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国内外干旱监测评估信息化建设现状分析及建议

苏志诚 孙洪泉

发布时间:2017年07月11日 08:54:00

  干旱监测评估信息化建设对及时掌握区域全局干旱发展形势,科学合理制定抗旱减灾应急响应措施,最大限度地减轻旱灾造成的损失和影响具有重要的决策参考作用和技术指导意义。干旱监测评估信息化建设既是全面深入地提高干旱监测预警水平,加强抗旱能力建设的迫切需要,也对保障城乡供水安全、粮食安全和生态安全,保证经济社会可持续发展具有重要意义。

  多年来,国家防总、气象、水利、农业等部门和相关科研院所开展了许多干旱监测评估信息化建设工作,在干旱监测系统的建设和应用方面均取得了显著的成绩。国际上,美国、英国、印度等国家和欧盟也十分重视干旱监测评估信息化建设工作,为干旱的预测、预防和应对做出了积极的贡献。系统地总结这些经验和做法,对推进我国干旱监测评估信息化建设和应用有着不可多得的启示。

国际建设现状

  国际上,美国在干旱监测评估信息化建设方面处于世界领先水平,欧盟、英国、印度等也都开展了符合各自国情的干旱监测评估信息化建设工作。

  美国自1999年起,就由国家干旱减灾中心牵头,联合农业部、商务部和内务部,利用气象、水文、土壤墒情、遥感等多源信息进行旱情监测评估,并每周将结果向社会公众发布。美国旱情监测评估的特点之一是提供综合旱情结果,发布的是干旱建议“一张图”。但在这“一张图”的背后,是多个旱情评估指标综合分析的结果,包括帕尔默干旱指数、土壤湿度指数、日流量指标、降水百分位数、标准降水指数和遥感植被干旱响应指数6个关键指标和帕尔默作物湿度指数、美国森林火险指数等许多辅助性指标。美国旱情监测评估的另一特点是建立了专家验证反馈机制,根据全国各地专家志愿者的反馈意见进行修改后得到最终结果,使得干旱监测评估更准确、更客观。

  美国的旱情监测评估信息化建设取得了很大的成功,被社会各界广泛使用:其一是作为旱情发生及评判主要依据,如2012年以后美国农业部规定根据干旱监测图结果,如果连续8周干旱,自动发布干旱预警,启动相关应急预案;其二是指导农业和畜牧业等部门制定补贴方案和减灾对策,如超过17亿美元的补贴根据干旱监测图的结果发放;其三是为自来水供水、种业公司育种、农场主决策、期货市场交易、农产品价格、农机销售等提供决策服务,如连续发布的严重干旱使自来水供水公司开始调整供水策略,农场主开始重新考虑播种方案。加拿大、墨西哥、捷克、南非等国家也纷纷效仿美国,开展类似的干旱监测评估信息化建设工作。

  英国并不是干旱十分严重的国家,一般旱灾主要对城乡生活用水、生态用水等产生影响。但2012年伦敦奥运会前夕,英国遭遇了严重旱灾,城市生活用水和工农业用水十分紧张。随后,英国政府高度重视干旱问题,大力开展干旱监测评估信息化工作。由英国生态水文中心牵头,于2015年创建了英国干旱监测网络系统。该系统采用降水、径流和地下水等相关因子指标进行干旱监测,生成全国范围的干旱监测图,定期网络发布。目前,这套干旱监测业务系统刚刚实现了标准化降水指数和标准化降水蒸发指数两种指标的历史干旱指标序列计算,正与英国气象部门磋商,将监测数据引入系统,做到实时干旱监测,逐步向业务化运行发展。

  印度为印度次大陆上面积最大的国家,总人口已超过10亿人,是全球第二大农产品输出国。近年来不断出现的干旱灾害给印度的经济社会发展带来极大的影响。面对干旱灾害的威胁,印度较早地启动了干旱灾害预警系统的建设。印度空间部和农业部在1989年就联合开发完成了“国家农业旱情评估和管理系统”。这一系统利用了农作物信息、水库水位和地下水信息,结合遥感监测,进行干旱监测预警,并提供用水评估。系统提供的服务包括邦及县的农作物状况的影像和地图、与干旱相关的参数(如降水量与受影响区域)、农业干旱评估地图和报告等,每两周或一个月将报告通过邮件和网络的形式发布,用户包括农业部、邦农业部门、邦减灾委员会、印度气象局和遥感应用中心等。

国内建设现状

  我国干旱监测评估信息化建设工作较国际社会起步较晚。国家防总、水利、气象、农业和遥感等部门纷纷开展了干旱监测评估相关的研究和信息化建设工作,显著地推动了我国干旱监测评估水平,增强了抗旱减灾能力。

