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2021-10-21 06:34:28

發(fā)明與創(chuàng)新訂閱 2021年29期 收藏

關鍵詞：暴雨河南應急

突如其來的暴雨席卷中原腹地，河南鄭州成為這輪降雨的中心，受災情況嚴重。暴雨無情，人間有愛。在汛情面前，中國人民團結(jié)一心、眾志成城，經(jīng)受住了極端天氣帶來的考驗。暴雨過后，人們開始反思，總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷提升應對能力。

2021年7月20日，一場歷史罕見的極端強降雨出現(xiàn)在河南部分地區(qū)。從城市街道到鄉(xiāng)村屋舍，暴雨如注、洪水泛濫。在鄭州，一場相當于北京常年近半年的雨，在短短一個小時內(nèi)向這座城市潑下。

暴雨，以一種牽動人心的慘烈方式，一下子打破了太多人對于這個名詞的認知。中央氣象臺首席預報員張濤在接受采訪時表示：“找不到比‘史上罕見的極端特大暴雨’更合適的形容了?！?/p>

除降雨數(shù)據(jù)極端外，持續(xù)強降雨給河南各地帶來的內(nèi)澇、洪水并沒有隨著降雨結(jié)束而消失，交通中斷、糧食告急， 數(shù)百萬河南群眾受災。緊急形勢下，全國各地千里馳援、迅速反應，各種抗洪搶險救援裝備投入一線，以溫暖傳遞溫暖，以信心喚起信心，全力保障人民的生命財產(chǎn)安全和災后恢復。

溫暖感動之余，人們不禁開始反思，一場暴雨，何以至此？我國暴雨多發(fā)，但存在的預報難題該如何破解？為何這場暴雨帶來的損失如此慘重？我們又將如何更好地應對下一場暴雨？

圖/東方IC

河南創(chuàng)紀錄特大暴雨的形成

大暴雨，特大暴雨，今年最大降雨，數(shù)十年來最強降雨……前段時間，河南暴雨刷屏，多個站點打破7月單日降水紀錄，鄭州更是1小時降下超常年1個月的雨量。受暴雨影響，河南多地出現(xiàn)內(nèi)澇、洪水，街邊車輛被卷走，災情牽動全國人民的心。為何河南雨勢如此猛烈？

突破中國大陸歷史極值

400mm等降水量線是我國一條重要的地理分界線，大致經(jīng)過大興安嶺—張家口—蘭州—拉薩—喜馬拉雅山脈東南段一線，是我國半濕潤和半干旱區(qū)的分界線。河南地處400mm～800mm等降水量線區(qū)域，這意味著，它雨水并不充沛，降水相對不足。

歷史上，河南主要受干旱威脅，旱災多于雨災、澇災。但受季風性氣候影響，河南降水量時空分布不均，夏季也會發(fā)生強降雨，約占全年降水量的一半。7月份，河南正好處于華北雨季和臺風季的雙重影響下。

7月17日以來，河南鄭州、焦作、新鄉(xiāng)、洛陽、南陽、平頂山、濟源、安陽、鶴壁、許昌等地出現(xiàn)特大暴雨，強降雨中心位于鄭州，最強時段集中在7月19日至20日。從7月17日20時到20日20時，鄭州的過程降雨量達到617.1mm，相當于3天下了以往1年的雨量。

7月20日16時到17時，短短1小時內(nèi)，鄭州的降雨量達到了201.9mm，超過中國大陸小時降雨量的歷史極值。巧合的是，此前的極值也發(fā)生在河南：1975年8月5日，河南林莊，小時降雨量為198.5mm。

新中國成立以來，河南曾出現(xiàn)過5次全省性的強降雨過程，其中1975年的“75·8”暴雨最為猛烈。據(jù)中國天氣網(wǎng)氣象分析師張娟介紹，1975年8月5日至8日，受7503號臺風影響，河南暴雨中心泌陽縣林莊6小時雨量830.1mm，24小時雨量達到1060.3mm，3天雨量1605.3mm。

“通過比較可以看出，此次暴雨過程全省累計雨量最大值、1小時最大降雨量及日雨量都突破極值，均大于上述5次過程；日最大降雨量和6小時最大降雨量，則僅次于‘75·8’過程?！焙幽鲜庀笈_副臺長蘇愛芳說，按照河南省地方標準暴雨過程氣象強度評估規(guī)范，綜合考慮持續(xù)天數(shù)、過程范圍、最大日降雨量等指標，此次暴雨過程強度達到“特強”等級。

