书城科普读物探索神秘的大自然:春夏秋冬的奥秘
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第38章 发生在春夏秋冬的自然灾害(3)

冰雹也叫“雹”,俗称雹子,有的地区叫“冷子”,夏季或春夏之交最为常见。它是一些小如绿豆、黄豆,大似栗子、鸡蛋的冰粒。我国除广东、湖南、湖北、福建、江西等省冰雹较少外,各地每年都会受到不同程度的雹灾。尤其是北方的山区及丘陵地区,地形复杂,天气多变,冰雹多,受害重,对农业危害很大。猛烈的冰雹打毁庄稼,损坏房屋,人被砸伤、牲畜被砸死的情况也常常发生;特大的冰雹甚至能比柚子还大,会致人死亡、毁坏大片农田和树木、摧毁建筑物和车辆等。具有强大的杀伤力。

冰雹过后冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害,它出现的范围虽然较小,时间也比较短促,但来势猛、强度大,并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。中国是冰雹灾害频繁发生的国家,冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据有关资料统计,我国每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。因此,我们很有必要了解冰雹灾害时空动荡格局以及冰雹灾害所造成的损失情况,从而更好地防治冰雹灾害,减少经济损失。

冰雹的形成

冰雹和雨、雪一样都是从云里掉下来的。不过下冰雹的云是一种发展十分强盛的积雨云,而且只有发展特别旺盛的积雨云才可能降冰雹。

积雨云和各种云一样都是由地面附近空气上升凝结形成的。空气从地面上升,在上升过程中气压降低,体积膨胀,如果上升空气与周围没有热量交换,由于膨胀消耗能量,空气温度就要降低,这种温度变化称为绝热冷却。根据计算,在大气中空气每上升100米,因绝热变化会使温度降低1度左右。我们知道在一定温度下,空气中容纳水汽有一个限度,达到这个限度就称为“饱和”,温度降低后,空气中可能容纳的水汽量就要降低。因此,原来没有饱和的空气在上升运动中由于绝热冷却可能达到饱和,空气达到饱和之后过剩的水汽便附着在飘浮于空中的凝结核上,形成水滴。当温度低于零摄氏度时,过剩的水汽便会凝华成细小的冰晶。这些水滴和冰晶聚集在一起,飘浮于空中便成了云。

大气中有各种不同形式的空气运动,形成了不同形态的云。因对流运动而形成的云有淡积云、浓积云和积雨云等。人们把它们统称为积状云。它们都是一块块孤立向上发展的云块,因为在对流运动中有上升运动和下沉运动,往往在上升气流区形成了云块,而在下沉气流区就成了云的间隙,有时可见蓝天。

积状云因对流强弱不同出一辙形成各种不同云状,它们的云体大小悬殊很大。如果云内对流运动很弱,上升气流达不到凝结高度,就不会形成云,只有干对流。如果对流较强,可以发展形成浓积云,浓积云的顶部像椰菜,由许多轮廓清晰的凸起云泡构成,云厚可以达4~5千米。如果对流运动很猛烈,就可以形成积雨云,云底黑沉沉,云顶发展很高,可达10千米左右,云顶边缘变得模糊起来,云顶还常扩展开来,形成砧状。一般积雨云可能产生雷阵雨,而只有发展特别强盛的积雨云,云体十分高大,云中有强烈的上升气体,云内有充沛的水分,才会产生冰雹,这种云通常也称为冰雹云。

在冰雹云中冰雹又是怎样长成的呢?

在冰雹云中强烈的上升气流携带着许多大大小小的水滴和冰晶运动着,其中有一些水滴和冰晶并合冻结成较大的冰粒,这些粒子和过冷水滴被上升气流输送到含水量累积区,就可以成为冰雹核心,这些冰雹初始生长的核心在含水量累积区有着良好生长条件。雹核在上升气流携带下进入生长区后,在水量多、温度不太低的区域与过冷水滴碰并,长成一层透明的冰层,再向上进入水量较少的低温区,这里主要由冰晶、雪花和少量过冷水滴组成,雹核与它们黏并冻结就形成一个不透明的冰层。这时冰雹已长大,而那里的上升气流较弱,当它支托不住增长大了的冰雹时,冰雹便在上升气流里下落,在下落中不断地并合冰晶、雪花和水滴而继续生长,当它落到较高温度区时,碰并上去的过冷水滴便形成一个透明的冰层。这时如果落到另一股更强的上升气流区,那么冰雹又将再次上升,重复上述的生长过程。这样冰雹就一层透明一层不透明地增长;由于各次生长的时间、含水量和其他条件的差异,所以各层厚薄及其他特点也各有不同。最后,当上升气流支撑不住冰雹时,它就从云中落了下来,成为我们所看到的冰雹了。

