正文 2 地球氣候的成因(3 / 3)

厄爾尼諾現象對世界各地氣候異常的影響大體分為直接和間接影響兩類。沃克環流圈影響所及的赤道太平洋周邊地區,稱為直接影響區。因沃克環流圈東移,通過相鄰其他環流圈而影響到的地區,或者通過海溫變化和其他方式使鄰近大氣環流係統加強、減弱或位置發生移動而影響到的地區,稱為間接影響區。和直接影響區相比,間接影響區不僅相關程度低得多,甚至影響方向也可以相反。間接影響區中影響程度的不確定性,主要是因為厄爾尼諾現象隻是影響當地氣候異常的一個因子,而決定一個地區氣候異常最主要的因子乃是當地大氣環流的變化。遠處再強的天氣係統,也要通過當地大氣環流的改變才能起到作用。因此,間接影響區裏,把所有氣象災害都歸因於厄爾尼諾現象,顯然是不合理的,厄爾尼諾現象發生期間,地球自然災害並非都是厄爾尼諾現象所引起。

厄爾尼諾雖然造成了世界許多地區的災害,但同時也孕育了新的有利條件和機遇,對善於利用者而言,它們都是財富。世上沒有絕對的壞事或好事,此時此地的壞事到了彼時彼地可能就成了好事。以素有世界糧倉之稱的阿根廷,東北方向緊鄰秘魯,在20世紀八九十年代6個厄爾尼諾現象發生的年份,除了少數地區確實成災外,絕大部分地區都因為降水較豐富而農牧業獲得豐收。1982~1983年強厄爾尼諾現象發生年,阿根廷也是大豐收年。1997~1998年,世紀最強厄爾尼諾現象發生年,阿根廷全國糧油總產量達到6700萬噸,破1982~1983年全國曆史最高紀錄。厄瓜多爾、秘魯和智利的幹旱地區也有類似情況,智利境內素稱不毛之地的阿塔卡馬沙漠,厄爾尼諾現象發生年出現了250多種鮮花,爭奇鬥豔,吸引了許多遊人前去觀光。厄爾尼諾現象發生年秘魯魚產量雖劇降,但秘魯以南的沿海區域,魚類、扇貝和蝦類的海產品卻大幅度增產。厄爾尼諾現象引起的東亞暖冬涼夏現象,節省了冬季取暖和夏季空調降溫的能耗。韓國冬季每升溫1℃,取暖燃油消耗便減少1.8%,1997年的暖冬使韓國能耗節省了3500億韓元,相當於當時的2.3億美元。涼夏本對喜熱的水稻等作物不利,但19世紀六七十年代的涼夏使日本培育出了耐寒高產水稻。

2.3.7火山爆發

火山爆發也是影響氣候變化的重要因素。幾乎每一次大規模火山爆發,不但會給發生地帶來慘痛的災難,由於彌漫在大氣中的火山灰具有“陽傘效應”,會使局部甚至全球大部氣溫降低。現以曆史上最大規模的兩次火山爆發為例,看看它們對地球氣候的影響。

坦博拉斯火山大爆發:海拔高達2850米的坦博拉斯火山,是印度尼西亞鬆巴哇島上的一座活躍的複式火山。1815年,這裏發生了人類曆史上最大規模的7級火山爆發,釋放出超過1000億立方米的物質,大量的火山灰落在了遠達婆羅洲、蘇拉威西島、爪哇島和馬路古群島的區域。

火山爆發火山爆發後,火山灰瀑布般傾瀉到鬆巴哇島以及龍日、巴廈、馬都拉和爪哇等其他島嶼。無數沙土及火山灰拋向方圓500千米的天空,整個天空被黑色籠罩,遮擋了陽光,漆黑一片,黑暗使得與法國領土同樣大小的這塊土地上的幾百萬人陷入恐慌。距坦博拉斯火山3千米處地區的住宅及其他建築,被厚厚的火山灰壓垮。

坦博拉斯火山拋向大氣的火山灰影響了北美洲和歐洲的氣候,造成全球氣候異常:倫敦的氣溫比常年下降了2~3℃,愛爾蘭和威爾土都發生了饑荒,北美洲那一年農作物歉收,家畜死亡,亦導致了19世紀最嚴重的饑荒。因此1815年被稱為“沒有夏日的年份”,而所有這一切都歸咎於幾千千米外的坦博拉斯火山。

坦博拉斯火山噴發散發出來的能量,相當於20萬個原子彈爆炸的能量,使得這塊曾經繁榮的地方變成了一片荒原。在此次噴發中死去了9.2萬人,整個地區僅有29人幸免於難。接踵而來的是比馬灣的海嘯和饑荒,無數樓房被摧毀,大樹被連根拔起,錨地裏的大商船被拋到島上很遠的地方;鬆巴哇島上餓死萬人,巴厘島也有近5000人死於饑荒。震驚整個印度尼西亞群島甚至整個世界的坦博拉斯火山噴發,是曆史上近幾千年來危險性最大、最具破壞力的災難之一。

