公共紧急情形下亚太地区水文气象防灾减灾服务对策

2021-04-02杜晓鹤孙高虎

中国水利 2021年23期

杜晓鹤，孙高虎

（1.中国水利水电科学研究院，100038，北京；2.水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，100038，北京）

新冠疫情作为一种突发公共卫生事件，深刻影响甚至改变了当今社会人们的行为方式，包括对灾害风险的应对措施和策略。人类与新冠病毒一定时期内共存将成为一种新常态。中国水利水电科学研究院和台风委员会（由联合国亚洲及太平洋经济社会委员会（ESCAP）和世界气象组织WMO联合主持的政府间组织）组织召开了主题分别为“疫情之下防洪减灾管理实践”“公共危机情形下台风灾害风险防御的创新战略和对策”的线上研讨会，旨在回顾新冠疫情对防灾减灾产生的影响及应对措施，总结台风灾害防御领域应对突发公共危机事件的经验和短板，为未来突发公共危机事件时台风灾害防御提供战略指导。

一、新冠疫情对水文气象服务的影响及应对措施

1.对水文气象服务的影响

WMO秘书处对成员国水文服务进行了初步调查，在报告《国家水文服务——新冠疫情之影响》中总结了新冠疫情对地理数据采集以及国家水文、气象和气候部门工作所产生的影响，包括数据采集、预测预警、信息共享、应急响应和灾害管理等，以及为克服这些问题而采取的应对措施。报告指出，由于负责数据观测、测站维护、全天候数据预测等工作的专业人员活动受到限制，发展中国家的水文服务受新冠疫情的影响最大。在第一次因疫情封锁期间，大多数人员居家办公，少数技术骨干在做好个人防护的前提下可进入办公大楼，极少数人员可到实地进行数据观测和水文站维护。居家办公人员过多导致对数据传输进行紧急调整和发布水文服务产品存在诸多困难，如无法测量跨界河流、无法按时完成新测站安装和跨界河流的国际合作项目等。多个国家和地区表示为及时向有关部门和公众提供预测预警信息，需WMO提供技术援助和支持，包括促进跨界河流的水文气象信息共享、不同国家水文部门经验交流以及质量管理体系等。作为亚太地区政府间组织，台风委员会活动也受到极大影响，大部分计划内年度系列活动，如培训班、研讨会和年会等，改为线上举办或被推迟甚至取消，新一年度工作计划亦因新冠疫情影响存在不确定性。

2.采取的应急措施

在新冠疫情暴发期间，各国水文气象部门采取了一系列针对性的应急措施。我国国家气象局主要采取如下必要措施：提高天气预报准确度并及时预警，避免恶劣天气与新冠疫情防控产生重叠影响；向国务院联防联控机制办公室提供专项气象报告；为方舱医院等应急场所的建设运行提供点对点气象预报；通过国家应急预警发布系统向全国发布新冠疫情防控信息；在气象大楼配置备用天气预报办公室；制定全国天气预报员虚拟会议机制，并配套相应设施设备。日本气象厅和东京区域专业气象中心严格执行限制人员接触等措施，硬件方面建立临时备份运营中心，软件方面安装业务通信平台，采用无接触方式共享天气图表，并根据预设的疫情严重程度采取不同业务安排。WMO通过其合作项目（突发性洪水指南系统和伏尔塔洪水和干旱管理系统等）和行动方案（气候风险和预警系统组件等）加强各国水文气象服务，开展线上学习培训，组织加强水文气象服务能力建设研讨会，并为用户开发在线培训模块等；为强化其组织协调机制，编写了第二版基于影响的多灾种预测和预警服务指南。

二、公共紧急情形下防灾减灾领域应对危机的策略

1.加强水文气象服务，提高灾备意识

为提高危机应急能力，应加强水文、气象预警信息共享，增强公众意识和认知。水文气象部门和个人的应对方式及经验可为未来应对多灾种风险提供参考，许多国家和国际组织也都制定了应急预案。

2.加强多部门协调机制

防灾减灾涉及部门众多，包括气象、水文、水利、应急、民政等，应加强各部门之间的合作及能力建设。各部门应充分协调灾害风险管理和应急响应，重点保护弱势群体，确保兼容性和公平性。我国国家气象局和上海市政府共同支持的世界气象组织示范项目“上海多灾种预警系统”，以“多机构响应”为核心，将多元化的先进技术融入多灾种风险预警过程，通过与应急救援机构的多链路通信平台，促进多机构的协调与合作。该系统作为应急响应总部的公共突发事件预警发布平台，是上海市应急防灾减灾信息交换的主要机制。

3.促进移动式数据传输和信息传播

智能手机已经成为普通民众获取信息的主要设备，推送预警信息的渠道也发生了深刻变化。目前，许多国家的水文气象部门都开发了基于移动平台的应用程序，用于数据传输和信息发布。在极端情况下，具有稳定的可携带性、可访问性和可适用性的应用程序是灾害风险管理系统能够充分发挥作用的重要工具。欠发达国家和地区可能难以负担开发运行此类系统所需费用的，可采用本地和网络应用技术（混合技术），并使用开源和免费软件（GeoServer、Openlayers、Cordova、Query Mobile等）开发移动管理系统，用来收集、共享和发布灾害风险信息。同时还应认识到，在信息时代，信息的使用者也可以是信息的发布者，这个概念对于发挥普通民众在收集降雨、洪水、淹没等灾害风险信息方面的作用非常重要，可通过基于移动平台的应用程序来实现。

