāi)害會對人民生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟建設(shè)造成嚴重影響。

強對流天氣具有局地性強、發(fā)展迅速、致災(zāi)性強等特征，不僅是造成氣象災(zāi)害的重要天氣之一，也是氣象預(yù)報預(yù)測工作的重點和難點所在[3]。隨著區(qū)域數(shù)值模式的快速發(fā)展以及氣象衛(wèi)星、天氣雷達等觀測資料的廣泛應(yīng)用，強對流天氣的短時臨近監(jiān)測預(yù)警能力有所提高[1]。然而，在實際工作中，仍暴露出高原山地地區(qū)預(yù)報員對復(fù)雜地形下強對流天氣形成機理認識不足、對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品釋用能力較差、對各種觀測資料綜合分析能力欠缺等問題。因此，開展面向高原山地地區(qū)的災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)培訓(xùn)需求分析，設(shè)計適合該地區(qū)預(yù)報員的災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)培訓(xùn)課程體系勢在必行。

一、研究方法

本文通過政策分析，明確預(yù)報員災(zāi)害性天氣預(yù)報能力方面的組織需求，通過實地調(diào)研和專家咨詢進一步細化了災(zāi)害性天氣預(yù)報對預(yù)報員能力素質(zhì)的新要求，通過問卷調(diào)查收集了高原山地地區(qū)預(yù)報員隊伍的個人需求，最后綜合組織需求、崗位需求和個人需求的全面分析，梳理出高原山地地區(qū)災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)的培訓(xùn)需求和教學(xué)重點，為教學(xué)課程設(shè)計方案提供科學(xué)合理的依據(jù)。

二、組織需求分析

中國氣象局于2019年將研究型業(yè)務(wù)試點建設(shè)列入重大改革發(fā)展任務(wù)，探索氣象業(yè)務(wù)科研融合發(fā)展，提升氣象科技和業(yè)務(wù)實力，推動氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。研究型業(yè)務(wù)的核心就是科技創(chuàng)新，技術(shù)攻關(guān)，推動科研與業(yè)務(wù)充分融合。為了適應(yīng)業(yè)務(wù)改革發(fā)展的需要，預(yù)報員必須提升多源資料綜合應(yīng)用能力和數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品解釋應(yīng)用訂正能力，加強當?shù)貫?zāi)害性天氣預(yù)報經(jīng)驗總結(jié)能力等，才能成為熟練掌握現(xiàn)代預(yù)報技術(shù)的新型預(yù)報員。

2020年12月，中國氣象局在《氣象預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃（2021—2025年）》征求意見稿中，明確指出國家級和省級預(yù)報員要以數(shù)值模式發(fā)展和應(yīng)用為內(nèi)核，加強對災(zāi)害性天氣氣候精細特征規(guī)律的認識，發(fā)展以大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)和方法為支撐的災(zāi)害性天氣識別技術(shù)和預(yù)警研究。市縣兩級預(yù)報員要加強對本地災(zāi)害性天氣過程的總結(jié)，提高本地實況、預(yù)報預(yù)測產(chǎn)品的應(yīng)用能力。

為進一步推動西南地區(qū)氣象業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展，中國氣象局于2021年6月印發(fā)了《西南地區(qū)業(yè)務(wù)能力提升建設(shè)方案（2021-2025年）》，明確要求西南地區(qū)氣象局強化災(zāi)害性天氣短臨預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)，包括基于數(shù)值模式和人工智能等新一代信息技術(shù)發(fā)展短時臨近智能預(yù)報預(yù)警技術(shù)，逐步提升短時強降水、雷暴大風(fēng)、冰雹、龍卷等災(zāi)害性天氣短臨預(yù)報預(yù)警能力等。

近年來，氣象科技創(chuàng)新突飛猛進，人工智能、機器學(xué)習(xí)等新技術(shù)對傳統(tǒng)天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的影響日漸突出，預(yù)報員面臨更新專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、提升學(xué)習(xí)總結(jié)能力、提高科研創(chuàng)新能力的更高要求，這對氣象教育培訓(xùn)提出了更大的挑戰(zhàn)[4]。中國氣象局于2019年印發(fā)《2019—2023年全國氣象部門干部教育培訓(xùn)規(guī)劃》，明確要求氣象教育培訓(xùn)要聚焦新理論、新技術(shù)、新方法的培訓(xùn)，才能滿足“現(xiàn)代型”“研究型”人才隊伍培養(yǎng)的需求。

