气候变化背景下的气象灾害预警技术进展

摘 要：我国是世界上受气象灾害最多且最为严重的国家之一，气象灾害给我国造成了巨大的经济损失和人员伤亡。近年来，自然环境破坏日益严重，气象灾害的发生频率也随之增加。由于气象灾害具有类型多、强度大、不稳定性强等特点，难以采取有效的措施规避气象灾害，只能够采取相关预警技术对气象灾害进行监测，最大限度地降低气象灾害的影响。基于此，分析了常见的气象灾害类型，阐述了气象灾害预警技术，提出气象灾害预警技术改进对策，旨在能够更加准确地监测和分析气象灾害情况，为气象灾害防范奠定基础。

关键词：气象灾害；预警技术；气候变化

中图分类号：S421 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

国内气象灾害不断增加，所造成的损失也日益严重。纵观最近发生的气象灾害事故可以确定，国内气象灾害的类型较多，影响也日益增大，这加大了灾害救援和重建的难度，因此如何精准预警气象灾害，并根据预警风险采取不同的应急方案，是科学降低气象灾害影响的重要举措。气象灾害预警主要通过相关技术设备实时跟踪和分析大自然环境的气候变化情况，从而判断未来一段时间内的气象变化情况。当确定未来会大概率发生气象灾害时，相关部门会通过媒体、政府等渠道将气象灾害预警信息下发至各部门、基层，以便居民能够根据气象灾害预警信息采取相应的措施。

在气象灾害预警中，预警技术直接决定了预警信息的准确度。近年来，遥感灾害技术、地理信息系统技术等相关技术逐渐应用于气象灾害预警，并获得良好的预警效果。但是由于国内研究气象灾害预警的时间尚短，且气候变化无常，国内气象灾害预警存在信息发布不及时、预警滞后等问题，无法达到预期的预警效果。因此，对气象灾害预警技术进行分析和研究具有重要意义。

1 常见的气象灾害类型

气象灾害是由气候变化引起的一种直接或间接损失，国内常发生的气象灾害主要有干旱、洪涝、大风、冰雹、高温等。

1.1 干旱

干旱是在某一时间段内，降水量不足、土壤水分蒸发严重导致水分减少，从而引发的农作物减产、饮用水匮乏的气象灾害。在农业领域，出现干旱现象会导致农作物缺乏水分，阻碍农作物的正常生长，导致农作物减产。根据相关统计数据，我国每年至少有200万hm2

的农田因干旱灾害而导致减产，所造成的直接经济损失在2 000亿元以上。每年乡镇、城市因干旱灾害因素而造成的直接经济损失已经超过30 000亿元。在干旱灾害预警方面，美国、加拿大等西方国家通过监测VCI（植被状态指数）和TCI（温度状态指数），判断发生干旱灾害的程度和影响；澳大利亚、法国、南非等国家则通过遥感技术实时跟踪和检测气候变化情况，从而判断是否会发生干旱灾害；我国则通过气象局进行土壤水分监测进行预警。

1.2 洪涝

洪涝是指在某一区域内降水量较多，地势较低的区域内水分堆积而形成的淹没、渍水的气象灾害现象。产生洪涝灾害的主要原因在于降水较多，其不仅会阻碍农作物的根系呼吸作用，还会使建筑物长期浸泡在水中，影响建筑物的使用性能。在洪涝灾害预警方面，国内主要是气象局通过分析气象卫星图像变化情况，发布整体的洪涝灾害预警状况。气象局气象卫星图像监控具有分辨率高、数据处理速度快、预警信息准确等优势，因此被广泛应用于全国洪涝灾害预警工作。

1.3 大风

大风是指风速较大、强劲的风，大风的风速可达到48.3～64.4 km/h。在农业领域，大风会破坏农作物的温室大棚，掀翻大棚上的薄膜或草帘。同时，大风灾害还会降低环境温度，使农作物在低温环境下生长，影响到农作物的生长品质。在运输领域，大风灾害会阻碍船只通行，风速过大时还会导致船只偏离原来的航向，威胁运输人员的安全并影响运输效率。一般情况下，大风灾害在秋季出现的频率较高。国内在大风灾害预警方面，主要由气象局设置对应的监测站，各监测站通过实时跟踪风速、风向等情况进行大风预警。

1.4 冰雹

冰雹是一种固态降水物，其主要发生在春夏之交。冰雹气象灾害给居民带来的损失尤为严重。在农业领域，冰雹灾害不仅会阻碍农作物的生长，还会破坏农业基础设施。在其他领域，冰雹灾害会破坏所有接触到的物品，甚至使物品报废。冰雹灾害还会伴随大风、强降雨等恶劣气象灾害。国内主要由气象局进行冰雹观测与预警，并将冰雹预警等级划分为橙色和红色两级，橙色意味着在6小时内可能发生冰雹灾害，红色意味着在2小时内可能发生较大程度的冰雹灾害。

