书城教材教辅新课改·高一地理备课素材(上)
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第48章 自然资源和自然灾害(6)

航空气象服务,除提供各种预报外,还必须提供危险天气情况通报和机场危险天气警报。前者包括雷电区域、台风、飓风、强阵雨、湍流、积冰和大范围沙尘暴等,后者有机场强风警报、机场风暴警报、机场台风警报、机场大雨警报、机场大雪警报和机场寒潮警报等。

我们都听过“全天候飞行”这个词,全天候飞行是什么意思呢?从字面看,就是飞机刀枪不入,可以天马行空,我行我素,在任何天气情况下都能飞行。

技术上指的全天候飞行,是飞机起飞和着陆完全自动化,可以根据各种气象条件对有关操作进行修正,以保证不同天气情况下飞机的安全起飞和着陆。由此可见,全天候飞行,实际上是指受气象条件的限制较少而已。

人们一提到全天候飞行,可能会误解为不需要气象观测。恰恰相反,为了保证全天候着陆成功,必须提高跑道能见度的观测精度,还需要及时通报倾斜能见度、风的垂直切变、阵风以及湍流强度随时间的变化。有时还需要为水平方向变化快的项目增加观测点。还要保证把所有观测结果及时在驾驶舱中自动显示,同时输入到计算机中自动处理并自动做出决策。只有这样,才能实现全天候飞行。

即使这样,还必须满足飞行所需要的最低气象条件。因此,全天候飞行是随着飞机性能的提高和其他飞行保证技术条件改进而不断变化着的,真正的全天候飞行是不存在的。

十一、海洋与气象

我国有1.8万千米海岸线,6500个海岛,300万平方千米的蓝色国土。美丽的海洋为我们提供了无尽的宝藏,也使海洋运输和海洋产业造福人类。可是,茫茫大海浪涛天,谁敢轻易下海玩!正是气象帮助我们走向海洋,使我们在海里如鱼得水。

海洋气象预报由于它的特殊性,已成为气象预报的一个专项门类。风向、风速、能见度、天气现象、天空状况、海面状况以及台风等重大危险天气的预报和警报,是近海航运气象服务的重要内容。不仅港务局、海运管理局需要,来往船舶需要,广大渔民也需要。

根据有关国际组织公布的资料,在海洋工程技术和海洋预报技术发达的今天,世界海难的60%~80%仍然是由于预报不准和使用预报不当造成的。

远洋航运更是离不开气象。每天定时发布的风暴警报、地面天气形势(就是地面温度、气压、湿度、风等的分布)和海洋气象预报等是远洋航运常年关注的信息。

根据船舶的性能和结构、船舶吃水深浅和不同航线上可能遇到的风、雨、雾、浪等结合气象预报对船舶开展的气象导航服务,不仅是远洋航运安全的重要保证,而且对选择航线,缩短航程,节约航运费用有重大意义。

试举一例,我国某公司有两条相同类型的船舶,其中一条走通常的航线,往返航行29天,航程6422海里,途中9天受7~8级偏西大风影响,3天遭受9~10级大风,船舶和货物的损失共50~60万元。另一条船采用气象导航推荐的航线,往返安全航行16.6天,比通常的航线缩短1530海里。

海洋渔业生产需要能见度、海雾、台风、寒潮、大风和其他危险天气的预报和警报,还需要风向、风速、温度、晴雨、降水量等的日常预报。

1959年4月11日,吕泗洋遭到80多年来从未有过的狂风暴雨袭击,气象部门事先发布了大风警报,但预报的风力比实际风力小,许多船只没有或未能及时回港避风,造成渔船重伤1284只,轻伤1343只,沉没148只,下落不明118只,死亡440人,失踪1037人,成为建国以来最大的一次海上大风事故。可见气象对海洋渔业生产多么重要,对气象工作的要求多么高。

