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极端天气频发,我们怎么办:真正危险的,是城市突然越过临界点


暴雨来临前,城市并不是毫无准备。预警已经发到手机,水库提前腾出库容,排水泵站开始运
转,学校、地铁和社区也启动了应急预案。每个部门似乎都完成了自己的任务,可雨真正落下来,局面有时仍会迅速失控:一条道路积水,车辆涌向周边路网;交通拥堵让抢修人员无法及时抵达;局部停电导致泵站效率下降,积水继续加深;通信基站断电,救援信息出现延迟;医院急诊人数上升,救护车却堵在路上。
从一处积水到城市局部瘫痪,中间往往找不到一个足以解释全部后果的“超级故障”。真正改变局面的,是许多原本并不致命的小问题,突然连接到了一起。
这或许是理解极端天气最容易被忽略的一点:天气只是外部冲击,灾害却是天气进入城市、基础设施和社会关系之后产生的结果。雨下得多大、风刮得多强当然重要,但一座城市最终遭受多大损失,还取决于电力、交通、通信、医疗和社区之间如何连接,以及这些系统还剩下多少承受意外的余量。
城市越紧密,风险也可能传得越快如果把城市看成一张网络,变电站、泵站、医院、地铁站、通信基站和居民社区是网络中的节点,电力、道路、管线、信息和人员流动则把它们连接起来。这张网络还不止一层:电网是一层,交通是一层,通信、医疗和社区服务又是另外几层。不同系统平时各自运行,实际上谁也离不开谁。排水泵站需要供电,供电抢修需要道路,救护车依赖通信调度,独居老人能否及时撤离则取决于社区有没有人上门。
这些连接让现代城市变得高效,也让局部风险有机会跨系统传播。2010年,Buldyrev等人在《自然》发表了一篇关于“相互依赖网络”的经典论文。研究发现,一个网络中的少量节点失效,可能导致另一个网络中的依赖节点停止运行,随后反过来触发更多故障,形成级联失效。论文提到的现实案例是2003年意大利大停电:电力系统故障影响通信网络,通信故障又妨碍电力系统恢复。

这项研究使用的是抽象网络模型,并不能直接证明某场暴雨一定按照同样的路径演化。它真正有价值的地方,是提醒我们换一种方式思考城市安全:不能只问一座泵站能排多少水、一条道路能承受多少车流,还要问泵站断电后会怎样,道路中断后谁无法抵达,通信失灵后哪些救援会被延误。
同样一场暴雨,在拥有备用电源、替代道路和分布式服务的城市,局部故障可能被限制在局部;在另一座高度集中、冗余不足、多个系统共同依赖少数枢纽的城市,一处停电便可能同时影响排水、交通和通信。天气决定了冲击的大小,网络结构则决定了冲击会不会被层层放大。
城市不是逐渐失灵的,而可能突然“变脸”人们习惯用线性方式理解风险:雨量增加10%,损失似乎也应当增加10%;温度高出1℃,电网压力似乎只会相应增加一点。但复杂系统往往不是这样变化的。当降雨仍在排水能力以内,新增雨水可以被管网、河道和地表空间吸收,城市看起来一切正常;一旦降雨越过几种承载能力共同构成的阈值,积水速度可能突然加快,原本平稳的系统会在很短时间内进入另一种状态。
类似现象在生活中并不陌生。道路上的车辆逐渐增多时,车速只是慢慢下降;当车流密度达到某个临界点,一次刹车就可能向后传播成数公里拥堵。医院尚有空余床位时,新增几名患者不会改变整体运行;床位和医护力量接近饱和后,少量新增需求也可能使等待时间成倍拉长。电网负荷逼近上限时,一条线路故障会迫使电流转移到其他线路,使剩余线路承担更大压力。
Scheffer等人在《自然》发表的研究指出,生态、气候、金融等复杂动力系统都可能存在临界点。系统接近临界点时,受到扰动后的恢复速度会变慢,原来能够轻松吸收的小冲击,也可能推动它发生突然转变。Scheffer等,2009 这篇论文并非研究城市内涝,但它为防灾提供了一个很有启发性的视角:我们不能只盯着外部冲击有多强,还要观察城市是否正在失去恢复能力。


