當實驗室遭遇天災，如何把損失降到最低？

原文以Survival stories: science endures為標題

發布在2017年11月15日的《自然》專題上

原文作者：Virginia Gewin

2017年，有一群科學家遭受了強颶風的襲擊，現在他們為如何應對未來可能發生的災難支招。

2017年6月到9月，颶風哈維、厄瑪和瑪利亞相繼侵襲了德克薩斯州和弗羅里達州的部分地區，並重創整個加勒比群島，包括波多黎各和美屬維爾京群島。這些颶風總共導致至少237人死亡，並造成幾十億美元的經濟損失。當地方社區趕著營救居民和保護房屋財產時，科學家們則忙著搶救實驗、樣本、數據、技術、設備，以及最重要的研究團隊成員。

在颶風瑪利亞發生後，阿雷西博天文台的直升機停機坪被用來運送物資。

來源：NAIC Arecibo Observatory/NSF

這些風暴只代表了全球近來發生的一小部分災難，它們給全球科學家上了極具意義的一堂課。我們採訪了四位研究帶頭人，他們的實驗室或設備不幸在這些颶風中直接受到重創。我們向他們請教當實驗室處於極端天氣或自然災害易發地帶時，科學家應採取什麼預防措施。

溝通協作

Francisco Cordova

波多黎各阿雷西博天文台台長，阿雷西博天文台是世界上最大的在運行單碟射電望遠鏡（颶風瑪利亞，4級）。

我們有一套應對颶風的方案，一旦預報有熱帶風暴強度的大風，就會啟動方案。在大約12小時內，我們會鎖定望遠鏡，卸下最後3米長的天線，安裝防風蓋，維護髮電機，確保燃油儲量充足並切斷非關鍵位置的電源。在颶風瑪利亞到來之前，我們暫停了工作，讓員工有時間回去保護他們的房屋。

我們的塔台和平台能抵抗時速最高達185千米的風力。我們在現場測到的最強風力為每小時174千米。儘管如此，我們仍舊受到了損失。因為只拆了最後一截天線，結果剩下的部分斷裂了。掉下來好幾塊，約20塊面板受損，占碟面總面積的0.05%。

經過這次災難，我們認識到通訊是關鍵。通往天文台的那幾條路兩旁種滿了樹，我們事先就預判可能有好幾天都走不通。在颶風到來之前，我們設好了短波無線電通訊。這樣，即使網路和電話通訊中斷，住在阿雷西博附近的工作人員也能夠保持聯絡。即使如此，我們等了36個小時才收到了同事的消息。這讓我們學到了一點經驗，即應該配備衛星電話。現在，我們有5台衛星電話，在天文台無線網路恢復之前，就一直使用它們。

天文台基礎設施對於社區的重要性已經顯而易見。我們有自己的水井，員工可以根據自己的需要將水帶回家。目前，我們每天向整個社區提供約64,000升水。我們還與美國聯邦緊急事務管理局密切合作，讓他們使用我們的直升機停機坪來運送物資。

颶風來襲時，我們正在等待一筆將決定天文台命運的經費批准結果。不過颶風也讓人們看到了天文台的價值——沒有人期待我們會在一周後開始重新收集數據，但是我們做到了，我們的工作人員有適應環境的決心和能力。然而，我們還無法完全按計划進行觀測，因為我們仍然沒有商業用電，而且島上的燃料供給也不穩定。

別把雞蛋放在一個籃子里

David Vaughan

（弗羅里達州夏地礁島）莫特伊麗莎白·穆爾珊瑚礁研究與恢復國際中心執行理事（颶風厄瑪，5級）

我們的混凝土新樓是按照能抵抗時速350千米強風和1.2米風暴潮的標準建造的。它也確實做到了。5月完工，9月厄瑪來襲——我完全沒想到這麼快就要進行實際質量測試了。颶風過後，我們這片區域大概停電了1周，但是我們只有1天半用不上電，因為我們有一台備用發電機，且對電力的需求較低。

David Vaughan的工作是擺正被颶風厄瑪擾亂的珊瑚樣本。

來源：Mote Marine Laboratory

我們的水道（細長的長方形流通水箱，用於存放珊瑚）受到一定程度破壞，主樓外的實驗系統、容器和設備也未能倖免。

大多數做珊瑚恢復的實驗組沒有陸上孵化場或養殖場。我們是最先研究28種瀕危珊瑚物種以建造基因庫的科研團隊之一。但是我們之所以能做到這一點，是因為我們有陸上設施，能夠從容應對養殖的大量珊瑚。

此外，我們通過設置兩個田間養殖場，分化了風險——一個僅失去了10%的珊瑚，但另一個大約只有10%存活了下來。這表明通過多點養殖分散風險是可取的。

對於我們來說，最重要的問題是如何讓大部分珊瑚都能在風暴中存活下來。因此我們將逾半數的珊瑚轉移到室內——我稱之為「濕實驗室堡」。其餘的珊瑚一部分被放在一個86,000升的水箱里，另一部分留在室外的水道中。我們不想把所有雞蛋都放在一個籃子里，就怕室內發生意外。

在風暴中，戶外水道的水箱都翻了。我們意識到裡面的珊瑚很難存活了，於是趁著最大的風暴來臨前的一小段時間，趕緊把它們全部轉移。毫不誇張地說，我們把幾千株珊瑚扔進了一個大水箱，順利拯救了本來在室外的87%的珊瑚。

