在我们生活的这个广袤世界里，天气如同一个变幻莫测的精灵，时而风和日丽，时而狂风骤雨。而近年来，极端天气愈发频繁地出现，给我们的生活带来了诸多挑战和不确定性。气象监测与预警，成为了我们应对这一变化的关键武器。它就像是一双敏锐的眼睛，时刻关注着大气的一举一动；又像是一座坚固的堡垒，为我们抵御着极端天气可能带来的危害。
01、中国极端天气变化与应对策略
在时光的长河中，我国近几十年来的气候变化如同一幅波澜壮阔的画卷，深刻地影响着自然生态、农业生产、水资源管理以及人类生活的方方面面。高温、强降水等极端天气气候事件如汹涌的浪潮，不断冲击着我们的生活秩序。从1961至2020年的这段漫长岁月里，极端强降水事件如同不断上涨的潮水，呈现出愈发频繁和强烈的趋势。而极端高温事件自20世纪90年代中期以来，更是如同脱缰的野马，明显增多，让人们在炎热的夏日中备受煎熬。
1991至2020年，我国气候风险指数平均值以惊人的速度攀升，较1961至1990年平均值增加了58%，这一数字仿佛在警示我们，气候的变化正将我们推向一个更加不稳定和充满风险的境地。与此同时，我国增暖速度在近几十年来明显高于全球平均地表温度。从1951至2020年，我国地表年平均气温升温速率达到了0.26℃/10年，这一升温速度如同一把灼热的火炬，不断炙烤着大地。而在降水方面，1961至2020年我国平均年降水量平均每10年增加5.1毫米，仿佛天空的“水龙头”在逐渐开大。
以陕西省为例，1961-2023年这超过半个世纪的时间里，年平均气温呈显著上升趋势，升温速率平均为0.23℃/10年。近25年更是成为了该地区历史上最温暖的时期，仿佛大地被裹上了一层越来越厚的“暖被”。而且，陕西省的各个区域无一幸免，年平均气温均呈显著上升趋势，其中陕北地区的升温趋势最为明显，就像一个快速升温的“火炉”。
近63年来，平均年降水量的变化也充满了戏剧性。其中，2021年以965.0毫米的降水量位居榜首，1964年的931.6毫米和1983年的911.5毫米紧随其后。降水的波动如同一场起伏不定的交响乐，近十年处于丰水期，暴雨次数和日数不断增加，特别是陕南地区，暴雨日数的增加尤为明显，仿佛天空在这片区域打开了更多的“水闸”。
在西安这座古老而现代的城市里，极端天气也展现出了其强大的影响力。近年来，在全球气候变化的大背景下，西安极端天气呈现出高发、多发的态势。极端天气发生的不确定性犹如一个捉摸不透的“幽灵”，越来越强。传统的汛期和非汛期界线已经被打破，曾经清晰的界限如今变得模糊不清。特别是近10年，暴雨如同喜怒无常的“猛兽”，表现出日数增加、突发性增强、成灾迅速、致灾严重等特征。
降雨量和暴雨天数的稳定递增趋势也十分显著。近10年，西安年平均降水量在468.6毫米（2013年）至1066.8毫米（2021年）之间波动，年降水量以42毫米/年的速率增多，仿佛是一个不断加速的“雨量计”。近10年，西安国家气象站共出现42个暴雨日（24小时降水量大于等于50毫米）74站次，暴雨日和站次均呈现波动上升趋势，年暴雨日以0.39天/年的速率增多，就像一个不断跳动的“暴雨计数器”。
为了应对这日益严峻的气候变化，我们采取了多种多样的监测手法。气象站观测数据如同一位忠实的记录者，通过记录温度、降雨、风速等气象变量，为我们提供了大量的实时数据。卫星监测则如同一位高高在上的“俯瞰者”，从太空的视角记录地球各个地区的气象变量，为监测气象提供了更全面、更准确的数据。而古气候学研究就像是一位时光的“回溯者”，通过对古代树木、泥炭、岩石等自然记录的解析，让我们了解到气候在天文时间尺度上的变化，并为未来的变化提供了宝贵的参考。
同时，我们制定了两类政策思路来应对气候变化。一方面，减缓气候变化是通过各种经济、技术、生物等政策、措施和手段，控制温室气体的排放，增加温室气体汇，就像是给快速奔跑的气候变化“列车”踩下刹车。另一方面，适应气候变化则是通过多种方式，如制度措施、技术措施、工程措施等，建立对极端天气和气候事件的监测预警系统，加强对气候灾害风险的管理，如同为我们的生活建造起一道道坚固的“防护墙”。
