第一章科學探秘故事4(2 / 3)

與降水不同的是,隨著氣溫的普遍上升,長江上遊的很多冰川都呈現出退縮趨勢,而且這種趨勢還將繼續。何元慶說,冰川融水是長江上遊很重要的補給,冰川變化對整個長江流量有著重要的影響。

3梅雨:年年相遇的“陌生雨”

每年6、7月間,梅子熟了的時候,長江中下遊和淮河地區都會出現持續陰雨天氣,這就是人們通常所說的“梅雨”。它隻是東南季風影響我國的一種天氣現象。不過,擁有優雅名字的梅雨,正是造成某些年份長江中下遊洪水的元凶。

“洪水不完全決定於降雨量,它還和雨帶走向有關。”複旦大學的滿誌敏教授說,“如果主要的降雨區隨洪峰下行,那麼洪峰就會越來越大,造成嚴重的洪澇災害。”

1954年、1991年、1998年的大洪水都與梅雨有著密切的關係。正常情況下,梅雨期長約20-30天左右,6月中(下)旬開始,7月上(中)旬結束。而上述大洪水發生時,梅雨期都在兩個月,甚至更長,延續的時間超過正常年份,常常達一個月以上。

梅雨帶活動異常是人們解釋大洪水的重要證據,但是究竟怎樣才算“異常”呢?至今並沒有科學的界定。一般認為,“時間長”、“雨量大”、“在某一地區停留時間長”就被看作為梅雨帶異常。

顯然,這樣的解釋並不能令人滿意。滿誌敏認為,研究洪水的長期變化過程,必須弄清年內梅雨帶的時空特征和梅雨帶活動的長期變化。這些工作的開展要從恢複梅雨過程入手,然而觀測資料序列太短,迫使我們必須從代用資料中提取相關信息。

4泥沙:洪水期間遺漏統計數量驚人

在這次研討會的文摘中有一篇題為《模擬1998年長江大洪水期間泥沙通量》的文章,模擬得出的結果令人吃驚:

1998年長江上、中、下遊的泥沙通量估算分別為93億噸、45億噸和72億噸,分別是過去40年來平均泥沙通量的19倍、12倍和18倍。25個月的洪峰期間,上遊泥沙輸出有85億噸,約有4億噸淤積在中遊,是普通洪水年份的65倍;另外的45億噸注入了大海,這一數字是普通洪水年份的38倍。

洪峰期間,降雨量可以達到每秒7萬~8萬,甚至10萬立方米。在如此高能量高水位洪水麵前,大壩能擋住多少泥沙呢?

由於水文站在洪峰期間不可能精確地記錄含沙量的數字,因此洪峰期間究竟有多少泥沙沒有被統計,成了一個非常令人琢磨的問題。模擬的結果自然而然把一個尖銳的問題擺在人們眼前:洪峰期間的泥沙量我們漏算了多少?

文章的作者是華東師範大學的陳中原教授,很顯然,他的工作屬於另一種思維方式,一種結合實測進行模擬的方式。陳中原說,洪峰期間大量的泥沙被大水衝刷下來,而人們往往忽略掉了。如果再按以前的邏輯,依靠水文站記錄的數字來計算泥沙的通量,得出的往往是泥沙逐漸減少的結論;這與近年來上遊地區大量的、強烈的人類活動事實不符。大壩可以擋住泥沙,但在洪水期間必然有相當部分給衝刷帶入中下遊、至河口區。否則近30年來逐年下降的泥沙通量很難解釋中遊河床淤高、洞庭湖萎縮,以及洪澇災害頻發的現象。

陳中原說,如果按照他們的方法把50年來的泥沙通量再演算一遍的話,結果將是驚人的!泥沙通量的計算對於河口海岸、航道、海洋生態環境有著十分重要的影響;它還會涉及到環境工程設計當中的很多問題。如果還按常規的計算方法,河流環境工程的設計指標將遇到洪水期間水沙波動的挑戰。

5越赤道氣流:意想不到的洪水誘因

一般人很難想象,南半球的強冷空氣竟會穿越赤道,成為我國長江流域洪水的誘因。然而,中國氣象科學院李曾中研究員的研究表明,越赤道氣流正是我國長江特大洪水的“罪魁”之一。

我們可以把越赤道氣流的影響進行“複原”:當南半球進入冬季時,南極爆發的強冷空氣向低緯度移動,穿越赤道時,氣團底部增溫增濕,而高空仍然保持著冰冷狀態,於是氣團變得很不穩定。隨著繼續北上,氣團變得越發不穩定。如果這時遇到其他的暖濕氣流,就會產生特大暴雨等災害性天氣。