海盐是露天生产,受天气制约很大。如果有一场中等强度的降水没有预报出来,像河北沧州这样不算很大的盐场,就要被水化掉6万吨盐,造成直接经济损失840万元。1994年6月21日,沧州市气象局提前4天预报将有一次中到大雨过程,当年比往常提前一旬进入汛期。于是各盐场闻风而动,抢扒原盐,仅长芦、中捷、军盐3家就多扒5万吨盐,增加收入700多万元。

我国滩涂资源十分丰富,可供养殖的面积达130多万公顷。利用沿海滩涂养殖对虾、鲍鱼、鳗鱼、蟹、珠贝、海参、海带、紫菜等,给人们带来了无尽的美味。养殖过程中,既需要短期天气预报,也需要中长期天气预报,还需要掌握生态气象环境。以对虾为例,就需要关于成虾越冬、幼虾放养、虾池管理、虾苗浮头和成虾捕获等方面的生产养殖气象服务。

1988年,河北省黄骅县气象局对5个乡23个渔业村的人工养虾开展系列化服务,根据蒸发和降水量情况采用排灌,控制适宜虾苗生长的盐度,按照温度高低决定饵料投放量,使虾苗生长良好。在9月10日强寒潮到来之前,通知渔民及时抢收,避免了上千万元的经济损失。

十二、战争与气象

航空天气预报和危险天气预报是专门为保证民航、空军、海军和航空兵飞机飞行安全而设的特殊气象情况预报服务。核试验、卫星发射、运载火箭发射都要求高度精确。发射角度失之毫厘,目标位置差之千里。偏偏这些庞然大物的运行轨道要受到大气运动的影响。因此,无论是设计还是发射,都必须有详尽的气象资料和准确的气象预报。

《三国演义》里说,诸葛亮帮周瑜打曹操,提出借东风。周瑜的说客庞统建议曹操把战船绑在一起,曹操的部下说别这样做,万一东风来了周瑜火攻怎么办。曹操不以为然,说大冬天哪来的东风。结果东风真的来了,孙刘联军巧妙地用火攻方法把曹操打得丢盔卸甲。

可见,曹操的大气科学知识比不上诸葛亮。曹操只知道冬天常刮北风这种气候学知识,而诸葛亮的预报水平也不错,他在3天前做了一个关于东风的中期天气预报。可见,古人很早就知道气象对军事行动的重要性。

中国元朝忽必烈曾派水师去征服日本,但因对当地海上情况了解不够,因为不知道风暴要来,在靠近日本的途中遭遇到一个强烈风暴的袭击,致使全军覆没。

气象对现代军事行动就更加重要了。现代战争,范围大,投入兵种多,使用武器五花八门,指挥复杂,没有气象帮忙显然是不行的。要不军队里怎么会有气象参谋呢?

诺曼底登陆战登陆前夕,天气情况恶劣,一直下着大雨。如果天气不转晴,那么空降兵将无法着陆,将会使整个登陆计划失败,使50多万士兵面临牺牲的危险。

气象学家判断说在6月上旬和中旬各有一段极为短暂的晴天。世界反法西斯战争的杰出统帅、五星上将艾森豪威尔表现出了非凡的当机立断的决策魄力,把登陆时间定在1944年6月6日。由于出色的天气预报和主帅非凡的决断力,使诺曼底登陆战役取得辉煌胜利,从而扭转了整个战局,沉重地打击了法西斯势力。

十三、生活与气象

盖房子要考虑气象,人们自古就知道了。西双版纳的房子下面架空,上面住人,室内地板多用竹子。这里夏天不热,冬天不冷,房子无需隔热防冷,只求通风。在终年皆夏、炎热多雨的地区,广大农村的房子尖顶陡椽,大雨顺势下泄。而在北方农村,房子的墙厚达半米,以便抵御冬天的严寒。

在室内,与人体的冷热感觉有关的气象因素有4个:温度、湿度、辐射和气流。如何通过建筑房屋来控制这4个气象因素的变化,以实现适宜的室内气候,有很大的学问。这门学问就叫建筑环境工程学。

人体内储存的热量由新陈代谢产生的热量减去各种原因散失的热量决定。散热的渠道有:蒸发放热,对流放热,辐射放热。现代居室材料档次高,又加上空调控制温度,是否就可以不管气象条件了呢?

