誰也沒想到，一場暴雨會在半天內(nèi)演變成一場災(zāi)難。
7 月 20 日早晨，鄭州出門上班的市民收到幾條暴雨紅色預(yù)警，但在多雨的季節(jié)，這就像一種例行提示，大多數(shù)人并未在意;但到了當天 16 點至 17 點之間，鄭州市一小時降雨量超 200 毫米。往常這是雨季一個月的雨量。
突如其來的暴雨，幾乎讓整座城市陷入汪洋。截至 7 月 25 日 12 時，暴雨及洪澇造成河南省 1144.78 萬人受災(zāi)，63 人死亡，5 人失蹤，通信、電力、水力等多處基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞。
暴雨尚未停止。根據(jù)河南省氣象臺預(yù)報，7 月 26 日至 28 日，省內(nèi)大部分地區(qū)仍有持續(xù)降雨，東南部地區(qū)還有可能繼續(xù)遭遇短時強降水。
在暴雨災(zāi)害過后，很多人將災(zāi)害的原因之一歸咎為預(yù)警不夠。但根據(jù)河南省氣象局副臺長蘇愛芳的說法，氣象局在 7 月 13 日就關(guān)注到暴雨氣象，并且在 7 月 16 日 9 時 50 分就發(fā)布了河南省的第一次暴雨橙色預(yù)警信號。
從結(jié)果看，這并沒有減弱洪災(zāi)的破壞力?？萍剂α吭谧匀粸?zāi)害面前“失靈”了嗎?為什么暴雨預(yù)警沒能喚起足夠高的防災(zāi)意識?什么樣的技術(shù)幫助人類減緩極端天氣帶來的影響?
暴雨洪災(zāi)，是極端天氣之一。實際上，全球都在遭遇極端天氣，在河南暴雨開始的前一周，歐洲各國也遭遇了罕見的暴雨災(zāi)害，德國、奧地利、比利時等多地受災(zāi)嚴重;過去七個月中，已經(jīng)先后出現(xiàn)了北美寒潮、澳洲洪水、美國墨西哥高溫旱情。
全球頻發(fā)的極端氣象，正考驗著當下的科技時代。除了預(yù)警之外，科技在應(yīng)對自然災(zāi)害中還能起什么樣的作用?在此時討論這個問題，顯得愈加必要。
1. 難以預(yù)報的暴雨
在 16 日首次發(fā)布暴雨預(yù)警之后，河南氣象臺的預(yù)警一直沒有停過。從 16 日到 19 日，河南氣象局日均發(fā)布 5 條以上預(yù)警信息。
只不過，預(yù)警程度在黃色、橙色、紅色中多次變化。了解氣象知識的或許明白，短期內(nèi)的氣象預(yù)測由于瞬時變化多，因此精準預(yù)測的難度很大。
7 月 20 日早上 8 點，河南氣象局再次發(fā)出暴雨黃色預(yù)警，嚴重等級三級;當日上午 9 點，暴雨預(yù)警升級至紅色，嚴重等級一級，此后更是連發(fā)五條紅色預(yù)警。
但對中原地區(qū)居民來說，雨季收到暴雨提醒是一件頗為平常的事情，這些預(yù)警并沒有讓大部分市民做好應(yīng)對措施。
直到當天下午，一場罕見的特大暴雨襲來。據(jù)央視新聞 7 月 20 日晚 18 點消息，河南嵩山、新密、新鄭、登封、偃師 5 個氣象站當日降水量記錄已經(jīng)突破有記錄以來的極值。
河南嵩山國家氣象站始建于 1956 年，自有記錄以來，該氣象站所承擔的監(jiān)測范圍內(nèi)，省內(nèi)的年平均降水量大約為 800 毫米。但僅在 7 月 19 日 6 時至 20 日 15 時之間，河南新中鎮(zhèn)的降水量已經(jīng)達到了 609.1 毫米。
而根據(jù)中國氣象局規(guī)定，24 小時內(nèi)降雨量在 50 毫米以上，即為暴雨。
這么大的降雨量，為什么沒能提前做出精準預(yù)測?