控制温室气体排放的途径主要是改变能源结构，减少对化石燃料的依赖，增加核能和可再生能源的使用比例。这不仅是应对气候变化的主要措施和手，更是为我们的未来绘制了一幅绿色、可持续的能源蓝图。
在能源的选择上，多使用清洁能源和可再生能源是至关重要的策略之一。清洁能源和可再生能源在生产和使用过程中几乎不产生或仅产生极少的温室气体排放，如二氧化碳，这对缓解全球气候变暖、减少温室效应具有极其重要的意义。它们的广泛应用减少了对自然资源的开采和破坏，就像为地球母亲的身体减轻了负担。煤炭、石油等化石燃料的开采会对土地、水源等造成污染和破坏，而风能、太阳能等可再生能源则如同温柔的守护者，不会对环境造成破坏，有利于保护生态环境。
随全球对环境保护和可持续发展的重视不断加深，清洁能源和可再生能源的发展前景无比广阔。未来，我们需要继续加大技术创新和政策支持力度，就像为这颗绿色的“种子”提供充足的阳光和雨露，推动清洁能源和可再生能源的广泛应用和高效利用。同时，还需要加强国际合作和交流，共同应对全球能源和环境挑战，携手共建一个美丽、宜居的地球家园。
02、气象灾害监测预警设备
在全球气候变化的大背景下，我国面临的灾害风险形势愈发严峻，气象灾害如同隐藏在暗处的敌人，时刻威胁着我们的生命和财产安全。气象灾害呈现出频发性、分布广、灾种多、灾损大等令人揪心的特征。而且，全球变暖这一“幕后黑手”更是加剧了极端气象灾害的发生频率，让我们的生活充满了不确定性。
多项研究表明，全球变暖造成极端灾害事件呈现多发、强发、并发之势，就像一场愈演愈烈的风暴，席卷着我们的世界。当灾害无情地袭来时，做好充分的准备并在关键时刻采取正确的行动，就显得尤为重要。气象灾害预警信息，就如同黑暗中的一盏明灯，是我们在灾害来临前最重要的警示信号，是防灾减灾工作中不可或缺的“消息树”。
中央气象台根据中国气象局的授权，发布了多达14类的气象灾害预警。这些预警根据气象灾害可能造成的危害和紧急程度，被划分为蓝、黄、橙、红四个级别，分别代表一般、较重、严重、特别严重的情况。有些预警类别只有其中的一种、两种或三种等级，但每一个等级的预警都承载着对生命和财产的关切。
随着气象灾害风险防范制度的逐步健全，我国气象灾害监测预报预警能力得到了显著提升。在过去的近五年里，国家预警信息发布中心平均每年发布高达19.5万条气象预警信息，这些信息如同一张紧密的防护网，为我们的生活提供了及时的保障。其中，暴雨、大雾、高温成为了这五年间发布最多的气象灾害预警，它们就像三个“常客”，频繁地出现在我们的生活中，提醒着我们要时刻保持警惕。
在气象灾害监测预警的战场上，有多种先进的设备如同英勇的战士，发挥着至关重要的作用。
1. “火眼金睛”——闪电定位仪：它利用电磁波的特性，如同一位精准的猎手，能够遥测闪电的参数。无论是闪电的位置、时间，还是电流强度和波形陡度，甚至是闪电的正负极性，它都能一一探测清楚。它的探测范围广泛，即使在闪电密集的时刻，也能准确区分并记录每一次闪电的信息，为我们揭示了大自然中这一神秘而强大的力量。
2. “能掐会算”——大气电场仪：它就像是一位智慧的预言家，能够通过测量大气电场的变化，预测雷电是否即将发生。它设置了多级雷电预警阈值，当大气电场达到设定的阈值时，就会及时发出预警。无论是在常规的气象业务预报中，还是在航空航天、旅游景区、体育场所等特殊领域，它都能为人们提供有效的雷电预警，帮助我们降低雷暴天气带来的影响和损害。
3. “千里眼”——气象卫星：它站在高高的太空，俯瞰着地球，通过搭载的闪电成像仪监测闪电的发生情况。它的探测范围覆盖了整个地球，不受地域的限制，能够探测到海洋上的闪电，为我们提供了更全面的气象信息。然而，它也有一些不足之处，比如无法探测雷电流强度，时空分辨率较低，可能会受到云层遮挡而漏测。