多因素疊加影響汛情

此次河南暴雨具有累計雨量大、持續(xù)時間長、短時降雨強、極端性突出的特點。中央氣象臺首席預報員陳濤解釋稱，西太平洋副熱帶高壓（副高）、大陸高壓、臺風“煙花”等多種因素共同造成了河南持續(xù)特大暴雨過程，而非某種因素單獨影響。

大氣環(huán)流形勢穩(wěn)定，降雨持續(xù)時間長。據(jù)蘇愛芳介紹，副熱帶高壓和大陸高壓分別穩(wěn)定維持在日本海和我國西北地區(qū)，導致兩者間的低值天氣系統(tǒng)在黃淮地區(qū)停滯少動，河南中西部因此出現(xiàn)長時間降水天氣。

臺風遠程“操控”，水汽條件充沛。7月中旬，河南處于副熱帶高壓邊緣，對流不穩(wěn)定能量充足；7月18日，臺風“煙花”在西太平洋生成并向我國靠近?！啊疅熁ām然還沒有登陸我國，但其北側(cè)和副熱帶高氣壓之間形成聯(lián)通氣流，持續(xù)向我國黃淮一帶輸送，在偏東風的影響下，大量水汽從海上向河南一帶匯集，再加上河南本地的地勢抬升，以及天氣系統(tǒng)穩(wěn)定維持的效應，造成了此次河南特大暴雨集中的情況?！标悵f。

地勢抬升，即地形原因。蘇愛芳表示，太行山區(qū)、伏牛山區(qū)特殊地形對偏東氣流起到抬升輻合效應，強降水區(qū)在河南省西部、西北部沿山地區(qū)穩(wěn)定少動，地形迎風坡前降水增幅明顯，雨勢更強。

對流“列車效應”也是導致極端強降水的原因?！傲熊囆笔侵付鄠€風暴單體（雷雨云團）先后經(jīng)過同一個地點，就像列車的不同車廂先后經(jīng)過同一鐵軌一樣，間歇性的短時強降水將最終導致發(fā)生局地大暴雨或特大暴雨。

“在穩(wěn)定天氣形勢下，中小尺度對流反復在伏牛山前地區(qū)發(fā)展并向鄭州方向移動，形成‘列車效應’，導致降水強度大、維持時間長，引起局地極端強降水?！碧K愛芳說。

暴雨中的“高科技”力量

河南特大暴雨牽動了無數(shù)人的心。在救災現(xiàn)場，我們不僅看到了沖鋒逆行的救援人員和團結(jié)同心的民眾，還看到了科技向善的力量：翼龍無人機、應急動力舟橋、衛(wèi)星電話……許多高科技救援設備在搶險救災中派上了大用場。

無人機帶來通信信號

“米河鎮(zhèn)的鄉(xiāng)親們，因暴雨致通信中斷，應急管理部緊急調(diào)派翼龍無人機抵達你鎮(zhèn)上空，可暫時恢復中國移動公網(wǎng)通信。受翼龍無人機滯空時間限制，公網(wǎng)恢復時間只有5小時，請盡快報告情況、聯(lián)系家人。祝平安！——中國移動?！边@是一條7月21日深夜中國移動發(fā)給河南鞏義市米河鎮(zhèn)用戶的短信。

河南鞏義市米河鎮(zhèn)是此次受災較嚴重的地區(qū)之一，斷電斷網(wǎng)使得那里一度和外界失去了聯(lián)絡。7月21日鎮(zhèn)上居民張玉（化名）收到中國移動發(fā)來的短信時，她和丈夫正打算冒雨去找外出還未歸家的女兒，“第一次覺得短信的文字也可以這么溫暖，感覺整個世界都亮了。”在聯(lián)系到女兒，互報了平安后，張玉打開微博，幫鎮(zhèn)上其他親朋好友發(fā)布求救信息，“這是救了我們命的5個小時！”

當天，翼龍大型長航時無人機應急通信系統(tǒng)從貴州安順千里奔襲，跨越4省1200公里，第一時間飛往鞏義市米河鎮(zhèn)執(zhí)行應急通信保障任務，完成了米河鎮(zhèn)緊急網(wǎng)絡信號覆蓋，有力地支撐了防汛指揮調(diào)度互通信息，并于22日早6時15分返回貴州安順。