早在上個世紀30年代,北京大學李憲之教授留學德國時就曾指出,北半球的冷空氣可以穿越赤道,影響另一半球。1987年,李憲之教授在“降水問題”的專著中提出了“宏觀係統”的概念,並指出東半球冷空氣的侵襲,是造成另一半球特大暴雨的重要原因。

李曾中發展了李憲之教授的理論。近年來,他分析了越赤道氣流與我國大陸地區的降水關係,發現東半球夏季越赤道氣流總量的多寡與大陸地區有代表性的336個站6~8月平均降水量有著十分密切的相關。而5月越赤道氣流的強弱又可作為當年夏季越赤道氣流總量多寡的一個預測指標。因此5月越赤道氣流的強弱可以看作我國夏季洪澇災害的信號。

李曾中通過與中國地震局的曾小蘋研究員的合作研究發現,當某地出現大麵積地磁場異常時,1~9個月後,該地區將會有特大暴雨、洪澇災害發生。盡管其中的機理尚未完全清楚,但李曾中相信,利用地磁場異常資料,可以預測出未來洪澇災害發生的地區;通過地磁學與氣象學的交叉研究,長江流域的特大洪澇災害是可以預測的。1998年,他們準確地預測出了以江西省貴溪為中心的最大暴雨中心。

盡管這一理論出現得很早,但是並沒有得到學術界得普遍認同。李曾中認為這是一種新的思路,理應得到更多的支持。

阿拉伯數字

1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,曆來被人們稱為阿拉伯數字。然而,這所謂的阿拉伯數字其實並不是阿拉伯人發明的。阿拉伯數字最早出現在古代印度,直到公元8世紀,才由印度天文學家毛卡傳入阿拉伯地區,阿拉伯人稱其為“印度數字”。後來,這種數字經過阿拉伯人的不斷改進,又傳入了歐洲,並很快傳遍全世界,為各國所采用。

這套數字係統最先隻有1、2、3、4、5、6、7、8、9,當時還沒有“0”。“0”這個數字,在那時還是一個黑點。後來,又經過了幾百年的演化,“0”才正式出現。直到那時,這套完整的十位數字才真正形成。

大自然也需要生存

有人說當代全球性環境問題,主要是由人的思維、決策與行為上的偏差引起的。這話一點兒不錯,人的思維一旦偏離正確軌道,隨之而來的必然是決策與行為上的失誤。這裏的問題就是處理好人與自然的關係。

怎樣才能處理好人與自然的關係呢?

首先要樹立一種正確的觀念。實際上,人類的力量遠比人類自己想象的小得多。但是人類曾經將“欲與天公試比高、人定勝天、戰天鬥地、戰勝自然、控製自然……”等口號喊得震天響。而自然界作為一個大係統、大生命,人類豈能消化得了呢?我們可以把大自然看成是一張網,而人類隻不過是網上的一根繩,人類在網上的每一個動作都會波及自身,並且是牽一發而動整張網。隻有順應自然才能得到自然的回報,否則必然遭到自然的報複。如同戰爭沒有贏家。同樣,人與自然對抗更沒有贏家。人類畢竟不凡,已經在反思自己的行為。1992年聯合國在巴西的裏約熱內盧召開了各國政府首腦級別的環境與發展大會,通過《二十一世紀議程》,與地球簽訂了“天人合一之約”——實施可持續發展戰略。

我們還要有正確的行為。過去人類把自己的需求永遠放在第一位,而無視自然界的對策。自然界也有對策嗎?有。它的對策是獲得“最大的保護”——力圖達到對複雜生物結構的最大支持。既然這樣,我們人類應該節省大自然的支出。

人類依賴大自然而生存,從自然界中索取物和能量,從而實現自己的需求。如果人類完全以自己的利益對待自然界,就具有掠奪自然的性質,大自然的資源就會入不敷出。這不是明智之舉。我們再也不能見到動物就要穿裘皮大衣,見到野雞馬上就想烹飪。

在我國古代,人們就認識到保護生態環境的重要性並進行道德規勸:“先王之法,畋不掩群,不取糜夭不涸澤而漁,不焚林而獵。豺未祭獸,置罩不得布於野。獺未登魚,網置不得入於水。鷹隼未摯,羅網不得張於溪穀。草木未落,斤斧不得入山林。昆蟲未蟄,不得以火燒田,孕育不得殺,彀卵不得探,魚不長尺不得取。彘不期年不得食。”這段話體現了樸素的生態保護思想。取之有時,用之有度,就像小家庭過日子一樣,精打細算,就會節省很多支出,減少資源的浪費。

不幸的地球在哭泣,不幸的地球在告急。人類需要生存,自然是個大生命係統,也需要生存。人類活動必須兼顧人類生存和自然界生存的利益,實現兩者的統一。