极端天气气候事件认知及民航气象服务变革思考

□ 民航河南空管分局 李 健 民航中南地区空管局 肖海平 黄奕铭/文

回顾2021年，“极端天气”“十分罕见”“打破纪录”“历史极值”等关键词频繁出镜。2022年3月1日，中国气象局发布的2021年《中国气候公报》指出：2021年我国气候暖湿特征明显，涝重于旱，极端天气气候事件多发广发并发，气候状况总体偏差。如1月初超级寒潮造成我国北方大部最低气温突破建站以来历史极值（新郑机场-13.8℃）；2月下旬迅速回暖，共有577个国家站打破建站以来同期历史最高气温纪录（新郑机场29.6℃，首次出现“雷打雪”）；3月至4月北方遭遇三次强沙尘天气，最大影响范围超过380万平方公里，北京等地出现近10年来最强沙尘暴。5月至6月湖北武汉、江苏苏州、黑龙江尚志等地突发强龙卷风，甘肃白银出现冰雹、冻雨等灾害性天气，均造成不同程度人员伤亡；7月华北接连遭遇两轮强降雨，郑州等地更是出现历史极端暴雨，造成严重洪涝灾害，台风“烟花”两次登陆浙江且登陆后滞留时长达95小时，创1949年以来之最；8月至11月华西秋雨（包括北区和南区）平均降水量及雨期已打破1961年以来最多、最长秋雨纪录；10月初大连等地出现历史同期罕见的暴雨伴冰雹，南方超过500个国家观测站达到或突破同期最高气温极值；11月上旬东三省遭遇大范围冰冻雨雪、大风及风吹雪等多种灾害并发的极端天气；12月哈尔滨出现罕见冬雨天气，台风“雷伊”成为影响南海最晚的超强台风。

大量监测数据表明，在全球气候变暖背景下，国外气候同样异常凸显，气象灾害频现，极端事件也接连发生。欧洲夏秋遭遇极端强降水、美国冬季发生罕见强龙卷、北极格陵兰冰盖最高点首次出现下雨等等，当罕见变得不再罕见，极端事件正在成为某种新常态，关乎到 “人间冷暖”。在微博、微信等社交平台上的相关话题讨论也更为激烈，成为大众茶余饭后的新谈资。

极端天气气候事件的概念与认知

极端天气气候事件简称为极端事件，其定义是：对于某一特定范围（单点或某一区域）和时间尺度（日、月或年等）的某种天气气候现象，在统计意义上其指标值高于（或低于）上限（或下限）附近的某一阈值。通俗来讲，就是天气气候的状态严重偏离其平均态，属于不易发生的小概率事件。

极端事件的变化是世界气候研究计划（WCRP）七大重大科学挑战之一。2021年8月发布的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》指出当代气候系统的变化范围广、速度快，有些变化甚至数千年未有，并首次单独成章对包括极端温度、强降水、干旱、极端风暴（如热带气旋、强对流、大风等）、复合事件（指两个或两个以上同时发生或者连续先后发生或者同时出现在不同地方的天气气候事件的组合，其影响要大于单个事件造成影响的总和）等在内的极端事件变化进行全面和系统的评估，极端事件归因研究中指出人类活动排放的温室气体导致一些极端天气气候事件自工业革命以来呈现出频次增加、强度增强是一个既定事实。

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实际生活中，极端事件一般依据其严重程度、累积效应、社会影响等因素综合判定，纵使某一事件从统计意义上本身不是极端的，但如果超过了社会、生态或自然系统可承受的临界阈值，或与其他事件多次累积，其结果仍会形成极端事件。

