当实验室遭遇天灾，如何把损失降到最低？
原文以 Survival stories: science endures 为标题
发布在2017年11月15日的《自然》专题上
原文作者：Virginia Gewin
2017年，有一群科学家遭受了强飓风的袭击，现在他们为如何应对未来可能发生的灾难支招。
2017年6月到9月，飓风哈维、厄玛和玛利亚相继侵袭了德克萨斯州和弗罗里达州的部分地区，并重创整个加勒比群岛，包括波多黎各和美属维尔京群岛。这些飓风总共导致至少237人死亡，并造成几十亿美元的经济损失。当地方社区赶着营救居民和保护房屋财产时，科学家们则忙着抢救实验、样本、数据、技术、设备，以及最重要的研究团队成员。
在飓风玛利亚发生后，阿雷西博天文台的直升机停机坪被用来运送物资。
来源：NAIC Arecibo Observatory/NSF
这些风暴只代表了全球近来发生的一小部分灾难，它们给全球科学家上了极具意义的一堂课。我们采访了四位研究带头人，他们的实验室或设备不幸在这些飓风中直接受到重创。我们向他们请教当实验室处于极端天气或自然灾害易发地带时，科学家应采取什么预防措施。
沟通协作
Francisco Cordova
波多黎各阿雷西博天文台台长，阿雷西博天文台是世界上最大的在运行单碟射电望远镜（飓风玛利亚，4级）。
我们有一套应对飓风的方案，一旦预报有热带风暴强度的大风，就会启动方案。在大约12小时内，我们会锁定望远镜，卸下最后3米长的天线，安装防风盖，维护发电机，确保燃油储量充足并切断非关键位置的电源。在飓风玛利亚到来之前，我们暂停了工作，让员工有时间回去保护他们的房屋。
我们的塔台和平台能抵抗时速最高达185千米的风力。我们在现场测到的最强风力为每小时174千米。尽管如此，我们仍旧受到了损失。因为只拆了最后一截天线，结果剩下的部分断裂了。掉下来好几块，约20块面板受损，占碟面总面积的0.05%。
经过这次灾难，我们认识到通讯是关键。通往天文台的那几条路两旁种满了树，我们事先就预判可能有好几天都走不通。在飓风到来之前，我们设好了短波无线电通讯。这样，即使网络和电话通讯中断，住在阿雷西博附近的工作人员也能够保持联络。即使如此，我们等了36个小时才收到了同事的消息。这让我们学到了一点经验，即应该配备卫星电话。现在，我们有5台卫星电话，在天文台无线网络恢复之前，就一直使用它们。
天文台基础设施对于社区的重要性已经显而易见。我们有自己的水井，员工可以根据自己的需要将水带回家。目前，我们每天向整个社区提供约64,000升水。我们还与美国联邦紧急事务管理局密切合作，让他们使用我们的直升机停机坪来运送物资。
飓风来袭时，我们正在等待一笔将决定天文台命运的经费批准结果。不过飓风也让人们看到了天文台的价值——没有人期待我们会在一周后开始重新收集数据，但是我们做到了，我们的工作人员有适应环境的决心和能力。然而，我们还无法完全按计划进行观测，因为我们仍然没有商业用电，而且岛上的燃料供给也不稳定。
别把鸡蛋放在一个篮子里
David Vaughan
（弗罗里达州夏地礁岛）莫特伊丽莎白·穆尔珊瑚礁研究与恢复国际中心执行理事（飓风厄玛，5级）
我们的混凝土新楼是按照能抵抗时速350千米强风和1.2米风暴潮的标准建造的。它也确实做到了。5月完工，9月厄玛来袭——我完全没想到这么快就要进行实际质量测试了。飓风过后，我们这片区域大概停电了1周，但是我们只有1天半用不上电，因为我们有一台备用发电机，且对电力的需求较低。
David Vaughan的工作是摆正被飓风厄玛扰乱的珊瑚样本。
来源：Mote Marine Laboratory
我们的水道（细长的长方形流通水箱，用于存放珊瑚）受到一定程度破坏，主楼外的实验系统、容器和设备也未能幸免。
大多数做珊瑚恢复的实验组没有陆上孵化场或养殖场。我们是最先研究28种濒危珊瑚物种以建造基因库的科研团队之一。但是我们之所以能做到这一点，是因为我们有陆上设施，能够从容应对养殖的大量珊瑚。
此外，我们通过设置两个田间养殖场，分化了风险——一个仅失去了10%的珊瑚，但另一个大约只有10%存活了下来。这表明通过多点养殖分散风险是可取的。
对于我们来说，最重要的问题是如何让大部分珊瑚都能在风暴中存活下来。因此我们将逾半数的珊瑚转移到室内——我称之为“湿实验室堡”。其余的珊瑚一部分被放在一个86,000升的水箱里，另一部分留在室外的水道中。我们不想把所有鸡蛋都放在一个篮子里，就怕室内发生意外。
在风暴中，户外水道的水箱都翻了。我们意识到里面的珊瑚很难存活了，于是趁着最大的风暴来临前的一小段时间，赶紧把它们全部转移。毫不夸张地说，我们把几千株珊瑚扔进了一个大水箱，顺利拯救了本来在室外的87%的珊瑚。
