地球外部(續)
氣象災害
【氣象災害】由氣象原因造成的災害。在各種自然災害造成的損失中,氣象災害導致的損失占60%以上。氣象災害除對人類社會經濟發展活動造成直接損失外,還通過引發的許多次生災害造成間接損失。氣象災害主要包括幹旱、洪澇、霜害、雪害、凍害、雹害、風害、低溫冷害、霧害、幹熱風等。氣象災害對農業影響尤為重要,據1949年以來30多年的資料統計,中國平均每年受災的耕地麵積約4.6億畝,其中旱災占62%,澇災占24%,風、雹災害占8%,凍害占6%。初步估算,1950-1980年的30年全國糧食產量受各類自然災害的影響,每年平均要減產200億斤左右,其中95%是洪澇、旱災的影響,屬於幹旱影響而引起的減產約50%。氣象災害還影響林、牧、漁業的發展,有時會造成嚴重損失。此外,氣象災害還可以通過對工業、交通、生活設施的破壞而造成生命、財產的巨大損失。
氣象災害對人類的經濟活動有重要影響,不僅影響人類社會經濟財富的增長,也是人類社會進步和發展的重要製約因素。為減輕或避免氣象災害的影響,必須不斷地研究氣象災害的形成原因、變化規律、災害的類型和地域分布。為此就需要不斷改進、完善對各種災害性天氣的監測、預測係統;借以增強防災、減災的主動性、從長遠考慮,還需要有目的地保護和改善氣候生態環境,以適應大規模的生產活動和經濟活動的需要。積極開展防災抗災新途徑的研究,增強抗禦災害的能力。
【風暴潮】又稱風暴增水、氣象海嘯、俗稱風潮。
由台風、溫帶氣旋、冷鋒、颮線等強烈天氣係統引起的海麵的異常升降現象。風暴潮由強風作用和氣壓驟變作用而形成,所造成的海浪是一種波長很長的重力波,周期從幾小時到幾天不等,振幅可達數米。風暴潮是沿海地區的一種自然災害,與其相伴的狂風巨浪可引起水位暴漲、堤岸決口、摧毀房屋和船舶,造成災害。在風暴潮和潮汐高潮位相疊加的情況下,災害更為嚴重。通常把風暴潮分為溫帶氣旋引起的溫帶風暴潮和熱帶風暴(台風)引起的熱帶風暴潮兩類;前者多發生於春秋季節,後者常見於夏季季節。風暴潮的預報主要是根據風暴潮與氣象要素(風和氣壓等)的經驗關係,利用氣象要素的預報作出;也可利用求解海水運動的動力學方程組的數值預報方法作出。
【幹旱】長時期降水偏少,造成土壤缺水,使農作物體內水分發生虧缺,影響正常生長發育而減產的一種氣象災害。
當某一年份、季度或月份的降水量比多年平均降水量顯著偏少時發生幹旱災害。按照幹旱發生的季節,可區分為春旱、夏旱、秋旱和冬旱。中國華北、西北和東北的許多地方,春季溫度回升、空氣幹燥、風力較大、蒸發很強;一旦春季雨量明顯偏少,就容易發生春旱。在長江流域的江蘇、安徽、江西、湖南、湖北等省,進入夏季後氣溫高、太陽輻射強、蒸發很強;農作物處於生長旺期,耗水量很大,如長期時間無雨或少雨,常發生夏旱。入秋以後降水量迅速減少,大秋作物正處於洪灌降段,耗水多,長期無雨會發生秋旱,影響秋收作物產量;華北地區的群眾稱秋旱為“秋吊”,在長江流域秋旱的發生機率比春旱要高,對晚稻生產影響很大。秋播小麥種植地區,秋旱影響小麥出苗和冬前生長。冬季,幹冷氣團控製中國廣大地區,降水量較小,在冬作種植地區,如降水比常年顯著偏少,也會發生冬旱;但幹旱發生的範圍不大,對生產的影響較小。
【澇災】由於降水時間過長、過於集中,在一段時間內的降水量比常年顯著偏多而造成災害。按照降水量的多少和降水的性質,可分為洪水、澇害和濕害,有時泛稱為洪澇。洪水是指由大雨、暴雨引起洪暴發、河水泛濫,淹沒農田,毀壞工、農業和交通設施的災害。澇害是指由於雨量過大或過於集中,造成農田積水,使旱田作物受到損害。濕害則指由於連陰雨時間過長,雨水過多,或洪水、澇害之後,排水不良,使土壤水分長期胙於飽和狀態,作物根係因缺氧而發生傷害,有的地方叫做瀝澇或漬害。澇災是中國主要氣象災害之一,據統計,從公元前206-1949年間,有較大澇災1029次,給人民帶來嚴重災難。如1931年長江、淮河流域的大水,造成這一區域8個省份中40萬人死亡,受災人口達5127萬,受災的農田麵積達1.4億畝。
