书城科普读物探究式科普丛书-变化异常的天气:天气和气候
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第7章 发散思维——知识拓展篇(1)

在前两个章节中,我们对天气和气候作了一个大致的描述和解说,在这一领域中,还存在哪些现象是我们应该知道并关注的呢?

本章节,我们将为广大读者朋友们进一步介绍关于气候的知识。

第一节温室效应

1.什么是温室效应

在日常生活中,我们经常会听到温室效应这个词,那它到底是什么意思呢?首先,我们先来了解一下什么是温室。

生活中我们见到的玻璃育花房和蔬菜大棚便是典型的温室。我们看到人们一般使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室,这样,太阳光能够直接照进温室,加热室内空气,而玻璃或透明塑料薄膜又可以减少室内的热空气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,为植物的快速生长提供有利的条件。

温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。它是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长短辐射被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。

大气中二氧化碳浓度的增加,阻止了地球热量的散失,使地球发生可感觉到的气温升高。它破坏了大气层与地面间红外线辐射的正常关系,吸收地球释放出来的红外线辐射,造成了“温室”现象。促使地球气温升高的气体则称为“温室气体”。二氧化碳是数量最多的温室气体,约占大气总容量的0.03%,许多其他气体也会产生温室效应,其中有的气体引起的温室效应比二氧化碳还要强。

2.温室效应产生的不良后果

温室效应可以导致很多不良的后果,其中最主要的就是:(1)地球上的病虫害增加;(2)海平面上升;(3)气候反常,海洋风暴增多;(4)土地干旱,沙漠化面积增大。

第二节四季变化对人类活动的影响

自然界有一条法则,叫做适者生存。适,就是适应、顺应的意思。

人生活在大自然当中,人体的一切生理、心理活动就与自然界处在一种相对的和谐与统一之中。因此,人类的健康与长寿就必然和大自然息息相关。

一年四季的气候变化,是自然界的正常规律,也是一切生物生长发育的基本条件,倘若违背这个规律,就有可能遭受灾害或疾病缠身。四季的气候变化突出表现为春温、夏热、秋凉、冬寒,生物随着这种气候变化的影响,也逐渐产生并形成了春生、夏长、秋收、冬藏的相应规律,人当然也不例外。人类在其进化过程中,为了生存,也逐步具备了适应自然界的良好人体结构和生理上的应变能力。因此,顺应自然的养生方法,要求人们在生活起居等方面,要按照四季气候的不同特性来调节自己,加强人体适应自然的能力,利用自然的有利因素,抵抗自然变化的不利因素,保证人体的健康长寿。

春秋两季,当气温在18℃~22℃时,人们感觉舒适,心绪稳定,而且学习和工作的效率也特别高。

倘若环境温度超出34℃时,人们不仅会大汗淋漓,酷热难受,而且心情也会焦躁不安,容易发生诸如过量食冷饮、凉水冲身、凉风睡眠等对健康有害的过激行为。但是,当环境温度下降到10℃以下,人的情绪就会变得沉闷而低落了;低于4℃时,则会严重影响大脑思维。

夏冬两季,自然气温的热与冷,超过或不足于人体体温的正常界限,人体为了与自然气温相适应,自身具有生理调节能力来与它相平衡。倘若持续高温或寒冷、或不能立即与它相适应,就不仅仅造成情绪上的改变,甚至还会导致疾病的发生。除冷热气温变化外,诸如阴雨、潮湿、大雾、大风等天气,也都能影响人的思维及注意力。

第三节酸雨

1.什么是酸雨

酸雨是指pH值小于5.65的酸性降水。那么什么是酸?在我们的日常生活中,纯水是中性的,没有味道;柠檬水、橙汁等饮料有酸味,而醋的酸味更大,它们都呈弱酸性。小苏打水和苛性钠水都呈碱性。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子的浓度有关;而碱味与水溶液中羟基离子的浓度有关。于是,科学家们建立了一个指标。

把氢离子浓度对数的负值叫做pH值。于是,纯水的pH值为7;酸性越大,pH值越低;碱性越大,pH值越高。

未被污染的雨雪为中性,pH值近于7;当大气中二氧化碳的浓度达到饱和时,略呈酸性,pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山上弥漫的雾,pH值小于5.65时则称为酸雾。

