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日志

 
 

科普之页(2)[风暴]  

2007-11-05 08:55:25|  分类: 科普读物 |  标签: |举报 |字号 订阅

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7. 爆发性气旋“爆发”的含义

“爆发性气旋”实际上是一种温带气旋。它与一般温带气旋的主要区别在于它在海上的发展速度特别快。20世纪中叶,国外一位海洋气象学家分析研究了数以千计的温带海洋上气旋的发展过程,发现其中某些气旋的发展速度与其他气旋的差别很大,这些气旋在短时间内急速发展加深,其中心气压在24小时中可以下降24百帕,中心气压的下降导致海面风力迅速增强,对航运也构成了极大的威胁。后来,这种海上气旋急速的发展被称为“爆发性发展”,这种气旋也被叫做“爆发性气旋”了。

 

8“爆发性气旋”对航运安全的影响

爆发性气旋对航运的影响主要是它的突然性。台风虽然威力强大,但现代航天技术的发展使人们在台风的初生阶段就对它进行监视,台风预报的主要内容是移动路径的预报。通过太空中的气象卫星,人们可以很直观地分析台风移动的变化。而爆发性气旋则不然,由于它在发展之初只是普通的气旋(例如东亚地区每年出现160多个气旋,但发展很深的不多,大陆临近海域仅有2%的气旋发展成为爆发性气旋),不容易引起人们的重视。当从卫星云图上确定爆发性气旋时,已经与事无补了。1978年,在大西洋上有两艘大型轮船受爆发性气旋的袭击而沉没。1980年12月27日至1981年1月3日,仅在一周左右的时间里,由于爆发性气旋的影响,西北太平洋相继发生了7次海难事故。

 

9  海上爆发性气旋的“老家”

爆发性气旋是发生在中、高纬度海区上空的天气系统。它在爆发性发展之前是从哪里来的呢?根据多年的资料普查,发现绝大多数爆发性气旋都是由大陆入海经历爆发性增强形成的。它们是生于陆地,迅速成长于海上的一种天气系统。由于它们在入海之前与其他温带气旋并没有什么两样,因此,搞清楚海洋对气旋发展的影响对预报爆发性气旋就至关重要了。

 

10 爆发性气旋大多发生的季节

台风和龙卷风大多选择温度高、湿度大的夏季发生,而爆发性气旋发生最多的季节是冬季,春季和秋季发生的多少与分析所用的资料和海区的具体位置有关,相信不久会有定论。因此,中、高纬度航运业应主要在冬季提防爆发性气旋的影响。

 

11 冬天从陆地移到海上的气旋容易增强的原因

    冬季从大陆移到海面上去的气旋一般都能得到发展,其中发展特别迅速的气旋称为爆发性气旋。为什么冬季气旋在海上容易得到发展呢?

根据温带气旋的发展理论得出,使气旋发展的因素之一是对大气加热。冬季使海上气旋发展的加热包括两部分:从地球表面的直接加热和因水汽凝结释放潜热造成的加热。产生于陆地上的气旋移动到相对温暖的洋面上后,海面的直接感热加热可以使气旋得到发展。另外,由于海上大气中的水汽丰富,在合适的环流条件下,如气旋上空的辐散使气旋中的上升运动加强,有利于水汽凝结潜热的大量释放。潜热释放对大气的加热又促使气旋更加快速的发展。由于水汽凝结需要将海面的水汽抬升到高空去,需要合适的上升运动条件配合,因此,潜热释放对气旋发展的影响不但取决于相对温暖的海面,还需要大气中存在上升运动。

 

12 海上爆发性气旋发生最多的海区

海上爆发性气旋对海区具有很强的选择性。首先,气旋的发展与温暖海水的关系密切,因此,考虑到太阳辐射对地球表面加热在纬度相同地区差别不大的事实,纬度相同,但水温高的海区就有利于爆发性气旋出现。但仅有温暖海水还不够,还需要有尽可能多的气旋从这样的海区上空经过,像给植物催芽一样,外部条件相同,“种子”多,则发的“芽”也会多。北半球满足上述两个条件的海区一个是在西北太平洋的黑潮流区和日本东部的海区,另一个在西北大西洋的湾流流区。据统计,在西北太平洋上,平均每年有31个爆发性气旋,与台风发生的数量相当。