  在国家防总、水利部等相关部门的共同推动下,作为国家抗旱工作最重要的信息化建设任务——国家防汛抗旱指挥系统(包含抗旱部分)建设完成。国家防汛抗旱指挥系统作为一项庞大、复杂的信息化应用的国家重点工程,采取分期建设的方式,先后开展了一期工程、二期工程建设。目前,一期工程于2011年初建成并得到广泛应用,二期工程正在建设中。一期工程中,基于常规的旱情信息统计工作和一期工程5个省(直辖市)重点易旱地区的旱情信息采集试点的建设,在水利部实施了抗旱管理应用系统建设,实现了旱情信息管理、统计、查询的初步功能。受各方面条件的限制,一期工程主要建设任务放在了防汛方面,旱情监测评估方面相对较弱。因此,在二期工程中,进一步加强了抗旱信息系统建设的内容,实现了农业、城市、因旱饮水困难和区域综合的旱情评估。其中,农业旱情评估采用了作物水分亏缺距平指数、土壤相对湿度、降水距平、作物灌溉缺水率和农田与作物干旱形态指数5种指标;城市和人饮困难评估主要是根据抗旱统计的上报数据进行评估;区域综合旱情评估则是根据农业、牧业、因旱饮水困难这3种评估结果,取最严重的等级作为区域的结果。通过国家防汛抗旱指挥系统一期工程、二期工程建设,我国抗旱减灾能力有了显著提升。抗旱工作已经由传统的手工统计报表的落后手段、低时效性阶段走向信息化管理阶段,实现了监测信息的全面掌握和管理,以及旱情旱灾的监视、分析和评估等。

  气象部门方面,中国气象局国家气候中心研制了“全国旱涝气候监测、预警系统”,利用标准化降水、相对蒸散量和前期降水量等为基础的综合气象干旱指数对全国范围内的干旱发生、发展进行逐日监测,并结合数值预报产品对未来一周干旱演变发布预警信息。另外,在国家气象中心和国家卫星气象中心,基于土壤水分监测和卫星遥感的产品也应用到干旱监测业务中。目前,国家气候中心联合国家气象卫星中心及中国气象科学研究院等单位进行每周一次的联合干旱会商会,参考土壤墒情和遥感干旱监测结果,发布干旱监测和预警公报。

  农业部门依托中国气象局发布旱情监测信息,其结果与气象部门的监测情况一致。此外,还采用热惯量法和植被供水指数法进行全国范围内的土壤水分反演,进行农业旱情监测。

  遥感部门主要以中国科学研究院为主的研究团队利用可见光、热红外和微波遥感数据对土壤含水量反演模型进行了深入研究,在区域旱情监测上取得了一定成绩,并开发了相应的遥感干旱监测系统,如农情遥感速报系统,不定期向有关业务部门推送旱情监测图报告。

  除了国家层面的干旱监测评估信息化建设外,许多省(自治区、直辖市)也大力开展省级干旱监测评估信息化建设,为各地抗旱决策提供了重要的支撑作用,较大提高了抗旱减灾能力。

问题分析与建议

  通过上述分析可见,干旱监测评估信息化建设是抗旱监测工作的重要抓手,是抗旱工作由危机管理向风险管理转变的重要工具。国际上高度重视干旱监测评估信息化工作,以干旱监测评估为基础,发展旱情预警预报,减少旱灾风险,正成为抗旱减灾工作的主流思想。多年来,经过国家防总及气象、水利、农业等部门和相关科研院所的不断深入研究和实践,我国干旱监测取得了显著成果。但在干旱监测评估信息化建设方面,较发达国家仍有一定差距,严重制约了抗旱减灾工作。具体体现在如下方面:

  第一,干旱监测评估技术亟须提高。干旱监测评估信息化建设的核心是干旱监测评估技术。目前干旱监测评估主要是利用气象、水文、墒情、遥感等多源信息对旱情进行研判,但欠缺能够准确、客观评估旱情的综合旱情评估技术,缺乏干旱监测指标和阈值的系统化研究,缺乏结合下垫面条件的干旱监测分析。

  第二,干旱监测数据共享有待加强。干旱监测的数据共享严重不足,导致许多信息化系统不具备持续运行条件,陷入半瘫痪状态,严重制约了抗旱信息化健康、协调、可持续发展。

  第三,整体抗旱信息化水平仍需提高。现有的许多抗旱信息化系统仍停留在基础信息查询和日常工作管理层面,缺乏系统的干旱监测评估功能,没有真正发挥抗旱决策的技术支撑作用。

  针对目前我国干旱监测评估信息化建设的短板建议进行以下研究:第一,研发综合干旱监测评估关键技术。研究多源信息的综合旱情监测评估技术,系统分析不同区域、不同对象的干旱监测指标的适用性,构建全国范围各区域的干旱监测指标体系。

  第二,建立干旱监测数据共享渠道。由国家防汛抗旱总指挥部办公室牵头,会同水利、气象、农业、民政、航天科工等相关部门,实现气象、水文、墒情、农情、遥感等干旱监测数据共享。

  第三,构建统一的干旱监测系统平台。建立一套适用于国家、省、地和县4级一体化的统一干旱监测系统平台,每周向社会发布全国旱情。以推行各级政府购买干旱监测技术服务的形式,实现与各自抗旱业务的衔接,提高信息报送与服务的全面性、及时性、准确性和规范性,避免重复建设。


发布时间:2017年07月11日 08:54:00
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