正文 第三章 海上的奇觀(3 / 3)

由於地球自轉時是由西向東做高速自轉的,致使氣流柱與地球表麵不斷地產生摩擦,而且在越接近赤道的地區摩擦力就越強,這就引導氣流柱逆時針旋轉(南半球係順時針旋轉)。由於氣流柱旋轉的速度跟不上地球自轉的速度而形成一種感覺上的西行,這就形成了現在我們所說的台風和台風路徑。

在一些熱帶或副熱帶海洋上,由於近海洋麵的溫度過高,使得大量的空氣受溫度的影響不斷地膨脹上升,這樣就會使近洋麵氣壓降低,外圍空氣源源不斷地補充流入上升去。受地轉偏向力的影響,流入的空氣旋轉起來。而上升空氣膨脹變冷,其中的水汽冷卻凝結形成水滴時,要放出熱量,又促使低層空氣不斷上升。這樣一為來,近洋麵的氣壓會下降得更快,空氣旋轉也變得更加猛烈,以致最終形成了台風。

從台風的結構來看,它要想產生就必須具備以下幾個條件。

一、高溫、高濕的大氣是首要的條件。由於熱帶海洋底層的大氣溫度與濕度主要決定於海麵水溫,而台風的形成隻能在海溫高於27℃的暖洋麵上,就連60米深度的水溫也有要求,一般同樣要高於26℃~27℃。

二、除了高溫、高溫的條件外,還要有低層大氣向中心輻合、高層向外擴散的初始擾動。而且低層輻散必須低於高層輻合,隻有這樣才能保證有足夠的上升氣流,從而低層擾動才能不斷地加強。

三、台風要想形成,垂直方向的風速就不能相差太大,這樣才能保證上下層空氣相對運動較小。隻有上下層空氣相對運動極小,才可以讓初始擾動中水汽凝結所釋放的潛熱能集中保存於台風眼區的空氣柱中,形成並加強台風暖中心結構。

四、地轉偏向力作用必須足夠大。因為地球自轉有利於氣旋性渦旋的生成。而地轉偏向力是從赤道向南北兩極逐漸增大的,在赤道附近幾乎為零,所以台風不會發生在赤道上,它基本都發生於約離赤道5個緯度以上的洋麵上。

台風源都分布在西北太平洋的低緯度洋麵上。在西北太平洋上從最初的熱帶擾動發展為台風的初始位置,在經度和緯度方麵都存在著相對集中的地帶。而在太平洋的東西方向上,最初的熱帶擾動發展成台風多發的4個海區:分別是中國的南海海區;菲律賓群島以東、琉球群島、關島等附近海麵,這也一個最重要的台風發源地;馬裏亞納群島附近的海麵;馬紹爾群島附近的海麵。這4個海區都是台風集中分布的地區,多數台風都源於這些海區。

在國際上,台風的強度及分級都是依據是其中心附近的最大風力來確定的。

一、台風的分級。台風按其中心附近最大風力來分,從大小共分為6個級別。別超強台風:底層中心附近最大平均風速要達到51.0米/秒以上,即16級或以上。強台風:底層中心附近最大平均風速41.5~50.9米/秒,也即14~15級。台風:底層中心附近最大平均風速32.7~41.4米/秒,也即12~13級。強熱帶風暴:底層中心附近最大平均風速24.5~32.6米/秒,也即風力10~11級。熱帶風暴:底層中心附近最大平均風速17.2~24.4米/秒,也即風力8~9級。而對於熱帶低壓,是指其中心附近最大平均風速為10.8~17.1米/秒的台風,也即風力達6~7級。

台風的動力分為內力和外力兩種,它又決定了台風的移動方向和速度。內力是台風範圍內因南北緯度差距所造成的地轉偏向力差異引起的向北和向西的合力,台風範圍愈大,風速愈強,內力愈大。外力是台風外圍環境流場對台風渦旋的作用力,即北半球副熱帶高壓南側基本氣流東風帶的引導力。內力主要在台風初生成時起作用,外力則是操縱台風移動的主導作用力,因而台風基本上自東向西移動。由於受副熱帶高壓的形狀、位置、強度及其他因素的影響,致使台風移動的路徑變得多種多樣。下圖是北太平洋西部地區台風移動的路徑示意圖,其路徑大致可以分為三條:

(1)向西移動的台風自菲律賓一直向西移動,穿過南海在我國的海南島、廣西或越南的北部地區登陸,這種台風多發生在北半球冬、春兩季。當時北半球副高偏南,所以台風生成緯度較低,路徑偏南。該路線台風一般隻在北緯16度以南的地區便進入到南海,最後會在越南登陸,波及的國家有泰國、柬埔寨、緬甸等國,有時甚至會進入到孟加拉灣。

(2)登陸型的台風,一般都是自東南向西北方向移動,先在台灣登陸,後穿台灣海峽,在中國的廣東、福建、浙江等沿海地區再次登陸,並逐漸減弱為熱帶低壓。而這種登陸型的台風也是對我國影響最大的一種台風。

(3)拋物線型台風先向西北移動,當快到中國的東部的沿海地區時,並沒有登陸而是轉而向東北移動,即向日本附近轉去。這種台風所移動的路徑大致呈拋物線形狀,它多發生於5~6月和9~11月份。

台風從形成到消亡也是要經曆一個相對漫長的演變。它們在形成後,一般都會移出源地並經過發展、成熟、減弱和消亡的演變過程。一個發展成熟的台風,氣旋半徑一般為500~1000km,最高也可達15~20km。台風也可以分為三個部分,從外至內,分別為外圍區、最大風速區和台風眼。外圍區的風速從外向內增加,有螺旋狀雲帶和陣性降水;而最大風速區會產生最強大的降水,平均寬8~19km,它與台風眼之間有環形雲牆;台風眼位於台風中心區,呈圓形或橢圓形,直徑約10~70km不等,平均約45km。台風眼區的風速、氣壓都是最低,天氣表現為無風、少雲和幹暖。隨著台風的不斷加強,台風眼就會逐漸縮小、變圓。而在衛星雲圖上觀察那些弱台風、發展初期的台風通常是沒有台風眼的,都是因為它們勢力較弱的原因。

海底大爆炸——海底火山

海底的火山

所謂海底火山,就是形成於淺海和大洋底部的各種火山。包括死火山和活火山。地球上的火山活動主要集中在板塊邊界處,而海底火山大多分布於大洋中脊與大洋邊緣的島弧處。板塊內部有時也有一些火山活動,但數量非常少。海底火山可分3類,即邊緣火山、洋脊火山和洋盆火山,它們在地理分布、岩性和成因上都有顯著的差異。海底火山噴發時,在水較淺、水壓力不大的情況下,常有壯觀的爆炸,這種爆炸性的海底火山爆發時,產生大量的氣體,主要是來自地球深部的水蒸氣、二氧化碳及一些揮發性物質,還有大量火山碎屑物質及熾熱的熔岩噴出,在空中冷凝為火山灰、火山彈、火山碎屑。

海底火山分類:

1.邊緣火山。沿大洋邊緣的板塊俯衝邊界,展布著弧狀的火山鏈。它是島弧的主要組成單元,與深海溝、地震帶及重力異常帶相伴生。

2.洋脊火山。大洋中脊是玄武質新洋殼生長的地方,海底火山與火山島順中脊走向成串出現。據估計全球約80%的火山岩產自大洋中脊,中央裂穀內遍布在海水中迅速冷凝而成的枕狀熔岩。中脊處的大洋玄武岩是標準的拉斑玄武岩。這種拉斑玄武岩是岩漿沿中脊裂隙上升噴發而生成的產物,它組成了廣大的洋底岩石的主體。

3.洋盆火山。散布於深洋底的各種海山,包括平頂海山和孤立的大洋島等,是屬於大洋板塊內部的火山。

海底火山與造島:1963年11月15日,在北大西洋冰島以南32公裏處,海麵下130米的海底火山突然爆發,噴出的火山灰和水汽柱高達數百米,在噴發高潮時,火山灰煙塵被衝到幾千米的高空。