四川省氣象局原副局長馬力接受媒體采訪時提到，天氣變化是瞬間過程，但短時預(yù)報的誤差性太強，越到臨近時間，降雨的范圍和強度其實越是隨機的，也越考驗我們的觀察能力。
而鄭州此次面對的降雨情況，非常罕見，由于過去缺乏經(jīng)驗積累，很難準確預(yù)報。
對于氣象稍有了解的或許知道，定點、定時、定量的準確預(yù)測是暴雨天氣預(yù)測技術(shù)中仍未解決的難點。中國氣象局預(yù)測減災(zāi)司副司長翟盤茂曾經(jīng)表示，大氣運動的每一個環(huán)節(jié)都存在某些不確定性，盡管在各國氣象領(lǐng)域，幾乎都應(yīng)用了最先進的計算設(shè)施，但要想提高天氣預(yù)報的準確率仍是一個世界性難題。
國內(nèi)知名的“天河二號”超級計算機，其中的一部分算力就是用在天氣預(yù)報上。如今的天氣預(yù)報，其實是預(yù)報模型與氣象數(shù)據(jù)傳到天河超級計算機上，通過計算得出的預(yù)報結(jié)果。由于天氣情況是由巨量的動態(tài)參數(shù)決定的，比如濕度、壓力、海拔、地形等等，因此隨機性較大。一般來說，在天氣系統(tǒng)性比較強的情況下，氣象模式算出來的結(jié)果比較準確。
目前氣象預(yù)報中采用的技術(shù)，如雷達和衛(wèi)星云圖，解決的是預(yù)測是否有極端天氣發(fā)生的問題。而降水量是 50ml 還是 200ml，在雷達和衛(wèi)星云圖上，幾乎看不出差別。
此外，根據(jù)中央氣象臺報道，這次暴雨受西太平洋臺風(fēng)“煙花”的影響。因此要更準確地預(yù)測這次降雨量，起碼是要獲得亞歐范圍內(nèi)的大氣環(huán)流強度，但現(xiàn)實的情況是，很多地區(qū)的站網(wǎng)建設(shè)情況較落后，能獲得的資料并不充分。
因此，現(xiàn)在的高科技，在精準的暴雨預(yù)測中仍面臨諸多困難。
2. 預(yù)警如何更有效?
如果現(xiàn)實條件是不可抗力，那么預(yù)警體系可以看作人為可控因素。
“是有收到預(yù)警，但沒有人會想到 20 號下午就會那么大，也沒人會因為暴雨預(yù)警不上班的。這是暴雨預(yù)警，又不是洪水預(yù)警。”收到短信預(yù)警的一位鄭州市民告訴「甲子光年」。
事實是，絕大部分普通人，對降雨“50 毫米”“100 毫米”乃至“200 毫米”所造成的后果并不會有明確的認知。從實際情況來看，“100 毫米”這一數(shù)字也遠遠低估了此次暴雨的威力。
7 月 20 號當天，不僅氣象局的紅色預(yù)警持續(xù)在發(fā)送，根據(jù)河南本地寶消息，下午 1 點開始，鄭州的東三環(huán)、南三環(huán)多處路段就已經(jīng)因積水斷行。即使是這樣，仍有不少人走上街道，地鐵等公共交通依然沒停運。
而且，一些預(yù)警渠道在關(guān)鍵時刻也沒能發(fā)揮好的作用 ——App 的消息提示優(yōu)先級不夠高，短信、電視、廣播的有效觸及率大不如前，甚至相關(guān)機構(gòu)內(nèi)部的上通下達也需要花費一些時間。
據(jù)南方周末報道，一位鄭州市防汛抗旱指揮部的干部指出，預(yù)警不是法律，主要還是建議。員工是否去上班取決于用人單位，不同學(xué)校收到停課通知的時間也相差達一天之多，有些學(xué)校是在暴雨已經(jīng)成勢的 20 號下午才收到通知。
盡管預(yù)警并不能阻止災(zāi)害的發(fā)生，但如果能提前幾分鐘甚至幾個小時做出應(yīng)對，那災(zāi)害造成的損失將大大降低。以日本為例，作為地震多發(fā)國，在地震來臨的十秒內(nèi)，有一套全國瞬時警報系統(tǒng)。警報系統(tǒng)接入的是運營商系統(tǒng)，也就是說，手機只要有信號，在警報被發(fā)出的時候，就會收到配合特殊鈴聲的最高優(yōu)先級彈屏，電視、廣播等播出內(nèi)容也是立時跳出。
