书城自然科学探究式科普丛书-变化无穷的云
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第9章 美丽的凶手——由云引起的气象灾害(2)

当空气流入一个超级云泡的时候,科里奥利力给了它一个旋冲,产生了一种叫做中介气旋的小型低压中心,像它的最大的同胞一样。这种大气气旋的圆柱体在北半球通常逆时针旋转,在南半球则顺时针旋转。中介气团产生一种旋转能,这种旋转能可以被上升气流拉长并被集中到一个较小较密集的旋风中心。有时,一个中介气团将在龙卷风出现之前在云里加强20分钟之久。

龙卷风的脾气相当暴躁。一旦粉墨登场,就吼声如雷,犹如飞机机群在低空掠过。这可能是由于涡旋某些部分的风速超过声速,因而产生小振幅的冲击波。龙卷风里的风速究竟有多大?目前人们还无法测定。因为任何风速计都经受不住它的摧毁。一般情况,风速可能在每秒50米~150米,极端情况下甚至达到每秒300米或超过声速。

龙卷风出现时,往往不止一个。有时从同一块积雨云中可以出现两个,甚至两个以上的漏斗云柱。它能卷起大量破坏物的碎片,比如树木、汽车、屋顶。猛烈的狂风可以从四周将暴雨裹得严严实实。

这也就是说龙卷风的范围小,直径平均为200米~300米;直径最小的不过几十米,只有极少数直径大的才达到1000米以上。它的风向也不固定,极大的破坏可以发生在点或条上。一栋住房可能被损坏,但他的邻居家却几乎未被触及,这是有可能的。龙卷风能够爬上高山,穿越溪谷,闯过丛林,还能够猛击摩天大楼。当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时,由于它的内部气压极低,造成建筑物或车辆内外强烈的气压差,顷刻间就会使建筑物或车辆发生“爆炸”。如果龙卷风的爆炸作用和巨大风力共同施展威力,那么所产生的破坏和损失将是极端严重的。

当然,这样极具杀伤力的风暴持续的时间通常不会太长,尤其是当它的环流被其周围雨水冷却的空气剪除的时候。这很像气旋锢囚时所发生的那样。一个将要消亡的龙卷风经常呈现出绳子形状的外表,伴随着漏斗旋转,此时的环流已失去完整性。最终,龙卷风消失,碎片云状物坍落在地面上。

龙卷风的到来是可以预测的。它和下雨一样,在出现之前,总会出现一些奇怪的天气现象和特征的。比如,龙卷风生成前大气很不稳定,云系对流旺盛,气压明显降低,云的底部骚动特别厉害,等等。观察这些,对于预报龙卷风有一定的帮助。另外,气象雷达在发现和追踪龙卷风上起着很重要的作用,它可以测到300千米外的雷雨云,一旦在雷达中发现有龙卷风存在的钩状回波时,即可发出警报。但也有的龙卷风出现时,这种钩状回波不明显。因此,采用雷达和目视相配合的方法常常更可靠一些。当观察者发现龙卷风后,应立即报告气象部门,可用雷达跟踪,随后还要有一定的时间对龙卷风路径上的居民和单位发布警报。气象卫星的出现给龙卷风的预报增添了新的探测工具。尤其是用同步卫星拍摄的云层照片,在监视龙卷风的发生上起着重大的作用。卫星昼夜都能观测,并且可以看到更小的目标。如果把卫星与雷达结合起来,就能连续观察龙卷风的变化,可在龙卷风发生前的半小时发布警告。

第七节洪灾

洪涝灾害常常是由于连续数天的强降雨而引发的河水泛滥。这种突发的暴雨是由迅速发展的对流云引起的,低涡环流的云团常在冷云中心的附近出现,往往会造成降水落区集中,中心雨强大,持续时间长,导致暴雨洪涝迅速发生。

洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一。尤其对中国,已经先后遭遇了多次洪水的袭击,深受其害。洪水所到之处,房屋倒塌,工业设施受损,人民遭受淹没之苦,城市积水不退,甚至长达数月。

我国历史上的特大洪水造成的灾难触目惊心。1991年和1998年的特大洪水,受灾人口过亿,数十个城市泡在水中,交通瘫痪,供电及电讯中断,饮用水污染,死亡近千人,直接经济损失数百亿,间接经济损失数千亿。洪水带来的另一种危害是疾病传播。当洪水流经某个地区时,它会夹带各种化学制品和废品,导致灾区的卫生状况极度恶化。从根本上来讲,洪水中所有的人和物都像是在一个大汤锅中漂浮着。虽然这些条件通常并不会产生疾病,但是却非常有利于疾病的传播(大多数疾病在水中要比在空气中更易于传播)。如果您处于洪灾区,那么在洪水期间务必只饮用瓶装水或开水,并遵守其他的卫生原则,做到这几点非常重要。