據(jù)悉，翼龍大型長航時無人機應急通信系統(tǒng)利用大型固定翼無人機搭載中國移動無線通信基站，采用4G/5G通信技術，通過衛(wèi)星傳輸。當無人機上升至高空時，便形成了臨時的“基站塔”，可擺脫地面供電、通信回傳的束縛，快速打通指揮中心與指定區(qū)域之間的通信。這種基站是出現(xiàn)地震、洪水、泥石流等自然災害時，通信保障的利器。

翼龍無人機（圖 /新華網(wǎng)）

動力舟橋緊急轉(zhuǎn)移被困村民（圖/新華網(wǎng)）

7月22日早上，應急管理部收到鄭州市消防部門反映，中牟縣阜外華中心血管病醫(yī)院附近基站全部斷電，四周全是水，應急通信車無法開過去。當天13時36分，翼龍大型長航時無人機應急通信系統(tǒng)又從貴州安順再次起飛，前往鄭州市，為醫(yī)院的救援工作提供網(wǎng)絡保障。

應急動力舟橋架起生命轉(zhuǎn)移線

7月22日，河南新鄉(xiāng)衛(wèi)輝市汛情升級，安都鄉(xiāng)前稻香村和后稻香村上千名群眾被困。當晚，中國安能集團有限公司的專業(yè)救援人員，攜應急動力舟橋、全地形兩棲救援車等裝備30臺套，從鄭州搶險救援現(xiàn)場奔赴衛(wèi)輝市頓坊店鄉(xiāng)牛場村，連夜搭設應急動力舟橋，及時轉(zhuǎn)移群眾。

經(jīng)過一夜奮戰(zhàn)，兩臺長40米寬8米的動力舟橋架設完成，每臺可按10.8公里/小時的速度，滿載450人，實現(xiàn)快速水上機動。

應急動力舟橋由中國船舶重工集團應急預警與救援裝備股份有限公司生產(chǎn)制造，被譽為救援“航母”，它主要有兩種作業(yè)模式，一種是把多個河中舟和兩個岸邊舟連在一起，形成帶式浮橋，保障履帶載60噸或輪式軸壓力13噸以下的荷載通過江河。另外一種是將若干河中舟和岸邊舟拼接組合，作為漕渡門橋使用，起到渡船的作用。

在新鄉(xiāng)，救援人員將3個河中舟、1個岸邊舟拼在一起，組成漕渡門橋，共搭設兩臺，每臺展開后長40米，寬8米，車行道寬5米，總承載力可達到65噸。

7月25日上午，從河南鶴壁傳來消息，衛(wèi)河新鎮(zhèn)鎮(zhèn)彭村段決口封堵進入關鍵時刻。在新鄉(xiāng)轉(zhuǎn)移被困群眾時立下大功的應急動力舟橋也出現(xiàn)在封堵現(xiàn)場。

“我們在鶴壁這邊的主要任務是操作應急動力舟橋轉(zhuǎn)運封堵決口工程裝備，還有類似沙袋等封堵決口用的物料，連沖鋒舟和橡皮艇都能放在里面，它能起到關鍵性作用?！敝袊爸毓ぜ瘓F應急預警與救援裝備股份有限公司高級項目經(jīng)理藍燕明表示，從2008年汶川大地震起，應急動力舟橋就開始使用了，當時一次頂多轉(zhuǎn)移100多人，而現(xiàn)在一次轉(zhuǎn)移400多人都沒問題。

衛(wèi)星電話讓更多生命獲救

強降雨曾讓鄭州大學第一附屬醫(yī)院（下稱“鄭大一附院”）河醫(yī)院區(qū)全部斷電，幾十臺手術被迫中斷，ICU（重癥監(jiān)護病房）里的600多名病人失去設備支持，現(xiàn)場情況十分危急，普通病房大量病人輸氧告急，急需轉(zhuǎn)移至新的治療地點，但通信信號中斷帶來很大阻力。

關鍵時刻，中國電信河南公司在鄭大一附院河醫(yī)院區(qū)緊急開通天通衛(wèi)星業(yè)務。鄭大一附院副院長茍建軍表示，暴雨突如其來，醫(yī)院萬人轉(zhuǎn)移協(xié)調(diào)難度大，常規(guī)聯(lián)系方式失靈，衛(wèi)星電話關鍵時刻起了重要作用。

