强对流灾害性天气监测预报预警服务的江苏实践创新——
从先行探路到引领示范
作为中国唯一同时拥有“江河湖海”的省份，江苏依水而生，也因水而兴。 大江大河交汇，自然风光旖旎，却时常遭受强对流这位“不速之客”的叨扰。如何防？江苏气象部门给出掷地有声的答案：建设强对流灾害性天气监测预报预警服务示范体系，用实干破题、实绩作答、实效交卷。逆势而上，识困局之难、抓破局之机——以“智”提质，在监测预报预警业务“链”上砺实招练硬功；以“联”增效，下好防灾减灾救灾“一盘棋”中的“先手棋”，实现从先行探路到引领示范的新跨越、新突破。高位推动凝聚联动合力，以“短板”为“跳板”成“长板”树“样板” 盐城2016年“6·23”EF4级龙卷风的风力超17级，2022年7月20日江苏暴发4个龙卷风，今年6至8月共出现雷暴大风33次、短时强降水48次…… 江苏水网密布，地势低洼平坦，处于南北气候过渡带，冷暖气流在此频繁交汇。自然环境造成的“短板”，让这里成为飑线、下击暴流、冰雹等中小尺度强对流天气的天然“温床”，更是我国最易发生龙卷风的区域之一。 “为全国发展探路”是党中央对江苏的一贯要求。习近平总书记在江苏考察时，明确了江苏“在推进中国式现代化中走在前、做示范”的重大定位。因此，敢为人先的江苏，从来不怕“啃硬骨头”。 中国气象局和江苏省委、省政府对江苏省气象局委以重任——开展以强对流灾害性天气监测预报预警服务示范体系为重点的高质量气象现代化先行试点省建设。这是大势所趋、使命所系、发展所需，是赋予江苏气象部门争当表率、争做示范、走在前列的责任，亦是因其具备坚实的科技基础与良好的改革创新先天禀赋。
今年2月21日，江苏省委书记信长星、省长许昆林会见中国气象局党组书记、局长陈振林，局党组成员、副局长毕宝贵。 吴胜摄影
全省气象部门深入贯彻落实习近平总书记关于气象工作重要指示精神，化被动为主动，变不利为有利，更是要以“短板”为“跳板”，探索强对流灾害性天气监测预报预警服务的高质效路径。 这片土地敢于筑梦，也善于圆梦。首先，要“开垦”出一个上下联动、齐抓共管、有序推进的工作机制。 江苏省政府明确气象、应急管理、海事、广电、通信管理等部门组成强对流灾害性天气监测预报预警服务示范体系建设工作组，并定期召开联席会议。气象灾害预警与信息服务被纳入江苏省基本公共服务实施标准。今年2月，省部合作第五次联席会议再次对强化江苏气象服务保障能力、推动江苏气象高质量发展进行部署，提出将继续开展强对流灾害性天气监测预警服务示范体系二期建设。
今年2月21日，中国气象局与江苏省政府在南京举行省部合作第五次联席会议。
省气象局与省减灾办、省应急管理厅联合印发《关于进一步加强极端天气防范应对工作的若干措施》，建立重大气象灾害应急会商和联动处置提示单制度；与省广电局联合加强重大灾害预警信息广播电视播发工作，与省委政法委推进全省气象预警网格化服务工作。“江苏省灾害性天气预警信号发布与传播管理办法”纳入今年省政府规章立法计划。 省气象局制定《全省气象灾害预警信息快速发布流程》，提升强对流等突发灾害性天气预警信息发布速度和自动化水平；组织开展强对流天气视频实时指挥调度工作。 方略既定，实践铺展。