高原山地灾害性天气预报技术培训需求研究*

王腾蛟 孙俊 杨蜀都 常俊

（中国气象局气象干部培训学院四川分院 四川成都 610072）

引言

灾害性天气是指对人民生命财产和群众生产生活有严重威胁的自然天气事件。青藏高原、云贵高原及周边山地因其复杂的地形特征，是我国暴雨、冰雹等强对流天气的多发地区[1-2]。高原山地地区地质环境脆弱，山洪、滑坡、泥石流等地质灾害高发多发，强降水极易诱灾致灾，2010年舟曲、2020年四川冕宁特大山洪泥石流都造成了重大人员伤亡，气象灾害及其次生灾害会对人民生命财产和国民经济建设造成严重影响。

强对流天气具有局地性强、发展迅速、致灾性强等特征，不仅是造成气象灾害的重要天气之一，也是气象预报预测工作的重点和难点所在[3]。随着区域数值模式的快速发展以及气象卫星、天气雷达等观测资料的广泛应用，强对流天气的短时临近监测预警能力有所提高[1]。然而，在实际工作中，仍暴露出高原山地地区预报员对复杂地形下强对流天气形成机理认识不足、对数值预报产品释用能力较差、对各种观测资料综合分析能力欠缺等问题。因此，开展面向高原山地地区的灾害性天气预报技术培训需求分析，设计适合该地区预报员的灾害性天气预报技术培训课程体系势在必行。

一、研究方法

本文通过政策分析，明确预报员灾害性天气预报能力方面的组织需求，通过实地调研和专家咨询进一步细化了灾害性天气预报对预报员能力素质的新要求，通过问卷调查收集了高原山地地区预报员队伍的个人需求，最后综合组织需求、岗位需求和个人需求的全面分析，梳理出高原山地地区灾害性天气预报技术的培训需求和教学重点，为教学课程设计方案提供科学合理的依据。

二、组织需求分析

中国气象局于2019年将研究型业务试点建设列入重大改革发展任务，探索气象业务科研融合发展，提升气象科技和业务实力，推动气象事业高质量发展。研究型业务的核心就是科技创新，技术攻关，推动科研与业务充分融合。为了适应业务改革发展的需要，预报员必须提升多源资料综合应用能力和数值预报模式产品解释应用订正能力，加强当地灾害性天气预报经验总结能力等，才能成为熟练掌握现代预报技术的新型预报员。

2020年12月，中国气象局在《气象预报业务发展规划（2021—2025年）》征求意见稿中，明确指出国家级和省级预报员要以数值模式发展和应用为内核，加强对灾害性天气气候精细特征规律的认识，发展以大数据人工智能技术和方法为支撑的灾害性天气识别技术和预警研究。市县两级预报员要加强对本地灾害性天气过程的总结，提高本地实况、预报预测产品的应用能力。

为进一步推动西南地区气象业务高质量发展，中国气象局于2021年6月印发了《西南地区业务能力提升建设方案（2021-2025年）》，明确要求西南地区气象局强化灾害性天气短临预报预警业务，包括基于数值模式和人工智能等新一代信息技术发展短时临近智能预报预警技术，逐步提升短时强降水、雷暴大风、冰雹、龙卷等灾害性天气短临预报预警能力等。

近年来，气象科技创新突飞猛进，人工智能、机器学习等新技术对传统天气预报业务的影响日渐突出，预报员面临更新专业知识结构、提升学习总结能力、提高科研创新能力的更高要求，这对气象教育培训提出了更大的挑战[4]。中国气象局于2019年印发《2019—2023年全国气象部门干部教育培训规划》，明确要求气象教育培训要聚焦新理论、新技术、新方法的培训，才能满足“现代型”“研究型”人才队伍培养的需求。