民眾基于應(yīng)對地震的經(jīng)驗，在收到警報的第一時刻，各部門采取相應(yīng)的應(yīng)急措施：使行駛中的列車減速停車、燃氣和電力公司及時關(guān)閉危險設(shè)施、人員盡快撤到安全地帶。
此次帶來的教訓(xùn)是，每一次嚴重災(zāi)害的預(yù)警，都要得到足夠的重視。
3. 救災(zāi)中的科技力量
在這次暴雨災(zāi)害中，真正讓災(zāi)民實地感受到的科技力量，則是在救援中，包括無人機、動力舟橋與機器人、衛(wèi)星監(jiān)測、信息流整合、自動測溫、地理信息技術(shù)等尖端科技讓救援效率大大提升。
無人機系統(tǒng)
7 月 21 日晚，一條消息引起了關(guān)注。中國新型系留無人機天樞-A8 投入河南災(zāi)區(qū)搶險，為災(zāi)區(qū)提供包括照明、值守等應(yīng)急保障工作。
當天下午 14 點 22 分，翼龍無人機從貴州省安順機場起飛，飛行 4 個小時后，于 18 時 21 分抵達任務(wù)區(qū)。同時搭載移動、聯(lián)通、電信三家信號基站的“翼龍”，是中國航空工業(yè)集團有限公司打造的應(yīng)急救災(zāi)型無人機系統(tǒng)。
翼龍無人機相當于一個空中基站，可定向恢復(fù) 50 平方公里的移動公網(wǎng)通信，建立覆蓋 15000 平方公里的音視頻通信網(wǎng)絡(luò)。除了恢復(fù)通信，還可以完成災(zāi)害現(xiàn)場探查、應(yīng)急物資投送等任務(wù)。
極端災(zāi)害發(fā)生時，保障通信就是保障應(yīng)急救援的“生命線”。失去通信信號會導(dǎo)致求助信號無法發(fā)出，搶險救災(zāi)現(xiàn)場的指揮調(diào)度無法展開。
洪災(zāi)中，應(yīng)急通信車無法進入，斷水、斷電、斷網(wǎng)，對通信光纜的接續(xù)搶修更是無法進行。
7 月 21 日下午 18:21，翼龍無人機到達鞏義市米河鎮(zhèn)的通信中斷區(qū)，通信開始恢復(fù)。不過受翼龍無人機滯空時間限制，此次公網(wǎng)恢復(fù)時間只有五小時。22 號，翼龍在補充燃料后再次出發(fā)，為鄭州城區(qū)正東的中牟縣的阜外華中心血管病醫(yī)院的救援工作提供網(wǎng)絡(luò)保障。
動力舟橋與機器人
7 月 23 日上午 7 時，兩架長 40 米寬 8 米的動力舟橋，在河南新鄉(xiāng)市的積水水面上架設(shè)完成。四個小時后，1000 多名被困村民完成緊急轉(zhuǎn)移。
被稱為“生命之舟”的動力舟橋，單次可載 450 人，對比之下，救生皮筏一次只能乘最多 6 人。洪災(zāi)之中，動力舟橋可以做到快速架設(shè)、安全承重，此前已在安徽池州、江西鄱陽問桂道決堤救援中發(fā)揮巨大作用。
動力舟橋還可以直接運送挖掘機、推土機等大型機械，有效解決涉水搶險難題。
提供了動力舟橋設(shè)備的中國安能，同時還帶來了僅需三人就能架設(shè)、操作的“龍吸水”抽排設(shè)備，可以在 1 小時可以抽干 100 個游泳池，每小時排 5000 立方米。
7 月 21 日，救援人員抵達鄭州積水較深的京廣北隧道口，展開抽排水作業(yè)。隧道共長約 4.9 公里，初步預(yù)計排水 50 萬立方米。截至當天下午 3 時 40 分，龍吸水已連續(xù)抽排水 3 小時，總抽排量近 1 萬立方米。
此外，118 臺“海豚一號”救生機器人也于 21 日凌晨 2 時抵達鄭州開展救助工作。救生機器人只需一位救援人員在岸上或船上即可操作，航行速度 3 米/秒，可承重 150 公斤，能同時拖拽 3 個成年人，在溺水救援的“黃金 5 分鐘”內(nèi)，救援效率與質(zhì)量都遠優(yōu)于人力。
2020 年 7 月，“海豚一號”就曾投入到江西、湖北等地參與抗洪救災(zāi)，拯救落水人員。
衛(wèi)星監(jiān)測