1.5 高温

高温是温度过高而形成的一种气象灾害。根据中国气象局高温标准可知，当温度达到35 ℃时就属于高温气候，此时会给大众生产以及农作物生长产生明显的影响。当前，国内主要通过卫星遥感技术对温度变化情况进行实时跟踪与监测，一旦发现温度超过

35 ℃，气象局就会利用遥感技术对所监测到的温度变化情况进行分析，并及时发布高温预警。

2 气象灾害预警技术

气候不断发生变化，会引发不同程度、不同类型的气象灾害。我国是气象灾害影响程度较为严重的国家之一，每年会发生多种不同类型的气象灾害，给居民的正常工作和生活带来了不良影响，并造成巨大的经济损失。因此，如何科学、有效地开展气象灾害预警显得尤为必要。最初，我国开展气象灾害预警主要是由气象局专业人员设置对应的地面观测站，对气候变化进行观测。以干旱灾害为例，气象局会在土壤中放置对应的土壤湿度监测装置，并不断记录、汇总和分析装置监测数据，同时构建预测模型，预测未来一段时间内土壤湿度变化趋势，从而预警是否会发生干旱灾害。后来，气象局开始扩大气象灾害监测和预警范围，并根据气象灾害程度的不同制定不同的气象灾害预警方法。随着科学技术的不断发展，遥感灾害技术、地理信息系统技术等被广泛应用于气象灾害预警工作。

2.1 遥感灾害技术

当前，在干旱、洪涝和高温等方面已经开始应用遥感灾害技术，并且该技术的应用较为成熟，能够在多种气象灾害预警中起到良好的效果。以高温灾害为例，气象局会利用卫星遥感技术获取红外信号监测数据，实时监控高温灾害的发生、强度和空间分布情况，从而有效弥补地面观测站点数量有限、观测结果不充分等不足，揭示高温灾害发生与发展的普遍规律[1]。

近年来，洪涝灾害的发生频率也较高，水利部门逐渐将遥感灾害技术应用于洪涝灾害预警工作，并对洪涝灾害的发生风险、程度等进行预警分析。遥感灾害技术还能用于探测低温灾害，该技术通过实时监测低温的发生强度和空间分布，快速判断和预测低温灾害情况，从而得出低温灾害发生和发展的普遍规律。在实际应用时，气象局还会将遥感灾害技术与地理信息系统技术相结合，进行低温气象灾害预警。气象灾害预警技术能够综合分析土地利用、海拔及坡度，并在此基础上通过对不同海拔高度上的最高温度、最低温度、平均温度等参数进行高精度的地理校正，对不同气候区的低温灾害进行实时、准确的监测。

2.2 地理信息系统技术

地理信息系统技术是近年来兴起的一种新型研究手段，为研究气象灾害的发生与发展提供了助力。地理信息系统技术以高新技术为基础，将计算机与互联网技术进行有机融合，构建一套用于防灾减灾的气象灾害风险监控与预警计算机智能化系统，为规避气象灾害伤害、减少气象灾害带来的损失提供科学依据[2]。在农业领域，地理信息系统技术可以监测农业气象灾害相关参数、分析气象灾害指数，并与将来的天气预测相联系，实现对我国农业气象灾害的动态监控。地理信息系统技术以Web（互联网）或GIS（地理信息系统）为技术手段，将农产品在空间上和时间上的分布呈现出来，并通过Web向所有使用者开放，从而为政府部门制定相关政策和农业企业制定发展策略提供科学依据。国内还有部分省份会结合全省气象灾害发生的实际情况，构建全省气象灾害综合评价体系，并根据该体系的基本要求，构建起干旱，洪涝和低温、高温灾害基础数据库，实施灾害监测与评估，并根据最终的监测与评估结果制定应急响应与决策方案。

遥感灾害技术、地理信息系统技术等以现代互联网技术、传感技术、大数据分析技术等为基础，采集气象数据信息并将其传输给气象局，由气象局进行系统汇总和分析，同时在网络、媒体等方式下公布气象灾害预警信息，从而起到良好的气象灾害预警功能[3]。

在这些技术的支持下，气象局可以构建一个实时监测、精细化预警、多样化传播的气象灾害预警系统，丰富和完善气象灾害预警系统性能。

3 气象灾害预警技术的改进对策

随着遥感灾害技术、地理信息系统技术等在气象灾害预警中的应用，其作用越来越重要。但是由于气象灾害预警技术发展的时间尚短，未来可以从以下几方面进行改进。

3.1 气象监测内容精细化

气象监测是气象灾害预警的基础，因此在改进气象灾害预警技术时需要实现气象监测内容精细化，进一步提升气象灾害预警的精度。根据当前气象灾害预警现状，可以在现有的温湿度、气压、风速等相关监测数据的基础上，增加颗粒数、有害气体含量等内容的监测，从而获取更加精准的气象检测数据，为气象灾害预警精度的提升提供科学的数据基础。除此之外，在气象监测时还需要适当地增加气象雷达设备、气象观测点等，增强气象灾害预警效果。