三、高原山地灾害性天气预报技术培训的主要任务

基于上述组织需求分析的结果，通过实地调研、专家咨询等方式进一步细化了高原山地灾害性天气预报对预报员能力素质的新要求，具体有以下几个方面。

1.加强高原山地灾害性天气形成机制分析研究

由于强对流天气的落区和强度很大程度上取决于中小尺度天气系统的发生发展，因此，对中小尺度对流系统结构、移动与传播等方面的研究在改进灾害性天气预报方面具有显著作用。预报员需要继续加强对强对流天气发生发展机理的研究，进而综合应用多源观测资料、高分辨率数值模式、先进统计模型并结合主观预报经验，才能进一步提高灾害性天气的预报准确率[5]。

2.加强高原山地灾害性天气过程总结

目前，业务上使用的数值模式对于突发性、局地性的灾害性天气模拟能力还十分有限，特别是对高原天气预报支撑能力不足。所以，应加强预报员对典型灾害性天气个例的复盘总结能力，建立灾害性天气历史个例库，可以凝练出不同类型灾害性天气形成和发展的环境条件以及预报着眼点。

3.加强多源观测资料的综合应用

随着气象现代观测网逐步完善，卫星、雷达、闪电定位仪、风廓线仪、微波辐射计、GPS水汽等新型观测资料逐步被应用到气象业务体系，为加深对灾害性天气中小尺度特征的认识提供了可能[6]。因此，需要在业务预报及分析研究中加强对这些资料的应用，提高对中尺度对流系统结构及对流发生发展物理机制的认识与理解。

4.提高对精细化数值模式预报产品的订正能力

近年来，高分辨率数值模式和智能网格预报发展迅速，在精细化预报产品的理解应用、检验评估，和经验总结等方面对预报员提出了更高要求。因此，只有提升预报员对高分辨数值模式预报原理和产品应用的了解，依据精细化评估技术和业务应用检验的不断总结，才能在模式基础上增加预报员主观经验的附加值[4]。

5.加强人工智能等技术在天气预报中的应用

人工智能技术基于大数据学习的优势为天气预报的改进提供了新的可能[7]。人工智能（AI）技术在改进雷达回波外推等强对流天气临近预报业务中的研究与应用已初见成效，未来还需要积极加强研究成果转换，推动高原山地灾害性天气预报技术瓶颈问题的解决[8]。

基于上述分析，将面向高原山地地区预报员的灾害性天气预报技术培训重点内容归纳为两大类：一是灾害性天气预报知识与技能类培训，包括高原山地强对流天气发生发展机理分析、利用雷达和卫星等多源探测资料的灾害性天气临近预警技术、模式及智能网格预报产品解释应用与检验、人工智能新预报方法以及高原山地气象研究成果应用等；二是灾害性天气总结类培训，包括个例分析研讨、典型个例复盘等。

四、培训需求分析

在明确培训重点内容的基础上设计调查问卷，通过问卷星向重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海八个气象部门地（市）级以上气象台发放调查问卷，收回问卷248份。调查问卷统计分析结果如下。

1.调研对象概况

参与调研的天气预报员主要为地市级普通岗预报员（54%），把关预报员占比为21%；工作年限10年以内的预报员占比为71%，工作11-20年的预报员占比为21%，工作21年以上预报员占比为8%；从学历背景来看，调研对象中71%的预报员具有大学本科学历，硕士研究生及以上学历占比25%；从专业背景来看，76%的预报员是大气科学专业。由此可见，调研对象主要是年轻的一线预报员，具有大气科学专业背景和较高学历，是“现代型”“研究型”预报员队伍的主体，调研对象反馈的结果具有较好的代表性。

基于第3节对灾害性天气预报技术培训重点内容的分解，分别从高原山地地区预报员对灾害性天气预报知识与技能以及天气总结能力两方面的培训需求展开分析。

2.灾害性天气预报知识与技能类培训

将高原山地灾害性天气预报知识与技能培训细化为高原山地强对流天气发生发展机理分析、利用雷达和卫星等多源探测资料的灾害性天气临近预警技术、模式及智能网格预报产品解释应用与检验、人工智能新预报方法以及高原山地气象研究成果应用展开分析。85.9%的预报员需要学习利用雷达、卫星等多源探测资料的灾害性天气临近预警技术，六成以上的预报员对高原山地强对流天气发生发展机理分析（69.8%）、模式及智能网格预报预报产品解释应用与检验（66.9%）、高原天气系统个例分析（65.7%）和人工智能新预报方法（64.9%）有学习需求。高原山地气象研究成果应用的培训需求较低，这可能是科研与业务长期分离而导致的，也正好是研究型业务要解决的问题，加强科研成果转化，为预报工作提供更强有力的支撑。

