暴雨大风预警提示与检验平台

张俊芬，陈 睿，李 婧

1.黎川县气象局，江西黎川 344600；2.广昌县气象局，江西广昌 344900

江西地处长江中下游，属亚热带温暖湿润季风气候，地势与降水的共同影响使得暴雨洪涝等灾害频发，影响覆盖水稻、子莲、烟叶等主要农作物的全生长周期。因此，及时、有效地发布暴雨、大风等预警信息是防御气象灾害的有力措施。

当前，国内外关于暴雨、大风预警提示与检验方面的研究主要围绕预报预警系统、模型与策略展开，而针对预警提示与检验的研究较少。其中，谢丰等[1]基于气象业务一体化平台，设计了一套预报预警质量检验系统，实现了预报质量检验、预警信号质量检验2个主要功能。李爽爽[2]研究了精细化暴雨监测预报和风险预警系统，实现了暴雨精细化预报预警及次生灾害预警、信息发布等功能。吴吉哲等[3]研究了气象站数据监控平台，实现了县域内大风、暴雨、高温预警信号的监测报警。相关学者基于Web自主研发自动雨量站监控和暴雨预警系统，实现了市、县两级自动雨量站运行状态的监控，当雨量站雨量达到预设标准或出现故障时，系统会自动发送音频和短信。张长栋等[4]通过Visual C++6.0技术对气象数据进行监测分析、重组以及信息提取处理，并将异常信息发送至监控中心，保证气象数据监控的有效性和及时性。彭浴等[5]采用B/S模式和VS2010开发了区域自动气象站监测平台，实现了对区域自动气象站运行状态和实时数据的掌握。全国各地关于暴雨、大风等强对流天气形势与检验标准有所差异，因此结合江西省气候特征，建立县(区)级暴雨大风预警提示与检验平台十分必要。

基于江西省基层气象工作实际，对接气象大数据云平台(“天擎”)和江西省突发事件预警信息发布系统(“省突”)，自主研发暴雨大风预警提示与检验平台，实现了暴雨和大风典型强对流天气的实况监测、预警提示与检验功能，在大幅减轻基层气象工作压力的同时，预警信号的提前量得到稳步提升，进而为气象服务的精细化、精准化提供技术支撑。

1 总体设计

1.1 暴雨大风预警提示与检验平台架构图

暴雨大风预警提示与检验平台设计基于Electron桌面应用开发技术，过程采用JavaScript编程语言编写，应用程序由Render进程与Main进程组成，Render进程负责用户界面的渲染，Main进程负责数据的请求和加工处理。Render进程在用户登录后进入程序主页面后，可通过顶部Tab栏切换访问路径，实现暴雨/大风预警提示与检验子模块的访问。Main进程则由“天擎”数据模块、预警短信模块、省突FTP模块、文档导出模块组成，Main进程与Render进程之间的通信和数据传输通过Electron的进程间通信(ipc)实现。平台架构见图1。

图1 暴雨大风预警提示与检验平台架构图

1.2 开发工具及开发环境

暴雨大风预警提示与检验平台的开发基于Windows系统，16 G内存、512 GB存储空间的开发硬件环境，8 G或以上内存、128 GB以上存储空间的运行硬件环境。软件开发工具包括VsCode、Nodejs以及Electron等，编程语言主要为JavaScript。JavaScript(简 称JS)是 基于原型编程、多范式的动态脚本语言，虽然其常用于开发Web页面的脚本，但它在很多非浏览器环境中也具有良好的应用效果。

2 主要功能

暴雨大风预警提示与检验平台的设计旨在实现暴雨/大风天气的实况监测、预警信息发布提醒以及检验一体化，在实现预警信息提前量提升的同时，大幅减轻基层气象工作压力。暴雨大风预警提示与检验流程见图2，主要包括暴雨/大风监测预警与提示、暴雨/大风预警发布、暴雨/大风预警检验3个部分。

图2 暴雨大风预警提示与检验流程图

2.1 暴雨/大风监测预警与提示

暴雨/大风监测预警与提示功能模块对接“天擎”中的暴雨/大风数据，设定分钟定时轮询，可实现所在县(区)域内所有站点数据实时反馈至平台界面。用户仅需设置暴雨/大风预警阈值(往往小于实际预警值)，分钟定询数据在后台处理修饰后与预警阈值进行比对。若达到阈值标准，平台主界面将自动弹窗并发出警报，提醒用户根据实况及时发布对应预警信息，达到暴雨/大风天气实况的监测与预警提示的目的(图3)。

图3 暴雨/大风天气实况监测与预警提示

此外，平台支持数据存储、回读以及查询等功能，当某次过程来临时，可实时观测暴雨/大风等实况数据。与此同时，当过程消失时，可通过预设时间对任意时间暴雨/大风数据进行回读、查询，过程中发布的任一级别的暴雨/大风预警也可在相应的模块分支中实现滚动浏览。

自动弹窗警报根据暴雨/大风实况分类预警提示，根据暴雨/大风实况与用户使用习惯分别设定始终发出警报声、始终不发出警报声、10 min内不发出警报声以及30 min内不发出警报声。

