基于大数据环境下的气象灾害预警信息分析

周 莹，王承伟，徐 阳，徐占胜

(1.黑龙江省气象服务中心，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

1 引言

我国气象灾害占各类自然灾害的70%以上，气象防灾减灾关系经济社会发展与人民安全福祉。 回眸“十三五”，气象防灾减灾工作以更加贴近人民对美好生活向往的服务理念、更完善的防灾减灾体系、更高的灾害预警服务质量、 更强的预警信息发布能力，切实守护人民生命财产安全。 因此加强对突发事件预警信息的研究分析，明确预警信息的影响范围，及时采取有效的防范措施，对促进经济的稳定发展，具有非常重要的意义。

近年来黑龙江省灾害性天气的极端性突出，2021年黑龙江省出现了历史罕见的凌汛、春汛、夏汛相连。4月末开始，全年出现17 次龙卷。11月极端罕见雨雪冰冻天气，降水量大、范围广、多地突破历史极值，暴雪、冻雨、大风等多种灾害并发。

随着互联网技术的发展， 大数据的应用越来越广泛，气象数据作为大数据的一种，数据量每年都在持续增长。 突发事件预警信息发布系统运行多年，积累了大量的预警信息数据， 对这些数据进行有效分析，将数据中包含的内容挖掘出来，让挖掘出来的信息在防灾减灾工作中发挥更大的作用。

2 结果与分析

2.1 黑龙江省预警信息发布数量特征

预警信息发布的数量和等级都能够反映出当地的天气特征，分析预警信息发布的情况，可以掌握当地的气候特点，以及重大天气、灾害天气的发生时间和严重程度。 从预警信息发布量来看（图1），近四年预警信息的发布正在以每年递增千余条发展，2018年黑龙江省发布预警信息5515 条，月平均发布460条， 之后年预警信息总量和月平均信息量均呈增加趋势，到2021年全年发布预警信息9626 条，月平均802 条。反映了黑龙江极端天气频发，且呈上升趋势。

图1 2018-2021年黑龙江省突发事件预警发布数量

从月预警信息发布量来看， 全年出现了2 个高峰期（4月和11月），其中11月是主高峰期，除2018年外，2019-2021年的11月发布预警信息量分别是对应年份月平均值的5.8 倍、4.8 倍和2.1 倍。 4月和11月预警类别主要是大风和道路结冰， 这两种预警信息的发布数量最多， 最多可以占当月预警信息发布总数的72%。 主要原因是这两个月黑龙江省处于转换季节，气候变化强烈。 而1、2月份预警信息发布较少， 主要因为隆冬季节黑龙江省为单一的冷空气团控制，天气变化较小，因此预警数量、预警种类均较其它月份偏少。

2.2 预警信息发布的等级特征

依据气象灾害可能造成的危害程度、 紧急程度和发展态势一般将预警信息划分为四级： Ⅳ级 （一般）、Ⅲ级（较重）、Ⅱ级（严重）、Ⅰ级（特别严重），依次用蓝色、黄色、橙色和红色表示。

图2 2018-2021年蓝色预警逐月发布情况

图3 2018-2021年黄色预警逐月发布情况

图4 2018-2021年橙色预警逐月发布情况

由2-5 图可以看到春秋两季蓝色预警信息发布数量高于其它季节， 橙色预警信息发布数量的高峰出现在夏季。 全年预警信息发布情况看，蓝色预警信息和黄色预警信息比较常见，分布相对平均，橙色预警信息年发布的峰值在7、8月份。 这是因为7、8月份正值黑龙江防汛的关键时期， 所以预警信息种类最多的是雷雨大风和暴雨。

图5 2018-2021年红色预警逐月发布情况

由图6 看到，七台河、鹤岗发布的预警信息数量最少；哈尔滨市发布的预警信息数量居首，远远高于其他地市。 这与哈尔滨市气候特点相符合，哈尔滨市各个季节气候差异显著，冬季气候寒冷干燥，夏季降水充沛，气候温热。 春、秋两季是由冬、夏季风交替影响，气候多变，春季多大风，降水少，秋季降温剧烈。

图6 2018-2021年黑龙江省各地市预警信息发布情况

2.3 重大天气过程预警信息发布情况分析

预警信息的发布数量与重大天气过程息息相关， 发布预警信息是为了预防和减少自然灾害等突发事件的发生， 减轻和消除突发事件引起的严重危害。 作为预警信息发布的权威部门，出现重大的天气过程，提前发布预警信息，及时为地方政府服务是气象部门的重要职责。

2.3.1 2020年“三连台”预警信息发布情况分析

2020年黑龙江省连续迎来三个台风，“巴威”、“美莎克”、“海神”。 “三连台”成为黑龙江有气象记录以来的首次，降水量为179.6 mm，为1961年以来历史同期第一多。 期间通过突发事件预警信息发布系统共发布预警信息659 条，其中暴雨预警220 条，大风预警405 条，大雾预警6 条，冰雹预警5 条，雷雨大风预警9 条，雷电预警2 条，中小河流洪水气象风险预警6 条，山洪灾害预警3 条，地质灾害气象风险预警3 条。