 

13 把海上爆发性气旋称做“气象炸弹”的理由

    炸弹是战场上杀伤力很强的武器。炸弹的威力主要在于它的突然爆炸造成的冲击力。而在中、高纬度海洋上的爆发性气旋也被称为“气象炸弹”,形象地说明了爆发性气旋发展快,来势猛,使海上航行、工农业生产因措手不及而受到极大的冲击,造成惨痛的损失。

     1975年2月4~5日,发生在大西洋上的一个爆发性气旋在24小时内中心气压竟由1004百帕下降到952百帕,强度可与强台风相比,下降速度达到每小时2.17百帕,相当于在一天之内就生成了一个台风!这就难怪有人把爆发性气旋叫做“温带台风”或“高纬度台风”了。

 

14 爆发性气旋形成原因有待深入

爆发性气旋是海洋上的大气现象,因此不但它的发展受海洋的影响,对它的研究和预测也受到海洋的限制。与陆地相比,海洋上的气象观测站点非常稀少,观测记录的时间也比陆地短的多。从对它研究的历史来看,对爆发性气旋的发现和研究也比其他天气系统晚的多。爆发性气旋究竟是怎样形成的,这个谜到目前还没有彻底地解开。有迹象表明,爆发性气旋除了与高温洋面的关系密切以外,可能还与高空天气系统存在密切的关系。如绝大多数的东亚爆发性气旋形成于高空西风急流出口区的左侧,但也有少数生成于入口区的右侧。气旋位于上述两个区域之下时,有利于上升运动的加强使凝结潜热释放。还有的研究表明,青藏高原大地形是日本东部海区高空急流存在的原因之一,东亚爆发性气旋的形成可能也与大地形的作用有关。

15 风暴潮的定义

    发生在海上的风暴,一般总伴有狂风暴雨,惊涛骇浪。对于海上航行、海上生产都构成了极大的威胁。但是,如果不在海上,沿海陆地受海上风暴的影响除了风、雨以外,还有其他致命的威胁吗?可以明确地告诉你,风暴引起的潮水泛滥对生命财产安全的威胁丝毫不比海上差。

风暴潮,人们又叫它风暴增水或气象海啸,它是一种由海上强风或气压骤降引起的海面异常升高的现象。当风暴潮出现时,海水“水漫金山”般地涌上陆地,摧毁海堤,破坏港口设施和岸上建筑物,淹没农田和村庄,会造成巨大的生命财产损失。

 

16 风暴潮的危害

风暴潮对沿海地区人民的生命财产安全具有非常严重的影响。近300年来,死亡人数超过10万以上的风暴潮超过5次。从1471年到现在,我国发生的重大风暴潮已达到70多次。1992年8月28日到9月1日,第16号台风造成的风暴潮在天文大潮的配合下,袭击了福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北、辽宁上万千米的海岸线,毁坏海堤1170多千米,受灾农田193万公顷,受灾人口2000多万人,死亡193人,直接经济损失90多亿元。仅在渤海沿岸冬季受寒潮大风的影响,曾出现30多次风暴潮灾害。1969年4月23日,莱州湾地区因风暴增水引起海水侵入内地40千米,也造成严重的损失。1959年9月26日,风暴潮在日本伊势湾造成的增水高达3.45米,造成36万平方千米的土地被淹,75000人伤亡和失踪,数千栋房屋被摧毁,经济损失超过了852亿日元。

 

17   最严重的风暴潮

到目前为止,世界上最严重的风暴潮灾害是发生在孟加拉国。1970年11月12日,产生于孟加拉湾洋面上的风暴,“推”起近15米高的狂涛扑向海岸。一些岛屿被淹没在9米深的水下,沿岸村庄、海港尽被水淹。风暴过后,潮水退回海洋,孟加拉湾沿海地区普遍覆盖着一层洋底淤泥,尸横遍地。溺毙的牲畜达50多万头。因海水倒灌致使井水不能饮用,细菌肆虐,瘟疫流行,共夺去了50多万人的生命,使100多万人无家可归。

 

