夏季的京城，雨水频频光顾，暴雨、雷电、冰雹等极端天气现象也不时发生。不过近年来，面对脾气不时暴躁的大气环流，我们的城市应对起来也越来越自信，越来越游刃有余了：那些下凹的道路、桥区不容易积水了，市民掌握天气的变化也更及时、更准确了。这些变化的背后，科学技术功不可没。
“天衍”为气象预报装上“天眼”
7月2日下午，中关村南大街，中央气象台二层会商室一片忙碌景象。每位预报员的面前安装了至少4块计算机屏幕，上面不断显示着最新传回的卫星云图、雷达回波示意图、风速观测图……工作人员紧盯着屏幕上观测数据的变化，不时交流讨论。
与此同时，分布在全国各地的天气雷达网，包括S波段多普勒天气雷达、X波段天气雷达等设备已处于开机运行状态，不放过云层内水汽的细微变化。
变化正在发生。预报员发现，雷达回波显示屏上，北京周边的河北、山西、内蒙古地区上空反馈了“西红柿炒鸡蛋”色块——这是有强降雨云团的信号，必须及早向公众发布。
18时，中央气象台发布暴雨蓝色预警，明确指出从7月2日20时至7月3日20时，北京西部和南部部分地区将有大到暴雨。中央气象台7月2日下午还在官方微博上晒出了卫星动态云图，告诉大家“北方下午的对流有多凶猛”。
在北京，一连串预警已经发出。7月2日下午，北京市规划自然资源委和北京市气象局联合发布地质灾害气象风险蓝色预警，北京市水务局和北京市气象局联合发布山洪灾害风险预警……提醒广大市民注意安全，提醒有关部门及早防范。
傍晚过后，这场影响全市的大雨如期而至。午夜，北京西部的海淀区、门头沟区将暴雨预警上升到了橙色。幸好防汛部门已经做好了充分准备，城市运行平稳有序，市民生活一如往常。
精准预报奠定了城市防汛的“底气”，而精准预报的背后，正是一批气象科技成果在大显身手。除了先进的硬件装备，这些年我国气象部门的“软实力”也得到了显著提升。
中国气象局介绍，针对今年汛期气象实况服务的需求，中国气象局气象探测中心的综合气象观测产品系统“天衍”发挥了重要作用，“天衍”增加了全国发生短时强降水站点的统计查询和图形产品，雷暴大风、高温等动态演变产品，为预报员提供了高质量“第一手实况图”，在防范和应对强降雨天气过程时彰显出效能。
传感器织密防汛“末梢神经”
每次强降雨来袭，我们最担心的就是道路积水。“看海”的背后很可能意味着车辆泡水、路面塌陷等次生危险。在海淀、门头沟等地区，一批依托物联网的传感器正在编织城市防汛的“末梢神经”，它们精准感知每一次降雨的影响，引导每一个抢险的单元，将积水的风险化解在萌芽状态。
行走在海淀中关村西区的苏州街、海淀大街、中关村大街……很少有人会留意到自己踩过的57个井盖是否与众不同，它们一样的低调，但却有智慧的内里。井盖的背面装着一支长约30厘米的黄色小“火箭”。它叫液位传感器，一旦井盖下的管道水位上升至警戒线，传感器将立即报警，通知属地街道和相关抢修部门，精度可达厘米级。
“我们发现，遇到强降雨时，管道水量过大冲出井盖，会让路面积水更加‘雪上加霜’，液位传感器能很大程度上给抢修抢险赢得时间。”在海淀区城市服务管理指挥中心，技术装备科副科长陈建峰告诉记者，从2018年启动至今，海淀区已在中关村西区、上地街道、曙光街道等地部署了250多个这样的井盖液位传感器。
除了井盖之下有奥秘，道路旁边也有玄机。在海淀后厂村路、清华东路、成府路、文慧园路等42条道路旁，73根柱状传感器已经就位。粗一看，它们和我们熟悉的隔离桩没有区别，“一旦路面积水超过15厘米，传感器就会自动将报警信号传导到属地街道、水务等相关职能单位，以便第一时间出动防汛力量，排除险情。”陈建峰说。