三、高原山地災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)培訓(xùn)的主要任務(wù)

基于上述組織需求分析的結(jié)果，通過實地調(diào)研、專家咨詢等方式進一步細化了高原山地災(zāi)害性天氣預(yù)報對預(yù)報員能力素質(zhì)的新要求，具體有以下幾個方面。

1.加強高原山地災(zāi)害性天氣形成機制分析研究

由于強對流天氣的落區(qū)和強度很大程度上取決于中小尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，因此，對中小尺度對流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、移動與傳播等方面的研究在改進災(zāi)害性天氣預(yù)報方面具有顯著作用。預(yù)報員需要繼續(xù)加強對強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理的研究，進而綜合應(yīng)用多源觀測資料、高分辨率數(shù)值模式、先進統(tǒng)計模型并結(jié)合主觀預(yù)報經(jīng)驗，才能進一步提高災(zāi)害性天氣的預(yù)報準確率[5]。

2.加強高原山地災(zāi)害性天氣過程總結(jié)

目前，業(yè)務(wù)上使用的數(shù)值模式對于突發(fā)性、局地性的災(zāi)害性天氣模擬能力還十分有限，特別是對高原天氣預(yù)報支撐能力不足。所以，應(yīng)加強預(yù)報員對典型災(zāi)害性天氣個例的復(fù)盤總結(jié)能力，建立災(zāi)害性天氣歷史個例庫，可以凝練出不同類型災(zāi)害性天氣形成和發(fā)展的環(huán)境條件以及預(yù)報著眼點。

3.加強多源觀測資料的綜合應(yīng)用

隨著氣象現(xiàn)代觀測網(wǎng)逐步完善，衛(wèi)星、雷達、閃電定位儀、風(fēng)廓線儀、微波輻射計、GPS水汽等新型觀測資料逐步被應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)體系，為加深對災(zāi)害性天氣中小尺度特征的認識提供了可能[6]。因此，需要在業(yè)務(wù)預(yù)報及分析研究中加強對這些資料的應(yīng)用，提高對中尺度對流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及對流發(fā)生發(fā)展物理機制的認識與理解。

4.提高對精細化數(shù)值模式預(yù)報產(chǎn)品的訂正能力

近年來，高分辨率數(shù)值模式和智能網(wǎng)格預(yù)報發(fā)展迅速，在精細化預(yù)報產(chǎn)品的理解應(yīng)用、檢驗評估，和經(jīng)驗總結(jié)等方面對預(yù)報員提出了更高要求。因此，只有提升預(yù)報員對高分辨數(shù)值模式預(yù)報原理和產(chǎn)品應(yīng)用的了解，依據(jù)精細化評估技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用檢驗的不斷總結(jié)，才能在模式基礎(chǔ)上增加預(yù)報員主觀經(jīng)驗的附加值[4]。

5.加強人工智能等技術(shù)在天氣預(yù)報中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢為天氣預(yù)報的改進提供了新的可能[7]。人工智能（AI）技術(shù)在改進雷達回波外推等強對流天氣臨近預(yù)報業(yè)務(wù)中的研究與應(yīng)用已初見成效，未來還需要積極加強研究成果轉(zhuǎn)換，推動高原山地災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)瓶頸問題的解決[8]。

基于上述分析，將面向高原山地地區(qū)預(yù)報員的災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)培訓(xùn)重點內(nèi)容歸納為兩大類：一是災(zāi)害性天氣預(yù)報知識與技能類培訓(xùn)，包括高原山地強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理分析、利用雷達和衛(wèi)星等多源探測資料的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警技術(shù)、模式及智能網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品解釋應(yīng)用與檢驗、人工智能新預(yù)報方法以及高原山地氣象研究成果應(yīng)用等；二是災(zāi)害性天氣總結(jié)類培訓(xùn)，包括個例分析研討、典型個例復(fù)盤等。