按照澇災發生的季節可分為春澇、夏澇和秋澇。春澇以濕害為主,澇害次之,局部地區也有洪水發生。江淮地區春季常有連陰雨,容易發生大麵積濕害。中國北方如冬季降雪量過大,早春迅速回暖,河冰融化流向下遊,形成冰塊,導致河水漫溢,發生洪澇害,這一類河水猛漲的現象又專稱之為淩汛。夏澇以洪水為主,澇害次之,局部地區有濕害。中國約有大部分地區降水量集中於夏季,常因雨時過長或連降暴雨而發生洪水或澇害。秋澇則是由於局部地區的大雨、暴雨而引起小範圍積水而發生澇害;連陰雨持續時間過長、雨量過大,也可能引發大麵積的澇害。入秋後由於雨量迅速減少,澇害比較少見。
【台風警報】根據天氣預報台風將襲擊本地或某一區域而發出的警報。如果預測某一區域在未來48小時內可能受台風影響而有8級大風或暴雨,或台風前進方向的邊緣距離警報目標區300千米時,氣象台、站就發布台風警報。如果某地或某一區域未來24小時內將受台風影響有9—10級大風,或有暴雨,或台風前進方向的邊緣距離警報目標區250千米時,氣象台、站就發布台風緊急警報。
【低溫冷害】農作物生育期間,在重要階段的氣溫比生長發育所要求的氣溫偏低(但仍高於0℃)而造成的農業減產。由於不同地區農作物的種類不同,同一農作物在不同發育時期對溫度條件的要求也不相同;因此,低溫冷害具有明顯的地域性,肯有不同名稱。春季,發生在長江流域的低溫造成水稻的爛秧的天氣,稱為春季低溫冷害。秋季,長江流域的後季稻抽穗揚花期遭受的低溫冷害,稱為秋季低溫冷害。在兩廣地區的後季稻開花期遇到的低溫冷害,稱為寒露風。東北地區在6—8月出現的低溫,稱東北低溫冷害或夏季低溫冷害。
【凍害】植物越冬期間溫度劇烈降低或溫度長期持續在0℃以下;導致植株受害或死亡,以及引起牲畜死亡的現象。中國冬半年發生的大範圍凍害常常是由寒潮引起。凍害的發生除與寒潮的強度有關外,還取決於受害對象和地理條件。中國凍害發生最多的是北方及長江流域中下遊地區,個別年份華南地區也會出現。有兩個主要凍害區,東北、華北和西北凍害區,主要發生在華北平原、黃土高原、長城內外和新疆北部等冬麥區;如果冬季積雪少,冷空氣活動強烈、頻繁、往往出現低於-15℃的低溫造成冬小麥死亡。春季凍害使返青的冬小麥受凍減產。使春播作物幼苗受凍死亡。秋季凍害主要危害秋熟作物及秋播作物。長江中、下遊和南嶺山地凍害區,主要危害冬小麥、油菜、吞豆、綠肥等越冬作物生長,以及熱帶經濟作物。凍害的範圍有時可達雲南、廣東、廣西等省區。為避免凍害采取的措施有:培育耐寒品種提高抗凍能力,加強冬前管理增強抗凍能力,利用局地小氣候環境避凍栽培和采取防凍措施等。
【黑災】牧區冬季積雪過少或無積雪而導致牲畜缺乏飲用水而死亡或掉膘而造成的災害。中國牧區一般都降水少、氣候幹旱,水源不足;有大量草場因缺少供人、畜飲用的水源而不能充分利用發展畜牧業,往往要等到冬季形成穩定積雪後才可利用作為冬牧場。在沒有積雪或積雪很少的年份,放牧的牲畜因吃不上雪而造成掉膘或大量死亡,如1974-1975年冬春,西藏日喀則地區連旱233天,牲畜放牧飲水困難,造成乏、病、死畜達10萬頭以上。黑災災情的程度主要取決於放牧期日連續無積雪日數的長短。內蒙古牧民的經驗認為,牲畜20天左右吃不上雪就會受到影響;40天吃不上雪就會普遍掉膘;60天以上無積雪,牲畜瘦弱,極易引起疫病流行,會造成較大損失。內蒙古西部、甘肅、寧夏等地牧區,黑災出現頻率較大。防禦黑災的主要措施有:有牧業點打水井或貯水窯、在無水草場尋找地下水源打機井。注意天氣預報,及時轉移牧場;以及擴大抗災力強的牲畜的比重等。