經過一天一夜,到11月16日,人們突然發現從海裏長出一個小島。人們目測了小島的大小,高約40米,長約550米。海麵的波浪不能容忍新出現的小島,拍打衝走了許多堆積在小島附近的火山灰和多孔的泡沫石,人們擔心年輕的小島會被海浪吞掉。但火山在不停地噴發,熔岩如注般地湧出,小島不但沒有消失,反而在不斷地擴大長高,經過1年的時間,到1964年11月底,新生的火山島已經長到海拔170米高,1700米長了,這就是蘇爾特塞島。

兩年之後,1966年8月19日,這座火山再度噴發,水汽柱、熔岩沿火山口衝出,高達數百米,噴發斷斷續續,直到1967年5月5日才告一段落。這期間,小島也趁機發育成長,快時每晝夜竟增加麵積0.4公頃,火山每小時噴出熔岩約18萬噸。

海底火山的分布:海底火山的分布相當廣泛,大洋底散布的許多圓錐山都是它們的傑作,火山噴發後留下的山體都是圓錐形狀。據統計,全世界共有海底火山約2萬多座,太平洋就擁有一半以上。這些火山中有的已經衰老死亡,有的正處在年輕活躍時期,有的則在休眠,不定什麼時候蘇醒又“東山再起”。現有的活火山,除少量零散在大洋盆外,絕大部分在島弧、中央海嶺的斷裂帶上,呈帶狀分布,統稱海底火山帶。太平洋周圍的地震火山,釋放的能量約占全球的80%。海底火山,死的也好,活的也好,統稱為海山。海山的個頭有大有小,一二公裏高的小海山最多,超過5公裏高的海山就少得多了,露出海麵的海山(海島)更是屈指可數了。美國的夏威夷島就是海底火山的功勞。它擁有麵積l萬多平方公裏,上有居民10萬餘眾,氣候濕潤,森林茂密,土地肥沃,盛產甘蔗與咖啡,山清水秀,有良港與機場,是旅遊的勝地。夏威夷島上至今還留有5個盾狀火山,其中冒納羅亞火山海拔4170米,它的大噴火口直徑達5000米,常有紅色熔岩流出。1950年曾經大規模地噴發過,是世界上著名的活火山。

海底平頂山:海底山有圓頂,也有平頂。平頂山的山頭好像是被什麼力量削去的。以前,人們也不知道海底還有這種平頂的山。第二次世界大戰期間,為了適應海戰的要求,需要摸清海底的情況,便於軍艦潛艇活動。美國科學家普林斯頓大學教授H·H·赫斯當時在“約翰遜”號任船長,接受了美國軍方的命令,負責調查太平洋洋底的情況。他帶領了全艦官兵,利用回聲測深儀,對太平洋海底進行了普遍的調查,發現了數量眾多的海底山,它們或是孤立的山峰,或是山峰群,大多數成隊列式排列著。這是由於裂穀縫隙中噴溢而出的火山熔岩形成的。這是人類首次發現海底平頂山。這種奇特的平頂山有高有矮,大都在200米以下,有的甚至在2000米水深。凡水深小於200米的平頂山,赫斯稱它為“海灘”。1946年,赫斯正式命名位於200以深的平頂山為“蓋約特”。

赫斯發現海底平頂山之後,當時非常納悶,他苦苦思索著:山頂為什麼會那麼平坦?滾圓的山頭到哪兒去了?後來,經過科學家門潛心地研究,終於解開了這個謎。原來海底火山噴發之後形成的山體,山頭當時的確是完整的,如果海山的山頭高出海麵很多,任憑海浪怎樣拍打衝刷,都無法動搖它,因為海山站穩了腳跟,變成了真正的海島,夏威夷島就是一例。倘若海底火山一開始就比較小,處於海麵以下很多,海浪的力量達不到,山頭也安然無恙。隻有那些不高不矮,山頭略高於海麵的,海浪乘它立足不穩,拚命地進行拍打衝刷,經曆年深日久的功夫,就把山頭削平了,成了略低於海麵、頂部平坦的平頂山。

