河北海洋天气监测预报中的差距与困难及调整

　　引言

　　渤海海域约 7.8 万平方公里，海岸线 5800 公里，沿岸 100 公里延伸区涉及我国北方三省两市，河北省海域是渤海的一部分，海岸线长 487 公里，海岛岸线 199 公里，海岸带总面积约 9006 平方公里，海岸带覆盖我省 3 个市、11 县区，大型港口 3 个，4A 级旅游景区 27个，内环北京、天津，外环辽宁、山东海域，地处环渤海经济圈核心地带，是我省新的经济增长最快地区。海区近五年资料统计显示：各类船舶年增长率 15%，河北海区日高峰往返量已达 22 万艘，直接由大风、大雾及强对流天气引发的河北海区重大海难事故占 60%，多数信息来自媒体报道，实际灾害天气监测、预警覆盖率不足 20%。2007 年以来，在已实施的项目中又产生新的业务协调问题，一是已经建成海岛自动站数量和布局与预报中需求相差较大，浮标没有能见度仪器。二是资料不能共享，海洋观测站网是由气象、海洋、水利等部门建设，观测内容和方法、资料处理往往由根据本部门的需求确定，没有形成完善的科学数据共享机制，影响了海洋气象资料的有效利用。三是海岸带-海区灾害天机理研究需要大量的同步雷达监测数据，渤海周边 5 部天气雷达因距离均大于 130 公里，很难进行同一时刻的风场资料分析与反演。另外，不断增长的海岸带-海区有个性化的预报服务需求已超出现有的监测能力和预报水平。因此，从软科学角度客观分析我省海洋天气监测与预报业务中的差距与困难，及时调整业务运行策略，探讨现有条件下的改进方案，对提升我省海洋天气监测、预报能力建设具有重要的现实意义。

　　1 河北海洋气象业务现状与存在问题

　　1.1 历史回顾

　　关于渤海天气监测、预报的研究已经有近 50 年历史,与我省有关渤海天气的监测与预报研究可分为 4 个不同历史时段：①1954-1959 年由中科院海洋研究所牵头在夏、秋季对渤海进行气象水文观测，月资料最短仅有 2-3 天，实际可利用率偏低。②1979-1981 年由中国气象局牵头，组织中央气象台、环渤海三省一市在春、秋季对渤海进行气象资料对比观测，由于风力条件对船舶限制不能获取海上大风实测资料，所以仅从天气学角度进行了综合定性分析，没有大雾监测项目。③1988-2004 年环渤海各省、市气象部门对"责任海区"进行专业气象服务项目独立研究及监测对比试验。④2005-2007 年环渤海各省、市气象局对"海区至岸基"进行"立体气象观测网"建设及中尺度数值模式试验，灾害性机理研究甚少，客观地讲,我省在海区高影响天气研究及敏感区试验方面相对落后。.截止 2007 年以前：在 7.8 万平方公里的环渤海三省一市气象部门所属海区常规气象观测站有 3 个设在海岛上，2 个建在石油平台上，距海岸线 2 公里的气象站仅有 11 个，没有浮标气象站，航线船舶也多无气象观测设备，河北海区气象要素实时资料为空白区域，岸基站资料特少，海上灾情事故均来自媒体或海事局报告。

　　项目资助：2011 年度中国气象局软科学项目“提升河北海洋天气监测、预报能力有关问题研究” 009 号1.2 河北与环渤海地区海洋气象业务发展对比 。

　　2007 年是河北省海洋天气监测、预报预警技术大转折的一个重要标志。获国家发改委批准的《环渤海及其邻近海域海洋气象灾害监测预警系统》中国局和交通部项目进行具体实施，目前，河北海区已经建成 7 个海岛 6 要素自动站，10 要素海洋浮标站一个，天气雷达和探空站编入环渤海中尺度天气监测网；与 2007 年以前相比河北海洋监测、预报技术整体水平有一定的进步，但与目前的环渤海省级台比无论是软件还是硬件尚处于落后位置（表1），例如：启动于 2008 奥运“青岛海洋天气预报服务项目”和 2009 山东“全运会气象服务项目”背景支持下的《山东海洋天气预报、监测业务平台》技术水平落后 2-3 年，其海洋气象台自 2009 年 3 月起开始了实体化运行；与 2010  年上海世博会议及广州亚运会《海洋天气预报精细化服务平台》相比距离会更大一些；天津台于 2011 年被中国局确定为环渤海海洋区域中心台，已完成总体规划设计，进入快速提升的轨道。河北省台至今没有挂海洋气象台牌子，没有独立的海洋天气科，专业服务量低于山东的烟台，省专业台没有海洋服务业务科研项目，省级海洋预报、监测平台处于逐步完善之中，对下属 3 个市级海洋气象台技术指导能力偏弱。河北地市级海洋气象台业务基本上是海陆不分（表 2），海洋监测硬件方面：辽宁西部海域市级台略显偏弱一些，南部海区烟台海洋气象台总体实力略强一些。