4. “能掐会算”——气象雷达：它能够对近距离到几百千米范围内的雷暴云进行监测，通过分析雷达回波的强弱等特征，推测判断是否会发生雷电，为雷电预警提供了有力的支持。它具有较高的空间和时间分辨率，能够较好地观测云中带电粒子的宏观特征，但也存在提前预警时间有限和探测盲区等问题。
气象灾害预警关系着生命的安危和民生的福祉，做好气象灾害监测预警及信息发布工作是一项长期而艰巨的任务。特别是在全球气候变暖和极端气象灾害多发频发重发态势日趋严重的当下，加强气象灾害监测预警，提高公众的防灾减灾意识和能力显得尤为重要。
03、电子科技在气象监测中的应用
在气象观测的广袤领域中，除了我们耳熟能详的卫星、雷达、地面等常规观测手段，“垂直观测”手段宛如一颗璀璨的新星，逐渐崭露头角。垂直观测聚焦于垂直大气柱内，以温度、湿度、气压、风、水凝物和气溶胶等五条廓线探测为核心，同时兼顾辐射、大气成分等气象要素的综合观测，为我们揭开大气神秘面纱的又一层。
中国电科自主研发的一系列关键设备，为垂直观测注入了强大的动力。
1. 微波辐射计：它就像是大自然的“倾听者”，能够捕捉到万物发出的微波辐射信号。这些信号犹如一场宏大的“交响乐”，而微波辐射计则凭借其精妙的构造，如同灵敏的“耳朵”，倾听并解析着其中的奥秘。由天线、接收器、检测器、信号处理器以及数据记录和显示系统组成的它，宛如一个精细运作的乐团，各司其职，共同揭开大气温度与湿度的神秘面纱。它不仅能够对比大气中的水汽含量变化，对人工影响天气的效果进行定量评估，还在航空气象保障、环保监测等领域大显身手，为飞行规划、紧急避险决策、雾霾天气监测预警等提供高精准的气象保障服务。
2. 测风激光雷达：在监测“暗流涌动”的气流运动方面，测风激光雷达展现出了卓越的能力。它能够深入探究不同天气系统影响下的风场变化特征，依据风速和风向的变化提供精准的研判依据。其精度之高、时空分辨率之优，以及在低空、超低空乃至海上等复杂环境中的稳定工作能力，使其在低空风切变监测预警、机场尾涡探测、海陆风电场测风等领域发挥着不可替代的作用。
3. 温湿廓线激光雷达：如同蝙蝠利用超声波回波定位食物，温湿廓线激光雷达利用拉曼散射光，通过分离提取不同物质的有用信号，实现对大气气溶胶、温度、水汽混合比、相对湿度等相关参数的反演。这一技术为气象监测和环境监测等领域提供了有力的支持，为我们更深入地了解大气状况打开了新的窗口。
4. GNSS水汽监测设备：全球导航卫星在气象领域展现出了其独特的探测能力。利用卫星发射的载波信号在穿过大气层时受到的折射延迟效应，GNSS水汽监测设备能够反演推算得到水汽和电离层参数。其探测数据覆盖范围广、实时连续且长期稳定的优势，大幅提高了湿度场分析能力，为重大天气和暴雨的预报提供了有力支持，同时也为气候监测和分析精度的提升以及人工影响天气作业提供了重要依据。
5. 水利测雨雷达：在打造雨水情监测预报的“第一道防线”方面，中国电科研发的水利测雨雷达表现出色。它能够与气象卫星紧密结合，构建起“天基”“空基”监测预报防线，及时预报监测可能的降雨情况。通过有效提高面雨量监测精度，降低局地强降雨漏报风险，实现了全天候、大范围、精细网格化的实时降雨监测，为防洪减灾工作提供了关键的技术支持。
当这些先进的设备攥指成拳，发挥合力时，其效果更是令人瞩目。广泛融合微波辐射计、测风激光雷达、温湿激光雷达、毫米波云雷达、水汽监测设备等探测到的数据，打造的大气垂直廓线探测系统，实现了大气温、湿、风、云等关键气象参数的一体化精细化探测。这一系统如同一位全能的卫士，为极端天气监测预警、人工影响天气、生态环境监测、航空气象保障、应急救灾等领域提供了坚实的应用支撑。
在加快推进气象科技能力现代化的征程中，中国电科将紧跟前沿技术发展的步伐，持续加强关键核心技术攻关。以创新为驱动，以科技为羽翼，为气象灾害的精密监测提供全方位、多层次、高精度的解决方案，守护我们的蓝天白云，守护我们的美好家园。