4.增加家庭式水文气象监测站

新冠疫情暴发时，大多数工作人员不得不居家办公，到观测场或气象站进行气象和水文数据实时监测非常困难。鉴于目前一些国家和地区的疫情仍然严重，可探讨适当增加安装家庭式水文气象监测站点的可能性。20世纪60至70年代，我国曾有很大比例的委托水文观测站，当地居民经过培训后实施日常管理、实时观测和数据报送，由政府给予一定报酬。2012年，菲律宾大气、地球物理暨天文管理局针对社区洪水预警系统的实时监测对家庭观测站进行了试点研究，其研究报告介绍了安装家庭监测站的关键原则和主要做法。首先要对流域内雨量观测站的分布进行规划，然后物色志愿者，并使其充分了解所参与的降雨数据监测在整个预警系统中的重要性。管理部门还对降雨量的报送格式和报送形式进行了规定，鼓励志愿者进行其他与降雨监测有关的观测。信息报送后存储在中央计算机数据库中。这些数据可用于流域和河道建模，评估洪水量级。大多数志愿者很容易理解他们所参与的洪水预警系统的重要性，同意在房屋内安装雨量观测设施设备，并负责管理和观测。

三、新战略计划中需要考虑的关键领域

台风委员会战略计划（2017—2021年）包含5个关键领域：①提高对台风灾害造成的人员死亡和直接经济损失的监测水平；②充分利用多灾种影响预测和风险预警，提高预警信息的准确性、及时性和易于理解性；③加强台风引起的洪水灾害风险管理和水资源综合管理；④加强协调各部门台风灾害防御行动，提高协调沟通和信息共享能力，增强社区韧性；⑤加强台风委员会区域和国际合作机制。考虑到科学技术的发展，以及ESCAP和WMO的最新战略框架，台风委员会在第53届年会决定修订其战略计划，并考虑增加几个关键领域。

1.基于灾害影响的预测预报预警

加强成员国基于灾害影响的预测预警服务是WMO近年的创新战略和重要活动之一，旨在提高防御和减轻多灾种灾害风险的能力，特别是台风有关的灾害风险备灾、预防和救灾。预测灾害对社会经济造成的影响比预测单纯的致灾因子更为重要。直面灾害风险的民众和防灾减灾工作从业人员更容易理解灾害影响预测信息。尽管各国水文气象部门对许多极端灾害事件及时发布了准确的预警信息，但世界各地每年都会因极端灾害事件造成大量人员伤亡和重大财产损失。WMO认为，造成这种明显脱节的原因，在于水文气象事件的预测预警信息负责防灾减灾的应急管理部门，以及广大民众对预警信息的潜在影响的理解还不够。需要开发一种包括观测、建模和预测极端灾害事件以及评估随其影响而来的多灾种风险的全方位方法。从天气预测预报预警发展到基于多灾种影响的预测预警服务，对许多国家的水文气象部门来说，意味着一种服务模式的转变，这与2013年通过的WMO服务交付战略实施计划一致。

基于灾害影响的预测预警，代表了从“天气将如何”到“天气将造成什么”的演变，从而弥合了国家水文气象服务与灾害风险管理部门及社区最终用户之间的差距。WMO各成员国认识到基于灾害影响的预测预警对降低灾害风险、灾后恢复和灾害预防的重要性，要求加强区域基于灾害影响的预测预警能力。基于灾害影响的预测预警的关键，是基于大数据技术建立预测预警方法，将灾害信息转化为影响情景，评估和了解水文气象灾害对人民生命财产和关键敏感行业的潜在影响。提供有关预测和预警影响信息涉及的问题多样且复杂，需要跨学科、高度综合并有针对性地共同努力，在多层面进行规划和培训，对国家水文气象部门的预测预报人员和相关部门的专业人员（特别是应急管理人员）进行方法和配套行动方面的培训和演练十分必要。

2.人工智能和大数据技术在水文气象风险预测预警中的应用

随着科学技术的发展，水文气象观测手段和站点越来越多，观测数据量也在不断增加，不仅超出了普通人的理解和认知能力，也给计算机科学本身带来巨大挑战。近年，人工智能技术研究取得了显著成果，并在许多领域得到应用。

为改进洪水预报，谷歌开发了HydroNets——一种专门用于水位预报的深度神经网络体系结构，可将水文模拟最新成果用于机器学习。HydroNets使用神经网络模拟河流系统，对洪水水位进行预测。这使模型可以很好地推广到不同站点，同时针对每个预报站点进行微调。HydroNets可以通过训练由较小神经网络组成的大型结构来考虑要建模的河网结构，每个神经网络节点代表沿河的不同位置，建立上下游之间的水位－水位预测模型，而无须大量增加模型参数。为改进天气预报，谷歌还开发了MetNet——一种专门用于降水预报的深度神经网络天气模型，能够以1km的分辨率、2min的时间步长预测未来8 h的降雨。谷歌还推出了一种新的天气预测模式，可使预见期翻倍。这一预报模式已在印度和孟加拉国政府得到试点应用，更长的预见期给数千万人在洪灾来临之前赢得1d左右的准备时间。

台风委员会成员国（地区）的水文气象部门还尝试将大数据技术应用于数据共享和管理、水资源综合管理、灾害风险管理等领域。随着人工智能和大数据技术应用在台风灾害风险预警中的重要作用逐步凸显，台风委员会决定将加强人工智能和大数据技术的应用纳入2022—2026年的五年战略计划。