极端天气气候事件频发背景下的民航气象服务变革思考

去年郑州“7·20”特大暴雨是一个典型的极端事件，2021年7月17日至23日，河南省遭遇有气象观测记录以来降水强度最强、持续时间最长、累积降水量最大的历史罕见特大暴雨，经国务院调查组调查认定，河南郑州“7·20”特大暴雨灾害总体是“天灾”，具体有“人祸”，即它是一场因极端暴雨导致严重城市内涝、河流洪水、山洪滑坡等多灾并发，造成重大人员伤亡和财产损失的特别重大自然灾害，同时存在有关单位和部门风险意识不强，对这场特大灾害认识准备不足、防范组织不力、应急处置不当等突出问题。它引发出一系列科学问题，也暴露出很多社会问题。极端事件的形成机制和触发条件是什么？目前的预报方法和技术手段该怎样发展改进？极端事件对生产生活的影响及需要完善的应急响应机制有哪些？民航气象部门应该吸取的经验教训是什么？这些都是很值得我们深入研究、思考和亟待解决的问题。

一个气象灾害的形成，除了极端事件致灾因子的强度以外，还取决于事发地的暴露度、承受度和脆弱性，乃至应急处置和有序恢复能力等。未雨绸缪胜过亡羊补牢，笔者尝试从民航安全生产的角度出发，深入探讨极端天气下民航气象服务方向与变革思路，并提出改进气象服务理念的具体措施，以期给未来极端天气下的服务保障提供有益参考。

（一）创建具有民航特色的递进式预报预警机制

借鉴先进地区创新举措，破解极端事件解题密码，形成具有民航特色的递进式预报预警机制。2021年7月21日，国家发改委发布《关于推广借鉴深圳经济特区创新举措和经验做法的通知》，推广党的十八大以来深圳经济特区创新举措和经验做法，其中深圳气象局创建的“31631”服务模式赫然在列。即在台风、暴雨等重大天气来临前，气象部门提前3天加密区域天气会商，发布（重大）气象信息快报，给出过程风雨预测、风险预估、预警信号发布节奏及防御建议；提前1天预报精细到区的风雨落区、具体量级和重点影响时段，加密与应急管理、三防、水务、海洋等多部门联合会商；提前6 小时进入临灾精细化气象预警状态，定位高风险区；提前3小时发布分区预警和风险提示，滚动更新落区、过程累计雨量、最大雨强、最大风速等风情雨情信息；提前1小时发布精细到街道的定量预报。

国外对灾害天气的预警机制也很有操作性，比如美国对龙卷风等强对流天气的预报预警根据提前量和紧急性分为展望（Outlook）、预警（Watch）和警报（Warning）。展望是对于未来1到8天的可能性预报，范围较大；预警是对未来几小时的高危天气预报，范围进一步缩小，且会根据情况变更、延伸或取消；警报是对即将发生（或已经发生）的高危天气未来几十分钟将要影响的地区发出的预报，同时针对不同的强对流天气类型，发布分类天气概率预报。

借鉴发达国家和先进地区的创新举措，着力提升民航气象服务质量和效率一定要打出提前量，以便用户依据预警信息做有针对性地安排部署。天气预报预警应与运行部门应急响应紧紧咬合，即与管制航班流控、航司航班调减、机场运行调度高效联动，深度融合。围绕重要天气“生前、临近、发生、生后”关键节点，针对重大系统性天气（暴雨、降雪、台风等）提前3天进行研判，发布《重要天气提示》，给出天气概况和影响预估；提前1天加密天气会商，发布《重要天气快报》，给出天气落区、具体量级、重点影响时段及提醒建议；提前6小时进入临近精细化气象预警状态，整点更新发布《重要天气时报》，分析当前天气实况和未来发展演变，提供天气咨询与讲解；提前3小时着手发布《机场警报》取代《重要天气时报》，实时跟踪天气发展演变趋势，每隔1小时滚动更新或通报天气落区、累计雨量、雨强、积雪深度及伴随天气等信息，及时发布风险提示等。这样有利于一线工作人员紧跟气象服务节奏，始终保持高度的警戒状态，初步形成具有民航特色的“31631”递进式重要天气预报预警工作机制，实现全灾种统筹应对、全链条有效覆盖、全过程综合管理的气象服务保障体系。民航运行部门也应当建立健全以气象重大天气预报预警信息为先导的应急响应机制，确保应急行动与预报信息紧密相连。