2.2 暴雨/大风预警信息检验

暴雨/大风预警检验功能模块基于主进程省突FTP模块和“天擎”数据模块，用户在界面筛选需要检验的预警，Render进程将条件传至主进程，主进程通过省突FTP模块获取对应的预警后，针对每条预警获取相关气象数据，通过预设的算法进行预警有效性检验和评分，最后通过文档导出模块将检验好的预警导出，实现暴雨/大风预警信息检验。

暴雨/大风预警信息检验算法基于中国气象局预报与网络司发布的《气象灾害预警信号质量检验办法(试行)》，结合江西省气象局科技与预报处《关于开展暴雨、大风预警信号有效性检验的通知》，包含强对流天气和冷空气实况造成的暴雨/大风预警信息的检验。

2.3 实况雨情/风情报告制作

实况雨情/风情报告制作功能模块基于“天擎”中暴雨/大风数据，实现对某县(区)域特定时间段的雨情/风情快速统计，并形成可视化的规则Excel报告文件，报告直观呈现了该时间段全域站点的降水和大风实况。

3 案例分析

3.1 一次暴雨天气实况预警与检验

2022年11月26—28日，受强冷空气南下影响，江西抚州市有一次较明显的对流性降水天气过程，其中广昌县域出现暴雨和强雷电天气。截至11月27日08:00前12 h内，广昌县头陂镇、翠雷山垦殖场、新建村3个站点在6 h内降水量超过50 mm，县城降雨量46.3 mm，平均降雨量43.2 mm，其中降雨量以翠雷山66.8 mm为最大，新建村62.4 mm次之，杨溪27.7 mm最小，达到暴雨橙色预警等级(图4)。

图4 2022年11月27日08:00广昌县域暴雨实况

据悉，26—28日强降水过程，广昌县气象台根据暴雨大风预警提示与检验平台提示，共发布暴雨预警2次，均为命中。分别为27日05:25首发暴雨橙色预警信号，完成预警提前量32 min，经预警检验有效评分为60，27日09:47首发暴雨黄色预警，完成预警提前量(T)50 min，经预警检验有效评分(TS)为60(图5)。

图5 2022年11月26日00:00至28日00:00广昌县暴雨预警检验表

3.2 一次大风天气实况预警与检验

2023年4月18日，受17—18日强对流天气影响，江西抚州市出现大到暴雨，局部大暴雨，其中，黎川县出现8级以上雷暴大风并受到暴雨侵袭。截至4月18日12:00前24 h，黎川县有5个站点阵风(小时极大风速)超过13.9 m/s，分别为日峰燎源、樟溪、潭溪、龙安区域站以及黎川县本级国家站点。其中，最大小时极大风速出现在日峰燎源(18.7 m/s)，达到大风蓝色预警等级(图6)。

图6 2023年4月18日12:00至19日12:00黎川县域大风实况

据悉，黎川县气象台通过大风实况监测，于4月18日发布大风蓝色预警，18日17:50黎川县本级国家站达到预警阈值且为14.1 m/s，经暴雨大风预警提示与检验平台大风实况分析，此次过程成功命中大风蓝色预警，准确预警时间提前量(T1)、预警时间提前量(T2)以及有效预警时间提前量(T3)分别为52、52、52 min。通过预警检验分析此次过程大风预警有效评分(TS)100(图7)。

图7 2023年4月18日12:00至19日12:00黎川县大风预警信号质量检验表

3.3 一次强对流天气实况监测

2023年3月17日、24日前后受2次冷空气影响，抚州南部地区19—24日降水明显，局部地区出现暴雨，并伴有强雷电等对流性天气。冷空气持续南移，23日晚至24日，广昌县域出现大到暴雨，截至3月24日08:00前12 h，广昌县尖峰乡、长桥乡、驿前镇、塘坊镇、新建村、头陂镇、赤水镇、杨溪乡8个站点在12 h内降水量超过50 mm，达到暴雨预警等级。

据悉，根据23—24日天气过程预测，广昌县气象台根据暴雨大风预警提示与检验平台提示，00:14～02:43持续关注暴雨实况(图8为2023年3月24日00:00广昌县域暴雨实况)，开启强降水“631”风险预警服务，持续发布暴雨蓝色预警、暴雨橙色预警各1条，减轻业务人员疲劳监控的同时，实现了气象预警的及时发布。

图8 2023年3月24日00:00广昌县域暴雨实况

4 小结

基于气象大数据云平台(“天擎”)与江西省突发事件预警信息发布系统(“省突”)支撑，包括暴雨/大风预警提示与检验两大功能模块，结合基层气象台站实况，搭建暴雨大风预警提示与检验平台，通过简单的人机交互过程即可为基层气象工作者提供直观、可视化的暴雨/大风实况，预警发布提示与检验，提高气象突发预警信息提前量，大幅减轻了基层气象工作压力，为今后气象精细化服务提供有力的技术支撑。