四、培訓(xùn)需求分析

在明確培訓(xùn)重點內(nèi)容的基礎(chǔ)上設(shè)計調(diào)查問卷，通過問卷星向重慶、四川、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海八個氣象部門地（市）級以上氣象臺發(fā)放調(diào)查問卷，收回問卷248份。調(diào)查問卷統(tǒng)計分析結(jié)果如下。

1.調(diào)研對象概況

參與調(diào)研的天氣預(yù)報員主要為地市級普通崗預(yù)報員（54%），把關(guān)預(yù)報員占比為21%；工作年限10年以內(nèi)的預(yù)報員占比為71%，工作11-20年的預(yù)報員占比為21%，工作21年以上預(yù)報員占比為8%；從學(xué)歷背景來看，調(diào)研對象中71%的預(yù)報員具有大學(xué)本科學(xué)歷，碩士研究生及以上學(xué)歷占比25%；從專業(yè)背景來看，76%的預(yù)報員是大氣科學(xué)專業(yè)。由此可見，調(diào)研對象主要是年輕的一線預(yù)報員，具有大氣科學(xué)專業(yè)背景和較高學(xué)歷，是“現(xiàn)代型”“研究型”預(yù)報員隊伍的主體，調(diào)研對象反饋的結(jié)果具有較好的代表性。

基于第3節(jié)對災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)培訓(xùn)重點內(nèi)容的分解，分別從高原山地地區(qū)預(yù)報員對災(zāi)害性天氣預(yù)報知識與技能以及天氣總結(jié)能力兩方面的培訓(xùn)需求展開分析。

2.災(zāi)害性天氣預(yù)報知識與技能類培訓(xùn)

將高原山地災(zāi)害性天氣預(yù)報知識與技能培訓(xùn)細化為高原山地強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理分析、利用雷達和衛(wèi)星等多源探測資料的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警技術(shù)、模式及智能網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品解釋應(yīng)用與檢驗、人工智能新預(yù)報方法以及高原山地氣象研究成果應(yīng)用展開分析。85.9%的預(yù)報員需要學(xué)習(xí)利用雷達、衛(wèi)星等多源探測資料的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警技術(shù)，六成以上的預(yù)報員對高原山地強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理分析（69.8%）、模式及智能網(wǎng)格預(yù)報預(yù)報產(chǎn)品解釋應(yīng)用與檢驗（66.9%）、高原天氣系統(tǒng)個例分析（65.7%）和人工智能新預(yù)報方法（64.9%）有學(xué)習(xí)需求。高原山地氣象研究成果應(yīng)用的培訓(xùn)需求較低，這可能是科研與業(yè)務(wù)長期分離而導(dǎo)致的，也正好是研究型業(yè)務(wù)要解決的問題，加強科研成果轉(zhuǎn)化，為預(yù)報工作提供更強有力的支撐。

在智能網(wǎng)格預(yù)報與數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品釋用技術(shù)方面，數(shù)值預(yù)報及產(chǎn)品簡介的培訓(xùn)需求得分最低（1.58分，滿分5分），說明大部分預(yù)報員認為對普適的數(shù)值模式基礎(chǔ)知識在本科教育中已系統(tǒng)學(xué)習(xí)過，能夠基本掌握，不需要重復(fù)學(xué)習(xí)。預(yù)報員迫切需要學(xué)習(xí)精細化智能網(wǎng)格預(yù)報技術(shù)（4.98分），其次是基于檢驗和中尺度天氣機理分析的預(yù)報偏差訂正（3.84分）、模式及客觀格點預(yù)報檢驗軟件或工具使用（3.81分）以及高分辨率數(shù)值模式在強對流天氣中的應(yīng)用（3.6分）；多源數(shù)據(jù)融合實況產(chǎn)品的培訓(xùn)需求則相對較低，這可能與實況業(yè)務(wù)起步較晚，預(yù)報員了解較少有直接的關(guān)系。但是，實況業(yè)務(wù)作為西南區(qū)域業(yè)務(wù)能力提升計劃的重要組成部分，開展實況產(chǎn)品介紹、檢驗和應(yīng)用的相關(guān)培訓(xùn)，提高預(yù)報員對實況產(chǎn)品的應(yīng)用水平，有效提升業(yè)務(wù)能力。