3.2 气象监测范围缩小化

我国气象灾害预警均以区域范围内的气象监测数据为基础，通过分析数据变化趋势，明确气象灾害预警等级，但是由于我国幅员辽阔，不同地区内的气象情况差异较大，因此气象局在开展气象灾害预警时需要根据实际情况，缩小不同气象类型的监测范围。例如，沿海城市经常发生台风气象灾害，但是该灾害在沿海城市的不同区域所产生的影响区别较大，此时就要求气象局能够在不同区域内缩小气象灾害预警范围。气象局可以按照行政等级划分气象灾害监测范围，将其缩小到具体的社区或乡镇。气象局还可以进行网格划分，如按照每20、10、5 km划分气象灾害预警区域。通过划分不同的气象灾害预警区域，帮助城市不同位置的居民采取不同的气象灾害应急措施，增强气象灾害预警的针对性。

3.3 传播渠道多元化

气象灾害预警具有时效性特点，气象局将对应的气象灾害预警信息发出后，需要将该信息及时传播到气象预警灾害区域内，以便区域工作人员能够及时采取应急方案，区域居民能够根据预警信息科学安排自身工作和生活。因此，气象灾害预警技术需要实现传播渠道多元化。气象局可以充分发挥行政管理机构的作用，向基层发布气象灾害预警信息。例如，气象局气象灾害预警系统可以与政府部门公共信息发布模块进行连接，当气象局发布气象灾害预警信息时，气象灾害预警系统会将该信息同步到政府部门公共信息发布模块，此时就可以借助政府部门的公众力进行信息传播。气象局还可以将气象灾害预警系统与居民手机客户端进行连接，当气象局发布气象灾害预警信息时，气象灾害预警系统会以短信的形式将相关信息发送给区域内的所有手机短信用户，确保将气象灾害预警信息及时发送给辖区内的所有居民[4]。气象灾害预警技术还可以借助小区信号基站的作用发送气象灾害预警信息，将简短的气象灾害预警信息以图片、文字、视频等方式推送给基站覆盖的所有居民。

3.4 信息服务个性化

个性化信息服务是指为个人提供的气象灾害预警信息服务。例如，当人位于暴雨天气预警范围内时，此人就会收到“警报，在您的西北方向3 km处即将发生大暴雨，请及时撤离”信息。通过提供个性化信息服务，居民可以及时做出规避气象灾害影响的行为，减少气象灾害造成的伤亡情况。在个性化信息服务中气象灾害预警系统需要根据服务对象的不同提供不同的信息服务[5-6]。例如，对于从事气象灾害防御工程各单位值班人员、政府防灾救灾指挥人员等，这部分人员需要及时、精准的气象灾害预警信息，针对这部分人员需要提供定制化气象灾害信息服务，一旦有气象灾害预警信息，气象灾害预警系统就需要及时传递信息，确保信息的及时性。除此之外，对于在气象灾害预警信息传播的电视台、电台、新媒体等单位的工作人员，则需要通过视频、文字等形式进行通知，及时传播气象灾害预警信息。

4 结束语

我国是气象灾害影响程度较为严重的国家之一，每年都会发生多种不同类型的气象灾害，给人们的正常工作和生活带来不良影响，并造成巨大的经济损失，因此，如何科学、有效地开展气象灾害预警是亟待解决的问题。对国内常见的气象灾害类型进行分析，探究国内常用的气象灾害预警技术，其中遥感灾害技术、地理信息系统技术等被广泛应用于气象灾害预警工作，并起到良好的应用效果。但是由于国内研究气象灾害预警技术的时间尚短，技术还不成熟，需要从气象监测内容精细化、气象监测范围缩小化、传播渠道多元化、信息服务个性化等方面进行改进和完善，从而进一步提升气象灾害预警技术成效。

参考文献

[1] 周扬.基于位置的灾害性天气靶向预警系统的设计与应用[J].农业灾害研究，2022，12（2）：79-81，84.

[2] 张海凤，孔锋，方建.超常规极端暴雨洪涝灾害应对的国际比较研究：以2021年中美德暴雨洪涝灾害为例[J].水利水电技术（中英文），2023，54（7）：1-13.

[3] 汪冬冬，方艳莹，钱燕珍，等.GPM卫星在台风降水过程中的应用评估[J].水利水电技术（中英文），2023，54（10）：1-17.

[4] 茅成铮，刘若岚，袁淑杰，等.萧山白对虾气象灾害监测预警技术的研究[J].气候变化研究快报，2022，11（6）：957-968.

[5] 陈鑫洋.基于GIS技术的农业气象灾害监测预警系统设计研究[J].数字农业与智能农机，2023（11）：118-120.

[6] 顾红兵.基于数据库同步技术的综合气象灾害监测预警系统设计研究[J].环境科学与管理，2020，45（9）：137-142.