能随时召唤各类灾害天气！合肥有座“四季制造机”
7月上旬，湖北遭遇罕见强对流天气，鄂州“名门世家”小区一户人家在关窗时被狂风卷出窗外，三人遇难；黄冈“玲珑家园”小区12楼一名业主被大风从客厅连人带家具“吸”出坠落，至今仍在重症监护室。
极端天气的狰狞令人心惊，类似灾害更引发社会广泛关切。此类极端情况该如何预防，灾害面前如何应对？在合肥，一座能模拟极端台风等各类灾害天气的实验平台，希望能给出更好的答案。
8月5日，《中国科学报》记者随“活力中国调研行”活动探访了清华大学合肥公共安全研究院（以下简称清华合肥院）多灾害要素耦合作用风洞实验平台（以下简称“多灾害实验平台”）。这是一座被称为“四季制造机”的巨型实验装置——在这里，科学家们可以随时“召唤”17级以上的超强台风、来一阵短时超强降雨，能在酷暑制造暴雪、可在隆冬模拟酷热……这不是科幻，而是妥妥的现实中的“天气模拟器”。
清华合肥院巨灾科学中心，多灾害实验平台即坐落于此。清华合肥院供图
“呼风唤雨”的天气模拟器
记者在现场看到，多灾害实验平台有个长25米、宽15米、高8米的实验空间，可承重30吨，其内置的大型灾害耦合模拟实验装置——灾害环境风洞。它以直流/回流风洞为主体结构，内部集成了多种灾害环境模拟系统，具备台风、暴雨、暴雪、冰冻及严寒、酷热、强日照等7种极端灾害环境及其耦合环境的模拟能力。
“我们为多灾害实验平台专门拉设了一条1万伏的供电线路，装机功率是10兆瓦。”清华合肥院灾害机理与模拟研究中心主任武金模告诉记者，多灾害实验平台在测试空间、喷口尺寸、灾害种类、灾害强度方面均位于国际前列，与欧美发达国家站在同一起跑线。
它都有哪些“呼风唤雨”的本事？武金模介绍说，它能生成最大风速每秒80米的17级以上狂风——这比建国以来登陆我国大陆最大台风“威马逊”（风速70米每秒）还要大；模拟的暴雨可达每小时250毫米，比郑州“720暴雨”的201.9毫米/小时更猛烈；它还能产生突破地表太阳辐射纪录的强热日照，最高可达1200瓦/平方米；模拟的温度范围覆盖从-40℃到70℃。
“这让我们可以冬天做夏天的实验，在合肥模拟新疆的干旱高温、海南的高湿环境，乃至漠河的低温严寒。”武金模说，正因如此，这个平台被称为“天气的模拟器，四季的制造机”。
给不确定性的未来一份确定性
谈及为何做“比极端天气更极端”的模拟，清华大学安全科学学院院长、清华合肥院院长袁宏永在接受《中国科学报》采访时说，多灾害实验平台的一大使命就是，给充满不确定性的未来极端天气变化，带来一份确定性。
“全球气候变化引发的极端天气频发，给公共安全带来了更多的不确定性。”袁宏永说，“未来可能会下更大的雨、发生更严重的极寒极热，在这样的情况下，整个经济社会的运行将处于何种状态？我们需要一个实验设施提前模拟这些极端状况，让经济社会运行的关键部件做好准备。”
武金模告诉记者，多灾害实验平台已在多项重大任务中发挥了关键作用。
“我国的新一代高铁机组复兴号CR400AF，就在这里完成更高时速下的技术验证；南极秦岭站的新能源风电设备在奔赴南极前，也在这里接受了低温大风环境测试。”武金模说，多灾害实验平台还参与了应急管理部“应急使命2025”演练，为恶劣天气下的无人机飞行安全提供了验证参考；在北京冬奥会备战期间，团队在风洞中搭建了比赛级滑冰赛道，帮助速滑运动员模拟训练实景，帮助他们在优化队形、降低风阻上积累经验。
此外，多灾害实验平台还联合中国电力科学研究院开展了国内首次输电塔线体系多灾种耦合实验，模拟17级超强台风，设置228个工况，揭示极端风雨耦合下的灾损规律；联合中国船舶重工集团完成船载雷达在15级台风下的动态抗台风极限测试，首次实现雷达天线动态旋转工况下的全尺寸抗风验证。
更值一提的是，凭借-40~70℃宽温域及强日照、暴雪环境的全维度模拟能力，该实验平台还天然适于新能源汽车开展整车耐候性测试。它不仅能全覆盖汽车高低温、高湿、强日照等各类极端使用环境，更能全面测试整车在高低温、强日照、暴雪等场景下的零部件耐候性，为新能源汽车极端环境适配性研发提供科学实验依据，筑牢全场景运行安全防线。
新能源汽车在该平台开展冬季工况整车耐候性测试。清华合肥院供图
把“靶向预警”这一课补上
基于多灾害实验平台的数据积累，清华合肥院正在做一件更有意义的事——把“天气预报”升级为“靶向预警”。
袁宏永谈到，不久前，台风“巴威”在浙江台州沿海登陆后，浙江、上海、福建等地如临大敌，做好了防汛的响应和准备，结果巴威的残余环流打了2000公里外的沈阳一个措手不及。
“现在的天气预报会提示诸如红色、橙色、蓝色预警，但这样的预警面前，许多单位并不知道应该怎样正确应对，我们希望把这一课，给它补上来。”袁宏永说，结合天气预报和实验平台的数据，我们希望能够给每个单位、每一个实体提供具体的、靶向性的“风险预报”，帮助大家防灾、减灾、避灾和抗灾。“如果能做好这项工作，将会极大提升我国的城市体或经济体在面对极端灾害影响时的应对能力和水平。
大模型和人工智能技术也在加速这一进程。袁宏永说，以往用动力学方式计算需要一周的数据，现在几十分钟就能计算出来。据了解，清华合肥院已在三年前在合肥就率先启动了“城市极端灾害预警预报工程”，其目标就是实现对极端天气引发潜在灾害的靶向预警。
“这是全国乃至全球‘第一个吃螃蟹’的工作。”袁宏永说，希望未来的风险预警能够精准地给到中小学、医院、交通设施等，帮助大家采取适合的避灾行动。与此同时，他还期待，我国在“十五五”期间的城市管网更新工程中，能够借助全新的材料和传感技术，将地下管网建成一张巨大的智能传感网络和感知体系，实现更科学高效的危情管理，进一步增加城市运行的安全砝码。
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