3.災(zāi)害性天氣個例總結(jié)類培訓(xùn)

預(yù)報員培訓(xùn)的重要目標是在掌握災(zāi)害性天氣預(yù)報基本知識和技能的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)員建立基于數(shù)值預(yù)報、多源觀測資料綜合運用的預(yù)報思路。根據(jù)以往的培訓(xùn)經(jīng)驗，個例分析研討和典型個例復(fù)盤等天氣總結(jié)類課程在預(yù)報思路的建立方面作用突出。因此，本研究針對高原山地地區(qū)常見的6種災(zāi)害性天氣類型開展調(diào)研，暴雨/強降水、雷暴大風(fēng)和冰雹仍然是預(yù)報員最需要進行技術(shù)交流和總結(jié)的三種災(zāi)害性天氣類型。

在個例研討課中，專家的指導(dǎo)意見具有非常重要的作用。39.9%的學(xué)員希望得到專家在個例總結(jié)方法方面的指導(dǎo)，35.5%的學(xué)員希望在個例分析的細節(jié)問題上得到專家的指導(dǎo)。這說明大部分的預(yù)報員可以根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)范完成災(zāi)害性天氣個例的總結(jié)工作，但是對于提煉預(yù)報著眼點、總結(jié)預(yù)報思路方面還存在一定的困難。

在個例研討方式方面，大多數(shù)學(xué)員選擇“學(xué)員報告中提出問題，專家點評，學(xué)員參與討論”的方式，學(xué)員在做災(zāi)害性天氣個例總結(jié)的過程中能夠提煉出問題。一方面，可以提升自身的總結(jié)能力；另一方面，也能使專家指導(dǎo)更具針對性，可以大大提升個例研討課的質(zhì)量和效益。

結(jié)語

圍繞研究型業(yè)務(wù)格局、氣象預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢和西南地區(qū)業(yè)務(wù)能力提升方案，分析了高原山地災(zāi)害性天氣預(yù)報能力培訓(xùn)的組織需求，通過調(diào)查問卷提煉出整理出高原山地地區(qū)災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)的培訓(xùn)需求和教學(xué)側(cè)重點。結(jié)果顯示：

建議圍繞災(zāi)害性天氣發(fā)生發(fā)展機理分析、精細化智能網(wǎng)格預(yù)報檢驗和訂正、衛(wèi)星和雷達等多源資料融合應(yīng)用、人工智能新技術(shù)應(yīng)用和過程分析總結(jié)等課程，開發(fā)從知識到技能再到綜合應(yīng)用策略的針對性強的專題培訓(xùn)。

在知識與技能培訓(xùn)方面，利用雷達、衛(wèi)星等多源探測資料的災(zāi)害性天氣臨近預(yù)警技術(shù)和精細化智能網(wǎng)格預(yù)報技術(shù)具有較大培訓(xùn)需求，高原山地強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理以及人工智能新預(yù)報方法的培訓(xùn)需求次之。需要思考更新高原山地氣象研究成果應(yīng)用的培訓(xùn)方式，筑起業(yè)務(wù)與科研之間的橋梁，加強科研成果轉(zhuǎn)化，為預(yù)報工作提供更強有力的支撐。

在總結(jié)類培訓(xùn)方面，預(yù)報員最關(guān)注的研討主題是暴雨/強降水、雷暴大風(fēng)和冰雹。在典型案例復(fù)盤課程中，應(yīng)當加強新技術(shù)新資料在災(zāi)害性天氣預(yù)報中的應(yīng)用的個例分析和實習(xí)實訓(xùn)，可以促進新技術(shù)新資料研究在實際業(yè)務(wù)中的應(yīng)用；在個例研討課程中，要求預(yù)報員針對個例提出問題，使研討能更具針對性地聚焦到對預(yù)報難點或偏差點的研討上，更能提升個例研討課的質(zhì)量和效益。