酸雨主要是人为向大气中排放大量的酸性物质而造成的。大量燃烧含硫量高的煤是产生酸雨的罪魁祸首。此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来,我国一些地区已经成为酸雨的多发区。因此,酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。

2.酸雨的危害

酸雨的危害有很多,对人体健康、生态系统和建筑设施等方面都有直接和潜在的危害。酸雨可导致儿童免疫功能下降,使慢性咽炎、支气管炎、哮喘等病症的发病率增加,同时可使老人眼部、呼吸道疾病的患病率增加。酸雨还会导致农作物的大幅度减产,特别是对小麦的危害较为严重,大豆、蔬菜也容易受酸雨危害,致使蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林的危害也较大,常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重,最终导致大面积死亡。酸雨还会破坏文物、古建筑物。美国着名的纽约港自由女神像因为酸雨的腐蚀变得面目全非,许多室外和公园路旁的雕像,也因酸雨的损坏而无法修复。

第四节厄尔尼诺现象

1.什么是厄尔尼诺现象

厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流,是太平洋赤道带大范围地区内海洋和大气相互作用后,失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲流向亚洲,使太平洋表面保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~7年就要被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,出现所谓的厄尔尼诺现象。

厄尔尼诺现象是周期性出现的,每隔2~7年出现一次。

1982-1983年间出现的厄尔尼诺现象是20世纪以来最严重的一次,在全世界造成了大约1500人的死亡和80亿美元的财产损失。进入90年代以后,全球变暖,厄尔尼诺现象也出现得越来越频繁。

2.厄尔尼诺现象对我国气候的影响

厄尔尼诺现象对我国的气候会产生怎样的影响呢?

首先,是台风减少,厄尔尼诺现象发生后,西北太平洋热带风暴(台风)的产生个数,及在我国沿海登陆的个数均比正常年份要少。

其次,是在我国北方,夏季易发生高温、干旱。通常在厄尔尼诺现象发生的当年,我国的夏季风较弱,季风雨带偏南,位于我国中部或长江以南的地区,我国北方地区夏季容易出现干旱、高温。自1997年厄尔尼诺现象发生后,我国北方的干旱和高温十分明显。

最后,我国南方易发生低温、洪涝。在厄尔尼诺现象发生后的第二年,我国南方,包括长江流域和江南地区,容易出现洪涝。近百年来发生在我国的严重洪水,如1931年、1954年和1998年,都是发生在厄尔尼诺现象的第二年。我国在1998年遭遇的特大洪水,厄尔尼诺现象便是最重要的影响因素之一。

第五节世界上最热与最冷的地方

1.世界上最热的地方

据统计,世界上有4个地方被称为最热地带,分别为:埃塞俄比亚的达洛尔,1960-1966年平均温度达94华氏度(华氏度=32+摄氏度×1.8);美国加利福尼亚的死谷,1917年6月6日至8月17日连续43天在120华氏度以上;西澳大利亚马勃尔-巴尔,1923年10月31日~1924年4月7日接连160天气温在100华氏度以上(最高气温达121华氏度)。西澳大利亚的温得姆,1946年中的333天气温是90华氏度。

2.世界上最冷的地方

据统计,世界上最冷的地方有8处,分别为:

(1)明尼苏达州(美国)

美国的明尼苏达州所处的地理纬度意味着一件事:冷!小城里大约7000个居民的平均体温为36.4℃,12月、1月和2月是这里最冷的月份。

过节的时候有很多好玩的项目,比如雪地汽车比赛,雪雕等。美国科罗拉多州的气候状况也跟它差不多,因而有个俗称——冰箱里的国家。

(2)阿拉斯加州(美国)

美国的阿拉斯加州是美国境内最冷的地方,平均温度为-10℃,但是冬天气温骤然下降,乌米纳特地区的常住居民不超过5人,大多数人根据季节的变更而流动居住。

(3)斯纳哥(加拿大)

斯纳哥是北美洲最冷的地点。1947年2月3日,气象学家在这里测量温度时温度计裂开凹槽,因为温度太低了,水银柱已经达到最低的指示标。经过分析,这里的温度为-63℃。

(4)格陵兰的冰原研究站(北美洲)

格陵兰是西半球最冷的地方,位于北美洲的东北部,隶属丹麦。

冰原研究站位于格陵兰中部的大冰原,1954年1月9日,气象员在那里测试的温度为-66℃。

(5)雅库茨克(俄罗斯)

