王蕊，江崟，王明洁，3，陈训来，3，黄晓莹

（1.深圳市气象台，广东 深圳 5 1 8 0 4 0；2.深圳市国家气候观象台，广东 深圳 518040；3.深圳南方强天气研究重点实验室，广东 深圳 5 1 8 0 4 0；4.广东省气象台，广东 广州 510640）

深圳位于华南沿海，属亚热带季风气候，暴雨、雷雨大风等灾害性天气频发。为充分发挥防灾减灾第一道防线作用，做好城市防灾减灾气象服务，准确及时发布暴雨、雷雨大风等预警信号则是重要手段之一。1994年6月深圳市人民政府发布了《深圳经济特区防洪防风规定》（深圳市人民政府令第27号），深圳市率先在国内实施气象灾害预警信号发布制度［1］，经过5次修订，至今共形成6部关于气象灾害预警信号发布的深圳市人民政府令。

为加强气象灾害预警信号业务管理，促进气象灾害预警质量的提高，2015年广东省气象局制定《广东省暴雨、雷雨大风、冰雹、大雾、灰霾预警信号发布质量检验办法》（以下简称《检验办法》）［2］，预警信号发布质量被纳入现代化考核指标，在深圳气象发展十四五规划中也是一项重要任务。在预警信号发布业务中，预报员既要考虑气象防灾减灾服务效果，又要兼顾预警信号评分质量。

近年来，许多学者对预警信号统计特征、发布策略等方面进行了研究。赵春阳等［3］和徐婷等［4］分别对深圳市台风、暴雨预警信号发布情况进行分析；曹春燕等［5］从预警信号发布时机等方面探讨涉及停工停课的预警信号发布策略和技巧；李海鹰等［6］指出预警信号发布工作需以防灾减灾效果以及政府和公众满意程度作为标准，重点把握上下班、上下学及大型活动期间等重点时段暴雨预警的发布［7］。然而目前综合考虑预警检验评分和防灾减灾效果发布策略的研究较少。本研究通过分析2019—2021年深圳市暴雨和雷雨大风预警信号发布及检验评分情况，综合考虑预警发布质量和防灾减灾需求，从中总结一些技巧和策略，以期对今后预警发布提供参考。

1 资料和方法

对2019—2021年深圳市气象台发布的暴雨、雷雨大风预警信号历史资料进行统计分析，并按照检验办法进行质量评估。暴雨和雷雨大风预警信号级别由低到高分为黄色、橙色和红色。在统计预警信号数量时，同一等级预警扩展或取消区域，该等级预警只计数1次，如福田区暴雨黄色扩展至罗湖区，计全市暴雨黄色预警1次；宝安区沙井街道暴雨黄色扩展至宝安区福海街道，计宝安区暴雨黄色预警1次。此外，因为2021年深圳开始执行《深圳市气象灾害预警信号发布规定》（深圳市人民政府令第334号），才开始发布雷雨大风预警信号，因此本研究涉及雷雨大风的统计为2021年数据。

检验内容包括暴雨、雷雨大风预警信号的准确性和时效性。准确性检验的指标包括TS评分、空报率、漏报率和命中率：

TS评分：

空报率：

漏报率：

命中率：

其中，NAk为预报正确次数；NBk为空报次数；NCk为漏报次数；k为预警信号级别，分为1～3级，分别代表黄色、橙色和红色预警信号。

提前量由所有发布的预警信号和漏报的灾害性天气的提前量统计得出：

预警信号提前时间（C）：

其中，A为预警信号的发布时间；B为与预警信号对应的灾害性天气实况出现时间。

预警的提前量：

其中，∑Ck为第k级预警信号的提前时间总和；k为预警信号的级别。

2 预警信号发布的时空分布特征

2.1 时间分布

统计可知，2019—2021年深圳市发生局地暴雨及以上降水的天数为158 d，主要出现在5—9月（141 d，占89.2%）。暴雨预警信号共发布288次，主要集中在5—9月（占87.9%），其中8月最多；前汛期（3—6月）和后汛期（7—10月）发布次数分别为111和178次（图1a）。暴雨预警信号以暴雨黄色预警信号最多（占比67.0%），橙色次之（占比27.8%），红色最少，为15次（占5.2%）。8月暴雨黄色预警升级为高级别预警的概率最大，约占60%。2021年发布雷雨大风预警信号共45次，等级均为黄色，以5—9月为主（42次，占93.3%），且6月最多（12次，占26.7%）（图1b）。由此可见，5—9月是暴雨、雷雨大风预警信号发布的集中期，这与深圳市局地以上暴雨日数显著相关。

