我国自然灾害气象预报预警系统的应用

2022-09-11

自然灾害是制约人类社会和经济可持续发展的重要因素。我国幅员辽阔, 地形、地质结构复杂, 自然灾害发生频率高, 且类型较多, 不易预知和控制, 不仅给人民群众的生命财产安全带来了严重的威胁, 也给国家和社会安全带来了不可估量的损失。特别是近几十年来, 全球气候变暖正沿着不可逆转的趋势持续上升, 再加上一些极端天气等气候事件时有发生, 严重阻碍了我国经济的进一步发展。

1 灾害气象预报预警系统在我国的应用

自进入新世纪, 自然灾害问题已引起了我国的高度重视, 对气候变化和防御自然灾害的相关工作受到了社会各界的高度关注和支持, 这在一定程度上有助于我们国家的长远发展和持续进步。2006年和2007年, 我国相继出台了2部相关的法律。同时, 不断改进并逐步完善与灾害防御有关的法律和制度, 不断提高灾害监测预报水平, 不断扩大灾害应急避险的科普宣传工作, 在一些灾害种类上的预报预警系统也有了一定发展。

1.1 山洪灾害

山洪灾害形成于地质条件、地貌状况、气象条件和人类工程活动等多种因素的综合作用, 特别是强降雨, 是诱发山洪灾害的主要因素[1]。由此看来, 山洪灾害预报预警的关键问题就上升为研究降水与山洪灾害的分布特点这两者之间的关系。近段时间以来, 国内多个省市通过统计分析当地的山洪灾害时空分布特征和降水过程的特点, 有针对性地建立了山洪灾害气象条件等级预报业务系统。

对上述系统的分析成果表明, 山洪灾害具有很大的随机性和不确定性, 但究其本质, 又具有很大的规律性;当日降水量虽然是引发山洪灾害的最主要、最直接因素, 但前期的有效降水和连续降水累计值也推动了山洪地质灾害的发生, 它们之间有着千丝万缕的关系。将日综合雨量、累计有效降雨量等控制性指标共同作为预报预警山洪灾害的临界雨量, 再将雨量预报模型应用于灾害等级的预警预报系统已取得了相对规模的成果, 且实践证明, 这种方法十分有效。

依据当地的灾情资料和降水资料和本地国土资源厅提供的地质灾害易发程度区划图, 统计分析当地范围内的每个月的山洪灾害发生次数与每月平均降水量之间的相互关系, 并得出山洪灾害的总次数与日降水量≥25 mm大雨以上量级降水总日数的空间分布关系, 总结出山洪灾害与降水之间的时空分布特征;根据日综合雨量与山洪灾害发生次数的关系确定各预报预警风险等级的临界雨量值, 将两者应用于预报预警效果的检验, 经过综合分析并最终得出结论。

1.2 降雨型灾害

黄土高原及秦巴山地的自然地理状况和地质条件均比较复杂, 在这一类地区的灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流以及地面塌陷等, 诱发这些灾害的主要原因是地质地貌的固有属性、地层岩性、降水和人类活动等因素的相互影响、相互约束, 一旦地质环境的稳定状态遭到破坏, 势必引发地质灾害[2]。研究表明, 强暴雨天气和连续降雨是灾害发生的主要导火索, 它隐含着诱发灾害的临界降雨量。因此, 运用不同地域的临界雨量作为本地的预警系统研发是不可行的, 仅仅从降水这个单一角度来确定临界雨量远远不够, 不同地域灾害发生的风险区划也是必不可少的一个关键内容。在降雨型灾害气象预报预警模型的基础上, 应将气象和灾害风险的耦合关系进行综合考虑, 以建立降雨型灾害气象的预报预警系统。

当前的灾害预测预报技术和方法研究大体上分为2类:一类是由日本学者率先提出的以灾害发生的内在机理和实验分析来建立模型从而开展预报工作;另一类是采取对降雨进行观测的方法, 通过数理统计来研究当地的降雨量、降雨强度和降雨过程与灾害在空间分布与时间上的对应关系, 根据研究结果, 建立降雨型灾害的预报预警系统, 这种系统还可用于检测滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害, 从某种意义上来说, 它也是一种时空耦合。

基于一定的系统平台和相关的系统模块, 得出相应的结果, 在降雨型灾害预警预报系统中, 数据的输出主要有3种方式, 将后台运行结果直接转化为图片便于利用;将地理信息系统GIS技术应用于结果分析, 以便在短时预报平台中能够得到精确详细的显示。此外, 预报平台还具备放大、缩小和拖动功能, 在预报结果中, 红色代表灾害发生的可能性很大、橙色次之、黄色最小。