18  最易遭受风暴潮侵袭的地区

风暴潮的危害主要是由于风暴驱动海水的冲击和淹没所造成的。因此,除了频繁受到海上风暴的影响之外,受灾地区的海拔高度也是受风暴潮影响的关键因素之一。对我国山东来说,鲁北沿渤海地区在冬季受寒潮大风暴潮影响大的原因之一是海拔高度低,且地势平坦。我国台湾省虽然受热带风暴的影响很多,如台风常常登陆台湾后再影响大陆,但由于台湾东部沿海多为山区,风暴潮造成的危害却不是很大。世界上遭受风暴潮灾害的地区多数都是地势低洼、平坦的沿海地区,如孟加拉国沿岸、大西洋北海沿岸国家和地区、美国、日本和我国受风暴潮影响的沿海地区等,都具有离海面高度低,地势相对平坦的特点。

 

19 冬春季节江、浙沿海出现强风暴潮可能性不大的原因

我国长江口附近和浙江省等地区是遭受风暴潮灾害威胁比较大的地区。由于这些地区的经济比较发达,因此一旦风暴潮造成灾害,经济损失的数额就相当大。但你知道这些地区在冬、春季节遭受风暴潮袭击的可能性有多大呢?让我们从风暴的特点作一下判断吧!冬、春季节我国主要受冷空气的影响,寒潮常携带着冷空气从寒冷的北冰洋地区和西伯利亚以“横扫千军如卷席”的气概直下南海。在冷空气的影响下,东亚沿海海水的温度非常低,因此,海水的热力条件和大气环流条件很不利热带风暴或台风的发展北上。从历史记录上也可知道,冬、春季节不会有热带风暴袭击江、浙地区。另一方面,影响我国长江以北地区的冷空气大部分是西北气流,大风的方向使海水向外流动,因此在冬、春季节,除了海上爆发性气旋的影响以外,强风暴潮影响我国江、浙沿海的可能性非常小。

 

20 渤海产生风暴潮的天气系统

渤海是我国纬度最高的一个内陆海。也是我国4个海区中最浅的一个。渤海沿海也是遭受风暴潮灾害比较多的地区。其中,引起风暴增水的天气系统比较多是一个重要原因。在这里无论是冬季还是夏季,都存在引起风暴潮的天气系统。那么,都有哪些天气系统会引起渤海风暴增水呢?冬、春季节,寒潮冷锋后部的偏北大风牵引着渤海西北部的海水向南部沿海集中,造成山东北部沿海水位的大幅升高;在夏季,北上的热带风暴或台风、在渤海充分发展的黄河气旋可以导致渤海风暴潮的发生。

 

21 我国最早开展风暴潮研究并取得重大突破的海区

我国开展对风暴潮的系统性研究开始于20世纪70年代,并取得了国际领先的成果。当时,以山东海洋学院(中国海洋大学的前身)海洋系海洋气象专业秦曾灏先生为首的风暴潮研究小组,根据我国渤海风暴潮的实际情况,提出了“超浅海风暴潮”理论模型,分析研究了影响渤海风暴潮发生的因素,对渤海风暴潮的形成和预报具有非常大的指导意义。由于成果突出,“超浅海风暴潮理论”获得了国家自然科学奖励。

 

22 造成我国南、北方风暴潮危害的天气差异

我国幅员辽阔,引起我国沿海地区风暴潮的天气系统在不同的纬度具有不同的特点。除了渤海以外,寒潮大风对其他海区风暴潮的影响并不大。如冬季寒潮来临时,由于西北大风的吹刮,青岛近岸的水位常出现最低潮位。这是由于大风将海水向外海方向牵引的结果。如果不加注意,船舶可能会因搁浅而造成损失,但不会出现沿岸增水的现象。相对而言,由于东海沿海离黑潮暖流最近,因此冬季受入海发展气旋影响的可能性最大,但冬季海上爆发性气旋的移动一般是离岸方向的,即便造成增水,幅度也要比夏季热带气旋造成的潮位低的多。所以,影响我国东部和南部沿海地区风暴潮的天气系统主要是夏季的热带风暴和台风。

 