省气象局找准定位“迈好第一步”，以“汇通江淮之气概、畅达黄海之辽阔”的胸襟格局，扛起“先行”的使命、强化“先行”的思维、明晰“先行”的打法，从夯基垒台、立柱架梁，到全面推进、体系集成，一个个工作链、责任链、机制链环环紧扣、步步深入地方应急响应机制与城市治理体系，让递进式气象服务更具效能，把筑牢气象防灾减灾第一道防线的“看家本领”做精做细、做透做实—— 一组数据是最好的佐证：新一代天气雷达监测覆盖率提升到85%，雷雨大风、冰雹、短时强降水等强对流预报产品时空分辨率由1小时、2.5公里提升到6分钟、1公里，在全国率先开展未来24小时内龙卷潜势预报，强对流预警提前量达到46.3分钟、准确率达80.3%，预警信息综合人口覆盖率达到99.81%…… 曾经的天然“短板”，正逐渐被锻造为坚实的“长板”，变成攻克强对流难题的“样板”。向科技创新要先发优势，让监测预报预警的“齿轮”精准咬合 江苏给出了破题思路：以需求和问题为导向，不断探索新技术、新方法，研以致用；反之，业务中发现的新问题、新挑战又为科研创新提供新的方向和课题。 因此，“需求-科研-应用-再反馈”的闭环式发展模式贯穿于监测预报预警业务中，让更多监测产品真正应用于预报，确保预警精准且发得快提能效，从而在每一次强对流天气应对中，“齿轮”紧密契合、加速转动。 极端天气气候事件中，强对流影响快、强度高、致灾性强，往往是最致命的。 尽管观测站网这张“渔网”日益织密，但面对如同“小鱼”般的中小尺度天气系统，仍会有漏网之鱼。 江苏气象部门致力于编织一张更加细密且智能的“捕鱼网”—— 结合苏北龙卷风多发实际，里下河地区增建5部X波段双偏振天气雷达，40秒便能上下“点头”完成对强对流单体垂直结构的扫描。这样的低空加密扫描可对局地降水结构或危险天气的连续性变化实现精细化探测，有效填补S波段天气雷达网低层探测盲区。 目前，江苏全省地面观测站距由7.3公里缩小到6.2公里，已建成苏北地区、南京大城市以及江苏太湖地区三个X波段雷达网，站间距缩小至60公里，重点区域天气雷达1公里以下覆盖率提升至95%，风廓线雷达、微波辐射计等平均站距由100公里缩小至70公里。
“补盲”仅是第一步，真正的突破在于雷达间的协同作战：“看得远”的S波段天气雷达精准识别对流目标，“看得细”的X波段双偏振天气雷达自动智能跟踪并重点垂直扫描强回波，由此形成高精度灾害性天气雷达协同监测网。 依托于此，江苏气象部门设计了针对不同强天气的协同扫描策略，研发自适应协同扫描控制软件，开展协同观测试验，获取到多种强对流天气精细化观测数据。 这些雷达探测数据蕴含着天气系统的三维结构信息，但目前气象预报业务中多是二维平面图像的展示方式。 江苏省气象台利用多波段双偏振天气雷达和高分辨率数值模式输出，采用三维变分资料融合分析技术，实现水平1000米、垂直250米的高分辨率三维风场实况反演；自主研发了利用分层图像识别和雷达三维分析技术相结合的三维雷达回波0-2小时临近预报产品；通过雷达三维可视化透视技术，预报员真正看清风暴的三维立体结构和演变趋势。
“不同的强对流天气，有不同的形态、颜色，比如冰雹的回波特征是悬在空中，暴雨的回波‘趴在’5公里以下。”江苏省气象台台长王啸华介绍，预报员可通过三维图像直观判断天气系统，捕捉强对流的发展轨迹，提升判识精准度。 机器学习等AI新技术的不断发展也提供了新的解题思路。“基于人工智能技术、有效处理天气数据，目前已实现72—240小时内环流形势的精准预报。”王啸华说。 江苏省气象局是国内最早接触、应用并参与AI气象预报技术研发的成员之一，研发基于深度学习的分级雷暴大风临近预报等技术，不断推动AI模型与传统气象预报方式实现优势互补，做到边研发、边应用、边改进，推动成果落地见效。 