（二）提供高度融合的靶向式气象服务产品

理清民航气象服务方向，实现预警信息分级，提供靶向式气象产品，进一步与管制、机场、航司等深度融合。目前我国气象服务分为公众气象服务、有偿（专业）气象服务、商业气象服务和决策气象服务，其中决策气象服务在各级决策部门指挥生产和防灾减灾中发挥着重大作用。民航气象服务要深度服务于运行部门，即要有为管制、机场、航司等部门提供的决策气象服务，也要有为驻场人员提供的公众气象服务，有条件的地区，可依管制等各专业需求量身定制专业气象服务，这样既增强整体与个体共同的天气情景意识，也实现生产、生活的有机统一，有利于促进安全生产与高效运行。

《民航空管系统大面积航班延误应急响应机制气象服务办法》极大规范了民航空管系统气象服务工作，但包括机场警报、机场终端区天气预警等各类预警信息均没有实现预警分级。如机场警报中有关雷暴、降水、雪、低能见度和强地面风等只要达到阈值就发布以各自名称命名的警报（短时间的零星小雪和长时间的强降雪均是“降雪警报”，能见度800米和100米均是“低能见度警报”，中等及以上降水不论降水量多少均是“强降水警报”）。各类天气的不同强度对运行的影响程度相去甚远，但这些信息在警报名称中没有直接呈现，容易导致暴雨等恶劣天气的预警信号减弱，更无法传递极端天气的紧急状况。同时用户需要提取警报文字信息进行再加工，体验不佳。建议气象和管制、机场等部门充分沟通，结合各自工作经验和实际运行需要，基于空中交通通行能力的大面积航班延误应急响应（MDRS）颜色预警（橙色、黄色、红色）或机场大面积航班延误颜色预警（蓝色、黄色、橙色和红色），将可能影响管制运行或航班延误的气象信息按不同影响程度分为一般、较重、严重、特别严重四个不同等级，并用蓝色、黄色、橙色和红色表示。一旦预计或已经达到相应级别，立即发布不同颜色预警信息，直接对接民航各运行部门相应的应急处置等级，给用户提供靶向式气象产品，发挥警报的先锋先导作用。

管制等部门将重要天气对运行的影响评估汇总后及时反馈给气象部门，把气象从幕后推向前线，让气象人员直观感受到预警产品在战略制定中的重要作用，促进其对发布产品进行负责。总之，应对极端天气需要各部门高效协同运行，战略先行，策略紧跟，战术承接，策划统筹，真正实现气象与管制决策、气象与航司调减、气象与机场部署等深度融合。

（三）深刻认识机场和所在城市的“城机效应”

挖掘民航气象信息的高附加值，认识并了解机场和所在城市的“城机效应”，充分估量极端天气影响程度。一份有价值的气象信息远远不止报对天气这么简单，只有加以充分利用，趋利避害才能发挥其最大价值。以郑州“7·20”特大暴雨为例，2021年7月19日至21日民航河南空管分局气象部门曾7次赴郑州机场运管委开展现场天气讲解（19日3次，20日2次，21日2次）。前文提到19日尤为关键，当天关于此次极端暴雨的强度、范围和持续时间均再三强调，并提醒注意防汛和防涝工作，但当天航空公司调减航班积极性不高，力度不够，导致积压航班较多，航班正常率较低。究其原因，一是思想重视程度不够，极端天气来临之前人们很难意识到其带来的灾难性，普遍认为能够主观消除不利天气的影响，除非已经产生明显事实；二是气象信息接收渠道多样化，无法有效统一，导致民航气象部门发布的信息权威性不高，外界存在一定的质疑；三是对极端天气的影响预估不够充分，存在等等看的心理，决策不定，犹豫不决，导致航班积压、旅客滞留愈发严重。