菲律賓的皮納圖博火山大爆發:地處菲律賓呂宋島、海拔1436米的皮納圖博火山是一座層狀活火山。經過600多年的沉寂,1991年4月2日,發生了蒸汽爆發;6月15日,火山猛烈噴發,被火山學家評為20世紀地球上第二大火山噴發。

這次火山大爆發持續時間長達兩年之久。拋出的火山碎屑物沿山坡滾滾而下,填滿了附近的深穀,最厚達200米。到1996年,這些火山堆積物的溫度還有500°C。火山爆發噴出的2000萬噸二氧化硫,加之大氣中遮天蔽日的火山灰塵埃,使得全球氣溫降低了1℃,並且數月後,二氧化硫大量注入平流層的氣溶膠,形成了一層硫酸霧,臭氧層損耗也在短期內大幅增加。

由於在6月15日前,菲律賓火山地震研究所和美國地質調查局的火山學家已做出比較準確的預測,6月10日起,先後約有25萬人從火山旁邊及附近的低地撤走,附近機場上的飛機也撤離了,從而至少避免了5000人死亡和2.5億美元的財產損失。由於預防措施得當,皮納圖博火山噴發僅造成了800人死亡。盡管如此,還是導致10萬人無家可歸,100萬人的生命安全受到威脅,造成了5億美元的財產損失,其災難性後果也是罕見的。

2.4複雜氣候生成原因

2.4.1地理條件

地球的表麵若是均勻一致的,則氣候具有帶狀分布的特點。實際上地球的表麵錯綜複雜,海洋、陸地和各種各樣的地理地形,這種不同性質的下墊麵與太陽輻射、大氣環流之間相互作用,便產生了極其複雜的氣候情況。所以,地理條件是複雜氣候形成的主要原因。

地理條件對氣候形成的影響表現在地理緯度、海陸分布、地形和洋流上。緯度是影響氣候的最重要因素,太陽輻射的分布完全取決於緯度,而大氣中的熱能又是來自太陽輻射,故溫度隨緯度具有帶狀分布的特點。一般是緯度越低,氣溫越高;緯度越高,氣溫越低。各地區所處的緯度不同,是造成世界各地氣溫不同的主要原因。

海陸分布改變了氣溫和降水的地帶性分布。由於陸地沒有海水的熱容量大,所以陸地的升溫和降溫都比海洋快,這就造成了陸地溫度變化急驟,海洋溫度變化緩慢。在海洋或近海的地方,氣候特點是冬暖夏涼,氣溫的日變化和年變化較小,降水的季節分配也比較均勻;而內陸地區溫度變化懸殊,冬季寒冷,夏季炎熱,幹濕季也比較分明。

地形對氣候的影響主要表現在海拔高度和坡向。一般說來,氣溫隨海拔升高而降低,大約每升高100米,氣溫下降0.6℃,因此山頂的氣溫比山腳低。降水在一定高度的範圍以下,是隨高度的升高而增加的,但到達一定高度以上,卻又隨海拔高度的增加而減少。山地降水還因坡向而不同。在山脈的迎風坡,氣流被迫抬升產生強烈的上升運動造成大量降水,成為“雨坡”;在山脈的背風坡,由於氣流下沉增溫作用,具有焚風效應,故幹燥少雨,成為“幹坡”。因此,高山地區氣溫和降水在垂直方向上的分布類似於在水平方向上隨緯度呈現出帶狀分布,熱帶地區的高山從山麓到山頂先後出現從熱帶到寒帶的垂直氣候帶。

海洋中海水有規律的運動,稱為洋流。洋流對其流經的大陸沿岸的氣候有一定的影響,因為海水的傳熱能力比大氣高許多倍,所以洋流調節了緯度間的溫差,在低緯與高緯間的熱量傳輸方麵起了重要作用。從低緯度流向高緯度的洋流,因含有大量的熱能,對流經的沿海地區起到增溫增濕的作用;從高緯度流向低緯度的洋流,水溫低於周圍海麵,對所流經的沿海海麵有降溫降濕的作用。其次,由於海洋東西兩岸冷暖洋流水溫的差異,在盛行氣流的作用下,使同緯度大陸東西兩岸氣溫產生顯著區別,破壞了氣溫隨緯度增加而降低的分布規律。此外,暖流沿岸多降水,冷流沿岸多霧。

緯度的差異是造成氣溫高低的根本原因,也是氣候形成的根本原因。比如南北回歸線之間,一年有兩次太陽直射,接受的太陽輻射多,氣溫較高,是熱帶;兩極接受的太陽輻射少,氣溫低,非常寒冷,是寒帶;介於兩者之間的中緯度地帶,接受的太陽輻射介於二者直接,氣溫也介於二者之間,屬於溫帶。