强天气综合报警追踪平台（简称“SWATCH平台”）应运而生。 该平台标准化集成多种分类强对流识别和外推算法，实现了基于多源观测的分类强对流智能报警、诊断分析和主客观融合预警；融入了省-市-县一体化强对流联防联动业务流程，实现了预警信号发布的客观智能提醒和实时检验，建立了面向不同行业的短临预警服务和靶向推送业务，成为江苏强对流天气监测成果的重要载体平台。 该平台入选2023年“数字江苏”建设优秀实践成果，成为江苏强对流天气预报预警工作的一张“名片”。 这样的全链条“咬合式”协同集约发展，源于江苏气象部门“求实扎实”走好创新路的定力。 科技创新是习近平总书记一直念兹在兹、要求江苏必须抓好的大事要事，对江苏提出“四个走在前”“四个新”重大任务，摆在首位的都是科技创新。 充分应用卫星资料实现精细化遥感监测，建成气象大数据云平台，各类天气实况实现逐分钟观测、数据实时传输；将天气雷达拼图系统等国家级产品和新型资料融入省级强对流大风监测预警技术体系；自主研发15项灾害性天气预警关键技术；研发雷雨大风、冰雹、短时强降水等强对流网格实况和未来2小时预报产品；在全国率先开展未来24小时内龙卷潜势预报业务，研发分类强对流预报方法；应用AI智能技术形成强对流天气0至3小时外推预报……
2022年，中国气象局科技项目“揭榜挂帅”试点启动。“征集令”既出，汇聚攻关力量——省气象局榜单任务“基于双偏振雷达等多源观测和深度学习算法的江淮流域极端雨强预警技术”已构建江淮极端雨强多源数据集，形成双偏振雷达资料自动处理流程；“基于人工智能的江淮地区雷暴大风预警技术研究”建立了江淮地区雷暴大风历史个例库和多源观测公里尺度及分析数据集。 今年，南京气象科技创新研究院联合江苏省气象台申报的江苏省强对流灾害风险预警实验室，正式获批省重点实验室，瞄准江苏极端强对流天气监测、预报、服务中的重大科学问题和前瞻性、先导性、探索性技术破题攻关。省气象局持续与南京大学、中国电子科技集团第十四研究所、华为等高校、研究所和企业围绕强对流开展深度合作与研究。 借外脑，向内求。让科技创新这个“关键变量”成为高质量发展的“最大增量”，也已成为江苏各级气象部门在发展过程中的自觉行动。在盐城，气象部门开展强对流、暴雨等关键技术攻关，在全省首创性完成龙卷风灾害风险区划图绘制，精确到镇（街道）；在宿迁，市气象局基于UNet模型的江苏降水预报产品，开发天气雷达定量估测降水软件…… 从量的积累到质的飞跃，从点的突破到系统能力的提升，科技创新成为提升江苏气象核心竞争力最鲜明的底色，为推进气象科技能力现代化提供不竭动力，也为“先行示范”写下新的注脚。完善以气象预警为先导的应急联动机制，落好“一盘棋”的关键子 2023年9月19日，宿迁和盐城两地分别发生EF2和EF3级龙卷风。 “天色突然变暗，瓦砾、建筑材料和杂物满天飞，一片狼藉……”宿迁市宿豫区大兴镇镇长高永对此仍觉后怕。 龙卷风过境，来得快去得也快。对于这道小概率自然灾害防御难题，不能忽视甚至要下更大气力破解。 “气象吹哨、部门报到、应急前置、滚动治理”是宿迁的解题思路。 市应急管理局副局长吴团深有体会，“气象吹哨后，各部门各级领导立即警觉，提高防范意识。实践证明，这是非常重要的，特别是短临预报预警发挥着关键作用。” 气象预警在灾害防御应对中发挥着先导作用，衔接着“防”和“救”。因此，要确保预警信息及时传递到基层防汛责任人，必须解决预警落地问题。 