极端天气来临时，应充分估量其导致的严重性。“7·20”特大暴雨中心发生在郑州市区，但和机场相差仅30公里左右，从气象科学角度来看，在大尺度天气系统影响下的30公里误差可以忽略不计。换言之，以目前的技术手段预测天气影响中心在A地，但实际却发生在离A地几十公里的B地，这完全在可接受范围。但是天气预报本身就是概率预报，充满不确定性，应充分考虑暴雨中心的落区范围，好比台风登陆前一样，在可能登陆的一带都必须做好防台准备，所以一旦预计有极端天气过程，应划定一个有效范围圈，所有在此范围内的地区都应当高度戒备，坚持人民至上，宁可十防九空。这也是目前台风天气造成的人员伤亡比过去大幅减少的因素之一。

我国民用运输机场和所在城市距离相近，大多已形成立体交通网络，是城市的一个重要组成部分，有的甚至已经发展成空港新城，加上人口、经济和生活均与城市紧密相连，所以无论极端天气发生哪里，其产生的灾害影响都是相互传导的，本文将机场与所在城市的这种联动影响的关系称之为“城机效应”。假如此次暴雨中心发生在机场，那么其产生的影响远远不止本文分析的内容，所以无论暴雨中心在哪里，应充分考虑“城机效应”的作用，唇亡齿寒，其带来的惨痛教训需要我们认真反思和吸取。

（四）宣传普及年度机场天气气候事件和气象服务总结

盘点年度预警发布情况，拓展融媒体气象科普宣传普及，策划年度机场天气气候事件评定，形成正反馈机制。民航气象有较强的局限性和专业性，各种专业术语（冷锋、槽线、切变线、降雨量、列车效应等）、民航和地方气象标准差异（降雨/雪强度）及气象服务地理用语（南部、中部、北部、黄淮地区、江淮地区等）难以理解，没有亲和力，用户没有直观感受，气象服务不仅体现在重要天气的保障过程中，更应该植入平时的日常工作和生活中。应充分利用融媒体平台加大民航气象行业的普及力度，让公众看得懂用得上，有重要天气时及时发布天气预报预警和实况信息，并进行科普解析，对高影响天气制作通俗易懂的图文策划或短视频，对生产运行、出行影响做出相应提示，回应公众关切。

统计盘点年度强降水、大雾、降雪等（均划分颜色等级）气象预警发布情况和服务人次，及时通过融媒体平台进行推送，加深公众对气象预警信息的理解；依据机场天气气候异常的极端性、天气的影响程度和范围、社会对天气气候事件的关注度及同类灾害事件的代表性等原则，策划开展“机场十大天气气候事件”评选活动，邀请管制、气象专家和驻场用户参与评定，加强极端天气气候事件对管制、航司、机场影响的警示分析；做好对极端天气的科普解析，提升公众关注度，增强防御主动性和警觉意识，趋利避害，最大限度预防或降低极端天气产生的影响和损失；一方“受灾”，八方“支援”，在民航气象技术交流会中可设立极端天气专项研讨论坛，集全系统力量探讨极端天气的前因后果和应对措施，积极吸取宝贵经验教训，认真总结补足服务短板。

（五）建立民航复杂天气数据库与相似天气预报系统

鉴往知来，知行合一。寻找历史关联天气事件，建立民航复杂天气数据库检索与相似天气预报系统。台风路径预报是台风天气分析中最为复杂的问题之一，通过筛选当前台风和历史台风的相似路径来预报其未来可能的走向是一种重要的台风路径预报评估方法，原因在于相似路径反映了影响因子的相似性，只要存在相似影响因子的组合，那么两次台风就存在一定程度的关联和相似。

