當暴雨、洪災來臨時，科技能做什麼？

河南籍江蘇消防員三年沒有回過家媽媽悄悄驅車百里給兒子做飯

在自然的絕對力量面前，科技能發揮什麼作用？

文/張核編輯/楊楊劉景豐

製圖/王澤華

來源：甲子光年

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，這就像一種例行提示，大多數人並未在意；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，省內大部分地區仍有持續降雨，東南部地區還有可能繼續遭遇短時強降水。

在暴雨災害過後，很多人將災害的原因之一歸咎爲預警不夠。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，並且在7月16日9時50分就發佈了河南省的第一次暴雨橙色預警信號。

從結果看，這並沒有減弱洪災的破壞力。科技力量在自然災害面前“失靈”了嗎？爲什麼暴雨預警沒能喚起足夠高的防災意識？什麼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週，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，已經先後出現了北美寒潮、澳洲洪水、美國墨西哥高溫旱情。

全球頻發的極端氣象，正考驗着當下的科技時代。除了預警之外，科技在應對自然災害中還能起什麼樣的作用？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日首次發佈暴雨預警之後，河南氣象臺的預警一直沒有停過。從16日到19日，河南氣象局日均發佈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。瞭解氣象知識的或許明白，短期內的氣象預測由於瞬時變化多，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，此後更是連發五條紅色預警。

但對中原地區居民來說，雨季收到暴雨提醒是一件頗爲平常的事情，這些預警並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於1956年，自有記錄以來，該氣象站所承擔的監測範圍內，省內的年平均降水量大約爲800毫米。但僅在7月19日6時至20日15時之間，河南新中鎮的降水量已經達到了609.1毫米。

而根據中國氣象局規定，24小時內降雨量在50毫米以上，即爲暴雨。

這麼大的降雨量，爲什麼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採訪時提到，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，降雨的範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，由於過去缺乏經驗積累，很難準確預報。

對於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節都存在某些不確定性，儘管在各國氣象領域，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。由於天氣情況是由巨量的動態參數決定的，比如溼度、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。

目前氣象預報中採用的技術，如雷達和衛星雲圖，解決的是預測是否有極端天氣發生的問題。而降水量是50ml還是200ml，在雷達和衛星雲圖上，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颱風“煙花”的影響。因此要更準確地預測這次降雨量，起碼是要獲得亞歐範圍內的大氣環流強度，但現實的情況是，很多地區的站網建設情況較落後，能獲得的資料並不充分。

因此，現在的高科技，在精準的暴雨預測中仍面臨諸多困難。

2.預警如何更有效？

如果現實條件是不可抗力，那麼預警體系可以看作人爲可控因素。

“是有收到預警，但沒有人會想到20號下午就會那麼大，也沒人會因爲暴雨預警不上班的。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”所造成的後果並不會有明確的認知。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在發送，根據河南本地寶消息，下午1點開始，鄭州的東三環、南三環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揮好的作用——APP的消息提示優先級不夠高，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。

據南方週末報道，一位鄭州市防汛抗旱指揮部的幹部指出，預警不是法律，主要還是建議。員工是否去上班取決於用人單位，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。

儘管預警並不能阻止災害的發生，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。以日本爲例，作爲地震多發國，在地震來臨的十秒內，有一套全國瞬時警報系統。警報系統接入的是運營商系統，也就是說，手機只要有信號，在警報被髮出的時候，就會收到配合特殊鈴聲的最高優先級彈屏，電視、廣播等播出內容也是立時跳出。

民衆基於應對地震的經驗，在收到警報的第一時刻，各部門採取相應的應急措施：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、人員儘快撤到安全地帶。

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、衛星監測、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

7月21日晚，一條消息引起了關注。中國新型繫留無人機天樞-A8投入河南災區搶險，爲災區提供包括照明、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個小時後，於18時21分抵達任務區。同時搭載移動、聯通、電信三家信號基站的“翼龍”，是中國航空工業集團有限公司打造的應急救災型無人機系統。

翼龍無人機相當於一個空中基站，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，還可以完成災害現場探查、應急物資投送等任務。

極端災害發生時，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出，搶險救災現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的通信中斷區，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，翼龍在補充燃料後再次出發，爲鄭州城區正東的中牟縣的阜外華中心血管病醫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，在河南新鄉市的積水水面上架設完成。四個小時後，1000多名被困村民完成緊急轉移。

被稱爲“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小時可以抽乾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。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”救生機器人也於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於人力。

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。

衛星監測

中國在太空的朋友也參與了此次地面救援。7月21日起，我國的風雲氣象衛星與高分辨率對地觀測高分二號衛星同時將視野對準河南上空，實時監測河南雨勢、雨情變化，爲實時天氣形勢研判和後續災情評估提供高技術天基觀測支持。

據媒體報道，高分衛星在21日內成像2次，獲取災區有效數據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，用於洪澇監測和災後評估。

衛星定位、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蒐集與傳送。

國外已經形成了相對成熟的衛星產業鏈。美國太空技術公司SpaceX推出“星鏈”計劃，完整版“星鏈”計劃衛星總數將達到 4.2 萬顆。其中，高軌衛星的主要應用就主要解決導航定位、應急通信的問題，中軌衛星、低軌衛星則主要用於衛星移動通信、互聯網接入服務。

在近日的德國洪災中，SpaceX的星鏈衛星就已發揮作用。萊茵蘭-普法爾茨州內，由於大量移動基站被沖毀，因此目前移動通信並未完全恢復正常。SpaceX通過設立星鏈天線設備，提供完全免費的衛星寬帶服務，爲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”功能後，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佈即時求助信息。

暴雨之後，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”。該系統後臺聯結着鄭州交警使用的“全境智能安全應急大屏”，用戶上報的險情信息，會第一時間成爲交警進行災情研判、指揮調度的信息支持。

觸及不到尖端科技的普通民衆們，也在通過互聯網、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

隨着洪災慢慢平息，科技在災後重建中的作用越來越凸顯。無人機消殺、自動測溫系統等防疫措施已開始在鄭州災區部署。

地理信息技術是災後重建的重要手段，可以爲災後重建規劃提供信息支撐。

以交通爲例，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於地理信息雲平臺和地理空間信息技術，整合了沿線地形、地質災害、交通道路及環境等數據，實現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，爲重建後的運營持續提供數據支持。

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，暴雨引發的洪災已經在德國、比利時等歐洲發達國家造成近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，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，被世界氣象組織宣佈是自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，美國宇航局聯合美國國家海洋和大氣局宣佈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。

氣候變暖的背後，則是碳排放在加速。數據統計，工業革命時期，地球表面空氣中二氧化碳濃度約爲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，並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電廠所產生的二氧化碳（CO2）收集起來，並用一些方法儲存以避免其排放到大氣中。這種技術被認爲是當下煤炭密集工業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。例如美國德克薩斯休斯頓的NRG‘s WA Parish發電廠，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。