風雲三號H星效果圖科技。 國家衛星氣象中心供圖
泥石流雷視融合監測儀科技。 自然資源部地質災害技術指導中心供圖
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在浙江新昌縣長詔水庫，無人機開展巡查科技。 浙江省水利廳供圖
無人船在開展水文應急監測(資料圖片)科技。 江蘇省水文水資源勘測局供圖
當前，正處於防汛關鍵期科技。習近平總書記強調，各地區各有關部門要進一步落實安全工作責任，加強監測預警和巡查排險，抓實抓細各項工作，切實保障人民群眾生命財產安全。
守護人民群眾生命財產安全，要向科技創新要答案科技。目前，一系列新科技正從實驗室走向防汛一線，推動防汛減災從“被動應對”向“主動預判”轉變。
本期“院士講科普”欄目邀請中國工程院院士沈學順、張建雲、殷躍平，聚焦防汛減災的前沿領域，從空、水、地等3個維度系統解讀其中的“含新量”，讓我們看到防汛中的“科技密碼”科技。
——編 者
氣象預警如何做到更快一步
氣象“晶片”持續最佳化科技，提升準確性
本報記者 蔣雪鴻
當前，我國進入“七下八上”防汛關鍵期科技。災害的防、抗、救均與氣象條件密切相關，氣象也因此被賦予了“第一道防線”的定位。
“現代防災減災救災高度依賴預警聯動機制科技。”中國工程院院士、中國氣象局地球系統數值預報中心研究員沈學順說，防汛時，氣象部門看清風雲的走勢、算準暴雨的量級，提早發出警報，才能讓後續的水利排程、群眾安全轉移、應急資源部署等工作有條不紊地運轉。
風雲變幻，氣象預警如何做到更快一步？這就必須提到被譽為氣象“晶片”的數值預報模式科技。數值預報模式是基於數學物理學方法，將大氣的運動規律化為“方程組”，把大氣狀況的“初始值”代入“方程組”，利用超級計算機演算未來的各種氣象情況。預報員在計算結果的基礎上，作出最終決斷，形成天氣預報。“數值預報模式就是天氣預報的‘上游’，是產生天氣預報的重要資料來源。”沈學順說。
數值預報模式如何發揮防汛減災作用科技？
“江河定期的漲水叫汛，汛與降水是密切相關的科技。”沈學順解釋，造成江河流域水位上漲、引發汛情的降水，既可能來自颱風、冷渦等大尺度的天氣系統，也可能來自催生局地暴雨、強對流天氣等的中小尺度天氣系統。
“對於大尺度的天氣系統，數值預報模式已發揮作用科技。”沈學順說，比如預報體量龐大的颱風，透過全球數值預報模式預報受高空引導氣流影響的颱風路徑，而區域高解析度模式則進一步預報臺風的強度及其帶來的風雨影響，兩者配合，為後續的防災減災拉網布局提供一張“防汛地圖”。面對今年影響我國的颱風“巴威”，數值預報模式全天候高速運轉，協助相關部門動態更新臺風防禦的“時間表”和“路線圖”。
然而，預報中小尺度天氣系統仍是數值預報界的世界級難題科技。暴雨、強對流天氣等持續時間相對較短，空間尺度往往只有幾公里到幾十公里，其發生過程在數值預報模式中很難被完全模擬。
為了把天氣系統算得更準科技，我國氣象“晶片”跨越了哪些科技關卡，未來又將如何繼續發展？
沈學順介紹，首先是解析度不斷提升科技。解析度如同相機的畫素，畫素越高，畫面越清晰，會直接影響數值預報模式的準確性。目前我國全球模式的解析度已達12.5公里，與國際水平接軌。同時，在利用國產風雲衛星、海洋衛星等方面取得了長足的進步。透過先進的資料同化技術，相關資訊被即時整理並代入“方程組”，提升預報能力。
談及未來，沈學順的目光投向了更廣闊的科學前沿，“數值預報模式的解析度將繼續提升科技。同時，科學家正在藉助人工智慧進一步最佳化‘方程組’，提高準確性。”大氣運動本身存在極強的混沌性與不確定性，疊加當下全球氣候變化帶來的氣候環境複雜化、極端天氣氣候事件頻發多發等新形勢，大大增加了氣象預報的難度，也對數值預報模式的精度、適配性和應變能力提出了新挑戰。“數值預報模式迭代，是一個持續探索、完善的過程，只能不斷縮小誤差、提升預警效能，盡最大可能降低災害損失。”沈學順說。
怎麼預判大江大河洪水
防汛“耳目”和“參謀”更智慧
本報記者 王 浩
“雨下了多大”“水位漲多高”，雨水情資訊的監測預報預警是防汛救災的“耳目”和“參謀”，是科學排程決策、加固堤壩、轉移避險救災的重要基礎支撐科技。近年來，一系列新技術、新裝置不斷應用，雨水情監測預報“三道防線”建設不斷推進，“耳目”和“參謀”更智慧。
什麼是雨水情監測預報“三道防線”？中國工程院院士、水利部科技委副主任張建雲介紹，這是由氣象衛星、天氣雷達和水利測雨雷達網、雨量站網、水文站網加上“降雨—產匯流—洪水演進”預報模型共同組成的“防線”科技。目前，全國大江大河洪水預見期已從3天延長到10天。
“第一道防線”緊盯“雲中雨”科技。張建雲說，衛星遙感、天氣雷達、水利測雨雷達等即時監測雲團演變、水汽條件和降雨發展趨勢，提前預測暴雨落區、時間和強度，並以降水預報驅動水文模型。截至2026年6月，水利系統已建成240部水利測雨雷達。
