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随着人工影响天气水平的日益提高,总有一天,人类会让风“变乖”,使之只能做好事,不会做坏事,为人类的文明立功。
雾灾:温柔的杀手
城市雾害是较为常见的灾害性天气,具有出现几率高、发生范围广、危害程度大等特点,我国一年四季都有它的踪影,都能领教它的危害,尤其在城市中,近年呈增加趋势。气象统计资料表明,雾灾比暴雨、冰雹等灾害性天气出现的几率要大,而且危害越来越严重。
城市化发展,使城市空气中尘埃、气溶胶离子等增加,容易形成雾天,降低低空能见度。近几年,每到10~12月,当大气温度层结稳定时,经常出现连续2天以上大雾天气,给城市公路交通、民航、重大活动及居民健康带来危害。
回想当初的“雾都”伦敦,工业化致使城市整日被大雾笼罩。而北京目前的汽车保有量达到270万辆。据专家介绍,汽车尾气主要成分是炭黑,会促成水气凝结成较大颗粒,最终形成大雾。人们担心北京成为“雾都”,将20世纪北京城区能见度和雾日(含轻雾)的五年平均值变化比较,发现90年代前期与50年代后期相比,能见度减少4公里,雾日数增加42天,70年代后期开始雾日数猛升,能见度锐减。
雾给人的感觉是温和的,没有狂风暴雨那么刺激,甚至带给人一种朦胧的美感。殊不知,在朦胧的背后,每一次大雾,让都会整个城市付出惨重的代价。
2004年4月1日,由于大雾弥漫,约50~60辆汽车在加利福尼亚州15号州际公路上发生连环相撞事件,至少造成24人受伤。15号州际公路是洛杉矶通往拉斯维加斯的主要公路,撞车事故最初开始于当天早上6点。消防官员称,在不足两英里的一段路程内发生了至少4起事故。为处理事故,15号州际公路向北车道被迫关闭了数小时。
据北京市交管局提供的数据,在中型雾天,全市至少会出现十几起比较严重的交通事故,由此带来的直接损失达上百万元。在高速公路上,能见度低于50米就要封闭道路。暖雾一般形成于早晨,会赶上上班高峰,其破坏能力相当明显。除了加重交通拥堵之外,局部地区还会形成交通瘫痪,其经济损失很难量化,大约会有数千辆车被“晾”在公路上,工时费、能源消耗,按每小时20元价值计算的话,造成的经济损失也会超过几百万元。1994年11月18日~19日两天大雾,造成首都机场200个航班延误,40个航班取消,滞留旅客2万余人。1990年2月13日~17日的连续大雾,造成161起汽车相撞事故,并造成京津唐供电网大范围“污闪”,51条输电线中掉闸147次,严重影响京津供电。有人给大雾造成的损失算了一笔账。根据统计资料,在全国范围内,一年下来大雾造成的直接和间接损失加在一起,会高达20亿元左右。以汉城奥运会共用8亿美元为标准,我国大致四年的“大雾损失”就可以举办一次奥运会了。
在冬天,雾和逆温层同时出现会加剧大气污染。大雾弥漫时,大气污染物会发生一系列物理化学反应,产生新的有毒物质,严重影响人的身体健康。
城市气象灾害无孔不入的雷击灾害
雷击重灾区从农村转向城市
随着电视、电脑等电器在城市普及等原因,城市雷击事件开始频发。雷击灾害的重灾区,正在由农村向城市转移。
雷击发生频繁是2004年夏季气象灾害的一个显著特点,共造成至少141人死亡。其中6月死亡30人,7月死亡50人,8月死亡61人。
2004年7月20日晚,一阵电闪雷鸣之后,汉口舵落口临汉江边的一座大型仓库遭到雷击,仓库内线电话和红外线报警系统瘫痪。江城2004年以来已发生雷击事故30余起,致4人死亡、3人受伤,一些居民及单位房屋损毁、网络瘫痪、通讯中断。这些雷击事故主要集中在使用电子产品的场所,电器遭感应雷击占80%。2004年4月25日江城某高校校园网络遭雷击,4月29日全市大范围电脑网络系统遭雷击。