中國在太空的朋友也參與了此次地面救援。7 月 21 日起，我國的風(fēng)云氣象衛(wèi)星與高分辨率對地觀測高分二號衛(wèi)星同時將視野對準河南上空，實時監(jiān)測河南雨勢、雨情變化，為實時天氣形勢研判和后續(xù)災(zāi)情評估提供高技術(shù)天基觀測支持。
據(jù)媒體報道，高分衛(wèi)星在 21 日內(nèi)成像 2 次，獲取災(zāi)區(qū)有效數(shù)據(jù) 3 景，共享歷史數(shù)據(jù) 3 景，這些數(shù)據(jù)在第一時間提供給應(yīng)急管理部、國家減災(zāi)中心等 8 家單位，用于洪澇監(jiān)測和災(zāi)后評估。
衛(wèi)星定位、探測技術(shù)在抗震救災(zāi)中的應(yīng)用已經(jīng)相對成熟。2008 年汶川地震時，北斗系統(tǒng)就在通信中斷、道路不通的緊急情況下，完成了空間定位、時間基準等災(zāi)情信息的搜集與傳送。
國外已經(jīng)形成了相對成熟的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈。美國太空技術(shù)公司 SpaceX 推出“星鏈”計劃，完整版“星鏈”計劃衛(wèi)星總數(shù)將達到 4.2 萬顆 。其中，高軌衛(wèi)星的主要應(yīng)用就主要解決導(dǎo)航定位、應(yīng)急通信的問題，中軌衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星則主要用于衛(wèi)星移動通信、互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。
在近日的德國洪災(zāi)中，SpaceX 的星鏈衛(wèi)星就已發(fā)揮作用。萊茵蘭-普法爾茨州內(nèi)，由于大量移動基站被沖毀，因此目前移動通信并未完全恢復(fù)正常。SpaceX 通過設(shè)立星鏈天線設(shè)備，提供完全免費的衛(wèi)星寬帶服務(wù)，為當?shù)鼐葹?zāi)提供通信保障。
信息流整合
7 月 20 日晚上，網(wǎng)友 manto 創(chuàng)立騰訊共享文檔《待救援人員信息》，24 小時內(nèi)這份文檔被上千網(wǎng)友自發(fā)維護;人民日報客戶端、微信、支付寶、高德地圖等多個 App 內(nèi)上線求助信息小程序，雜亂而龐大的信息流被有條理地收集、歸類，點到點的救援效率提升。
高德地圖在 2020 年 7 月就上線了“積水地圖”，在此次鄭州暴雨前期，該功能的作用是及時提醒路面司機繞行危險路段。在此次洪災(zāi)中，高德地圖在緊急更新“積水地圖”功能后，用戶不僅可以在平臺看到道路積水情況，還能獲得周邊避難場所的位置信息、救援隊電話等資訊，同時還可以通過聊天室發(fā)布即時求助信息。
暴雨之后，除了封路斷行、路面積水，道路還有可能存在障礙物、塌方等情況。因此，高德還上線了“險情上報通道”。該系統(tǒng)后臺聯(lián)結(jié)著鄭州交警使用的“全境智能安全應(yīng)急大屏”，用戶上報的險情信息，會第一時間成為交警進行災(zāi)情研判、指揮調(diào)度的信息支持。
觸及不到尖端科技的普通民眾們，也在通過互聯(lián)網(wǎng)、共享文檔、實時求助小程序，盡力讓每一個求助信息有回應(yīng)。
自動測溫、地理信息技術(shù)
隨著洪災(zāi)慢慢平息，科技在災(zāi)后重建中的作用越來越凸顯。無人機消殺、自動測溫系統(tǒng)等防疫措施已開始在鄭州災(zāi)區(qū)部署。
地理信息技術(shù)是災(zāi)后重建的重要手段，可以為災(zāi)后重建規(guī)劃提供信息支撐。
以交通為例，在對四川地震中受災(zāi)嚴重的川九路進行重建時，四川省公路設(shè)計院公司基于地理信息云平臺和地理空間信息技術(shù)，整合了沿線地形、地質(zhì)災(zāi)害、交通道路及環(huán)境等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了地理空間信息數(shù)據(jù)的三維可視化，同時通過對重點路段的情況進行分析，為重建后的運營持續(xù)提供數(shù)據(jù)支持。