2.4.2地形影響氣溫

氣溫隨海拔高度的升高而降低,冰雪覆蓋的山峰也清晰地顯示出高處的寒冷。白天大氣變暖,氣溫上升,並不是因為空氣直接吸收了太陽光短波輻射熱量的結果。空氣分子是幾乎不吸收波長比較短的太陽光線的熱量的,而是由地麵吸收了太陽短波輻射熱量,升高地麵溫度後,再通過對流輻射等方式,由地麵再增熱大氣。夜間氣溫降低,也不是空氣直接向宇宙太空輻射熱量的結果,而是由於地麵向宇宙空間放射散失長波輻射的熱量而冷卻,大氣與冷卻的地麵接觸,將自身熱量慢慢傳給地麵而逐漸降低氣溫。此外,還有坡向的影響。在北半球,同一季節、同一日子裏山南山北氣候不一般,山南溫暖,而山北寒冷。

唐朝詩人白居易寫有一首《大林寺桃花》:“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開。常恨春歸無覓處,不知轉入此中來。”意思是說,平地上四月份花朵早已凋謝的時候,高山上寺廟裏的桃花剛剛盛開。常常悔恨春天歸去再無處尋覓,竟然不知道平地的春色移到了高山之上。白居易沒有繼續攀登,如果繼續往上攀登,還會看到山頂的冬天。也許山頂一年隻有冬天,即使平地進入盛夏季節,山頂也許仍是寒風刺骨,白雪皚皚,青藏高原等雪線以上區域正是這種情況。

高原上大氣薄、密度小,海拔1500米高山上的大氣減薄了15%,海拔3000~3100米高山上減薄了30%,海拔5500米高山上減薄了50%。大氣的變薄,對於太陽光線來說,到達地麵的路途上損耗固然要減少一些,但是減少得很有限。可是因為大氣變薄,大氣中的水汽和雲也少了,地麵向宇宙空間以長波輻射而散失的熱量卻大大增加。所以隨著海拔高度的增加,氣溫是逐漸降低的。如果山再高些,夏季就不是涼爽,而是寒冷了。

珠穆朗瑪峰北麓拔海4300米處有個定日氣象站,記錄最冷的1月平均氣溫-11.3℃,比沈陽還稍稍暖和些,極端最低氣溫-46.4℃,也比北極村漠河稍高些。再高就沒有氣象站了,但定日氣象站有無線電探空觀測,用內插的方法可以大致算得珠穆朗瑪峰以1月最冷,月平均氣溫大約是-36.0°C,比北極村漠河還冷,相當於東西伯利亞南部溫度;以7月最暖,月平均氣溫-19.0℃左右,和隆冬1月的哈爾濱近地麵氣溫相近。珠穆朗瑪峰被譽為世界第三極,珠穆朗瑪峰的溫度低於北極而僅次於南極,真的是珠穆朗瑪峰似北極,高處不勝寒。

2.4.3地形影響降水

迎風山地對降水的形成具有促進作用,從而形成了“山前山後兩重天”的景象,一山之隔,山前山後往往幹濕懸殊,使局地氣候產生顯著的差異。氣流從平原上吹來,無聲地爬上了山坡,爬著爬著,氣流中出現了雲,接著便下起雨來,這種情況在山區裏經常出現。因為氣流在上升過程中體積不斷膨脹,內能減少,氣溫就不斷降低。當氣流中氣溫降低到它所能包含水汽的能力低於水汽實際含量時,多餘的水汽就會在氣流中無數微小的凝結核上迅速凝結,形成雲滴從而產生雲。當雲滴經過雲物理過程形成雨滴,雨滴增大到上升氣流托不住它的時候,就開始下雨了。往往山下或山腰降小雨或中雨,而山上則降中雨或大雨。因此降雨強度和降雨持續時間均隨拔海高度增加而增大,這是山區氣候的一個普遍規律。

當空氣層結是對流不穩定或條件不穩定時,風經過山地受到阻礙,引起氣流的抬升運動,抬升空氣達到凝結高度後,在不穩定層結條件下,上升運動可繼續發展,空氣中水汽凝結而成雲致雨。當低壓或鋒麵天氣係統移到山地迎風坡時,因地形的阻擋,低壓或鋒麵天氣係統移動滯緩,因而導致氣旋雨或鋒麵雨,降雨時間延長,降雨強度增大。當氣流進入穀地時,由於峽穀喇叭口效應,引起氣流輻合上升,如果空氣潮濕,層結條件又適宜時,就會產生降水。