并非如此。旧的矛盾解决了,新的矛盾又来了。开放空调时,外界空气中的水汽含量对室内空调有相当影响。当空气冷却时,相对湿度上升。一旦饱和,水汽就会凝结;凝结放出热量,温度就又上升,必然加大空调的负荷。

强风摧毁房屋的例子比比皆是。风压是建筑物所承受的主要自然负荷之一,计算风压是建筑师必做的功课。摩天大楼当然很气派,但大楼过高就得在空中随风不停地摇摆,结果钢质结构发出的怪叫声刺激人们的神经,楼里的人反而遭罪了。

纽约曾有两座孪生摩天大楼就给人们带来无尽的烦恼。不仅如此,围绕两座摩天大楼出现了莫名其妙的旋风,旋风以28米/秒(就是10级)的速度破坏附近的楼房,吹坏了窗框,“剃光”了迎风墙,刮掉了房顶,而且妨碍了车辆的行驶。

这种教训告诉人们,在不了解当地瞬间最大风速并对风压作科学计算之前,是不可以随心所欲地建筑摩天大楼的。一个广告牌被风刮掉了,它所造成的损失是有限的。而一座摩天大楼在抗风压方面出了问题,那就只能长期把这块烫手的山芋攥在手心里了。

不仅建筑设计需要考虑气象,施工也要用到气象。混凝土怕冻,冬季施工一定要抢晴暖天气。高空作业特别怕风,因此一旦大风前来光顾就得有应对措施。大雨也常影响施工,需要事先预报。

城市规划离不开气象。北京市的工厂大都建在东南郊,当时的考虑是北京西北风多,若建在西北面工厂排出的污染物容易被西北风吹向市区。现在看来这种考虑不够全面。

近年来研究表明,北京市无风和刮东南风污染最严重。原来西北面有山,无风和东南风时污染物散不出去。反倒是西北风一来污染物就被吹散了。可见,在应用气象时不仅要注意传统的气象知识,还得关注最新的科学成果。

大工业需要气象。小企业呢?也需要。砖瓦生产在整个工业部门里,当然并不起眼,但它是很多乡镇企业的重要支柱产业。砖坯露天晾晒与气象关系密切。别看砖坯是泥巴做的,其实它十分娇嫩,既怕水泡,又不经冻。于是气象部门为砖瓦厂专门开展了短时降水预报,设计了砖瓦湿坯冻害指标,制作低温预报,提供冻害防御对策。这样一来,砖瓦厂可以放心大胆地生产,增加产量和产值。

十四、世界上暴风最多的地方

我国暴风最多的地方是位于台湾海峡中的澎湖列岛,一年中有138天刮8级大风。这是由于海峡像一个风口,岛屿上很平坦,海上空气流动的阻力小,风变得更加频繁和强烈了。由于岛上常年刮大风,使土地变得贫瘠,连树木也稀少了。

南极洲的风暴更多、更盛行,被称为“暴风王国”。几十年前,澳大利亚探险家毛孙到南极洲东部地区考察,曾经描述过那里的情景:“这是一个可怖的、空虚的、狂暴的、惊心动魄的地方……无情的风暴咆哮着、撕裂着、冻结着。刺人的雪使人睁不开眼,喘不过气来……我们来到暴风的王国,这是一个该死的地方。”毛孙到达的地方只是沿海地区,而南极洲阿德尔地区的德尼森角是一个巨大谷地的谷口,才是名副其实的“风都城”。一年中有340天刮风暴,全年平均风速19.4米每秒,相当于长年刮8级风。