一条道路积水后,需要越来越长的时间才能恢复通行;一次小范围停电后,电网重新平衡的速度变慢;医院、应急热线和交通调度的等待时间不断增加——这些变化也许比单个设备是否损坏更值得警惕。它们意味着系统的余量正在消失,城市正在靠近某个看不见的边界。
极端天气的危险,恰恰在于它会同时推动多个系统接近极限。高温推高居民制冷用电,也会影响部分电力设备的运行效率;暴雨增加排水负荷,又阻碍维修人员通行;台风破坏通信设施,同时让救援协调更加困难。当多个临界点在短时间内相继被突破,公众看到的是城市突然失灵,复杂科学看到的却是:系统早已接近阈值,只差最后一次扰动。
灾害最难处理的部分,常常藏在“组合”里过去的风险管理习惯把高温、暴雨、干旱和台风分开研究,现实中的极端天气却很少遵守这样的边界。高温与干旱叠加,会提高山火风险并加重农业减产;暴雨遇上风暴潮,城市排水可能失去出口;热浪推高用电负荷,如果此时电网发生故障,居民制冷、医院运转和供水都会受到影响。
Raymond、Zscheischler等学者将这类现象称为“关联极端事件”。他们在《自然·气候变化》发表的论文中指出,极端事件不仅会在时间和空间上相互连接,治理方式、市场关系、人口暴露和基础设施依赖,也会把原本分散的风险串联起来。

一场灾难因而未必来自某个气象指标破纪录,也可能来自几个单独看并不罕见的事件碰巧相遇。连续高温未必会压垮电网,设备检修也未必造成停电,用电高峰本身仍可能处于可控范围;但三者在同一时间出现,系统便可能越过安全边界。我们可以计算一座泵站的排水能力,也可以预测一场暴雨的降水量,却很难只凭这两个数字判断城市是否安全,因为真正决定后果的,还有道路、供电、通信和居民行为之间的相互作用。
人的行为同样会成为系统的一部分。暴雨预警后,每个家庭选择开车撤离,对个人而言也许是理性的;大量车辆同时上路,却可能堵住救护车和应急车辆。高温期间,每户家庭打开空调都是合理的自我保护;如果用电需求在短时间内集中释放,电网压力也会迅速上升。一旦发生停电,更多人将同时失去制冷条件。
没有人想制造拥堵,也没有人想压垮电网。但无数个局部合理的选择叠加起来,可能产生谁也没有计划过的整体结果。复杂科学把这种现象称为“涌现”。它让我们看到,个人理性不会自动汇聚成集体安全。极端天气治理不能只是提醒每个人“照顾好自己”,还需要协调撤离时间、交通方式和用电需求,避免个人避险反过来加重系统风险。
同一场雨,落在不同的人身上并不是同一种灾害谈论极端天气时,我们经常使用“公众”“居民”“大家”这些词,仿佛每个人面对的是同一种处境。可现实中的风险分布并不均匀。有人住在排水良好、有备用电源的新小区,也有人住在低洼地带的一楼;有人可以在高温天居家办公,也有人必须在道路、工地和车间继续劳动;有人看到预警后可以马上开车离开,也有人需要带着老人和孩子步行转移。
IPCC第六次评估报告指出,城市风险并不是由气候威胁单独造成的,而是气候变化、人口与资产暴露、社会脆弱性共同作用的结果。供电、交通和通信等基础设施相互依赖,还可能进一步放大复合风险。