在智能网格预报与数值预报产品释用技术方面，数值预报及产品简介的培训需求得分最低（1.58分，满分5分），说明大部分预报员认为对普适的数值模式基础知识在本科教育中已系统学习过，能够基本掌握，不需要重复学习。预报员迫切需要学习精细化智能网格预报技术（4.98分），其次是基于检验和中尺度天气机理分析的预报偏差订正（3.84分）、模式及客观格点预报检验软件或工具使用（3.81分）以及高分辨率数值模式在强对流天气中的应用（3.6分）；多源数据融合实况产品的培训需求则相对较低，这可能与实况业务起步较晚，预报员了解较少有直接的关系。但是，实况业务作为西南区域业务能力提升计划的重要组成部分，开展实况产品介绍、检验和应用的相关培训，提高预报员对实况产品的应用水平，有效提升业务能力。

3.灾害性天气个例总结类培训

预报员培训的重要目标是在掌握灾害性天气预报基本知识和技能的基础上，帮助学员建立基于数值预报、多源观测资料综合运用的预报思路。根据以往的培训经验，个例分析研讨和典型个例复盘等天气总结类课程在预报思路的建立方面作用突出。因此，本研究针对高原山地地区常见的6种灾害性天气类型开展调研，暴雨/强降水、雷暴大风和冰雹仍然是预报员最需要进行技术交流和总结的三种灾害性天气类型。

在个例研讨课中，专家的指导意见具有非常重要的作用。39.9%的学员希望得到专家在个例总结方法方面的指导，35.5%的学员希望在个例分析的细节问题上得到专家的指导。这说明大部分的预报员可以根据业务规范完成灾害性天气个例的总结工作，但是对于提炼预报着眼点、总结预报思路方面还存在一定的困难。

在个例研讨方式方面，大多数学员选择“学员报告中提出问题，专家点评，学员参与讨论”的方式，学员在做灾害性天气个例总结的过程中能够提炼出问题。一方面，可以提升自身的总结能力；另一方面，也能使专家指导更具针对性，可以大大提升个例研讨课的质量和效益。

结语

围绕研究型业务格局、气象预报业务发展态势和西南地区业务能力提升方案，分析了高原山地灾害性天气预报能力培训的组织需求，通过调查问卷提炼出整理出高原山地地区灾害性天气预报技术的培训需求和教学侧重点。结果显示：

建议围绕灾害性天气发生发展机理分析、精细化智能网格预报检验和订正、卫星和雷达等多源资料融合应用、人工智能新技术应用和过程分析总结等课程，开发从知识到技能再到综合应用策略的针对性强的专题培训。

在知识与技能培训方面，利用雷达、卫星等多源探测资料的灾害性天气临近预警技术和精细化智能网格预报技术具有较大培训需求，高原山地强对流天气发生发展机理以及人工智能新预报方法的培训需求次之。需要思考更新高原山地气象研究成果应用的培训方式，筑起业务与科研之间的桥梁，加强科研成果转化，为预报工作提供更强有力的支撑。

在总结类培训方面，预报员最关注的研讨主题是暴雨/强降水、雷暴大风和冰雹。在典型案例复盘课程中，应当加强新技术新资料在灾害性天气预报中的应用的个例分析和实习实训，可以促进新技术新资料研究在实际业务中的应用；在个例研讨课程中，要求预报员针对个例提出问题，使研讨能更具针对性地聚焦到对预报难点或偏差点的研讨上，更能提升个例研讨课的质量和效益。