图1 2019—2021年深圳暴雨（a）和雷雨大风（b）预警信号逐月分布

2.2 空间分布

2007年7月深圳开始实行气象灾害预警分区发布［8］。如图2a所示，2019—2021年深圳分区暴雨预警发布次数排名前3的区域为龙岗、宝安和龙华，大致呈现北多南少、陆地远高于海区的分布，这与深圳短时强降水高风险区较为一致［9］。暴雨红色预警主要发布在大鹏、龙岗和坪山，多与地形和季风导致的短时强降水相关［9］。在各级别暴雨预警中，龙岗均处于首位，其暴雨黄色、橙色和红色预警发布次数分别为193、57和8次。2021年雷雨大风预警在前、后汛期空间分布特征不同，在前汛期，雷雨大风预警表现为“一个中心”，主要集中西部地区，以西部海区（14次）和宝安（13次）为首；而在后汛期，表现为“两个中心”，主要集中在西部和东北部，以龙岗（19次）和宝安（16次）为首（图2b）。

图2 2019—2021年深圳各区发布暴雨（a）和雷雨大风（b）预警信号频次

3 暴雨、雷雨大风预警信号效果检验

3.1 准确性评估

根据检验办法，2019—2021年深圳暴雨正确预警，即发布暴雨预警同时实况达标，为162次，空报126次，漏报1次，出现在2019年10月12日。暴雨预警所有级别命中率为99.4%，TS评分为56.1%（表1），其中暴雨橙色和红色预警（高级别预警）TS评分较高，分别达88.9%和86.7%，但暴雨黄色预警TS评分较低（39.9%），这与暴雨黄色预警空报率（60.1%）较高，而暴雨高级别预警空报率（10%）较低有关。暴雨黄色、橙色和红色预警TS评分均表现为前汛期小于后汛期，尤其是暴雨黄色预警，前汛期（26.0%）仅为后汛期（49.1%）50%左右。

表1 2019—2021年暴雨、雷雨大风预警信号检验评分

2021年发布雷雨大风预警信号共45次，其中正确预警22次，空报23次，无漏报。雷雨大风预警命中率为100%，TS评分为48.9%，空报率达51.1%。前汛期TS评分（41.2%）略小于后汛期（53.6%）。由此可见，暴雨预警、雷雨大风预警TS评分偏低主要是由于空报较多，而且前汛期低于后汛期。

3.2 时效性评估

从表1可以看出，暴雨预警所有级别提前量为47.3 min，且前汛期高于后汛期，其中暴雨高级别预警提前量显著低于暴雨黄色预警（66.4 min），仅为30 min，这一方面是由于暴雨高级别预警涉及到推迟上下学、停课等，发布较为慎重，导致实况接近或已达到预警阈值才发布，时效性不高；另一方面是由于深圳降水多以短时强降水为主，发布暴雨黄色预警后短时间内就达到暴雨橙色预警标准，而为了避免短时间内连续发布升级预警造成三防等决策部门来不及响应，往往会错过升级预警的最佳时间，提前量偏低。

雷雨大风预警提前量为19.6 min，与暴雨预警一致表现为前汛期高于后汛期，前汛期提前量（31.7 min）约为后汛期（14 min）两倍，这与前汛期多为自北向南移动的飑线系统影响有关，在2021年雷雨大风预警提前量超过60 min的预警中有3次为飑线过程（占75%）；而后汛期局地强回波影响较多，较难判断其生消发展，往往实况出现才补发预警，提前量较低。

4 预警信号发布策略和技巧

4.1 跨级别发布预警信号

在2019—2021年，深圳暴雨预警无跨等级发布，目前在预警信号发布业务中，大多数预警也均采用逐级升级的方式。如第3章所述，深圳以短时强降水为主，逐级升级会导致高级别暴雨预警提前量较低。

2021年9月16日广东处于副高边缘不稳定区域，下午局地对流发展旺盛，15：00（北京时，下同）左右广州南沙和东莞一带有强降水雷达回波发展（图3a），并逐渐向东南方向移动；受其影响，15：55记录到30 min最大雨量36.8 mm，深圳发布分区暴雨黄色预警，16：10最大累计雨量超过50mm，且降雨集中在1 h内，将暴雨黄色预警升级为橙色；之后降水雷达回波强度基本维持（图3b），降水效率高，16：40升级为暴雨红色预警，此时记录到最大3 h雨量86.2mm，且降水仍集中在1 h内；18：05取消暴雨红色预警，记录到最大3 h雨量98.9mm。从宝安长流陂水库站小时雨量分布（图3c）可知，该次强降水主要集中在1 h内。