1912年5月,测得平均风速相当于每天刮10级风。5月15日的日平均风速相当于刮了一整天12级(风速33米每秒)以上的大风。1951年2月22日,在“风都”又测得日平均风速45米每秒,阵风达92.6米每秒。

风速最大的世界记录是1958年4月12日在美国东部1916米高的华盛顿山上测得的,极端最大风速为103米每秒(时速371千米)。

4.6地质灾害

一、候风地动仪“显灵验”

东汉时期,地震比较频繁,从公元96—125年的30年中,就曾发生了23次比较强烈的地震,震区有时大到几十个郡。

132年,科学家、文学家张衡发明制造了世界上第一台测定地震方位的仪器——候风地动仪。张衡将候风地动仪安置在都城洛阳。起初,满朝文武都不相信这台地动仪能够测出地震的方向。

凑巧138年3月1日(汉永和三年二月初三日)突然地动仪朝向西北方向的钢球落了下来,掉进仪器下面的蟾蜍口里。可是,洛阳居民谁也没有感觉到地震。几天后,陇西驿者日夜奔驰来京师,报告陇西地震,二郡山崩(震级约为6.5级)。陇西正好在洛阳的西北方向。

在事实面前,大家都不得不承认候风地动仪的灵验,佩服张衡的发明。

而相隔1700多年后,欧洲人才制造出“第一台”地动仪。

二、如何识别地震宏观异常?

大地震前会出现多种类的宏观异常,已被大量的地震活动所证实。如何识别它却是一个复杂的问题。

一般来说,产生非震动物异常的干扰因素有天气因素(如鱼类上浮、蛙类迁徙)、生理因素(如动物生病发情)、环境因素(如水质污染)、敌害侵扰等等。产生非震地下水异常因素有自然因素,包括气象、水文、地质、生物等干扰的因素影响。人为因素包括灌溉、注水、排水等。产生非震的植物异常因素有病虫害和气象异变。

地震前宏观异常的特点,一是不是上述非震影响因素导致;二是宏观异常有规律性,空间上受地质构造控制,时间上有同步性,各类上有广泛性,数量上有众多性。当然,若判断是否地震异常,还必须综合地震活动和其他微观前兆监测手段变化来确定。

三、什么是地质作用?

地球的岩石圈(或地壳)已经形成40多亿年了。在这漫长的地史期间中,它无时无刻不发生变化,从成分、结构、构造直至地球表面的形态。这种使岩石圈(或地壳)发生变化的作用就是地质作用;使它发生变化的力量叫地质营力。

科学家根据地质作用的速度把地质作用分为两类:一种是突发的或灾变性的地质作用,如火山、地震和海啸、山崩或雪崩、山洪和泥石流等;另一类是极缓慢而安静的地质作用,常不易被人们觉察,如湖泊沉积作用,地表的沉陷,海岸的变迁等。沈阳附近的一座皇陵今天已被2米多厚的黄土覆盖了,每年约堆积1mm左右,与华北地区普遍有百余米厚的黄土比较,堆积就是缓慢的了。

根据地质营力还可把地质作用分为内力作用和外力作用。内力作用由地球内部的能——主要是重力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起,或者说,内力作用就是要通过各种方式和手段,不管是突变的还是渐变的来释放地球内部积累起来的能量。相应地,由地球以外的能源引起的是外力作用。太阳的辐射能是最主要的外力作用,有了太阳,才有昼夜的温差,一年有四季,地球才有气候带;也因为有了太阳,才有了地球的生物圈。

简单地说,外力作用唱的是三部曲:首先是使岩石破碎,然后是把它们从原来的地方搬走,搬运到另一个地方去沉积下来,即风化剥蚀——搬运——沉积。所以,外力作用的总趋势是“削高填平”,把高山和高原破坏掉,把它们搬到低洼的地方,使低洼的地方填平,结果是使地表夷面(出现一个夷平面)。