记者了解到，无论是井盖液位传感器还是道路积水柱状传感器，都是海淀城市安全运行物联网的组成部分。如今，海淀区建设了一个庞大的城市级物联网平台，已接入10000多个物联网传感器，其中路面积水、桥梁监测、广告牌倾斜等多个与防汛相关的应用场景已经纳入其中。“未来平台接入的传感器将达到百万量级，为包括防汛应对在内的城市安全运行提供重要支撑。”陈建峰说。
在门头沟区，一套城市智慧气象观测站网已经投入应用，提供更精细化的城市小气候监测和城市安全运行气象服务。门头沟区气象局局长杨经博告诉记者，这套系统包括50套自动气象观测设备，就安装在门头沟城区两条主干道的智能灯杆上，自带电源和网络信号，可以对气温、降雨、风速等多种气象要素开展观测，并实时记录画面，数据可实时回传至市区两级气象部门，大大拓展了气象部门和城市运行部门对永定河生态、道路积水、交通调度等多种场景的服务保障能力。据了解，城市智慧气象观测站网目前已经推广至海淀、通州等地区。
“海绵城市”让豪雨不再成灾
作为一座干旱型城市，北京渴望雨水滋养，可也害怕它带来如“7·21”暴雨那样的灾害。其实，一座城市应对雨水最好的办法就是弹性适应，“小雨渗滞蓄，中雨调控排，豪雨不成灾”，将蓄存的水充分加以利用，如同一块海绵。
20多年来，北京建筑大学李俊奇教授一直带领团队在开展“城市雨水控制利用”的研究，首次系统地创建了我国海绵城市建设理论和技术体系。如今李俊奇教授团队的“海绵城市”技术体系，已经在北京城市副中心、北航沙河新校区、北京经济技术开发区等多地应用。
在建筑大学大兴校区的篮球场东侧，有一栋三层小楼。外院系的同学很难想象，里面打造了一座超级版“水帘洞”——雨水综合实验室，包括人工降雨大厅、径流雨水处理试验区、水生态实验室和分析测试平台四大部分，其中人工降雨大厅面积300平方米，降雨高度15米，可以逼真模拟从毛毛细雨到特大暴雨各级强度的降雨过程。
在降雨大厅一层，有一段道路横截面，沥青路面、渗水砖人行步道、绿化带等要素一应俱全，还有不同类型的绿植沟渠、绿色屋顶和雨水花园，可以真实再现降雨后雨水汇集、渗透等过程。“0到10%不等的道路坡度、下沉绿化带等北京常见的雨水汇集场景，在这里都可以再现模拟，还可以做道路行洪实验。”李俊奇介绍，他们通过实验，研发了缝隙透水砖、多级溢流口、渗排一体化管渠等多项排水技术，大大提升了排水效率，同时可对污染物进行控制，多项技术已在北京城市副中心的一些项目中应用。
在李俊奇看来，“海绵城市”的核心至少包括三套系统：一是源头减排系统，在中小规模降雨时，房前屋后绿地、透水铺装、绿化带等组成的系统将大大缓解雨水进入管网的速度，利用自然对水进行渗透和净化处理，或回补地下，或集蓄回用，“当24小时降雨在30至35毫米以内时，80%到85%的降水应该回用。”二是雨水管渠系统，当遇到1至10年一遇的降雨级别，该系统利用城市管网和泵站，将雨水排至河湖水体，保障城市正常运行。最后就是超量雨水排放系统，也叫大排水系统，当出现诸如“7·21暴雨”这样超过管渠和泵站能力的降雨时，城市应当充分利用道路、沟渠进行转移输送降水，利用河湖水体调蓄和排水，降低对公共设施和市民生命财产的损失。
李俊奇告诉记者，在这一策略的指引下，北京各区都已经启动了“海绵城市”的建设，今年20%的建成区面积达到“海绵城市”的建设要求。比如在亦庄开发区，一个在2005年还是被废弃的沙坑，如今已经被改造成一个水鸟栖息、步道环绕的开放式公园，其雨水蓄量可达50年一遇排水标准。在北京城市副中心的一所小学，过去一下雨校园内就污水横流，现在通过巧妙改造，雨水回用成为学校的景观绿化用水，校园环境大为改善。（记者张航 刘佳）