誰也沒想到，一場暴雨會在半天內演變成一場災難。
7 月 20 日早晨，鄭州出門上班的市民收到幾條暴雨紅色預警，但在多雨的季節(jié)，這就像一種例行提示，大多數人并未在意;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，63 人死亡，5 人失蹤，通信、電力、水力等多處基礎設施遭到破壞。
暴雨尚未停止。根據河南省氣象臺預報，7 月 26 日至 28 日，省內大部分地區(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。
在暴雨災害過后，很多人將災害的原因之一歸咎為預警不夠。但根據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警信號。
從結果看，這并沒有減弱洪災的破壞力?？萍剂α吭谧匀粸暮γ媲?ldquo;失靈”了嗎?為什么暴雨預警沒能喚起足夠高的防災意識?什么樣的技術幫助人類減緩極端天氣帶來的影響?
暴雨洪災，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害，德國、奧地利、比利時等多地受災嚴重;過去七個月中，已經先后出現(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。除了預警之外，科技在應對自然災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. 難以預報的暴雨
在 16 日首次發(fā)布暴雨預警之后，河南氣象臺的預警一直沒有停過。從 16 日到 19 日，河南氣象局日均發(fā)布 5 條以上預警信息。
只不過，預警程度在黃色、橙色、紅色中多次變化。了解氣象知識的或許明白，短期內的氣象預測由于瞬時變化多，因此精準預測的難度很大。
7 月 20 日早上 8 點，河南氣象局再次發(fā)出暴雨黃色預警，嚴重等級三級;當日上午 9 點，暴雨預警升級至紅色，嚴重等級一級，此后更是連發(fā)五條紅色預警。
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，這些預警并沒有讓大部分市民做好應對措施。
直到當天下午，一場罕見的特大暴雨襲來。據央視新聞 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，省內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)的降水量已經達到了 609.1 毫米。
而根據中國氣象局規(guī)定，24 小時內降雨量在 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，由于過去缺乏經驗積累，很難準確預報。
對于氣象稍有了解的或許知道，定點、定時、定量的準確預測是暴雨天氣預測技術中仍未解決的難點。中國氣象局預測減災司副司長翟盤茂曾經表示，大氣運動的每一個環(huán)節(jié)都存在某些不確定性，盡管在各國氣象領域，幾乎都應用了最先進的計算設施，但要想提高天氣預報的準確率仍是一個世界性難題。
國內知名的“天河二號”超級計算機，其中的一部分算力就是用在天氣預報上。如今的天氣預報，其實是預報模型與氣象數據傳到天河超級計算機上，通過計算得出的預報結果。由于天氣情況是由巨量的動態(tài)參數決定的，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果比較準確。
目前氣象預報中采用的技術，如雷達和衛(wèi)星云圖，解決的是預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，根據中央氣象臺報道，這次暴雨受西太平洋臺風“煙花”的影響。因此要更準確地預測這次降雨量，起碼是要獲得亞歐范圍內的大氣環(huán)流強度，但現(xiàn)實的情況是，很多地區(qū)的站網建設情況較落后，能獲得的資料并不充分。
因此，現(xiàn)在的高科技，在精準的暴雨預測中仍面臨諸多困難。
2. 預警如何更有效?