據(jù)了解，在此次抗洪救援工作中，中國電信衛(wèi)星公司緊急投入100臺天通衛(wèi)星電話、20部海事衛(wèi)星電話、20部歐星衛(wèi)星電話、1部衛(wèi)星數(shù)據(jù)終端馳援河南災區(qū)，給救援協(xié)調(diào)工作提供了保障。不少信號中斷地區(qū)的群眾也通過衛(wèi)星電話給家屬報了平安。

天通一號衛(wèi)星系統(tǒng)定位于窄帶移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，具有覆蓋廣、通信距離遠、不受地理環(huán)境限制等優(yōu)點，給災區(qū)惡劣條件下的緊急通信工作提供了強力支持。“手機沒有信號時，只要拿出衛(wèi)星電話，天線朝天對上衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)通信?！敝袊娦判l(wèi)星公司支援小組成員楊夢說。

目前衛(wèi)星電話不僅支持語音和短信，數(shù)據(jù)終端也可以實現(xiàn)上網(wǎng)，如可以傳一些受災現(xiàn)場圖片，救援隊伍可以給指揮部傳輸現(xiàn)場圖片，等等。

據(jù)介紹，天通衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是我國自主建設的首個衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，填補了國內(nèi)自主衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的空白，這次馳援河南成功實現(xiàn)了天地一體的應急通信調(diào)度。

暴雨后的深思

災情讓人揪心，也讓人反思。這場引起全國關注的極端降雨導致城市嚴重內(nèi)澇的災害，不僅讓人們意識到近年極端天氣多發(fā)且突發(fā)、強度漸增的趨向，更引導城市特別是大城市思考如何提高應“極”管理能力、提升應對極端天氣的能力。

暴雨造成河南受災嚴重（圖/新華社）

精準暴雨預警仍是世界難題

暴雨洪澇是我國最常見、最嚴重的自然災害之一。氣象界關于暴雨的劃定以24小時總雨量達到或超過50mm為標準。

本次強降雨過程中，鄭州氣象觀測站以201.9mm的小時降雨量突破了中國大陸小時降雨量歷史極值?！斑@樣的小時降雨量在世界上都是相當極端的?！敝袊鴼庀罂茖W研究院研究員羅亞麗說，想更深入地了解具體影響因素，理清此次過程的機理還需進一步挖掘。

專家指出，暴雨事件是多尺度天氣系統(tǒng)和宏微觀物理過程相互作用的結(jié)果，在全球大氣科學研究領域是熱點、也是難點。

在我國，暴雨預報主要通過數(shù)值天氣預報模式產(chǎn)品結(jié)合預報員自身知識經(jīng)驗進行。研究發(fā)現(xiàn)，盡管有些極端暴雨出現(xiàn)時環(huán)流形勢整體穩(wěn)定、清晰，但其中還有中小尺度對流系統(tǒng)在發(fā)生作用，其尺度可能只有一兩百公里，生命周期只有幾小時，當前的數(shù)值預報模式很難將其準確清晰地表達出來。

專家認為，攻關暴雨預報難題，最根本的途徑是加強對大氣變化的精密監(jiān)測和提高數(shù)值預報的精準度?！皵?shù)值預報是基礎，要在實踐中提煉出來科學問題，大膽創(chuàng)新?！敝袊こ淘涸菏坷顫纱徽f。

數(shù)值模式的改進不能一蹴而就，對暴雨發(fā)生發(fā)展機理也有待深入認識。羅亞麗表示，她和團隊曾用兩年多時間才把2017年廣州“5·7”暴雨這一案例研究得比較明白。

“我國暴雨多發(fā)，卻很難以一套既定的模板‘套用’每一次極端事件。”羅亞麗說，我國地域遼闊，不同區(qū)域常出現(xiàn)不同類型的暴雨，如華南前汛期暴雨、江淮流域梅雨鋒暴雨、西南低渦暴雨、華北低槽和低渦暴雨、東北冷渦暴雨以及沿海臺風暴雨等。

但無論多難，暴雨預報仍是我國的“必答題”。陳濤認為，現(xiàn)階段專家型預報員需要具備敏銳的洞察力，從海量觀測和預報信息中分析關鍵影響系統(tǒng)及其與未來暴雨發(fā)生時間、地點和降水量的關聯(lián)，及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)預報偏差，凝練關鍵預報因子，借助各類現(xiàn)代化預報技術，最終形成對重大暴雨過程的正確預報意見。

預警發(fā)出后，應急響應措施更重要

“這場暴雨放在全世界任何一個城市，我相信情況都跟鄭州差不多，但如果應對及時，有可能損失會減少。”中國水利學會減災專業(yè)委員會特聘專家、華南理工大學水利水電工程系教授黃國如表示。