冰雹防治

1.预报

20世纪80年代以来,随着天气雷达、卫星云图接收、计算机和通信传输等先进设备在气象业务中大量使用,大大提高了对冰雹活动的跟踪监测能力。当地气象台(站)发现冰雹天气,立即向可能影响的气象台、站通报。各级气象部门将现代化的气象科学技术与长期积累的预报经验相结合,综合预报冰雹的发生、发展、强度、范围及危害,使预报准确率不断提高。为了尽可能提早将冰雹预警信息传送到各级政府领导和群众中去,各级气象部门通过各地电台、电视台、电话、微机服务终端和灾害性天气警报系统等媒体发布“警报”“紧急警报”,使社会各界和广大人民群众提前采取防御措施,避免和减轻了灾害损失,取得了明显的社会和经济效益。

2.防治

我国是世界上人工防雹较早的国家之一。由于我国雹灾严重,所以防雹工作得到了政府的重视和支持。目前,已有许多省建立了长期试验点,并进行了严谨的试验,取得了不少有价值的科研成果。开展人工防雹,使其向人们期望的方向发展,达到减轻灾害的目的。目前常用的方法有:①用火箭、高炮或飞机直接把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂送到云里去。②在地面上把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂在积雨云形成以前送到自由大气里,让这些物质在雹云里起雹胚作用,使雹胚增多,冰雹变小。③在地面上向雹云放火箭打高炮,或在飞机上对雹云放火箭、投炸弹,以破坏对雹云的水分输送。④用火箭、高炮向暖云部分撒凝结核,使云形成降水,以减少云中的水分;在冷云部分撒冰核,以抑制雹胚增长。

3.农业防雹措施

常用方法有:①在多雹地带,种植牧草和树木,增加森林面积,改善地貌环境,破坏雹云条件,达到减少雹灾目的;②增种抗雹和恢复能力强的农作物;③成熟的作物及时抢收;④多雹灾地区降雹季节,农民下地随身携带防雹工具,如竹篮、柳条筐等,以减少人身伤亡。

暴雨

暴雨的形成

暴雨形成的过程是相当复杂的,一般从宏观物理条件来说,产生暴雨的主要物理条件是充足的源源不断的水汽、强盛而持久的气流上升运动和大气层结构的不稳定。大中小各种尺度的天气系统和下垫面特别是地形的有利组合可产生较大的暴雨。引起中国大范围暴雨的天气系统主要有锋、气旋、切变线、低涡、槽、台风、东风波和热带辐合带等。此外,在干旱与半干旱的局部地区热力性雷阵雨也可造成短历时、小面积的特大暴雨。

暴雨常常是从积雨云中落下的。形成积雨云的条件是大气中要含有充足的水汽,并有强烈的上升运动,把水汽迅速向上输送,云内的水滴受上升运动的影响不断增大,直到上升气流托不住时,就急剧地降落到地面。积雨云体积通常相当庞大,一块块的积雨云就是暴雨区中的降水单位,虽然每块单位水平范围只有1~20千米,但它们排列起来,可形成100~200千米宽的雨带。一团团的积雨云就像一座座的高山峻岭,强烈发展时,从离地面0.4~1千米高处一直伸展到10千米以上的高空。越往高空,温度越低,常达零下十几摄氏度,甚至更低,云上部的水滴就要结冰,人们在地面用肉眼看到云顶的丝缕状白带,正是高空的冰晶、雪花飞舞所致。地面上是大雨倾盆的夏日,高空却是白雪纷飞的严冬。

在我国,暴雨的水汽一是来自偏南方向的南海或孟加拉湾;二是来自偏东方向的东海或黄海。有时在一次暴雨天气过程中,水汽同时来自东、南两个方向,或者前期以偏南为主,后期又以偏东为主。我国中原地区流传“东南风,雨祖宗”,正是降水规律的客观反映。

大气的运动和流水一样,常产生波动或涡旋。当两股来自不同方向或不同的温度、湿度的气流相遇时,就会产生波动或涡旋。其大的达几千千米,小的只有几千米。在这些有波动的地区,常伴随气流运行出现上升运动,并产生水平方向的水汽迅速向同一地区集中的现象,形成暴雨中心。