1992年4月27日,南昌江西医科大学遭感应雷击,160门程控电话有120门被毁。同一天,江西财经管理学院200门程控电话全部被毁。1992年5月1日,长沙湖南广播电视大学200门程控电话、6台计算机和多台彩电因感应雷击被毁,损失100多万元。1992年6月22日,北京国家气象中心计算机室遭感应雷击,大型和小型计算机网络中断,多台计算机接口被破坏,计算机系统工作中断46小时,经济损失20多万元。1993年4月21日,第一届东亚运动会前夕,上海奥林匹克俱乐部大楼遭感应雷击,楼内控制程控电话的电脑被破坏,损失数万元。
江西省是雷电灾害多发区,年平均落雷17万至20万个,每年发生雷电事故180至200起。全省每年因雷击造成人员伤亡近百人,损坏变压器、家电、通讯设备、网络设备上千台,并造成建筑物被毁、火灾事故以及部分地区停电、停水、信息网络瘫痪、通信中断,经济损失近亿元。长沙地区是雷击高发区,年平均雷暴日近50天,长沙市每年发生雷击灾害100余起,造成的经济损失相当严重。
2004年雨季以来,云南省雷击事件已发生数十起,全省16个地州市无一例外,雷击已导致14人死亡,20余人受伤。此外,雷击还使云南数百台计算机、网络、监控器等电子设备和家电损坏。云南省是遭受雷击灾害最严重的省份之一,全省大部地区年均雷暴日在80天左右。每年雨季的5~10月是雷电灾害的高发季节,滇西、滇南的不少地区年均雷暴数甚至超过100百天,西双版纳的勐腊县是全国两个年均雷暴数最多的地区之一,被称为中国的“雷都”。
专家分析指出,社会普遍缺乏对雷电灾害的防范意识,是造成雷击损失严重的主要因素。一些群众缺乏基本的防雷知识,雷雨来时甚至将孤立危险的茅棚、亭子、大树、屋檐等当作避雷的“安全场所”,直接导致人员伤亡。更为严重的是,有关部门在检查中发现,云南全省应装而未装防雷装置或防雷装置安装不完善的建筑物高达50%以上,已安装防雷装置但检测不合格的竟占30%;云南全省目前纳入防雷设计审核,竣工验收的建筑物不足30%,一些单位安装的防雷装置长期无人管理。
现代城市缘何雷灾频频?主要原因是随着经济发展,高楼大厦越来越多,且楼层越来越高,楼内大量钢筋和电气设备形成了引电场;通信网络设施日益增多,使产生直击雷和感应雷的几率大大增加。另外,少数单位防雷意识淡薄,应安装防雷器的设备和场所未按技术规范安装好,也产生大量安全隐患。为此,专家呼吁,有关部门和单位应在群众中广泛宣传和普及防雷知识;对关系国计民生的重点单位的防雷设备、设施,应经常进行检测,以防患于未然。
富兰克林也无可奈何的感应雷
200多年前富兰克林发明的“避雷针”防避“直接雷击”具有盖世之功,而对“感应雷击”却无能为力。
雷电引起的雷击是夏季常见的一种自然现象。自然界中的雷击有直接雷击和感应雷击两类,直接雷击声光并发,咄咄逼人,老幼皆知。而感应雷击悄悄发生,不易察觉,后果严重。直接雷击与感应雷击破坏的对象不同,前者主要击坏放电通路上的建筑物、输电线,击死击伤人畜等,后者主要破坏电子设备。
感应雷击是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用,使建筑物上的金属物件,如管道、钢筋、电线、反应装置等感应出与雷雨云电荷相反的电荷,造成放电所引起。一台电子设备招引感应雷击的通道主要有:天线、馈线引入、电源线路引入、信号线路引入。信号线路的种类很多,高频信号传输线路、程控电话线路、电脑数据处理线路等等都可能引入强大的雷电信号而击坏电子设备。接地线路也会引入。对于建筑物中电子设备群体来说,引入感应雷的通道主要有:建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线都是建筑物的进雷通道;出入建筑物中各种电源线路及建筑物内部“长”距离信号线路;具有公共接地的建筑物中的一切金属管道,在直接雷电流流经其上时,其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波;雷电放电时,在金属表面感应出来的雷电冲击波;直接雷击落雷点建筑物的雷电高位冲击;直接雷击落雷点建筑物的雷电反冲电流。