4. 技術(shù)應(yīng)對全球變暖
如果把目光從河南放大到全世界，極端氣候正在全球肆虐。
僅今年以來，暴雨引發(fā)的洪災(zāi)已經(jīng)在德國、比利時等歐洲發(fā)達國家造成近 200 人死亡;美國西部和加拿大多地氣溫直逼 50 攝氏度，極端高溫造成電力中斷、水資源緊缺，迫使數(shù)千人逃離家園。
極端氣候頻發(fā)，一個根本的原因是全球變暖正在加速。
近 20 年，全球高溫記錄逐年刷新：1998 年的全球平均氣溫，被世界氣象組織宣布是自 1860 年開始保存完整氣象記錄以來最高的;在 2010 年、2013 年，世界氣象組織氣候記錄再次被刷新;2020 年 1 月，美國宇航局聯(lián)合美國國家海洋和大氣局宣布了最新全球氣溫情況，2019 年是有記錄以來第二熱的一年，而第一熱的年份是 2016 年。
氣候變暖的背后，則是碳排放在加速。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)革命時期，地球表面空氣中二氧化碳濃度約為 280ppm(百萬分比濃度);而如今這一濃度已超過 400ppm，上升了近 50%。
因此，應(yīng)對極端天氣的最根本原因，是減少溫室氣體尤其是二氧化碳的排放，并且降低大氣中二氧化碳的含量。
在減碳上，除了植樹造林、綠色生活生產(chǎn)等常規(guī)方式外，近幾年也興起一些技術(shù)手段，比如碳捕集與封存技術(shù)(簡稱 CCS)。
該技術(shù)的原理是通過設(shè)備把大型發(fā)電廠所產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)收集起來，并用一些方法儲存以避免其排放到大氣中。這種技術(shù)被認為是當下煤炭密集工業(yè)領(lǐng)域減排二氧化碳的唯一技術(shù)路徑，且其減幅可以達到 90% 之高。
近年來，國際上已有一些大型 CCS 項目在運行。例如美國得克薩斯休斯頓的 NRG‘s WA Parish 發(fā)電廠，自 2017 年 1 月已引入了全套 CCS 設(shè)備，每年可捕獲二氧化碳 140 萬噸。
相比之下，盡管 2012 年中國曾實施首個二氧化碳封存至咸水層項目，但在 CCS 的應(yīng)用上國內(nèi)尚在早期。相關(guān)專家認為，在中國廣泛商業(yè)推廣 CCS 技術(shù)要經(jīng)過 10~15 年。為實現(xiàn)這一目標，現(xiàn)階段需由政府推動，開展大規(guī)模碳捕集與封存示范。
此外，值得關(guān)注的還有固碳技術(shù)，即通過生態(tài)建設(shè)、土壤固碳等組合工程去除不得不排放的二氧化碳。而當下的新能源熱，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，其實也是政府在減碳上的布局之一。
但是，由于 CCS、固碳等技術(shù)在實際應(yīng)用中性價比低，甚至為了減碳、捕捉碳可能消耗更多的碳排放，因此難以大規(guī)模普及;而新能源的應(yīng)用也受電池等儲能技術(shù)的制約，推廣進度仍然緩慢。
盡管艱難，但這是必須要走的路。今年以來，隨著我國“碳達峰”“碳中和”的目標已經(jīng)明確，科技創(chuàng)新將是實現(xiàn)這一目標的重要保障。中國科學(xué)院院士丁仲禮在此前的中國科學(xué)院學(xué)部第七屆學(xué)術(shù)年會上就提出，碳中和應(yīng)強調(diào)“技術(shù)為王”。
長期來看，要想應(yīng)對、改變當下的極端天氣，唯有靠科技。(作者：張核)
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