第八节酸雨

酸雨是呈现酸性的雨水。有时酸雨的酸性较强,落到人的身上,往往会使人有灼痛之感。酸雨是一种灾害性较强的雨水,它往往给自然界造成严重的生态破坏,并直接威胁着动物、植物的生存。酸雨是由于工厂大量燃烧石油、天然气,排放出大量的二氧化碳和含有硫、氮和氧的化合物,进入到大气中后,在空中发生化学反应所形成的碳酸和硝酸,随着雨水一起降落到地面而形成的。

目前,全球已形成三大酸雨区。我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市的部分地区,面积达二百多万平方千米的酸雨区是世界三大酸雨区之一。我国酸雨区面积扩大之快、降水酸化率之高,在世界上是罕见的。世界上另外两个酸雨区是以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的北欧酸雨区和包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积大约一千多万平方千米,降水的酸性值小于0.5,有的甚至小于0.4。

酸雨给地球的生态环境和人类社会的经济都带来严重的影响和破坏。研究表明,酸雨对土壤、水体、森林、建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重危害,不仅造成重大的经济损失,更危及人类的生存和发展。酸雨使土壤酸化,肥力降低,有毒物质毒害作物根系,杀死根毛,导致发育不良或死亡。酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类的食物来源,破坏水生的生态系统;酸雨污染河流、湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。酸雨对森林的危害更不容忽视。酸雨淋洗植物表面,直接伤害或通过土壤间接伤害植物,促使森林衰亡。

酸雨对金属、石料、水泥、木材等建筑材料均有很强的腐蚀作用,因而对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重的损害。在酸雨区,酸雨造成的破坏彼彼皆是,触目惊心。

第九节寒潮

大寒时节,天气寒冷,寒潮南下频繁。寒潮和强冷空气通常带来的大风、降温天气,是我国冬季主要的灾害性天气。寒潮一般多发生在秋末、冬季和初春时节。由于太阳光照弱,地面吸收的热量少,北极和高纬度地带气温很低,冷空气不断堆积,形成了密度大的冷空气团。

这些冷空气团堆积到一定程度时,就要从源地向较低纬度地带流动。这种流动被称为冷空气活动,当很强的冷空气团从高纬度向低纬度移动时,就形成了一次寒潮天气的过程,常常造成大范围急剧降温和偏北大风的天气。

降水主要产生在寒潮冷锋附近。在我国淮河以北,由于空气比较干燥,很少降水,有时偶有降雪。

淮河以南,暖空气比较活跃,含有水分较多,降水机会增多。尤其当冷锋速度减慢或在长江以南准静止时,能产生大范围的时间较长的降水。春、秋季时,寒潮天气除大风和降温外,北方常有扬沙、沙暴现象,降水机会也较冬季增多。

寒潮带来的雨雪和冰冻天气危害不小,强烈的降温会使农作物遭受冻害,尤以秋季和春季的寒潮对农作物危害最大;大风能吹翻船只,摧毁建筑物,破坏牧场;严重的大雪、冻雨可压断电线、折断电杆,造成通信和输电线路中断,交通运输受阻,等等。寒潮影响的范围大,而且多种灾害并发。不仅如此,对人体健康的危害也非常大,大风降温天气容易引发感冒、气管炎、冠心病、肺心病、中风、哮喘、心肌梗死、心绞痛、偏头痛等疾病,有时还会使患者的病情加重。

第十节暴风雪

暴风雪的形成与暴风雨相似。在冬天,当云中的温度变得很低时,使云中的小水滴结冻。当这些结冻的小水滴撞到其他的小水滴时,这些小水滴就变成了雪。变成雪之后,它们会继续与其他小水滴或雪相撞。当这些雪变得太大时,它们就会往下落。大多数雪是无害的,但当风速达到每小时56千米,温度降到-5℃以下,并有大量的雪时,暴风雪便形成了。

暴风雪是伴随寒潮或冷空气侵袭而产生的。目前人类虽尚无法控制暴风雪,但是减轻或避免由它造成的危害还是可以实现的。

第十一节致命的褐云

所谓褐云不是一种自然现象,它形成的原因很大部分是人为造成的,并且是一种非常恶劣的自然灾害。褐云主要是由焚烧生物物质和有机物质,如木材和动物粪便等所造成的。那些悬浮于空气中的微小污染颗粒含有大量的含碳颗粒物、有机颗粒物、硫酸盐、硝酸盐和铵盐等,对气候变暖的“贡献”不亚于温室气体。这些物质可能引起呼吸道和心血管等疾病。