海底火山的生物:人們常認為海底火山附近溫度較高,但在火山口附近仍有厭氧耐熱菌存在,這為科學家的聲明存活條件的研究提供了新的思路。

海洋性冰川

冰川

海洋性冰川(溫性季風性冰川),是對中國冰川的分類,相對應的則為“大陸性冰川”。最早由中國冰川學家、院士施雅風出的對冰川分類方法。

“海洋性冰川”指受海洋性季風氣候影響大,因此帶來大量雨水,冰川累積和消融速度快。屬於海洋性的冰川,其冰川運動頻繁,由此多引發自然災害。根據研究,念青唐古拉山脈東南段、喜馬拉雅山脈東段、位於四川橫斷山脈的貢嘎山周邊地區的冰川屬於“海洋性冰川”。更具體的地方即貢嘎山、雲南玉龍雪山周圍地區,還有西藏林芝、波密地區亦即然烏湖、易貢湖和雅魯藏布江大拐彎附近。

“大陸性冰川”指受海洋性氣候影響小,由此帶來的降雨量少,冰雪累積和消融的速度慢,冰川運動相對較弱。屬於此類的冰川主要集中於西藏中部和北部、喜馬拉雅山脈北坡、青海和甘肅等內陸地區雪山和冰川。

海洋性冰川是海洋性氣候條件影響下發育的冰川,它的主要標誌是冰川恒溫層的溫度接近零度或壓力融點。這類冰川的冰溫較高,故又稱為“溫性”冰川。由於氣候濕潤、降雪量大與負溫較高而雪線較低,海洋性冰川的收入多支出也多,活動性強,冰舌常能伸延到海拔較低的森林帶內,冰川地貫地貌作用也較強。歐洲的阿爾卑斯、我國的西藏東南部與橫斷山係的冰川,基本上都屬於這種類型。

海洋性冰川分布在受降水豐沛的海洋濕潤氣流控製和影響地區。冰川收入多,支出也多,活動性強。冰川雪線附近氣溫較高,一般在-1~-6℃,降水特別豐富,可達1200~3000毫米,降水的影響常超過氣溫的影響。冰川依賴充沛的固體降水所提供的物質條件而生存,並且雪線高度也較低。珠峰南坡冰川雪線比北坡低,原因即在於此。由於冰川溫度接近零度,所以冰川運動速度較大,年流速可達100~300米,冰川地質作用強烈,侵蝕地形發育,冰舌末端常可伴入鬱鬱蔥蔥的森林之中。冰川上有生物存在,有冰蚯蚓、雪蚤、雪藻、苔蘚等。

我國最大的海洋性冰川:卡欽冰川,長達35公裏,它位於念青唐古拉山南麓,易貢藏布江北側。沿著雅魯藏布大峽穀以南迦巴瓦峰為中心,是我國藏東南海洋性冰川發育的一個中心。這一處冰川的水汽主要來源於印度洋暖濕氣流,沿著雅魯藏布江水汽通道把水汽向北輸送的結果。

所謂海洋性冰川是指冰川形成的固體降水來自於海洋的水汽。因此,它區別與大陸性冰川的特點是水汽補給豐富,緯度高,維持在零度上下,因而活動性強,易運動。發育良好的海洋性冰川往往沿山坡前進,伸入森林中。

高溫季節,冰川消融,若與暴雨相伴,極易形成冰川泥石流,堵塞交通,毀壞森林和公路,是藏東南交通建設的一大危害。

越來越頻繁的厄爾尼諾現象

厄爾尼諾現象

厄爾尼諾現象是指於位於赤道附近東太平洋南美沿岸的海水溫度激烈上升的一種現象。由於這種現象經常發生在年末聖誕節前後,所以當地人成為“聖嬰”(厄爾尼諾)。厄爾尼諾發生時,由於水溫高、浮遊生物減少,魚類得不到食物而大量死亡,所以以魚為食的海鳥也將死亡或遷徙。上世紀80年代之前,厄爾尼諾這種現象並不常見,但之後,其發生的頻數和強度明顯增加。