这种电流可通过相邻建筑物的接地线路进入其电子设备,使电子设备的机壳和机芯之间产生放电现象而损坏。现代社会,电子设备大量应用,感应雷击的危害日益严重,仅依靠“避雷针”防雷已远远不能满足社会的需求。防雷专家们也早已认识到这一问题的严重性,并进行了一系列防避感应雷击的试验和研究,以保障各种电子设备安全,减轻雷击灾害。
万钧雷霆夏之歌
古谚云:“以鸟鸣春,以雷鸣夏,以虫鸣秋,以风鸣冬。”叱咤天空的雷电,是大自然唱出的夏之歌。
雷暴是一种严重的灾害性天气,具有极强的破坏性和杀伤力,直接威胁着人们的生命和财产的安全。了解雷暴相关知识,对增强防雷意识,强化防雷措施十分必要。
最早;人类对惊天动地的霹雳和划破长空的闪电感到无比恐惧。欧美人认为“雷电是上帝之火”,我国古代信奉“雷公”、“闪母”。东汉时期,王充在《论衡》中最先试图从科学角度阐述雷电现象,他断言雷是太阳热量激荡空气而形成的。1752年7月,美国科学家、避雷针的发明者富兰克林,冒险将风筝放飞到雷电交加的空中,将电火引到地面,从而证实雷电是大自然中的放电现象。雷暴是由发展旺盛的积雨云引起闪电、雷鸣现象的局地风暴。水蒸气激烈上升形成的积雨云中,凝结有巨大数量的小水滴和冰晶,它们之间的高速碰撞使云体带上电荷。带不同正负电荷的云体相遇,便产生火花放电现象,这就是我们看到的闪电;带电粒子流在云中高速运动,使空中气温猛升,气体膨胀,放电后又急速冷却收缩,一胀一缩激荡空气发出巨大声响,这就是我们听到的雷声。雷声和闪电在高空同时出现,由于光速比声速快,所以一般都是先见到闪电后听到雷声。
雷暴的水平范围为几千米到几十千米,伸向高空的高度可达8~15千米;可持续几分钟到几十分钟,通常伴有阵雨、大风,有时也伴有冰雹或龙卷风。
雷暴能变幻出各种神秘莫测的怪异景象。排列整齐的一队羊群,雷电可能有规律地间隔击毙其中的一部分;遭到雷击的人或动物,可能在皮肤表面或毛皮之内留下某种图案或“象形文字”。据悉,美国有个小男孩爬到树上掏鸟蛋,适逢雷击,落地毙命的小男孩胸部清晰地烙着那棵树的图像,枝头上还有一只小鸟,小鸟的旁边正是那个鸟窝。人们对这些现象至今还无法做出科学的解释。
闪电的颜色以白色最为常见,也有红色和绿色的;形状以树枝状居多,也有珍珠状和火箭状的。有一种球状闪电,小如核桃,大如排球,从空中落下后发出红色、黄色、黑色或银灰色光芒,在低空飘荡,类似鬼魂,还能钻入门窗;有时转悠一阵又腾飞别处,有时会炸裂房屋引起火灾。
全球从南纬60°到北纬80°都有雷暴活动,热带最多,温带地区一年四季都会出现,并在春夏最多。从雷暴的分布来看,陆地多于海洋,陆地雷暴多出现在午后,海洋中多发生在暖海流水域上空,并在夜间居多。我国沿海雷暴以海南岛最多,平均每年出现100多天。
雷电既可造成令人毛骨悚然的灾难,却也带来意想不到的好处。35亿年前的地球是一片荒漠,满目凄凉。正是天公放出的雷电,像催生婆一样,促使芸芸众生相继降临人间,使整个自然界充满了勃勃生机的繁荣景象。
闪电放出的是直流电,在刹那间的闪电之时,可把闪电通道上的空气加热到6000℃~10000℃,甚至高达20000℃~30000℃,大气中的氧和氮在高温下会合成二氧化氮,随雨水溶解成稀薄的硝酸,渗入地下后形成多种硝酸盐,成为植物理想的天然氮素肥料。雷暴在给地球带来大量雨水的同时,受雷击的空气每年能产生数亿吨氮肥,随雨水渗入土地。