23 风暴潮靠近海岸时水位猛增的原因

风暴潮在沿海肆虐之时,最强的风暴潮水位可使海面升高7.5米,大约相当于两层楼房的高度。海面升高了这么多,再加上狂涛恶浪的“呐喊助威”,风暴潮的威势可谓惊心动魄。美国发生的风暴潮瞬间曾经出现过40米高的水墙,一般也要有6~10米高的风浪。不过,风暴潮在开阔大洋上的水位可没有这么高。这是为什么呢?如果从风暴潮的“潮”字理解就容易了。海洋中的潮长、潮落是月球和太阳对海水吸引的结果,在开阔大洋中的潮位一般也就是1米左右,钱塘江大潮以几米高的水墙,溯钱塘江逆行而上几百千米的原因是特殊形状河岸的约束和地形的“托举”而成;类似的靠近海岸风暴潮位不断升高的原因都是由于水深变浅,摩擦变大,波速变慢,波表面形状的改变所导致的。

 

24 风暴潮出现的先兆

一般自然灾害发生时,都会事先出现某些先兆。如:大地震前,常有轻微的地震发生:台风到来前,天空经常出现被渔民称为“母猪云”的积雨云。那么,海洋中的风暴潮在到来前也有先兆吗?如果有,并事先引起了人们的注意,那就有一定的时间做好防灾的准备了。像战场上大部队移动前要有先头部队的出动一样,风暴潮主要振幅到来之前的“先头部队”是波长较长的重力波。一般来说,风暴的移动速度要小于海洋中长重力波的移动速度, 由于海洋被风暴激发的波动中那些波长较长的波传播快,当这些先兆波传到岸边时,引起沿岸海面缓慢的升降,就预兆着风暴潮即将来临了。

 

25 海上狂涛恶浪为什么选择大的船舰毁坏

发生在海上的风暴,常常激起滔天的巨浪。如果有舰船不幸陷入风暴之中,船身较短的船幸免于难的可能性远大于船身长的船。为什么较小的船更能抗御风暴呢?这是由于风暴影响区的风浪波峰和浪谷的距离短,如果船身长的船重心刚好在浪峰上,船的两头正好在浪谷,船两端自身的重量就会将船在中间折断。而较小的舰船一般能爬上一个波浪的斜坡,也可从另一斜坡滑下,因而要比大船更能经受风浪的袭击。

 

     26 20世纪仅次于“泰坦尼克”号客轮的沉没

    上世纪初期在冰海里沉没的“泰坦尼克”号客轮是一次最大的海难事故。此次海难事故造成1513人死亡。但时间离现在不远的1994年9月28日,在波罗的海的芬兰湾口,又发生了一次仅次于“泰坦尼克”号的海难事故,911人在海难中丧身。这就是重达1.5万吨的“爱沙尼亚”号的沉没。与“泰坦尼克”号悲剧不同的是,“爱沙尼亚”号在航行中并不是撞到了冰山,而是海上风暴的袭击和人们的盲目大意造成的。

    按照设计,“爱沙尼亚”号的抗风能力是超过8级。当时,天气预报芬兰湾附近有暴风雨,风速可能达到8级左右。当船驶进风暴区后,6~7米高的大浪前赴后继地“欢迎”着客轮。在凌晨时分,风力已达到10级,海浪高达10米,在风暴的猛烈进攻下,“爱沙尼亚”号的底舱发出阴森的震响,海水疯狂的涌入,不到50分钟,客轮的呼救信号就突然消失了。

 

 27 台湾海峡中风速大的原因

    我国的台湾海峡常常出现大风咆哮的天气。澎湖列岛平均全年有138天刮8级大风,马祖岛更多,平均每年169天以上,平潭岛也在80天以上。在经常性大风的吹刮下,岛上的土地变的非常贫瘠,岛上种植的山芋、花生、树木变的低矮而稀少。

    当气流从开阔地区向两山对峙的峡谷流去时,由于空气不能在峡谷中大量堆积,必须加速流出峡谷,因此风速相应地增大。这种作用通常称为地形对气流的狭管效应。城市中两幢高楼之间的风速比其他地方大,也是这种狭管效应的结果。