在大陸性氣候區,夏季由於山坡南北增溫情況不同,或由於穀底與山坡增溫比穀上空氣增溫快,會產生局部熱力對流,形成對流雨或雷暴雨。氣流經過崎嶇不平的地形區域,因摩擦力的影響產生湍流上升運動,在其他條件適宜時,往往形成低層雲或層積雲,產生小量降水,如毛毛雨、小雨等。由於中緯度地區高空處在西南引導氣流裏,雲多是自西而來,所以高聳的山脈東麓年雨量總是偏少,年平均溫度總是偏高。

中國西北幹旱地區的山麓平地,一般都是荒漠或半荒漠景觀。但是隨著海拔高度的增加,降水逐漸增加,而地麵蒸發和植物葉麵蒸騰總和的蒸散量則因為氣溫降低、濕度增大而逐漸減小,因此氣候逐漸濕潤,植被景觀也不斷發生變化。天山北坡山麓的通古特荒漠年雨量大約隻有150毫米,海拔654米的烏魯木齊市年雨量為247毫米,隻能生長草類。當然也有草原土質的原因,烏魯木齊市區馬路兩旁筆直的參天白楊,就是依靠人工定期灌溉生長的。再向海拔高處,樹木開始出現了,以後越來越多,大約在1800米高度上已是成片森林,到了2200米高度以上,夏季月平均溫度低於10℃,因溫度過低森林帶重又過渡到草原帶。祁連山北坡、阿爾泰山西南坡、賀蘭山兩坡均有這種情況,隻不過樹種和林帶高度、寬度有所不同。如果山頂高度低於森林線下界高度,或者因氣候幹旱,森林可能出現的高度上最熱月氣溫低於10℃,那麼森林帶就不會出現。因而幹旱地區的低山上沒有森林,而天山南坡、昆侖山北坡等也沒有森林。北疆被譽為小江南,阿爾泰山西南坡降水則更多,芳草萋萋的草原可以伸至山麓。

2.4.5地形改變雨季

爬山氣流由於一路上降下了大量的雨水,消耗了大量水汽,等到它爬過山頂開始下坡的時候,氣流中所含的水汽就很少了,因而背風坡上的雨量要比迎風坡同高度上少得多。山脈越高,山脈兩側的雨量相差越大,譬如南北美洲西峰山脈迎風坡年雨量是背風坡的10倍以上,以至產生迎風坡景觀為森林而背風坡則為荒漠半荒漠的巨大差異。

中國屬季風氣候,冬夏季盛行風向相反,因此迎、背風坡位置也一年一度變換。不過由於中國雨季在夏季,冬季氣流十分幹燥,因此決定年雨量迎、背風坡位置的主要是在夏季。譬如長白山支脈遼東半島上千山山脈為東北-西南走向,正好垂直於夏季濕潤東南季風的來向,因而迎風坡為東南坡,雨量、雨日和暴雨均比背風的西北坡多得多。迎風坡的丹東、寬甸雨季7~8月總雨量多達600~700毫米,而背風的沈陽、營口隻有350~400毫米,迎風坡一日最大降水量可達300~400毫米,而背風坡僅有150~200毫米。

中國坡向對雨量影響最大的山脈是喜馬拉雅山,迎風南坡下部年雨量普遍在2000毫米以上,巴昔卡高達4495毫米,植被為森林。可是越過喜馬拉雅山脊,拔海3000~3500米的雅魯藏布江河穀中年雨量僅400毫米左右,呈半幹旱景觀。

台灣的火燒寮是中國年雨量冠軍,火燒寮位於基隆、台北、宜蘭三縣市交界的迎風麵,除西南方海拔較高外,其西、北、東、東南等地勢逐漸向外傾斜,有利於地形雨的形成。每年9月到次年3月的東北季風挾帶大量水汽南下,在火燒寮受到地形攔截形成稠密的雨勢。夏秋季的台風,瞬間降水量更驚人。火燒寮是夏季風必經之地,深受夏季風的影響,火燒寮常形成地形雨。

地球表麵錯綜複雜,有海洋、陸地和各種各樣的地理地形,這種不同性質的下墊麵與太陽輻射、大氣環流之間相互作用,便產生了極其複雜的氣候情況。

地理條件對氣候形成的影響表現在地理緯度、海陸分布、地形和洋流上。緯度是影響氣候的最重要因素,太陽輻射的分布完全取決於緯度,而大氣中的熱能又是來自於太陽輻射,緯度越低,氣溫越高;緯度越高,氣溫越低。

海陸分布改變了氣溫和降水的地帶性分布。由於陸地沒有海水的熱容量大,所以陸地的升溫和降溫都比海洋快,這就造成了陸地溫度變化急驟,海洋溫度變化緩慢。在海洋或近海的地方,氣候特點是冬暖夏涼,氣溫的日變化和年變化較小,降水的季節分配也比較均勻;而內陸地區溫度變化懸殊,冬季寒冷,夏季炎熱,幹濕季比較分明。