图3 9月16日15：00（a）、16：48（b）雷达回波（单位：dBz）、宝安长流陂水库站小时雨量分布（c）

回顾该次预警信号发布，在防灾减灾服务方面，暴雨红色预警发布是成功的。虽然按照检验办法暴雨红色预警未达标，TS评分为0分，但在取消预警后32 min宝安长流陂水库站达标，而且该次降水雨强大，无论决策部门还是公众对此次暴雨红色预警均反映良好，不足之处在于暴雨橙色预警提前量为0。实际上，由于该次降水效率较高，当值预报员在发布暴雨黄色预警时，认为后续大概率会升级暴雨橙色预警，但是一般不会跨级别发布预警，所以还是先发布黄色预警，15 min后实况已达暴雨橙色时，才升级预警。如果跨级别发布暴雨橙色预警，那么提前量将从0 min提升至15 min，可为防灾部门争取更多应急响应时间。因此，当预计暴雨过程具有雨强大、雨势急等明显短时强降水特点时，跨级别发布预警信号既可以提高预警提前量，又可以为防灾部门预留更多防御时间。

4.2 设立预警指标站

统计可知，2021年雷雨大风多出现于降雨云团自西北向东南、自东北向西南和自东南向西北3种情况，其中系统方向为自西北向东南的平均提前量最高，为43.6 min（表2）。

表2 不同系统方向雷雨大风频次和平均提前量

在西北-东南移动的6次过程中，上游地区均出现阵风≥8级；在东北-西南移动的5次过程中，有1次上游自动站阵风≥8级，其提前量为17 min，而其余4次上游未出现达标自动站的过程平均提前量仅为10.5 min，由此可见，上游实况监测是预警发布的重要依据。

2021年深圳建立“关注区、监视区、警戒区+责任区”灾害性强天气三级监测预警防线服务机制，进行递进式滚动提示和预警：第一级预警防线为回波进入关注区（距离深圳150～250 km）；第二级预警防线为回波进入监视区（距离深圳100～150 km）；第三级预警防线为回波进入警戒区+责任区（距离深圳100 km以内）。结合深圳灾害性强天气三级预警防线服务机制，将距离深圳边界50 km范围内的自动站设立为上游预警指标站，当上游预警指标站监测到小时雨量≥20 mm／h，或者出现阵风≥8级时，在业务系统中设置自动弹窗提醒，让预报员第一时间掌握实况。

4.3 加强海上监测

从表2可知，对于西南-东北和东南-西北方向移动的系统，由于其上游在海上，缺乏观测数据，在发布雷雨大风预警时由于缺乏实况参考，预警提前量较低。因此，加强海上监测是提高海上系统预警提前量的重要手段。目前，深圳市气象局开展基于风云四号卫星的强对流监测研究，在华南对流卫星多通道阈值统计基础上，使用随机森林等算法，开发对流识别和卫星降水估测等强对流监测产品，并且开展基于中气旋识别的灾害性大风监测。此外，基于最低混合有效仰角反射率，通过雨滴谱数据，拟合降水反演关系，并选择合适的权重，将S波段天气雷达和X波段双偏振相控阵天气雷达的降水产品拼接，提高降水观测产品的时空分辨率。更多海上监测实况，有利于预报员对海上对流系统的预测，从而准确及时发出暴雨、雷雨大风预警信号。

4.4 优化预警发布平台

操作简便、高效、智能的预警发布平台是预警信号快速发布和传播的重要保障，深圳市气象局分区预警发布平台已经发展了近15年，然而决策部门和公众对预警时效性要求越来越高，这对预警发布平台提出了更高的要求。目前深圳市气象局正在开发根据实况、雷达外推和智能临近预报自动预警的预警平台，预报员只需在自动预警区域的基础上进行修改、确认发布，节约手动预警区域所花费的时间，为预警信号的快速发布和传播争分夺秒，尤其对于快速发生发展的强对流天气，其整个生效过程时间有时仅仅十几分钟到30 min，每提高1 min，就可以为防灾减灾部门多争取一分钟的防御时间。

5 结论

1）深圳市暴雨、雷雨大风预警信号发布均集中在5—9月，8和6月发布次数最多。暴雨预警发布大致呈北多南少、陆地远高于海区分布。雷雨大风预警在前汛期表现为“一个中心”，主要集中西部地区，在后汛期则表现为“两个中心”，主要集中在西部和东北部。

2）在准确性方面，暴雨高级别预警（暴雨橙色、红色）TS评分较高，分别达88.9% 和86.7%；而暴雨黄色预警、雷雨大风预警TS评分偏低与空报率较高有关。在时效性方面，暴雨、雷雨大风预警提前量分别为47.3和19.6 min，且前汛期高于后汛期。

3）为提高预警评分，且提升防灾减灾服务效果，可从4方面着手：一是视情况跨级发布预警，提升高级别预警提前量，为决策部门争取更多防御部署时间；二是将距离深圳边界50 km范围内的自动站设立为上游预警指标站，设置阈值自动弹窗提醒，预报员第一时间掌握实况；三是开发基于卫星、雷达的强对流监测产品，拼接S波段天气雷达和X波段双偏振相控阵天气雷达的降水产品，提高降水观测产品的时空分辨率，从而加强海上监测；四是优化预警发布平台，提高预警发布智能化水平。