    海峡两岸的地形高度远高于海面,因此,由于狭管效应,台湾海峡中经常出现大风就是顺理成章的了。

这种地形的狭管效应造成风速增大的现象也可适用于倾倒的胶州湾。冬季,青岛的西北风比较大也与这种狭管效应有密切的关系。

 

 28 世界上的“风极”

    “风极”中的“极”字含有相对于其他地区的风“极多”、“极大”的意思。南极大陆上阿德尔地区的德尼森角是一个巨大冰谷的谷口,一年中有340天风暴怒吼,因此被称为“世界风极”。

德尼森角的年平均风速为每秒19.4米, 相当于天天吹8级大风。1912年5月,观测到的月平均风速为每秒27米,相当于每天吹10级大风。1951年2月22日,又测得日平均风速每秒45米,阵风达到每秒92.6米。12级台风的风速是多大呢?只有每秒32.7米!

 

 29 “风湖”、“风库”

    我国新疆维吾尔自治区的达坂城、阿拉山口、老风口、克拉玛依、塔城、喀什等地,都是著名的大风口。阿拉山口位于新疆的西北部,这里两侧都是海拔几千米的高山,而隘口的海拔高度在300米左右。阿拉山口气象站在艾比湖畔的戈壁滩上,位于隘口东端附近。根据气象站的观测,每年平均8级以上的大风166天,风速常达每秒40米以上。测风的风向杆被刮倒,风速仪被吹坏也是常有的事。观测员测风时经常以粗绳系身,卧地爬行,以免被风吹走。因此,艾比湖以“风湖”著称。

我国甘肃省安西位于河西走廊的疏勒河畔,北有海拔2583米的马宗山,南有海拔高度3000米以上的野马山,最大风速每秒34米,平均每年大风80天以上,所以,这里也有安西“风库”的说法。

 

30 非洲南端好望角的命名

    在非洲最南端海洋岬角附近的海区中,咆哮西风带的强劲西风使这里常年波涛滚滚,奔腾怒号。1488年2月3日,葡萄牙航海家巴塞罗繆·迪亚斯奉国王之命,率领3艘帆船去寻找通往中国和印度的航路,他们沿着非洲西部海岸航行,绕过非洲南端后发现了新的大陆,证实了非洲是有尽头的。

在绕过非洲南端的航行中,他们吃尽了狂风巨浪的苦头。当他英雄般的返回葡萄牙后,向国王若奥二世献上绘制的海图,并说到航行中遇到的“风暴角”。国王提笔把海图中的风暴角划掉,改写成“好望角”,意思是绕过它就有到达东方的希望了。

 

31 “航海家的坟墓”

    在南美洲最南端的火地岛和南极大陆伸向最北端的南设德兰群岛之间,有一个连接大西洋和太平洋的宽阔海峡,这就是以英国人命名的德雷克海峡。

    德雷克海峡东西长300千米,南北宽900~950千米,平均水深3400米,最深处有5480米。这里是南极大陆冷高压和中纬度低压带交汇的地方,除了常年强劲的西风外,海峡中还盛吹从南极大陆吹出的干、冷风。海峡中的风暴常年不断,通常风速都在每秒9~12米,有时超过每秒20米。海峡中的波浪高达12~14米,并且,在狂涛恶浪中还漂移着冰山。

严酷的自然环境,使得通过航道船只的船长和船员们必须小心翼翼,提心吊胆。但无论如何小心,还是有许多船只葬身在汹汹的波涛之中。在巴拿马运河开通前的几百年里,不知有多少船只过不了德雷克海峡的“鬼门关”。正因为如此,德雷克海峡也就有了“航海家的坟墓”这样一个令人毛骨悚然的名字。

 

32 地球表面最大的风速

   引起狂风的天气系统有台风、爆发性气旋、龙卷风、颮等等。由于地形的狭管效应,两山之间或海峡、海湾地区也是容易出现大风的地方。但有气象观测记录以来,人类在地球表面上测得的最大风速有多大?    富士山是日本的高山。曾有记录在富士山测得风速达到每秒91米的记录,但这还不是最高记录。目前世界最大的风速记录出现在美国。1958年4月12日,美国东部海拔1916米的华盛顿山上测得的最高风速记录是每秒103米,相当于每小时371千米!

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