　　表 1 2007-2010 环渤海地区省级台海洋气象业务软件、硬件对比统计表

   

　　1.2 海洋天气监测系统方面

　　整个海洋天气综合监测系统的自动化程度比较低，现有新的海洋天气监测资料不能共享，省台没有沿海 3 个市的港口实时海洋视频监测系统，沿海新一代天气雷达高度没有设置统一标准，注重美观忽略临近雷达高度和距离，给后来多部雷达风场反演中尺度资料同化带来麻烦，唐山应建一部天气雷达与天津对接，并连接沧州雷达，来逐步完善河北海洋中尺度天气监测网的时空尺度科学性；大规模 2 要素区域自动站初始设计时没有考虑到后期海区-海岸带地区雷达卫星资料融合问题，海岸带地区气象观测站点布网不合理，北部海区（秦皇岛包括风塔、风廓线仪）至少缺 3-4 个，影响 10-20 米高度风场资料反演，应与葫芦岛、唐山相连接；大浮标资料不能实时共享，目前看非常不合理，给融合技术及快速同化带来空白资料点，大连、山东关于 6 要素自动站也出现高度不统一的问题，其他方面：如水汽仪器，风廓线雷达、风塔等应按工作半径设置，原因之一是各省争夺项目急于上马所致，对环渤海地区海洋气象业务可持续发展和逐步提高整体业务能力缺少科学性的探讨。

　　1.3 河北海洋天气预报、预警方面

　　基于监测系统不健全等上述原因，常规的海洋天气预报是在陆地预报结论下，主观订正后进行发布，专业台在此基础分类打包发布，预报评估以岸基站资料为标准。常规海洋天气预报发布形式：责任海区为河北海岸线延伸 100 公里渤海西部至中部海面；省台 0-24 小时海洋预报发布以电台为主，当有大风警报时编入电视预报版；1998 年 8 月秦皇岛、唐山、沧州先后成立海洋气象台以来，市台发布每天 3 次发部 0-24 小时海洋天气预报预报，发布以电台为主发布，晚间一次在当地电视预报播出；临时灾害性天气预警以电台插播和电视游走字幕形式。2009-2011 年河北海区由大风引发的重大海难事故 23 起，业务评估大风警报覆盖次数不足 10 次，海区重大灾害天气预报能力明显偏弱；例如：“2011.11.28”海难之后，在新一轮冷空气的预报中，省、地台发布大风预警 6 次之多，用海岛站、浮标站初评空报率达 60%，有 3 次实况为 6-8 米/秒,致使河北沿海渔业生产用户“满意度”明显下降。海洋天气机理研究科技支撑基础薄弱，专业化模式发展缓慢，现有海洋数值天气预报产品解释应用的水平不高，致使预报能力不足；海洋气象预报产品的发布渠道比较单一，已有的信息资源分散、分割，不能共享，信息化网络化程度低，交流渠道不畅。预报产品单一，要素比较少，时效比较短，精度比较粗，准确性难以保证，海洋表层要素资料匮乏，专业化业务平台功能有限，海洋灾害预报质量检验及评估业务体系尚未建立，科学合理的业务流程有待进一步改进。目前现状市级沿海台看到的是多家发文，3 家指导，最新海洋预报产品是基于 T213 资料，我们陆地预报产品已经应用 T639、EC 格点报资料。

　　1.4 人才与科研方面

　　由于各地市海洋气象台是在 1998 年以后挂牌成立的，相当长一段时间（2007 年以前）海上或海岛没有监测站，科研项目及海洋灾害评估被停滞在海岸带一线，2007-2010 年省市台海、陆业务不分，海洋气象专业人才引进偏少，省台一些拔尖人才及科研带头人，或退居二线或转为管理者，出现海洋天气业务科研与人才新的断带问题，工作重点一直在陆地灾害天气预报与科研方面，省台多数预报员没去过沿海气象台实习，海洋气象方面科研申报中国局的成功项目甚少，省局级项目每年海洋类审批 1-2 个，倾斜力度不大，而项目研究是目前提升海洋预报团队技术水平有效途径之一。海洋预报队伍人才结构不尽合理，懂气象的多，懂海洋的少，具有海洋气象实践经验方面的正研、副研级人才甚少，人才储备低，学科影响力小。高新海洋监测、预报技术的研发能力有限，海洋天气预报监测科技成果的转化率偏低。