“厄爾尼諾”這一名稱來源於西班牙語,是“聖嬰”的意思。19世紀初,在南美洲厄爾尼諾的厄瓜多爾、秘魯等西班牙語係的國家,漁民們發現,每隔幾年,從10月至第二年的3月便會出現一股沿海岸南移的暖流,使表層海水溫度明顯升高。南美洲的太平洋東岸本來盛行的是秘魯寒流,隨著寒流移動的魚群使秘魯漁場成為世界四大漁場之一,但這股暖流一出現,性喜冷水的魚類就會大量死亡,使漁民們遭受滅頂之災。由於厄爾尼諾這種現象常常會發生在聖誕節前後,於是慘受其影響的漁民將其稱為上帝之子——聖嬰。

後來,該詞用於表示在秘魯和厄瓜多爾附近的東太平洋海麵海水溫度異常增暖的現象。當這種現象發生時,大範圍的海水溫度可比常年高出3°~6°。由於東太平洋大麵積水域水溫升高,從而改變了傳統的赤道洋流及信風,導致氣候出現反常。

對於厄爾尼諾的成因,至今仍是一個謎團。大多科學家認為不外乎兩大方麵:一是自然因素。赤道信風、地球自轉、地熱運動等都可能與其有關;二是人為因素。即由於人類活動加劇,排放出過多的二氧化碳使全球氣候變暖,這可能也是赤道暖事件劇增的原因之一。

隨著科技的高速發展,尤其是人類在氣象科學上取得的進步,人們在60年代已經發現厄爾尼諾和“南方濤動”密切相關,當氣壓差減小時,便出現厄爾尼諾現象。厄爾尼諾發生後,由於暖流的增溫,太平洋由東向西流的季風大為減弱,使大氣環流發生明顯改變,極大影響了太平洋沿岸各國氣候,本來濕潤的地區幹旱,幹旱的地區出現洪澇。而當這種氣壓差增大時,海水的溫度也會異常降低,這就是人們所說的“拉尼娜現象”。

厄爾尼諾現象發生在太平洋沿岸,其基本特征就是太平洋沿岸的水溫異常升高,水位上漲,形成一股向南流動的暖流。這股暖流使原本屬於冷水域的太平洋東部海域變成暖水域,結果就引起海嘯和暴風驟雨,使得一些地區出現嚴重的幹旱,而另一些地區卻又降雨過多形成澇災。

隨著科學的進步和發展,20世紀60年代後,人們發現厄爾尼諾現象並非隻出現在南美等國沿海,而是遍及東太平洋沿赤道兩側的全部海域以及一些環太平洋的國家。有些年份,甚至印度洋沿岸也會受到厄爾尼諾帶來的氣候異常的影響,發生一係列自然災害。總的來看,厄爾尼諾使南半球氣候變得更加幹熱,而使北半球氣候更加寒冷潮濕。對於厄爾尼諾這種現象,又有人提出了一些新的解釋,即這種現象可能與海底地震,海水含鹽量的變化,以及大氣環流變化等有關。厄爾尼諾的出現並非是沒有規律的,它具有一定的周期性,基本上每隔2~7年就會出現一次。

厄爾尼諾發生時可分四個階段,即發生期、發展期、維持期和衰減期。一般情況下,其曆時一年左右,當海水溫度發生變化後,大氣溫度也隨之發生變化。

厄爾尼諾產生的影響是巨大的,對我國也有很大的影響。首先是台風減少,厄爾尼諾現象發生後,台風的產生次數及在我國沿海登陸次數均較正常年份減少。其次是我國北方夏季易發生高溫、幹旱的,而這些通常是在厄爾尼諾現象發生的當年都會出現。由於我國的夏季風較弱,而且季風雨帶又比較偏南,基本上位於我國中部或長江以南地區,所以我國北方地區夏季往往容易出現幹旱、高溫。而在強厄爾尼諾發生後,這種幹旱和高溫的程度會加劇。

厄爾尼諾還會使我國南方降雨增多,使南方地區易發生低溫、洪澇。在厄爾尼諾現象發生後的次年,在我國南方,包括長江流域和江南地區,容易出現洪澇,近百年來發生在我國的嚴重洪水,如1931年、1954年和1998年,都發生在厄爾尼諾年的次年。尤其是在1998年發生的一次特大洪水,厄爾尼諾便是影響因素之一。此外,我國北方地區出現暖冬的年份,也常常發生在厄爾尼諾出現之後。