另外,地形对暴雨形成和雨量大小也有影响。例如,由于山脉的存在,在迎风坡迫使气流上升,从而垂直运动加大,暴雨增大;而在山脉背风坡,气流下沉,雨量大大减小,有的背风坡的雨量仅是迎风坡的1/10。在1963年8月上旬,从南海有一股湿空气输送到华北,这股气流恰与太行山相交,受山脉抬升作用的影响,导致沿太行山东侧出现历史上罕见的特大暴雨。山谷的狭管作用也能使暴雨加强。1975年8月,河南的一次特大暴雨,其中心林庄,正处在南、北、西三面环山,而向东逐渐形成喇叭口地形之中,由于这样的地形,气流上升速度增大,雨量骤增,8月5~7日降水量达1600多毫米,而距林庄东南不到40千米地处平原区的驻马店,在同期内只有400多毫米。

另外,暴雨产生时,一般低层空气暖而湿,上层的空气干而冷,致使大气层处于极不稳定状态,有利于大气中能量释放,促使积雨云充分发展。

暴雨危害的防护措施

应急要点:

预防居民住房发生小内涝,可因地制宜,在家门口放置挡水板或堆砌土坎。

室外积水漫入室内时,应立即切断电源,防止积水带电伤人。

在户外积水中行走时,要注意观察,贴近建筑物行走,防止跌入窨井、地坑等。

驾驶员遇到路面或立交桥下积水过深时,应尽量绕行,避免强行通过。

专家提示:

不要将垃圾、杂物丢入马路下水道,以防堵塞,积水成灾。

家住平房的居民应在雨季来临之前检查房屋,维修房顶。

暴雨期间尽量不要外出,必须外出时应尽可能绕过积水严重的地段。

在山区旅游时,注意防范山洪。上游来水突然混浊、水位上涨较快时,须特别注意。

洪水

从洪涝灾害的发生机制来看,洪涝具有明显的季节性、区域性和可重复性。如我国长江中下游地区的洪涝几乎全部都发生在夏季,并且成因也基本上相同。洪涝灾害具有双重属性,既有自然属性,又有社会经济经济属性。

洪水

它的形成必须具备两方面条件:第一,自然条件:洪水是形成洪涝灾害的直接原因。只有当洪水自然变异强度达到一定标准,才可能出现灾害。主要影响因素有地理位置、气候条件和地形地势。第二,社会经济条件:只有当洪水发生在有人类活动的地方才能成灾。受洪水威胁最大的地区往往是江河中下游地区,而中下游地区因其水源丰富、土地平坦又常常是经济发达地区。在城市中,也常发生洪涝灾害。一到夏天,很多城市发生严重的洪涝灾害,原因有以下几点:

洪灾过后的场景1.夏天雨水多。

2.城市雨水比农村多。城市的“雨岛效应”(城市温度高,上升气流多,雨水多),城区的年降雨量比农村地区高5%~10%。

3.城市地表覆盖多是隔水层,不透水。雨水多了后排不掉。

4.虽然有下水道,但是“国外的下水道可以跑汽车”(不信,去看美国大片),我们的下水道只能藏老鼠。地上21世纪,地下20世纪50年代。城市规划建设重地上,重看得到的,重面子,轻地下,轻基础,轻底子。

5.城市地势低,外来洪水容易入侵。城市往往建设在地势地平的地方,导致外来水量多,自然排水不易。

6.城市预防及应对灾害能力不足,机械排水能力不足。

旱灾

春旱

龟裂的地面——旱灾现象北方地区,春季气温回升快,蒸发较强;夏季风弱,雨季未到,降水较少;春耕需水量大,但雨季未到,地下水位低;降水量较同纬度的地区低从地理原因解释,主要是因为有山阻隔,或者季风的背风坡,受“焚风效应”影响,降水较少。有的地区湾口效应使冬季风可以长驱直下。再次,巴尔喀什湖到贝加尔湖地区以及中国东北一带高度场较常年同期异常偏高,暖性高压脊在这一带的频繁出现和发展,主导环流系统为高压脊且长时间维持,是造成年春旱的主要原因;偏低的赤道东太平洋海温和太阳活动异常是造成春旱的间接原因。

春旱会造成多种作物不能及时播种,普遍形成晚播晚发。有效积温相对减少,生长发育后延,成熟期推迟,普遍变成晚茬作物。长期干旱造成了农作物植株小、根系弱、叶片面积小,生物产量大幅度减少,直接影响经济产量。由于受害程度不同,农作物播种有早有晚,品种杂乱,长势不整齐,给管理造成困难。受害的农作物脆弱,抗逆能力差,管理措施效应慢,养分吸收慢,光合积累慢。