在城市中,肺癌已经成为人类健康的第一杀手,给人类带来了许多危害。

褐云最厚的时候可达五六千米,会根据气象条件集中或扩散,但现在存在的时间比过去要多得多。除了较为严重的亚洲地区,世界其他地方也都笼罩着这样一层棕色的云团。

此外,城市云量增多的结果,使城区日照时数和太阳辐射量均有所减少。城市中烟尘粒子增多的结果,使大气透明度变差,所以有人称城市为“烟霾岛”或“混浊岛”。烟尘大量削弱太阳光中的紫外线部分(在太阳高度较低时甚至可减少30%~50%),这对城市居民的身体健康也是不利的。

褐云在环境、公众健康等方面的危害已经不容置疑。相比之下,它对气候变化的影响则非常复杂:一方面,云团中的一些粉尘可以吸收阳光,加剧全球变暖;另一方面,它给海洋生物提供养料,又间接阻止了全球变暖。

第十二节世界重大气象灾难

1.冰雹大如网球的雹暴

2007年10月9日,澳大利亚东部城巿利斯莫尔在一天内两度降冰雹,冰雹的体积有如网球般大,有房屋玻璃窗及汽车挡风玻璃被击裂和打碎,1人受伤。专家警告冰雹过后可能会有更猛烈的风暴到来。

据《文汇报》报道,两次猛烈冰雹暴横扫新南威尔士省北岸,并离岸向海面方向移动。重灾区是利斯莫尔巿,伸展至新南威尔士省与昆士兰省边界沿岸地区。期间利斯莫尔停电15分钟。

澳洲气象局职员表示,利斯莫尔部分地区降雹量有5厘米~6厘米,并担心冰雹暴持续。傍晚时分,气象局发出大雷雨警告,担心破坏力强劲的风暴会卷土重来。

澳大利亚急救服务部门称收到300宗求助报告,而且陆续还有新的求助报告到来。利斯莫尔一所学校逾100个窗户遭破坏。幸好正值假期,校内无人上课。教堂、警局及医院也受破坏。

最强劲的一次冰雹暴发生于下午2时,约1小时后,第二次的冰雹体积更大。期间只有一宗受伤报告,一名70岁老翁在第一次降雹时从屋顶堕下。副总理威尔飞往利斯莫尔市,视察灾情。

2.雾都的劫难

1952年12月4日,伦敦上空的冷高压导致大气湿度增加,风力微弱,污染物难以扩散,呛人的浓厚烟雾弥漫全城5天之久,几天内死亡人数比平时增加了4000人。这就是着名的“伦敦大雾”事件。

数据表明,死亡高峰与二氧化硫及烟尘的浓雾高峰基本一致。类似的烟雾灾害随后又发生过几次,对英国人产生了很大的震动。几十年来,英国相继通过了《清洁空气法案》、《环境法》、《空气质量战略草案》。英国还根据国内、欧盟及世界卫生组织的标准,设立了污染控制定量目标,要求工业部门、交通管理部门和地方政府共同努力,减少一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等8种常见污染物的排放量。

很多去过英国的人都说,慕雾都之名去英国的人们可能会失望,只有偶尔在冬季或初春的早晨才能看到一层薄薄的白色雾霭,无数英国文学作品中曾经描绘过的沿街滚滚而下的黄雾已经消失了。我们不要亡羊补牢,而要未雨绸缪。说实话,“雾都”的帽子可不像文学作品中那么浪漫,那可是一顶黑帽子,而且一戴可就好多年啊!

3.百年不遇的洪灾

1998年,长江发生了自1954年以来的又一次全流域性的大洪水。

从6月中旬起,因洞庭湖、鄱阳湖连降暴雨、大暴雨使长江流量迅速增加。受上游来水和潮汛共同影响,沿江潮位自6月25日起全线超过警戒水位。南京站高潮位7月6日达9.90米。沿江苏南地区自6月24日入梅至7月6日出梅,由于沿江潮位高,内河排水受阻,形成外洪内涝的严峻局面。秦淮河东山站最高水位10.28米,居历史第三位;滁河晓桥站最高水位达11.29米,超出警戒水位1.79米。

7月下旬至9月中旬初,受长江上游干流连续7次洪峰及中游支流汇流叠加影响,大通站流量8月2日最大达8.23万立方米/秒,仅次于1954年洪峰流量,为历史第二位。南京站7月29日出现最高潮位10.14米,居历史第二位;在10.0米以上持续17天之久。镇江站8月24日出现8.37米的高潮位,仅比1954年低1厘米,居历史第三位。

这场洪水虽已过去,但各种议论纷至沓来,更有甚者将其归于“人祸”。从科学的角度来分析,虽然这场洪水量级大、涉及范围广、持续时间长、洪涝灾害严重,但造成的损失比1931年和1954年要小得多。