唯物辩证法指出规律是事物本身所固有的、本质的、必然的、稳定的联系，是发展的必然趋势，具有客观性、稳定性、可重复性和普遍性。这就启迪我们做事情要尊重规律，从历史相关天气事件中寻找规律并探寻其发生作用的原因，提升对暴雨等极端天气的认知。“7·20”特大暴雨与发生于1975年8月的河南驻马店暴雨存在一定的相似性，已有的研究表明二者之所以极端均和台风、副高等天气系统密不可分，河南省气象台在当日天气会商中也将二者做了对比分析，提高了年轻预报员的认知水平和警惕心理，对做出更加接近实际的客观产品帮助甚大。8月22日郑州机场同样经历了一次强降水过程，量级虽不及7月20日，但鉴于上次暴雨的深刻教训，各个部门明显要重视很多，依据气象信息充分准备，严阵以待，最后影响则相对要小很多。

唯物辩证法强调在认识世界时，只有发挥主观能动性才能透过表面现象，把握隐藏在事物内部的规律，再根据实践的目的利用规律，摸清规律赖以起作用的条件和具体方式，达到改造世界的目的。目前民航气象领域有关历史极端天气史料的记载大多仅存在于所在机场的气候志，鲜有系统地存储极端天气历史数据、资料、图片和造成的影响。且一线气象人员普遍年轻化，对极端天气既缺乏经验水平的积累，又没有感性认知，一旦有重大过程来临，很难让一个年轻预报员考虑到事情的复杂性和严峻性，也无法按极端天气做各项准备。因此建立一套复杂天气数据库检索与相似天气预报系统意义重大，一是年轻预报员对极端天气的认识开始于经验，但这需要长时间的积累，此系统可以在第一时间高效检索出相似天气做对比分析，提高其感性认识；二是便于从历史数据库中寻找相似天气的规律并做系统分析，从感性认识能动地发展到理性认识，用于指导实践，通过实践再证明真理、发展真理甚至发现真理，对提高极端天气的预报水平是一个行之有效的措施；三是此系统建成后也可用于科学研究、历史复盘以及带新教学，极大节省人力、物力成本。此外，还可整合管制、机场等实际运行数据做一个系统全面的入库存储，对辅助整个空管乃至民航系统决策、联合复盘分析、降低极端天气的不利影响，从而提高运行效率大有裨益。

结 语

2022年1月11日，世界经济论坛发布的2022年度《年全球风险报告》（第17版）认为：随着人类进入抗击新冠疫情的第三年，气候风险成为国际社会关注的首要问题，未来2年内的全球最主要的短期风险中，极端天气排在第一位，未来2～5年内全球最主要的中期风险及未来5～10年内全球最主要的长期风险中极端天气均排在第二位。该报告展示的最新全球风险认知调查（GRPS）结果显示，气候变化已经以干旱、火灾、洪水、资源稀缺和物种丧失以及其他影响的形式迅速显现，且极端天气是对世界、人类和地球最具潜在破坏性三大风险之一。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成损失重，这是一个基本国情，郑州“7·20”特大暴雨的惨痛教训极为深刻，我们要牢固树立全球气候风险下的极端天气灾害防御意识，极力化解极端天气事件给民航安全生产运行带来的潜在危机。

目前国内各大中型民航运输机场尤其是国际枢纽机场都处于各省区的重要城市，人口密集，经济发达，且都建有通往周边地市的空铁或综合交通换乘中心，加上日益兴起的城市异地候机楼，这些都是旅客高度集散区域，一旦所在机场及城市区域范围遭到极端天气事件的正面袭击，其产生的“城机效应”和社会影响叠加后会造成风险急剧升级，给民航安全生产运行构成重大威胁。还有些机场甚至建于生态环境保护的脆弱区，受复杂的地形地貌条件和不稳定气候系统影响较大，加之所在区域承载能力较差，极端天气事件的发生对生态因子的变化十分敏感，往往会伴随重大地质灾害而形成复合事件，潜在风险更不容忽视。

提升对极端天气气候事件的认知，推进民航气象服务变革，一个重要目的就是极力防范化解极端事件带来的潜在风险。这需要进一步加强极端事件发生机理和变化规律的研究，提高监测、预报和预警能力，完善风险评估和应急响应措施，科学规划，提前布局，达到趋利避害的目的。