风暴过去的第二天，我和一个同事花了8小时在水箱里面摆正我们之前扔进去的珊瑚。现在回想起来，我以后仍旧会这样做，绝不把所有珊瑚都放在同一个地方。如果当时把所有珊瑚都放在里面，而发电机又坏了的话，一切都没有了。
另外一个降低风险的方法是降低实验室的能源需求。我们在屋顶上安装了太阳能板，它们能提供30千瓦的电力，屋顶上收集的雨水可用来冲马桶，整栋楼都使用LED灯，节约用电消耗。即使断电几个星期，我们也能坚持一段时间。
与当地社区合作
Sophia Perdikaris
纽约城市大学布鲁克林学院人类学与考古学系主任；西印度群岛巴布达岛考古研究中心主任（飓风厄玛，5级）。
厄玛摧毁了巴布达岛（波多黎各东南480公里）95%以上的建筑和车辆。三个星期后，我被允许登岛。岛上的全部植被都被摧毁，而我要调查还有什么遗留。我们想知道飓风暴露出了什么，希望赶在重建工作开始前找到需要保护的新考古现场。
现场一片狼藉。看上去就像一台巨型除草机堆起了2米高的残枝败叶。大量动物死亡。沙丘地带是受影响最严重的。有一片区域，原本延伸至海的沙滩减少了约7.5米。现在那里看起来更像个悬崖。这是5,000年来第一次，岛上无人居住。
我们有三个储藏点，所幸里面存储的文物或骨头样本都没有丢失。但是我们损失了一个气象站、水表和无人机设备。
我们需要采用多种方法备份我们收集的数据，并将其保存在不同的位置，以保证安全。可惜这种做法对文物行不通，因为文化遗产必须留在岛上。有一种保护数据的方法是尽可能频繁地、及时地公布它们。
我们需要收集全新的一套环境数据——从海岸侵蚀到植被覆盖。需要一次完整的环境评估来确立新的小岛环境基准线，既为未来事件做准备，也为了在投入重建的同时保护考古现场。此外，我们也有机会评估古代水井是否能帮助当地人解决现代水资源短缺的问题。
除了进行考古研究，我们还与学校紧密合作，开展与环境有关的考古学项目。我必须赞扬所有帮助我们保护设备和拯救研究成果的当地民众。他们在自己身处困境的时候还愿意花时间帮助我们保护科学站，令人为之动容。我们从中学到的一点是当科学家开展与当地人有关的科研活动时（社区与科学家合作），由于社区民众参与科学发现的过程，他们会产生主人翁意识。
从过去的灾难中汲取经验教训
Lee Fuiman
阿兰萨斯港德克萨斯大学奥斯汀分校海洋科学研究所（MSI）渔业和海水养殖实验室主任（飓风哈维，4级）。
我们的研究受到的最大打击是损失了占原有总量约三分之二的活鱼。不仅如此，我们还不得不对相当于至少三次实验量的鱼苗和幼鱼执行安乐死，以避免它们死于饥饿。
这些损失将我们的研究进度推回了好几个月，有些研究甚至可能倒退好几年——但是如果一开始没有采取预防措施，损失将会更加惨重。2005年卡特里娜飓风发生时，我是MSI的主任。那是美国历史上最具致命性的5场风暴之一，也是截至当时产生经济损失最大的一场风暴。经历这次灾难之后，我们制定了我们第一个正式的飓风应急方案。方案包括如何在飓风期间和之后保持通信畅通，以及如何进行恢复工作。
现任MSI主任对预备方案进行了大量调整，现在飓风演习已成为我们的一项常规活动。如果有飓风，提前三天，我们将电脑上的所有数据备份。提前两天，将所有危险化学物品和仪器转移到安全的地方。提前一天，将桌面上的所有玻璃制品和小型电子仪器放入抽屉内，关闭大型设备，如气相色谱仪和定量聚合酶链反应器，并将珍贵样本和昂贵试剂放入冰箱。有些人会将特别珍贵的样本带回家。至于那些鱼，我们的首要目标是确保有足够的燃油维持应急发电机的运行，在最大程度上保障它们存活。
我们发现从来没有经历过飓风的外地学生需要特别指导和安慰。你必须做好心理准备，有些人可能需要额外的帮助。
在哈维飓风过后，德州农工大学校长John Sharp为我们的教职工和研究生提供了办公室和实验室。这对我们来说再好不过了，因为德州农工大学在科珀斯克里斯蒂有一个校区，离阿兰萨斯港只有50公里远。许多MSI研究人员转移到那里，但是我们很幸运，在飓风过后三个星期就回到了自己的实验室。之所以能这么快就回去，在很大程度上是因为有飓风应急方案。
我们已经完成了损失评估，将重新设计海水取水系统，以便未来可以将损失降到最低。在哈维飓风之前，我们就计划建造新的房屋来安置海水泵和风机。飓风摧毁了原有的遮挡棚屋。如果之前就建成了这个项目，那么我们可能就不会损失这么多的鱼。
海水箱设在我们的楼顶，利用重力可以将海水供应到各个实验室。问题是飓风将水箱的顶吹走了，里面全是杂物。我们用了很长时间抽干、修理、清洗水箱，再重新注水，最终恢复实验室的海水供应系统。现在我们在设计一个升级版的海水贮水系统——安装一个更牢固的箱顶或者是一个完全将海水封闭在内的巨型软质容器。ⓝ
Nature|doi: 10.1038/nj7680-401a
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