2010年12月，河南省印發(fā)《河南省氣象災害應急預案》指出，氣象部門及時發(fā)布氣象災害監(jiān)測預報信息，并與公安、民政、環(huán)保、國土資源、交通運輸、鐵道、水利等相關部門建立相應的氣象及氣象次生、衍生災害監(jiān)測預報預警聯(lián)動機制，實現(xiàn)相關災情、險情等信息的實時共享。

應急預案要求，在預警信息發(fā)布后，省應急指揮部成員單位要認真研判氣象災害預報預警信息，密切關注天氣變化及災害發(fā)展趨勢，有關責任人員應立即上崗到位，組織力量深入分析、評估可能造成的影響和危害，有針對性地提出預防和控制措施，落實搶險隊伍和物資，做好啟動應急響應的各項準備工作。針對暴雨，應急預案還明確，公安、交通運輸部門對水毀積水路段制定繞行路線，實行交通引導或管制。

從7月20日當天鄭州的情況來看，氣象部門確實已經(jīng)做出了預警，但預警發(fā)出后，應急響應措施更為重要。

國家減災委專家委員會委員程曉陶表示，氣象部門連續(xù)發(fā)布了最高級別的預警，但問題在于，我國目前還沒有形成一套完整的針對氣象預警的應急機制。河南的洪災暴露出一些不足，在應急處置的法制上、體制上和運作機制上，“我們需要總結(jié)，還有很多工作要做”。

“我覺得最重要的一條是，應對特大暴雨，健全完善應急響應機制。將來如果其他片區(qū)出現(xiàn)了特大暴雨，可以大大地降低災害損失。另外，需要提高普通民眾的自救和互救的技能。在關鍵時刻，極端暴雨導致的災難性場景，民眾容易不知所措，需要他們具備應災的心理素質(zhì)和基本的防災知識?！背鞘兴麑W者、西安理工大學教授侯精明表示。

海綿城市建設要更加精細化

2016年，鄭州曾成為河南省海綿城市建設試點。有網(wǎng)友不禁提問，發(fā)生特大暴雨之后，鄭州建設的海綿城市“失效”了嗎？

北京工業(yè)大學教授、城市規(guī)劃系主任李強說，這次降雨鄭州氣象觀測站最大小時降雨量達201.9mm，應對這種特大暴雨，海綿城市是解決不了問題的。

李強說，從國際上看，海綿城市最主要是解決水質(zhì)、水生態(tài)和雨水資源利用的問題。我國海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

我國《海綿城市建設指南》提出年降雨總量控制率最佳為80%至85%，也就是控制全年80%至85%的降雨量，其對應的降雨主要為中小雨。海綿城市主要對中小雨發(fā)揮作用。在《鄭州市海綿城市專項規(guī)劃（2017—2030）》公示稿中，主城區(qū)的年徑流總量控制率為73%，對應的設計降雨量僅為20.5mm。

而當面對夏季對流天氣產(chǎn)生的暴雨等極端天氣時，更需對癥下藥。李強認為，面對這種特大暴雨，從長遠來看，海綿城市建設應該與城市自然生態(tài)體系修復與建設有機結(jié)合，切實踐行國家生態(tài)文明戰(zhàn)略。

中國城市規(guī)劃設計研究院生態(tài)市政院副院長、中國市政工程協(xié)會市政規(guī)劃委員會副主任呂紅亮指出，海綿城市建設要更精細化的布置。比如，在提高控制和抵御洪澇的能力方面，最先要做到的，是盡量把洪澇控制在城市之外?！巴ㄟ^河湖濕地、調(diào)蓄和行泄空間的管控預留與建設，提高對暴雨的抵御、消減和調(diào)蓄作用?！?/p>

除了大范圍地控制洪澇，提高縣域地區(qū)的承受能力也是關鍵所在。呂紅亮解釋說，這次的降雨中心并不在鄭州市中心，而分散式的小縣城或因低密度被忽視了，但其設施水平相對較低、脆弱，應急響應能力弱，同樣可能導致相對較大的損失。與之相對的，新城新區(qū)由于規(guī)劃得當，在災難來臨時受影響比較小。因此，要適度提高新城新區(qū)建設標準和推動低影響開發(fā)，其中包括提高城市建設標高、行泄通道預留標準和排水管網(wǎng)能力等。（本刊綜合）■

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