1.3 滑坡灾害

近年来, 滑坡灾害预警预报工作取得了较为显著的成果。目前, 关于此种灾害的预警方法有面状预警和点状预警两种, 且以面状预警为主。面状预警的突出特点是预警单元面积大, 在国内, 更是将预警单元提升为上万平方千米, 这就对结果的精确度造成了一定的影响, 因此, 政府为了提高工作效益, 逐渐加强了“点状”预警在预警工作中的应用。在国内, 浙江省山区面积较大, 且台风、暴雨等自然灾害发生频繁, 再加上山体稳定性差, 突发性的灾害较多, 极易导致滑坡灾害的发生[3]。针对这一灾害的防灾形势, 应开展小范围的灾害预警预报工作, 也就是滑坡“点状”灾害预警预报, 以最大程度的缩小预警范围, 从而提高预警精度。

点状预警工作的基本工作原理是将近似于“点状”的行政村作为一个预警单元, 并对一些典型的预警单位展开实地调查, 全面收集有关地形、地貌、基础地质、历年地质灾害区划调查等相关资料, 并分析每个预警单元发生滑坡地质灾害潜在能力的大小和灾害发生时降雨阈值之间的相互关系, 建立有针对性的以降雨大小为变量预警系统。

滑坡灾害预警预报系统通常将系统作为载体, 根据需要选择合适的系统模型来研究出合理的预警方法。建立一个预警模型通常有统计分析法、机理分析法和其它监测方法3种。统计分析法旨在通过统计与对比分析历史降雨数据和地质灾害的发生情况, 得到滑坡灾害的时空分布与净雨过程的关系, 即两者之间的定性、半定量或定量关系。机理分析法是将水文学方法作为首要的分析方法, 将出发点定在降雨-渗流-灾害发生的过程, 分析滑坡灾害的形成机理, 常见的有抽象模型法、数值模拟法、室内模拟实验法和现场模拟实验法等4种类型。

1.4 汛期灾害

每年的汛期, 由于降雨、暴雨所诱发的自然灾害现象比比皆是。而诸如一些不稳定斜坡、危岩、变形体等的并未发生明显位移的自然灾害所隐含的潜在危害还未被人们所认知, 一旦处于强降雨条件下, 这些不易察觉的潜在危险将会引发新的滑坡、崩塌、泥石流, 给人类社会带来巨大的经济损失[4]。汛期气象地质灾害预报预警系统就是通过将降雨诱发灾害的因素进行概率量化, 再根据降雨量的大小判断出诱发滑坡、崩塌、泥石流的发生概率, 然后进行系统性的整合, 得出某一降雨范围内灾害发生的较精确的概率值, 以便对灾害易发区的预报概率做出准确判断。

2 我国灾害气象预报预警系统的完善

由以上内容可知, 我国的灾害气象预报预警系统已应用于多个领域, 且都取得了一定的成果, 但本质上的工作却也还存在着一些缺陷, 若想使当前的预报预警系统工作进一步发展, 还需注意以下几点。

2.1 建立健全相关法律法规体系

自然灾害影响着社会生活的方方面面, 它需要政府、有关部门和社会公众的共同努力。出台有关自然灾害防御体系的相关法律法规, 明确落实各级人民政府及有关部门在自然灾害预防工作中的职责和任务, 规范和强化自然灾害的规划以及自然灾害预警的信息发布、应急响应工作, 为自然灾害发生较频繁地区的重大工程建设和城乡规划建设提供自然灾害风险评估;细化各种自然灾害尤其是极端自然灾害的预防具体措施;着重突出和明确自然灾害的应急机制和措施, 从而达到健全自然灾害防御法律法规体系的目的。

2.2 提升防范能力

做好防灾抗灾减灾救灾工作的重要基础是对自然灾害进行及时准确的监测预报。制定符合我国气象及其衍生灾害的综合监测系统, 对自然灾害多发点进行有针对性的建设规划, 完善相关的综合监测网络, 协调各部门制定国家气象及其衍生灾害监测的相关标准和观测规范, 最终提高自然灾害的综合监测能力[5]。

3 结论

全球气候变暖, 极端天气气候不断发生成为这一时代人们所面对的常见气象状况, 因此, 防御极端天气气候事件成为社会各界关注的重点。我们在加强科学研究力度的基础上, 还要注重与国外的合作研究, 掌握极端天气气候事件的长期变化规律, 以提高对极端天气气候事件的预报准确度。同时, 不断将新技术、新工艺应用于预报预警系统中, 加大系统的自动化程度。

摘要：自然灾害是影响我国经济发展的重要制约因素, 因其是不可预知, 且破坏力极大, 所以给国家带来的损失往往不可弥补。基于此, 对多种自然灾害的预报预警系统出发来展开叙述, 并对我国现有的自然灾害气象预报预警系统的相关完善提出建议。

关键词：自然灾害,气象预报,预警系统