如果現(xiàn)實條件是不可抗力，那么預警體系可以看作人為可控因素。
“是有收到預警，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警不上班的。這是暴雨預警，又不是洪水預警。”收到短信預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警持續(xù)在發(fā)送，根據河南本地寶消息，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，一些預警渠道在關鍵時刻也沒能發(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，甚至相關機構內部的上通下達也需要花費一些時間。
據南方周末報道，一位鄭州市防汛抗旱指揮部的干部指出，預警不是法律，主要還是建議。員工是否去上班取決于用人單位，不同學校收到停課通知的時間也相差達一天之多，有些學校是在暴雨已經成勢的 20 號下午才收到通知。
盡管預警并不能阻止災害的發(fā)生，但如果能提前幾分鐘甚至幾個小時做出應對，那災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，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、廣播等播出內容也是立時跳出。
民眾基于應對地震的經驗，在收到警報的第一時刻，各部門采取相應的應急措施：使行駛中的列車減速停車、燃氣和電力公司及時關閉危險設施、人員盡快撤到安全地帶。
此次帶來的教訓是，每一次嚴重災害的預警，都要得到足夠的重視。
3. 救災中的科技力量
在這次暴雨災害中，真正讓災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，一條消息引起了關注。中國新型系留無人機天樞-A8 投入河南災區(qū)搶險，為災區(qū)提供包括照明、值守等應急保障工作。
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急救災型無人機系統(tǒng)。
翼龍無人機相當于一個空中基站，可定向恢復 50 平方公里的移動公網通信，建立覆蓋 15000 平方公里的音視頻通信網絡。除了恢復通信，還可以完成災害現(xiàn)場探查、應急物資投送等任務。
極端災害發(fā)生時，保障通信就是保障應急救援的“生命線”。失去通信信號會導致求助信號無法發(fā)出，搶險救災現(xiàn)場的指揮調度無法展開。
洪災中，應急通信車無法進入，斷水、斷電、斷網，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。不過受翼龍無人機滯空時間限制，此次公網恢復時間只有五小時。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絡保障。
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完成。四個小時后，1000 多名被困村民完成緊急轉移。
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。洪災之中，動力舟橋可以做到快速架設、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。
提供了動力舟橋設備的中國安能，同時還帶來了僅需三人就能架設、操作的“龍吸水”抽排設備，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，救援效率與質量都遠優(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，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)災情評估提供高技術天基觀測支持。
據媒體報道，高分衛(wèi)星在 21 日內成像 2 次，獲取災區(qū)有效數據 3 景，共享歷史數據 3 景，這些數據在第一時間提供給應急管理部、國家減災中心等 8 家單位，用于洪澇監(jiān)測和災后評估。
衛(wèi)星定位、探測技術在抗震救災中的應用已經相對成熟。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、時間基準等災情信息的搜集與傳送。
國外已經形成了相對成熟的衛(wèi)星產業(yè)鏈。美國太空技術公司 SpaceX 推出“星鏈”計劃，完整版“星鏈”計劃衛(wèi)星總數將達到 4.2 萬顆 。其中，高軌衛(wèi)星的主要應用就主要解決導航定位、應急通信的問題，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)網接入服務。
在近日的德國洪災中，SpaceX 的星鏈衛(wèi)星就已發(fā)揮作用。萊茵蘭-普法爾茨州內，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正常。SpaceX 通過設立星鏈天線設備，提供完全免費的衛(wèi)星寬帶服務，為當地救災提供通信保障。
信息流整合
7 月 20 日晚上，網友 manto 創(chuàng)立騰訊共享文檔《待救援人員信息》，24 小時內這份文檔被上千網友自發(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)結著鄭州交警使用的“全境智能安全應急大屏”，用戶上報的險情信息，會第一時間成為交警進行災情研判、指揮調度的信息支持。
觸及不到尖端科技的普通民眾們，也在通過互聯(lián)網、共享文檔、實時求助小程序，盡力讓每一個求助信息有回應。
自動測溫、地理信息技術
隨著洪災慢慢平息，科技在災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區(qū)部署。
地理信息技術是災后重建的重要手段，可以為災后重建規(guī)劃提供信息支撐。
以交通為例，在對四川地震中受災嚴重的川九路進行重建時，四川省公路設計院公司基于地理信息云平臺和地理空間信息技術，整合了沿線地形、地質災害、交通道路及環(huán)境等數據，實現(xiàn)了地理空間信息數據的三維可視化，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)提供數據支持。
4. 技術應對全球變暖
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)的洪災已經在德國、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。數據統(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、綠色生活生產等常規(guī)方式外，近幾年也興起一些技術手段，比如碳捕集與封存技術(簡稱 CCS)。
該技術的原理是通過設備把大型發(fā)電廠所產生的二氧化碳(CO2)收集起來，并用一些方法儲存以避免其排放到大氣中。這種技術被認為是當下煤炭密集工業(yè)領域減排二氧化碳的唯一技術路徑，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 的應用上國內尚在早期。相關專家認為，在中國廣泛商業(yè)推廣 CCS 技術要經過 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，值得關注的還有固碳技術，即通過生態(tài)建設、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，能源結構轉型，其實也是政府在減碳上的布局之一。
但是，由于 CCS、固碳等技術在實際應用中性價比低，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;而新能源的應用也受電池等儲能技術的制約，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。中國科學院院士丁仲禮在此前的中國科學院學部第七屆學術年會上就提出，碳中和應強調“技術為王”。
長期來看，要想應對、改變當下的極端天氣，唯有靠科技。(作者：張核)
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