【白災】牧區冬季由於降雪量過多,積雪過厚影響牲畜放牧吃草或不能吃草,而造成牲畜凍、餓、病、死的災害。中國牧區的白災主要發生在內蒙古草原、新疆、黑龍江和青藏高原的部分地區。1977年10月在內蒙古錫林郭勒盟牧區發生的白災,積雪15-30厘米,牲畜死亡達300萬頭,占牧畜總數的2/3。由於各地牧草的種類和高度不同,因此,造成白災的積雪深度各異。牧草高度30厘米時,積雪厚度低於15厘米,一般不會成災。牧草高度低於20厘米時,積雪深度為5-10厘米時,可形成輕災;積雪深度小於5厘米時,一般不會成災。牧草過於矮小時,積雪深度超過3厘米音,就可能造成重災。建立草料庫,在入冬前備足越冬草料是抗禦白災的主要措施。
【黑風暴】大風卷起大量沙塵,使能見度急劇降低,日光昏暗的強烈沙塵暴。常見於春夏季在沙漠或土壤鬆散的幹旱地區發生。由於長期缺雨、自然植被破壞,當有大風天氣時容易出現,如中國新疆、甘肅、寧夏、內蒙,以及中亞細亞、美國中南部等地。黑風暴常造成牧區的人、畜傷亡,強烈的黑風暴還可能埋沒道路,阻斷交通造成災害;如1977年4月22日在甘肅、1993年5月5日在甘肅、內蒙古和寧夏發生的黑風暴都造成重大損失。
【人工降水】人工對雲施加影響,以促使其產生降水、增大降水量或改變降水空間分布的技術,是人工影響天氣的主要內容之一。由於雲中最初形成的雲滴尺度微小(約10微米)不能降落,需要長成幾百微米的大粒子時才能形成降水;如果雲中大粒子的形成過程太慢或產生的數量太少,則雲中大量的水份就會在雲的邊界上蒸發。人工降水的途徑就是通過人工影響促使雲中降水粒子加快形成或使其數目增多,使更多的雲水轉化成降水。具體實施方法常利用飛機或高炮、火箭向溫度低於0℃的雲中播撒幹冰或碘化銀等成冰物質,增加雲中的冰晶數目。雲中的冰晶通過吸收雲中過冷雲滴的水份就可以迅速長大成雪粒子,從而增加雲中降水粒子的數目。雪粒子在下落到高於0℃的暖氣層後融化成雨滴,這些雨滴碰撞並合暖雲層中的雲滴再進一步增長;從而加強了整層雲中的雲水向降水的轉化,達到人工降水的目的,稱為冷雲催化。由於在溫度低於-20℃的雲中,自然產生的冰晶已經很多,雲中的過冷水已經十分稀少,而高於-5℃的雲中冰晶的增長又十分緩慢;因此,適宜人工播撒成冰劑的雲中溫度範圍大致在-5℃至-2℃的區間內。如果整個雲體的溫度高於0℃(稱為暖雲),就不能通過播撒成冰劑達到人工降水的目的。這時常采用向雲中播撒吸濕性物質,如食鹽粒子等;鹽粒子在雲中吸濕後可以形成比雲中自然雲滴大得多的水滴,由於其降落速度與雲滴有顯著差異,在有利的條件下可以通過碰並雲滴並雲滴而長成雨滴,從而增大降水量,稱為人工降水的暖雲催化所播撒的鹽粒子尺度大,每克吸濕劉能產生的粒子數目少,因此所需播撒的劑量要比冷雲催化高上萬倍,從而提高了成本,影響了效益。大部分人工降水都采用冷雲催化方法,一些經過較嚴格設計的試驗結果表明,可以增加自然降水量的10-30%。世界不少地區已把人工降水做為開發水資源的一項輔助手段實施。
【人工消霧】用人工方法消除霧滴,改善視程以利於交通、航空等活動的技術。20世紀30年代國外曾開展過向霧中撒播吸濕性粒子進行消霧的試驗,但效果不理想。40年代為軍事目的在英國曾進行過用燃燒油料加熱空氣的方法消除飛機場跑道上的霧,獲得了成功,保障了上千次飛機起降,但成本高昂,加熱法在和平時期極少采用。世界一些重要的航空港投入業務使用的都是通過向霧中噴撒冷卻劑(丙烷、幹冰、壓縮空氣等)使霧中產生大量冰晶,通過冰晶增長消耗霧中的水滴,達到消霧的目的,這種方法隻能用於溫度低於0℃,由過冷水滴組成的霧——冷霧。消除溫度高於0℃的暖霧,除加熱法外還沒有其他可投入業務使用的辦法。