38℃只是一个气象数字。对住在隔热住宅、可以远程办公的人,它意味着不适;对住在顶层出租屋、必须户外劳动且患有慢性病的人,它可能是一场健康危机。更麻烦的是,脆弱性本身会形成反馈:资源不足让一个家庭难以改善住房、购买保险和储备物资,灾害造成的损失又会进一步消耗储蓄;下一次极端天气到来时,这个家庭将更加无力应对。
如果每次灾后只是重新粉刷被淹的墙壁、修复老旧管网,再让居民回到原来的位置,我们恢复的不只是城市,也把原有的脆弱性一起恢复了。极端天气看似来自自然,最终的伤害却深深嵌在住房、劳动、收入和公共服务的分配之中。同一场雨落向所有人,社会结构决定了谁站在屋檐下,谁站在积水里。
真正需要改变的,是我们对“安全”的理解面对极端天气,人们最容易想到的是修建更高的堤坝、更大的泵站和更坚固的建筑。这些工程当然重要,但任何设施都有设计上限,任何预测也都有误差。真正安全的系统,不是保证所有设备永远不坏,而是在部分设备失效后,仍能维持基本功能,并把故障限制在局部。
这需要一些在平时看来“不够经济”的安排:泵站断电后要有独立电源,道路中断后要有替代通道,主通信网络失效后要保留低技术的信息渠道,避难空间、医疗服务和应急物资不能全部集中在少数枢纽。备用设备可能多年不用,替代道路的日常利用率也不高,但复杂系统的稳定,恰恰依赖这些没有被效率逻辑压缩掉的余量。
Folke等人在有关“韧性思维”的研究中,把复杂社会—生态系统应对变化的能力分为韧性、适应能力和转型能力。一个系统不但要能承受冲击,还要根据环境变化调整运行方式;当原有结构已经无法适应新的风险时,则需要进入新的发展路径。Folke等,2010
灾后迅速抽干积水、恢复通车,是恢复能力;根据新的积水数据调整调度和预警,是适应能力;如果某些地区已经不适合继续高密度开发,重新安排土地、住房与公共设施,才属于更深层的转型。韧性并不等于一次次回到原点。如果原点本身就是脆弱的,恢复得越快,只是越快准备好迎接下一次失败。
世界气象组织发布的《2025年全球气候状况》确认,2015年至2025年是有记录以来最热的11年,热浪、强降雨和热带气旋不断暴露现代经济与社会彼此连接所带来的脆弱性。世界气象组织,2026 我们正在离开一个主要依靠历史经验规划未来的时代。过去的最高水位、百年降雨曲线和历史平均温度依然有用,却不能再被视为固定不变的安全边界。

个人当然要关注预警,准备饮水、药品和必要的应急物资。但衡量一个社会的防灾能力,不能只看每个家庭囤了多少东西。它还要看城市有没有足够的冗余,局部故障能否被及时隔离,预警能否真正触发停工、停课和社区巡访,灾后重建是否改变了那些反复制造损失的结构。
复杂科学带来的启示并不玄奥:不要只看最强的堤坝,还要看最弱的连接;不要只计算一场雨有多大,还要追踪风险将沿着什么路径传播;不要只追求风平浪静时的效率,还要为意外发生的那一天保留余地。
一个社会真正的安全,从来不是所有设备永远不坏,而是在预测失准、设施超载、个人准备耗尽之后,我们仍然为彼此保留着另一条路。
参考文献:
Buldyrev, S. V., et al. (2010). Catastrophic cascade of failures in interdependent networks. Nature, 464, 1025–1028.Scheffer, M., et al. (2009). Early-warning signals for critical transitions. Nature, 461, 53–59.Raymond, C., et al. (2020). Understanding and managing connected extreme events. Nature Climate Change, 10, 611–621.Folke, C., et al. (2010). Resilience thinking: Integrating resilience, adaptability and transformability. Ecology and Society, 15(4), 20.IPCC (2022). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability—Chapter 6.WMO (2026). State of the Global Climate 2025.