“第二道防線”緊盯“落地雨”科技。張建雲介紹，一方面，過去難以精準掌握雨下到哪裡、特定區域下了多少等情況，如今測雨雷達和多源降水資訊的監測融合應用，提高了計算精度。另一方面，分散式水文模型、“物理機理模型+數字模型”雙驅動洪水預報方法等，能準確反映面雨量分佈，有效提升洪水預報精度和可靠性。
“第三道防線”緊盯“河中水”科技。張建雲介紹，透過準確的水文站水位、流量等洪水即時監測資料，水文學模型與水動力學模型的耦合應用，可以推演洪水的演進路徑，分析洪水淹沒範圍和退水過程，持續開展滾動傳導預報。
讓資料“跑”在洪水前，能為防汛救災贏得主動權科技。張建雲介紹，目前，近2000條河流、4300餘個斷面實現洪水作業預報常態化。
一些水文測站降雨量超過歷史極值，部分傳統乾旱地區多次發生破紀錄暴雨洪水……如今，部分水文氣象規律的變化，打破了傳統認知科技。這對防災減災救災工作提出更高要求。“我們必須堅持科技創新，推動資訊科技、人工智慧等在防汛減災領域的運用，讓監測預報預警更精準、更及時，不斷提升抵禦水旱災害能力。”張建雲說。
數字孿生水利就是一項重要的創新成果科技。“面對極端天氣頻發、複合災害鏈放大、下墊面不斷變化等挑戰，傳統依賴單一資訊、單一模型、經驗判斷和臨場處置的防汛減災模式，已難以滿足複雜多變的防洪需求。”張建雲介紹，數字孿生技術把江河湖庫“搬”進網際網路，能開展預報、制定預案。
“虛擬世界”預演，可以透過高保真數字底板開展洪水預報預演與情景分析，模擬不同暴雨洪水過程，預測洪峰抵達時間、最高水位、淹沒範圍等關鍵指標……在數字空間反覆模擬分析水庫群排程等方案，防汛人員能提前識別風險點和薄弱環節，將數字世界的算力轉化為防汛一線的能力科技。
“防災減災救災是一項長期任務科技。”張建雲表示，抵禦水旱災害必須把人防和技防緊密結合起來。一方面，防汛救災的新情況、新特點對技術創新提出更高要求，要緊盯短板弱項，在儀器裝置等關鍵技術領域持續發力；另一方面，要始終築牢責任的“堤壩”，讓好技術真正發揮作用。
地質災害防治手段有哪些升級
防控範圍由“點”向“面”拓展
本報記者 常 欽
“極端氣候正在重塑我國地質災害的發生規律與風險格局科技。”中國工程院院士、自然資源部地質災害技術指導中心首席科學家殷躍平說，傳統“南澇北旱”格局正在發生變化。北方暴雨頻次、強度大幅抬升，南方暴雨呈現旱澇極端分化，極端降雨表現出短時雨強激增、旱澇急轉……這不僅提升了傳統高風險區的災害活動性，也使以往相對不易成災的區域相繼出現群發性地質災害。
極端氣候條件下科技，地質災害防治面臨哪些新挑戰？
一個突出變化，是災害分佈從單點隱患向全域風險面延伸科技。殷躍平說，大量中低易發區受極端降雨影響，可能轉變為中高易發區，防控範圍須由“點”向“面”拓展。
隱患還變得更小、更隱蔽科技。過去防控重點是規模數十萬立方米甚至更大的大中型滑坡崩塌，當前全國山區超95%的地質災害卻是幾萬乃至幾立方米的中小型致災體。更棘手的是成災機制轉變：極端降雨引發的災害多發展為高位啟動、遠端運移、連鎖轉化的動力災變鏈。
殷躍平表示，這意味著，風險評估不能只判斷坡體“會不會滑”，還要計算失穩後“能滑多遠、影響哪裡”科技。
風險在變，防治手段也在升級科技。“經過數十年實踐，我國逐步建立起調查評價、監測預警、應急處置和綜合治理相結合的防災減災救災體系。”殷躍平說。
自然資源部自2022年起研製發射多顆陸地探測衛星，構建“空—天—地”一體化立體觀測體系，增強高易發區隱患識別能力科技。
發現隱患後，怎樣持續“盯住”？北斗位移監測，雨量、裂縫感測和人工智慧影片監控等裝置，能夠捕捉坡體失穩前兆科技。
殷躍平介紹，從貼條、埋樁等傳統辦法，到監測地表變形、位移、降雨量和土壤含水量的第一代自動化裝置，再到以雷達視覺化為代表的第二代裝置，監測手段不斷升級科技。我國已累計建成監測站點7萬餘個，安裝各類監測裝置30餘萬臺套。
資料傳回來，更要科學“算”科技。殷躍平提出，要融合降雨、地質條件等多源資料，構建“地質+降雨”耦合研判模型，區分常態風險與極端降雨誘發的鏈式動力災變風險，量化高位滑坡、崩塌等災害可能遠端運移的範圍。這好比把一張靜止的照片變成一段動態的影片：不僅觀察坡體當前狀態，還要推演它失穩後怎樣運動、可能影響哪些區域。
值得注意的是，我國地質災害點多、線長、面廣、“存量大”，加之孕災條件、成因機理和致災模式複雜，隱蔽性、突發性和動態性強，現有技術手段尚不能對所有地質災害隱患風險實現及時、精準辨識和防範科技。“科技是防災減災的有力支撐，但不是‘萬能鑰匙’，防災減災需堅持人防、物防、技防、工程防相結合，久久為功。下一步，我們將不斷強化基礎調查工作，深化理論技術方法研究，聚力破解地質災害隱患動態識別、風險研判、精確預警、精準防控等難題，盡最大努力保護人民群眾生命財產安全。”殷躍平說。
《 人民日報 》( 2026年07月25日 06 版)