建立20大类695个渠道“传统媒体+新媒体+自建属地渠道”的融媒体传播一张网，让数据应聚尽聚、系统应归尽归、应用应接尽接，实现3分钟内完成预警信息制作、分发和传播，形成年发布15000条，送达7亿人次的服务规模，助力一网统管、一网通办、一网协同。 联合省通信管理局建设预警短信绿色专用通道，发布速率最高可达15000条/秒，可实现3小时内1.1亿省内外用户全覆盖；应急广播通道分钟级送达全省15360个行政村（社区）12万余组应急广播终端；海上北斗绿色通道即时覆盖全海域省辖3800余艘海上船只；有线数字电视绿色通道分钟级覆盖全省8000万电视用户。 以顶层、必现、持续弹窗方式，闪信（必达消息）实现预警信息强制阅读，应急广播强制接收渠道实现全省应急广播终端预警信息强制触达功能，有线数字电视大幅面弹窗实现数字电视信息强制接收功能，解决预警信息“已收未读”问题，实现临灾预警强制触达。 “一张网+四通道+三渠道”，实现了江苏省-市-县纵向联动指挥“零障碍”，横向部门高效协同，构筑起上下贯通、左右衔接的江苏预警发布立体传播网。建成“江苏决策气象服务”手机客户端，通过信息整合共享，提高决策效率，融入地方综合防灾减灾指挥调度。
气象预警信息从“消息树”到“发令枪”的效力升级，更需要社会联动、部门协调配合的应急响应机制，让及时准确的气象预警信息快速高效转化为防灾减灾行动力。 7月15日12时25分，宿迁市气象台发布强对流短临预报，并按照“13N61”递进式服务流程开展强对流应急服务。“横风来了！”高永早已根据气象预报预警，按照临灾避险转移方案转移脆弱群体。 这场“横风”达10级，所幸无人员伤亡。“从最开始的手忙脚乱，到现在有条不紊。”高永的底气来源于以气象预警为先导的应急联动机制，职责一经明确，链条更加清晰，行动有依据且从容。 在盐城，阜宁县强对流灾害应急指挥中心设在了县气象局。“实行了监测预报、预警发布和应急指挥快速沟通协调，做到了‘零距离、零时差、全网发、全员动’。”市气象局副局长冯还岭说。 与此同时，全省各级气象部门制定完善重大气象灾害预警“叫应”服务实施细则，在为党委、政府领导和相关部门开展“点对点”精准服务过程中，推动气象信息接入城市“一网统管”指挥调度平台，探索适合本地区实际的递进式气象服务模式，形成强对流应对“响水模式”、“市县乡村网格”五级联动、“两直一白”决策服务等一系列气象灾害响应联动务实管用做法经验。盐城等地创作《风灾防范“三句半”》等科普短视频，也有效提升了全民气象防灾减灾意识和能力。 目前，以气象预警信息为先导的应急联动机制已基本建成，与发改、公安、自然资源、交通运输、农业农村、应急管理等30多个部门建立强对流天气实时会商调度工作机制。近年来，江苏因气象灾害造成的经济损失占GDP比重持续稳定在万分之一以下。
全省强对流天气视频实时指挥调度会在江苏气象中心召开
奋勇当先，日夜兼程。变幻莫测的强对流天气，随时给防灾减灾出新难题。“坚持向科学要答案要方法。”江苏省气象局党组书记、局长张晶表示，越是难度大、见效慢的越要抓在手上。全省气象部门将继续做好强对流灾害性天气监测预警服务示范体系建设，不断通堵点攻难点，进一步强化“落实者”的自觉，展现“推动者”的担当，坚定“引领者”的追求，为“强富美高”新江苏建设提供高水平气象服务保障。
作者：刘倩 陈晓颖 侯俊 陈晓明 张览（艾文文、周红根、沈瑱、朱毅、王易、喜度、慕瑞琪、陈静雯、赵文对本文有贡献）