　　快速培训力度偏弱，目前，气象部门还没有一套正规海洋天气预报、监测方面标准教材，多数为热带天气方面的内容。

　　2  提升河北海洋气象监测、预报能力的相关建议

　　基于上述河北海洋气象业务现状与存在问题分析，结合 2010 年中国局关于我国整体近海和沿岸海域《海洋气象预报业务规定》及河北“十二五”规划海洋气象建设项目，从人才、科研、实际情况探讨河北海洋天气监测、预报能力提升的相关建议。

　　2.1 相关建议①监测处同一协调，支持省台、地市局以科研或其他形式完善河北现有的海洋天气中尺度监测网建设，完善河北海区海岛站（大浮标站）建设，引进港口视频监测、船舶 AIS 或 ECS监测系统（可安装在应急车上），加快同一海区资料共享步伐。

　　②装备中心应积极引进海洋资料传输、仪器维修等专业实用性人才，聘请国内海洋气象仪器专家进行针对性技术指导，建议成立海洋气象仪器科，在沿海台设定配件储备仓库。

　　③建议省台成立海洋科，开展省-市之间海洋天气专项视频会商业务并常态化，为后期与天津海洋气象中心台视频系统对接做准备。业务处室组织的海洋天气预报、监测业务技术交流要常态化。加大海洋监测、预报科研项目力度，奖励海洋气象方面优秀项目及论文，重点资助中、青年参加国内、外海洋气象专业会议及学术交流。

　　④预报处整合省台、省专业台、省科研所、3 个沿海台技术力量，直接引进《山东海洋天气预报、监测业务平台》技术方法，学习上海、广州《海洋天气预报精细化服务平台》基本思路，学习大连海洋专业预报服务具体方法，开发出本地海洋监测资料共享系统、和新一代海洋天气预报与服务平台；海洋天气预报应用海区部分 EC 的 15km 格点资料或 T639 的 30km格点资料，先代替海洋天气预报数值模式，或对目前运行试验几个海洋气象模式与 T639 进行分析检验。将 2001-2010 年海洋灾害天气个例库大风、大雾个例，利用天气图地面 3 小时间隔实况、500-925hPa 物理量场，进行同步资料甄别和对比分析，确定天气起始时间、500-850 hPa 形势场特征、地面影响系统及环渤海地区 24-36hr 后期天气实况，初步得出一般对应关系。探讨海区大风、大雾、雷雨形成的天气学机理，研究环渤海特殊地形对不同天气的影响，建立新一代河北海洋灾害天气预报概念模型。

　　⑤在补充完善河北海区监测网前提下，开展河北海洋天气预报评分试验。一般要素及灾害评分河北中部、北部海区以唐山秦皇岛海岛站、石油平台、浮标定点定时为准，逐渐转入自动评分系统，制定地方评定标准，2-3 年后转入国家级标准；南部海区以沧州海岛站、天津平台资料定点定时为准。拟实施的海洋监测网规划应吸取有关省份在大浮标、海岛站、船舶站建设中的经验教训，稳中求进，注重科学布局与后期管理。

　　2.2 河北海洋监测及预报方法建设侧重点

　　目前，国家级海洋天气业务质量评定标准没有出台，气象发展战略海洋天气部分、十二五规划没有具体实施细则，涉及《海洋法》与《气象法》规定海洋灾害的风暴潮、海浪、海冰、海温预报发布权在海洋局，而海上台风、大风、大雾及强对流天气的警报预警信号发布归气象局，海军气象台也发布海洋预报，一些省市水利部门也发布风暴潮灾害预警，同一海区海洋天气预报结论及灾情评估出现多样化。上述问题涉及技术、管理、法规及行业标准等方面，近期难以协调。因此，我们方法技术建设侧重点放在与本海区海难事故相关的海上大风、大雾、强对流天气及要素预报客观评估试验上。风暴潮、海冰、海浪等在海洋专业服务项目中直接引进即可，先做好气象范围“本职”工作。

　　3 结束语

　　海洋天气监测、预报的研究是对于大气科学与海洋科学交叉科学的探索，涉及到海洋－大气－陆地之间前沿科学问题。目前现状是如何科学协调海洋气象监测系统、预报系统及科研与人才问题，传统的天气动力学、海洋学和新监测资料应用是其主要的理论和技术支撑。

　　从气象软科学角度探讨海洋天气监测、预报管理与技术协调发展，具有重要的现实意义，对新形势下河北海洋气象业务的发展思路、新项目开发、机构设置、人才战略等方面制定及应对措施，具有一定的参考价值。对快速提升海洋天气监测、预报能力将起到积极的促进作用。

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