雷鸣电闪时产生的强烈的光化学作用,可促使空气中的一部分氧气发生反应而变成臭氧,并伴随着雷电的上升气流,可将臭氧层这把“保护伞”进一步加固,使地球上各种生物免遭过多的紫外线伤害。
震耳欲聋的隆隆雷声,强大的声波可杀灭空气中的细菌,使其变得洁净。雷雨过后,每立方厘米空气中负离子数目可达1万余个。负离子被誉为“空气中的维生素”。
地质工作者利用雷电偏爱打击容易导电的物体的特性,可顺藤摸瓜找到地下金属矿藏。在地球大气对流层中,每一秒钟约有100余次雷电落地,每天有800余万次闪电释放着巨大的能量。其中落地雷,电压可高达几千万伏,峰值电流的强度为5~20万安培。这不正是一座天然“发电厂”吗!若将这一巨大的电能“捕捉”并储存起来,就成了取之不尽的能源。
城市气象灾害耸人听闻的气候灾变
“今后20年全球气候变化对人类构成的威胁要超过恐怖主义。届时,因气候变暖、全球海平面升高,人类赖以生存的土地和资源将锐减,并因此引起大规范的骚乱、冲突甚至核战争,成百上千万人将在战争和灾害中死亡。”这是据英国《观察家报》披露的美国五角大楼向布什总统递交的一份“秘密报告”中的警告内容。
2004年7月,由中国科协主办的青年科学家论坛第87次活动在北京举行,中国气象局国家气候中心副主任罗勇在对这份“秘密报告”进行分析后指出,报告中所描述的情景是极其极端的情况,仅仅有可能发生在某些地区,而非全球所有地区,据了解,该“秘密报告”的基本思路是:目前已发生的并将继续出现的气候渐变(变暖)将引起北大西洋温盐环流的崩溃或减缓,引发显著的气候突变,如气候将变冷、变干、风暴增加,从而造成承载能力的降低(食物、水和能源供应的匮乏),进而对国家安全产生重大的影响,如边境管理问题、全球冲突以及经济衰退。
该报告认为,由于这些可怕的潜在后果,气候突变的风险尽管存在很大不确定性,而且发生的可能性也很小,但应该把对气候变化的关注提高到国家安全的高度,不应只停留在科学的争论上。
该“秘密报告”中与中国有关的描述为:中国迫切需要大量的食物养活其庞大的人口,季风降水可靠性的降低将对中国产生重大的影响;中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱;夏季季风可以为中国带来降水,但也会引起负面效应,如洪水可使水土流失更加严重;水汽蒸发冷却作用的降低,会引起寒冬延长、夏季高温增加;由于降水减少,业已十分紧张的水资源和能源供应将变得更加严重;饥寒交迫的中国觊觎俄罗斯和西部邻国的能源,大范围的饥荒将会引起混乱和国际争端。
该“秘密报告”是否可信呢?如果抛开报告中那些耸人听闻的可怕描述和强烈的政治色彩,应该说报告所引用的科学结论大多是得到科学家公认的研究成果。而且,在报告中作者反复使用的是Plausible (似乎可能的),而不是非Possible(可能的),这说明作者描述气候突变的严重后果时还是十分慎重的。
正像作者在报告中所明确指出的,该报告的目的不是预测气候将如何变化,而是描绘出如果我们对气候变化没有做相应准备的话,气候变化将对社会产生怎样的影响。从科学上看,该报告具有两个方面的积极意义:首先是它扩展了气候变化研究的范围,把气候变化从科学问题上升到国家安全的高度,从国家安全的角度来看待气候突变问题的严征性;其次,报告对气候变化影响的分析,有别于以往仅考虑气候渐变的影响,强调气候突变的影响更可怕。报告提醒人们,要充分认识到慎重对待气候变化对国家安全的潜在影响。当然,报告中所描述的情景仅是极其极端的情况,也许会发生在某些地区,但不会是全球所有地区。而且事件发生的可能性相当低。其二,气候变化的不确定性很大,尤其是气候突变的不确定性更大。因此从科学和技术上,要加大支持力度,组织各方面专家加快对气候变化的事实、成因和对我国的影响