辛集市氣象監測與城市發展相協調的思考

王 歡，孫景瑜，董澤亮，韓翔洋

（1.辛集市氣象局，河北 辛集 052360；2.藁城區氣象局，河北 藁城 052160）

辛集市位于冀中平原南部，總面積950.4 km2，戶籍人口63.5萬，常住人口82萬。城市建設面積32 km2，常住人口31萬。按照“十縱十橫”的中等城市道路框架規劃進行內暢外聯，市內東西方向為街，南北方向為路，城區內街道縱橫，主次干道38條，總長164.78 km；市區內大型居民小區77座；有公路、鐵路立交橋8座；公交樞紐2座，鐵路樞紐2座，高鐵車站1座；市內公園14個，大型活動廣場6個；城市綠化率32.5%；市區內有各類醫院20座，學校36座。

1.城市氣象災害及氣象監測現狀

辛集市城區主要氣象災害有高溫、暴雨、大風、冰雹、雷擊和道路結冰等。在高溫方面：辛集市近5年來出現日最高氣溫≥35℃的高溫天氣109次，其中2014年出現21次，2015年出現8次，2016年出現16次，2017年出現31次，2018年出現33次（圖1）。在降雨方面，以單位小時降雨量≥16 mm為統計次數[1]，辛集市近5年來出現13次，其中2014年出現1次，2015年出現2次，2016年出現5次，2017年出現2次，2018年出現3次（圖2）。以12小時降雨量≥30 mm為統計次數，辛集市近5年來出現14次，其中2014年出現1次，2015年出現1次，2016年出現5次，2017年出現4次，2018年出現3次（圖略）。

在氣象災害監測與發布方面，隨著政府行為和居民商業行為的開展，辛集市在市區內的主要路口、商業中心、休閑廣場等地建設成了LED綜合顯示屏，用以顯示和宣傳政策、廣告等各類信息的同時顯示一些氣象信息。近年在道橋等低洼易積水處附近陸續建設了雨量觀測站8座，用以實時監測道橋附近的降水信息，掌握積水點降雨量動態。此外，氣象部門通過短信預警平臺、電臺、電視臺等多種手段向市民實時發布各類氣象監測及預警信息，提醒廣大市民做好預防各類氣象災害的準備。

圖1 辛集市高溫日數及溫度值柱狀圖（2014-2018年）

圖2 辛集市暴雨雨時日數及雨量值柱狀圖（2014-2018年）

2.居民的氣象服務需求

通過3.23世界氣象日，5.12防災減災日以及6月安全生產主題志愿服務活動等向廣大市民進行了多次氣象服務需求的隨機調查，居民普遍對市區局地高溫以及道路積水實時信息的獲取關注度最高。

3.氣象監測與城市發展相協調的思考

辛集市城市氣象災害主要有高溫、暴雨、大風、冰雹、雷擊、低能見度和道路結冰，這些氣象災害已經通過預報預警的方式以電視電臺播報、短信、微信、融媒體等方式向域內民眾進行了預警播報。但隨著辛集市城市建設的發展、使得局地小氣候凸顯。同時，下墊面的硬化使得雨季地表徑流增大，下滲減弱，雨水向低洼易澇處聚集增多明顯。根據以上問題，本著“觀測即服務”的理念，思考如下：

3.1 增加城市小氣候溫濕傳感器及顯示

城市下墊面性質的變化，改變了輻射面的性質，水泥建筑的成倍增加使局地小氣候溫度上升[2-3]，尤其是夏季，局部路段溫度異常偏高，因此，在道路主要交通路口的紅綠燈附近、休閑廣場、醫院、學校增設溫濕度傳感器，將氣象要素電子顯示屏建設于顯要位置，使廣大市民及時定量的感知所處環境的氣象信息，及時調整自己的活動，確保健康。實時采集的數據可以考慮通過無線傳輸至服務器進行基于GIS系統的集中顯示。

3.2 增加舒適度指數的計算顯示

人體對環境的感知，是由多種氣象要素決定的，因此在顯示屏顯示氣象要素的同時，引入人體舒適度的計算[4-9]，利用監測到當前地段的氣溫和相對濕度數據，通過編程計算完成以溫濕指數為環境舒適度指數的環境變化數據，為市民的活動提供綜合氣象數據的指導。溫濕指數的計算公式如下：

其中，THI為溫濕指數，T為氣溫，RH為相對濕度。

以微信公眾號“中國氣象愛好者”為例，每次輸入“辛集實況”可以顯示辛集自動站當時的溫度、濕度和風速的小時數據，可以與廠家進行探討是否可以將提取公眾號數據集成在單片機中，以此來提取辛集自動站的風速要素，該方法如能實現可以使用孫廣祿老師在研究京津冀地區的人體舒適度時空特征時采用的公式[10]，公式如下：

DI為人體舒適度指數，T為平均氣溫，RH為相對濕度，V為平均風速。

3.3 增加低洼易澇處以及道橋積水監測

據統計，辛集市僅客貨運力車輛就多達6727輛，各類道橋是許多車輛來往的必經之地，每年雨季時節，都會有因暴雨積水造成的機動車輛損失，因此道橋積水的監測就顯得尤為重要。2014-2015年間，辛集市氣象局完成對市區易積水的8處雨量監測站的建設，但是目前的工作只是完成了對降雨量的監測，并不能直觀地反饋道橋積水信息。在積水區的監測中，考慮使用人臉識別技術運用到暴雨積水監測，以道橋積水為例，思路如下：在道橋的頂端安裝攝像頭，在攝像頭對面的道橋底端安裝反光刻度線，影像數據流在降雨發生時啟動，通過GPRS無線傳輸至服務器，在服務器的終端安裝智能識別算法，識別積水淹沒的最小刻度，并將數值提取出顯示在積水周邊的電子顯示屏上，提醒行人注意道路積水信息。

4.結語

氣象環境監測是智慧城市的一部分，更是智慧氣象之于城市的環境感知，它能代表一個行政區域的現代化發展程度，但要實現文中所論述的目標就需要部門間聯合，取得政府以及相關部門政策與預算資金的支持，同時與設備廠家探討更優化的監測解決方案。我們相信，隨著經濟社會的發展，智慧城市將會得到進一步的發展，智慧氣象也將不僅僅局限于監測與報警，必定會在未來城市的數字大腦中發揮著如路燈控制、供暖控制等更為廣闊的指令槍的作用。