【人工消雲】為保障飛機航行或改善生活環境,通過人工對雲的影響使雲消散的技術,是人工影響天氣內容之一。對溫度低於0℃的過冷水雲采用播撒成冰劑,在雲中製造大量冰晶,通過冰晶吸收雲中過冷水而增長、沉降達到消雲的目的。利用這一方法對發展很弱、而且不太厚的過冷雲層有消雲成功的報那導。對溫度高於0℃的暖雲,采用播散吸濕性子或噴撒較多的水滴,通過這些大粒子碰並雲滴、沉降進行消雲,這種方法要大劑量的播散催化劑,實施困難,成本高昂,尚處於試驗階段。
【人工防雹】人工影響冰雹雲抑製冰雹形成的技術,是現代人工影響天氣的主要內容之一。冰雹產生於強烈發展的積雨雲(冰雹雲),它是由於在雲中溫度低於0℃的雲體內的冰粒子大量碰撞、凍結雲中過冷水滴而形成的冰塊。這些冰塊落速很大,在下落到高於0℃的暖層來不及完全融化落至地麵就成為降雹。冰雹在雲中冰雹增長區的較大冰粒上表成,這些可做為冰雹核心的冰粒稱為雹胚。防雹的科學依據是在冰雹增長區內人工增加雹胚數目,使雲中的過冷卻水凍結到更多的冰雹胚胎上,導致雲中雹塊數目增多而每個冰雹的質量減少;如果人工增加的雹胚達到一定數量,就可以使產生的冰雹減小到在落至地麵之前完全融化變為雨滴。從而達到防雹的目的,具體實施方法是向冰雹雲中的適當部位發射帶有碘化銀的高射炮炮彈或火箭,在雲中製造大量的冰晶,這些冰晶有一部分會長大成雹胚大小,在進入冰雹增長區後就會與自然雹胚競爭瓜分雲中的過冷水,達到減小冰雹塊的質量的目的。由於冰雹雲中垂直氣流強大且多變,雷電活動頻繁,又存在巨大的雹塊;故利用飛機在雲內進行直接觀測非常困難。對冰雹雲的結構和冰雹生長過程的細微了解尚十分缺乏,對防雹的科學依據和技術方法還在不斷的研究、改進、據世界各地所開展的防雹試驗的一些初步結果表明,通過防雹可能使雹災所造成的損失減少40-80%。
【人工抑製雷電】通過人工對雷暴雲的影響使雷電減少或消除的人工影響天氣試驗。人工抑製雷電的試驗始於20世紀60年代,至今仍在持續。抑製雷電的方法包括;向雷暴雲內播撒成冰催化劑或細長的導電纖維,通過加強雲中的電暈放電過程或改變雲內的電荷分布達到遏製雷電的目的。外場試驗初步表明,有減少閃電次數和縮短閃電持續時間的效果。另一種方法則采用小火箭攜帶細金屬線射入雲,用以觸發尚未成熟的閃電,也表明有一定程度的成功。
【人工防霜凍】人工提高地表層空氣和土壤表麵的溫度,防止農作物受到霜凍危害的技術措施。
霜凍常由於冷空氣團移入及夜間地麵或農作物表麵的輻射冷卻,使溫度降至0℃以下而形成,可導致農作物受害或死亡。防霜凍最常用的方法是熏煙法,在預報將有霜凍形成的夜間,當地表氣溫降至一定溫度時點燃煙霧劑;由於燃燒放熱及煙霧減少輻射冷卻作用可提高地表層的氣溫;實驗表明,可增溫0.5-2℃,但風大時效果不明顯。此外,還試驗過在農作物上連續灑水、利用風機增加上、下層空氣混合等其他方法:但對防禦大麵積的嚴重霜凍,至今還缺少行之有效的辦法。
陸地地形
【地貌】在地理學中也叫“地形”。地表各種形態的總稱。由內力(地殼運動、火山活動、地震等)和外力(流水、冰川、風、波浪、海流等)相互作用而成。岩石是其形成的物質基礎。按形態分為山地、丘陵、高原、盆地等。按成因分為構造地貌、氣候地貌、侵蝕地貌、堆積地貌等。按動力分為河流地貌、冰川地貌、岩溶地貌、海岸地貌、風成地貌、重力地貌等。