2.3.2 2020年11月17-20日暴雪天气过程

2020年11月17日黑龙江省出现暴雪天气过程，到19日20 时，哈尔滨市主城六区累计降雪量基本超过20 mm，平房区个别站点达45.4 mm，积雪深度20 cm 以上。 跟历史同期相比，个别站点可能突破历史极值，达到1961年以来的历史第一位。 数据显示，在此期间共发布预警信息352 条，其中暴雪预警149 条，道路结冰预警146 条，大风预警56 条。 发布红色预警信息60 条。 这是近三年来一个天气过程发布红色预警信息数量最多的天气过程。 具体预警发布情况详见图7。

图7 2020年11月暴雪天气过程预警信息分布图

2.3.3 2021年11月5-11日冻雨天气过程

2021年11月黑龙江省出现冻雨天气过程，冻雨这种天气现象在黑龙江属历史罕见， 且过程持续时间长、影响范围广、降雪量大、灾害种类多，有冻雨、湿雪、暴风雪、道路结冰、电线积冰、低能见度等灾害性天气。 部分地区降水量可能接近或突破历史同期极值。 期间通过突发事件预警信息发布系统发布预警信息568 条，发布暴雪预警146 条，道路结冰预警247 条，大风预警111 条，寒潮预警33 条，大雾预警31 条。

从一些重大天气过程预警信息的发布情况看，暴雨天气过程常常会有雷雨大风、 大风等预警信息同时发布，暴雪天气过程会有道路结冰、大风、寒潮等预警信息同时发布， 这说明预警信息的类别有很强的关联度。

2.4 典型天气预警信息统计

黑龙江突发事件预警信息的发布是保障人民群众生命财产安全， 有效减轻灾害性天气危害的重要手段。 典型预警信息发布情况的统计、分析，对突发事件预警信息发布工作的进一步发展有指导作用。

2.4.1 大风预警信息统计分析

黑龙江省夏季降水充沛，冬季干燥少雨，全年大风天气日数多， 在所有预警信息种类中大风预警信息发布数量最多， 从2018-2021年间大风预警信息发布量和占全年预警信息总量的比例均呈逐年增加趋势。 2018年发布大风预警1535 条，占全年预警信息总数的27.83%，到2021年发布大风预警信息增加到3181 条，占比全年预警信息总数也增加到33%。

在汛期大风预警信息仍然占有主要位置，2019年汛期齐齐哈尔发布大风预警信息108 条， 占同期全省大风预警信息的21%。 2020年汛期哈尔滨市发布大风预警信息250 条， 占同期全省大风预警信息发布的29%(图8)。

图8 (a)2019年(b)2020年5-8月黑龙江省大风预警信息分布图

2.4.2 暴雨预警信息统计分析

由于夏季降水充沛， 每年5-8月是黑龙江防汛的关键时期，2019年汛期发布的主要预警信息种类有大风预警517 条，暴雨预警信息692 条。2020年汛期发布的预警种类主要是，大风预警信息883 条，雷雨大风预警信息694 条，暴雨预警信息492 条。 近两年暴雨预警信息主要集中在黑龙江省中西部地区，哈尔滨、黑河、绥化发布的暴雨预警信息较多(图9)。

图9 (a)2019年(b)2020年5-8月黑龙江省暴雨预警信息分布图

3 讨论

针对黑龙江省预警信息发布情况的研究表明，预警信息发布逐年递增； 一次大范围的天气过程会发布300 条以上的预警信息； 预警信息发布数量最高的月份，预警种类不一定多；预警种类最少的月份为冬季；预警信息发布最多的类别是大风；汛期以大风、暴雨等预警信息为主。

春季大风预警信息最多，其次是道路结冰、森林火险、寒潮等预警信息，春季气象服务需要提示森林草原防火和春耕、春播等。

夏季预警信息发布种类以雷雨大风、暴雨、大风预警信息为主，夏季气象服务需注意强对流天气，易发生短时强降水、冰雹、大风(龙卷)等气象灾害，由于降水集中，需重点关注强降水对中小河流、水库塘坝和低洼地的影响， 同时需防范强降水引发的局地洪涝、城市内涝等灾害，及各种极端天气对农业生产、交通运输、公众安全等带来的不利影响。

秋季预警信息发布种类多达14 种，是预警发布种类最多的季节，以大风、道路结冰、寒潮预警为主，气象服务主要提示秋收天气提示、森林火险、交通安全等等。

冬季是预警信息发布种类最少的季节， 以道路结冰、暴雪、寒潮、大风预警种类偏多，这类预警信息发布时，一般会出现道路湿滑、有结冰，风力较大、能见度差等，气象服务需要提示防范暴雪、大风、寒潮天气对交通运输、公众出行、农业生产等影响。

4 小结

本文统计分析了近三年黑龙江省预警信息发布的情况发现：

（1）预警信息发布呈现逐年递增的特点。

（2）年预警信息发布数量存在两个峰值，分别是4月和11月。

（3）预警信息发布数量最多的是大风，其次是道路结冰。

（4）秋季预警发布种类最多，达14 种，冬季最少。

（5）在一个天气过程中发布的不同预警信息类别之间具有关联性。