風暴過去的第二天，我和一個同事花了8小時在水箱裡面擺正我們之前扔進去的珊瑚。現在回想起來，我以後仍舊會這樣做，絕不把所有珊瑚都放在同一個地方。如果當時把所有珊瑚都放在裡面，而發電機又壞了的話，一切都沒有了。

另外一個降低風險的方法是降低實驗室的能源需求。我們在屋頂上安裝了太陽能板，它們能提供30千瓦的電力，屋頂上收集的雨水可用來沖馬桶，整棟樓都使用LED燈，節約用電消耗。即使斷電幾個星期，我們也能堅持一段時間。

與當地社區合作

Sophia Perdikaris

紐約城市大學布魯克林學院人類學與考古學系主任；西印度群島巴布達島考古研究中心主任（颶風厄瑪，5級）。

厄瑪摧毀了巴布達島（波多黎各東南480公里）95%以上的建築和車輛。三個星期後，我被允許登島。島上的全部植被都被摧毀，而我要調查還有什麼遺留。我們想知道颶風暴露出了什麼，希望趕在重建工作開始前找到需要保護的新考古現場。

現場一片狼藉。看上去就像一台巨型除草機堆起了2米高的殘枝敗葉。大量動物死亡。沙丘地帶是受影響最嚴重的。有一片區域，原本延伸至海的沙灘減少了約7.5米。現在那裡看起來更像個懸崖。這是5,000年來第一次，島上無人居住。

我們有三個儲藏點，所幸裡面存儲的文物或骨頭樣本都沒有丟失。但是我們損失了一個氣象站、水表和無人機設備。

我們需要採用多種方法備份我們收集的數據，並將其保存在不同的位置，以保證安全。可惜這種做法對文物行不通，因為文化遺產必須留在島上。有一種保護數據的方法是儘可能頻繁地、及時地公布它們。

我們需要收集全新的一套環境數據——從海岸侵蝕到植被覆蓋。需要一次完整的環境評估來確立新的小島環境基準線，既為未來事件做準備，也為了在投入重建的同時保護考古現場。此外，我們也有機會評估古代水井是否能幫助當地人解決現代水資源短缺的問題。

除了進行考古研究，我們還與學校緊密合作，開展與環境有關的考古學項目。我必須讚揚所有幫助我們保護設備和拯救研究成果的當地民眾。他們在自己身處困境的時候還願意花時間幫助我們保護科學站，令人為之動容。我們從中學到的一點是當科學家開展與當地人有關的科研活動時（社區與科學家合作），由於社區民眾參與科學發現的過程，他們會產生主人翁意識。

從過去的災難中汲取經驗教訓

Lee Fuiman

阿蘭薩斯港德克薩斯大學奧斯汀分校海洋科學研究所（MSI）漁業和海水養殖實驗室主任（颶風哈維，4級）。

我們的研究受到的最大打擊是損失了占原有總量約三分之二的活魚。不僅如此，我們還不得不對相當於至少三次實驗量的魚苗和幼魚執行安樂死，以避免它們死於飢餓。

這些損失將我們的研究進度推回了好幾個月，有些研究甚至可能倒退好幾年——但是如果一開始沒有採取預防措施，損失將會更加慘重。2005年卡特里娜颶風發生時，我是MSI的主任。那是美國歷史上最具致命性的5場風暴之一，也是截至當時產生經濟損失最大的一場風暴。經歷這次災難之後，我們制定了我們第一個正式的颶風應急方案。方案包括如何在颶風期間和之後保持通信暢通，以及如何進行恢復工作。

現任MSI主任對預備方案進行了大量調整，現在颶風演習已成為我們的一項常規活動。如果有颶風，提前三天，我們將電腦上的所有數據備份。提前兩天，將所有危險化學物品和儀器轉移到安全的地方。提前一天，將桌面上的所有玻璃製品和小型電子儀器放入抽屜內，關閉大型設備，如氣相色譜儀和定量聚合酶鏈反應器，並將珍貴樣本和昂貴試劑放入冰箱。有些人會將特別珍貴的樣本帶回家。至於那些魚，我們的首要目標是確保有足夠的燃油維持應急發電機的運行，在最大程度上保障它們存活。

我們發現從來沒有經歷過颶風的外地學生需要特別指導和安慰。你必須做好心理準備，有些人可能需要額外的幫助。

在哈維颶風過後，德州農工大學校長John Sharp為我們的教職工和研究生提供了辦公室和實驗室。這對我們來說再好不過了，因為德州農工大學在科珀斯克里斯蒂有一個校區，離阿蘭薩斯港只有50公里遠。許多MSI研究人員轉移到那裡，但是我們很幸運，在颶風過後三個星期就回到了自己的實驗室。之所以能這麼快就回去，在很大程度上是因為有颶風應急方案。

我們已經完成了損失評估，將重新設計海水取水系統，以便未來可以將損失降到最低。在哈維颶風之前，我們就計劃建造新的房屋來安置海水泵和風機。颶風摧毀了原有的遮擋棚屋。如果之前就建成了這個項目，那麼我們可能就不會損失這麼多的魚。

海水箱設在我們的樓頂，利用重力可以將海水供應到各個實驗室。問題是颶風將水箱的頂吹走了，裡面全是雜物。我們用了很長時間抽干、修理、清洗水箱，再重新注水，最終恢復實驗室的海水供應系統。現在我們在設計一個升級版的海水貯水系統——安裝一個更牢固的箱頂或者是一個完全將海水封閉在內的巨型軟質容器。

Naturedoi: 10.1038/nj7680-401a

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