雅库茨克是西伯利亚最冷的城市,大约有20万人口。这里的1月份,每天平均最高气温为-50℃。为了确保安全到家,居民出门一般不开车,也最忌讳戴眼镜,因为眼镜结冰后会连到眼睛和脸蛋上,想拿走都难。

(6)维尔霍扬斯克山脉(俄罗斯西伯利亚东北部)

维尔霍扬斯克山脉位于雅库特附近,列入北极圈范围,从雅库特首都雅库茨克出发的话,开车需要8天才可进入维尔霍扬斯克山脉,但是必须在冬天开车过去,因为那里的湖泊结冰后可以行驶,而且没有陆地。那里居住着1300人,他们以驯鹿和狩猎为生。那里的自然资源相当丰富,还有金矿,不过因为气候原因只能开采有限的地方。

(7)奥伊米亚康村庄(俄罗斯)

这个村庄位于北半球的雅库特地区。1926年1月26日气象学家在这里测量的温度为-71.2℃,这是他们用推断法代替温度计测量得到的真实温度,犹如加拿大的斯纳哥,温度计在这里最低只能到-50℃,根本无法测量。

(8)沃斯托站(南极洲)

南极洲,无可厚非地列为地球上最冷的地方,它有世界寒极之称。

沃斯托站是俄罗斯在南极内陆高原设立的气象研究工作站。1983年7月21日气象员测得的南极洲温度为-128.6℉(-89.2℃)。

第六节立冬三“候”有学问

“立冬”节气在每年的11月7日或8日。我国古时候,民间习惯以立冬为冬季的开始,《月令七十二候集解》说:“立,建始也。”

又说:“冬,终也,万物收藏也。”其实,我国幅员广阔,除全年无冬的华南沿海和长冬无夏的青藏高原地区外,各地的冬季并不都是与立冬日同时开始的。按气候学划分四季标准,以下半年气候平均气温降到10℃以下为冬季,那么“立冬为冬日始”的说法与黄淮地区的气候规律基本吻合。我国最北部的漠河及大兴安岭以北地区,9月上旬就已进入冬季,首都北京于10月下旬也已呈现一派冬天的景象,而长江流域的冬季要到“小雪”节气前后才真正开始。

第七节海啸

1.海啸的形成

海啸是一种具有强大破坏力的海浪。这种波浪运动所引发的狂涛骇浪,汹涌澎湃,它卷起的海涛,波高可达数十米。这种“水墙”内含极大的能量,冲上陆地后所向披靡,往往会造成对生命和财产的严重摧残。智利大海啸形成的波涛,移动了上万千米仍不减雄风,足见它的威力之巨大。

海啸通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5级以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩以及火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后,震荡波在海面上不断扩大的圆圈能传播很远的距离,正像卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大,轨道运动在海底附近也没有受到多大阻滞,不管海洋深度如何,波都可以传播过去。

2.海啸的类型

海啸可分为4种类型:由气象变化引起的风暴潮、火山爆发引起的火山海啸、海底滑坡引起的滑坡海啸和海底地震引起的地震海啸。中国地震局提供的材料说,地震海啸是海底发生地震时,海底地形急剧升降变动引起的海水强烈扰动。其机制有两种形式:“下降型”海啸和“隆起型”海啸。

第八节看云识天气

要想通过看云来识别天气,首先,我们引用一下民间歌谣:

天上钩钩云,地上雨淋淋。天有城堡云,地上雷雨临。

天上扫帚云,三天雨降临。早晨棉絮云,午后必雨淋。

早晨东云长,有雨不过晌。早晨云挡坝,三天有雨下。

早晨浮云走,午后晒死狗。早雨一日晴,晚雨到天明。

今晚花花云,明天晒死人。空中鱼鳞天,不雨也风颠。

天上豆荚云,不久雨将临。天上铁砧云,很快大雨淋。

老云结了驾,不阴也要下。云吃雾有雨,雾吃云好天。

云吃火有雨,火吃云晴天。乌云接日头,半夜雨不愁。

乌云脚底白,定有大雨来。低云不见走,落雨在不久。

西北恶云长,冰雹在后晌。暴热黑云起,雹子要落地。

黑云起了烟,雹子在当天。黑黄云滚翻,冰雹在眼前。

黑黄云滚翻,将要下冰蛋。满天水上波,有雨跑不脱。