美国自然灾害预警现状及启示

和海霞 胡鑫伟

引言

减灾能力建设能产生良好的经济效益和社会效益，有助于增强抵御灾害能力、减少应急救援次数、降低生命财产损失。美国国家建筑科学研究所2018年研究表明，联邦政府在减灾上每多投入1美元，应急救援和恢复重建就少支出6美元。自然灾害预警是减灾能力建设落实落细的重要抓手，能为政府和公众提供灾害综合监测、风险早期识别和预报预警信息，是预警响应工作的“发令枪”，是应急处置工作的第一道防线，在防灾减灾救灾中发挥着重要作用。

基本情况

美国是现代自然灾害预警技术的发源地，1868年库珀博士首次提出地震预警系统概念，相关地震预警技术原型在日本、墨西哥等国家被发扬光大，美国则将主要的财力、物力和智力投放在地震预测和灾后快速评估上，地震预警技术投入有限。美国地质调查局与合作伙伴于2006年着手研发的地震预警系统只选择了加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州等美国西海岸地震高发区部署测试，2019年才正式在加利福尼亚州投入使用。海啸预警也起源于美国，1923年夏威夷火山观测站创始人托马斯·贾格提醒希洛港港务局局长堪察加地震可能引发海啸，可惜的是，预警没得到重视，海啸造成一名渔夫死亡。美国官方1949年正式开始海啸预警。美国预警体系(图1）和能力现代化领跑全球，与其创新的理论体系、先进的科学技术、扎实的业务实践密不可分。

图1 美国预警体系示意图

美国联邦应急管理署协调联邦、州、地方、属地、部落等多个公共警报机构参与所有突发事件预警。现有预警体系由总统警报、突发事件预警(面向自然灾害、生产安全事故、极端天气、枪击事件等)、公共安全预警、安珀警报(寻找失踪儿童)、预警发布系统测试信息等5大类组成。其中，自然灾害预警包括雪崩、地震、旱灾、洪涝、大雾、高温、飓风、闪电、滑坡泥石流、恶劣天气、低温、空间天气、雷暴、龙卷风、海啸、森林草原火灾、火山等。

业务特点

(一）两个转变

根据自然灾害类型、发生可能性、可能影响、影响范围、紧急程度和发展态势等，美国自然灾害预警等级由高到低划分为警戒(Alert）、警报(Warning）、预报(Watch）、公报(Advisory）、预测(Outlooks）、信息声明(Information Statement）等。美国自然灾害预警在与政府、社会和公众不断反馈的过程中，完成了两个重要转变。

1.从单灾种预警向综合预警转变

自然灾害类型和成因复杂，一种灾害常常伴随或者引发多种灾害，或者与其他灾害相互影响。例如一次强降雨过程可能引发山洪、地质灾害、内涝、农田渍涝等多种灾害；干旱造成土壤板结，降水难以迅速渗入，导致洪水汇流引发洪涝；森林草原火灾后，植被被烧光，难以固化土壤，降水吸收困难，土壤被冲刷或水流在低洼处汇聚易引发火烧迹地洪涝或泥石流，这种情况下，单灾种预警难以满足应用需求。美国逐渐由单灾种预警向多灾种和灾害链综合预警过渡。例如，洪涝预警包括山洪、河水泛滥、风暴潮和海岸被淹、火烧迹地洪涝、泥石流、冰塞/堰塞湖、融雪型洪涝、溃坝/溃堤等多灾种相关内容，飓风预警包括大风、强降水、风暴潮和海啸等次生衍生灾害链信息(见表1）。

表1 飓风和风暴潮预警级别及发布条件

2.从致灾因子预警逐渐向灾害影响预警转变

为解决致灾因子预警存在灾害位置报不准、强度不准确、冗余信息多、公众看不懂、过度预警等问题，美国预警工作逐步向灾害影响预警转变，即根据自然灾害对人的生产生活影响确定预警级别和发布条件，阐述可能影响和实用性的防灾避险建议。例如根据低温对人和植物的影响，将低温天气预警分为风寒预警(包括风寒公报、风寒预报、风寒警报)和冷冻预警(霜冻公报、冷冻预报、冷冻警报、严重冷冻警报）。风寒公报在可能出现季节性风寒时发布，提醒公众做好思想准备，户外活动时注意保暖；风寒预报在可能出现危险性高的风寒时发布，提醒公众做好行动准备，及时调整出行计划，避免外出，确保汽车至少有半箱油，更新冬季生存装备；风寒警报在可能出现危险性高的极端风寒时发布，提醒公众采取行动，尽量避免外出，外出多穿衣服，及时向周围人报告行踪。霜冻即将发生或正在发生时发布霜冻公报，霜冻可能威胁敏感脆弱的植物；未来24～36小时可能出现大范围冰冻时发布冷冻预报，提醒公众密切关注；长期预报气温低于32华氏度时发布冷冻警报，某些经济作物和园林植物可能冻死；长期预报气温低于28华氏度时发布严重冷冻警报，多数经济作物和园林植物可能冻死。

(二）三种机制

此外，美国不断总结预警业务实践中暴露的问题，不断优化预警技术和机制。具体如下:

1.中长期预警和短临预警有机协同

森林草原火灾、雷暴、空间天气、高温等灾害预警不确定性强，中长期预警难以确定将在何时、何地发生以及破坏力多大。针对此类灾害，美国强化短临预警，即仪器或者灾害信息员已观测到灾害发生或者明显的灾害征兆时，立刻发布预警，提醒人员马上避险转移，并根据情况的变化更新、取消或升级。如高温(图2）和雷暴预警采用中长期预警和短临预警协同的方法。在可能发生强雷暴时发布中长期预报，预报区范围较大，包括多个县、州，提醒公众做好行动准备。当信息员报告或者雷达探测到强雷暴时发布短临警报，警报区范围通常较小(约一个城市或一个小城镇），可能伴生冰雹或破坏性大风，提醒公众采取行动，躲进坚固的建筑物，离开可能被大风吹翻的房车。近年来，随着卫星、地面观测站等设备的更新换代与灾害信息员研判经验的不断积累，美国临近预警的准确率不断提高，目前高达90%以上。

图2 极端高温预警级别及发布条件

2.中央和地方分级发布预警

美国预警信息采用联邦政府和地方政府分级发布的方式。联邦政府和地方政府在预警发布中的角色、职责分工，发布内容、覆盖范围和目的不同。例如，龙卷风预报由美国国家风暴预报中心发布，是龙卷风来临前的可能性预报，预报区范围通常很大，覆盖了多个县甚至多个州，目的是提醒民众做好行动准备，检查应急计划，确认避难用品和场所，随时准备避难转移。龙卷风警报由地方风暴预报办公室在气象雷达已探测到龙卷风时发布，表示警报区已发生或很快发生龙卷风，严重威胁生命财产安全，警报范围约一个城市或县城大小，用于提醒民众立刻采取行动避免伤亡，人员转移至最近的避难所或坚固建筑物的最底层并远离窗户，注意躲避飞来碎片。

3.公众预警和专业预警分类发布

美国预警发布初期，公众抱怨美国气象局过度使用预警系统，夜间发布影响很小的洪涝警报信息干扰他们的生活。为解决该问题，增强信息可读性，便于公众采取行动，美国将公众预警和专业预警分开，专业预警发布对象主要为涉灾政府官员、社会组织、专家、私营机构等，专业预警包括所有级别的预报预警信息，但只有对生产生活影响较大的高级别专业预警才会向公众手机发布。例如，洪涝专业预警由低到高分为洪涝公报、洪涝预报、洪涝警报、突发型洪涝警报四类，当某天气事件如不谨慎应对可能造成生命财产损失时发布洪涝公报，提醒公众做好思想准备；当灾害性天气或洪涝发生条件已具备、洪涝可能发生时发布洪涝预报，提醒公众做好行动准备；当灾害性天气或洪涝即将发生或已经发生时发布洪涝警报，提醒公众采取行动；当分钟级或小时级突发型洪涝即将发生或已经发生时发布突发型洪涝警报，提醒公众采取行动，向高处转移。2019年11月起，美国将突发型洪涝警报变更为突发型洪涝影响警报，只有标注“大灾”“巨灾”“紧急”字样的突发型洪涝警报才会触发应急管理署无线应急警报向公众发布。

启示与借鉴

经过多年发展，美国采用天空地一体化监测、信息员现场观测、应急管理专家研判等多手段协同预警技术(图3），形成了较为完善的预警产品体系，开展了大量的业务实践，相关做法值得借鉴。结合近年来参加我国自然灾害预警工作的实践，提出以下建议。

图3 美国洪水预警系统

一是建立我国自然灾害预警体系。从发展战略、法律法规、政策文件、业务框架、标准规范等层面构建政府、社会、社区、公众、社会组织、企业等全社会共同参与的自然灾害预警体系，确定预警目的、内容、机构、角色、职责、手段、流程、运行机制，实现高效、有序、有力预警响应。

二是提高灾害短临精准预警能力。长期预警重在提醒公众做好心理准备和行动准备。短临预警对转移避险更为重要，有时甚至是采取行动的发令枪。受监测手段的局限性和中小尺度灾害系统的复杂性影响，短临预警存在精度低、时效低等瓶颈，建议加密监测站点，加强灾害机理和规律研究，提升精准预警能力。

三是探索自然灾害预警绩效评估。摸清地方政府和民众对预警信息的需求，分析现有自然灾害预警组织机构、业务能力、产品体系、传播途径和薄弱环节，评价预警精度、时效性、有效性等，加强预警响应措施跟踪，督促闭环管理，避免过度响应和响应不足的问题，不断提升预警和预警响应针对性和有效性。

四是加强基层预警响应能力建设。针对目前基层预警精度不高、理解困难、发布不到位、响应不及时的现状，加强县、乡、村基层预警专业人员、社会力量、避灾抢险救援队伍、应急物资储备、应急装备配置、应急能力等建设，强化预警信息发布、接收、理解和响应衔接，实现多部门预警信息实时汇聚、阈值个性化设置、对象标签化管理等。

五是加强自然灾害预警科普宣传。加强基层干部群众培训，普及预警知识，宣传灾害避险成功事例，依托“全国防灾减灾日”“国际减灾日”等重要时间节点，推动预警科普宣传进企业、进农村、进社区、进学校、进家庭，增强群众预警信息理解能力和防灾避险意识，提高避险自救互救等预警响应能力。