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第8章 美丽的凶手——由云引起的气象灾害(1)

气象灾害是全球各类灾害中最严重的灾害。1949年~1980年全球因自然灾害造成的人员死亡达121.3万人,其中的61%是由气象灾害造成的。而大多数气象灾害则与天空中的云密切相关。下面我们就介绍几种由云引起的气象灾害。

第一节台风与飓风

台风是一种破坏力很强的灾害性天气系统,它主要是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋。台风经过时,常伴随着大风和暴雨或特大暴雨等强对流天气,是地球上最强有力的自然现象。

一场飓风能够数小时地冲击海岸线,伴随着骇人的大风,连续猛烈地拍岸吼声,骤雨与有两层楼高的巨浪想融合。

当飓风在岸上刮起时,惊涛也能引起龙卷风。一场龙卷风可以将更大的力量集中于一个小地区。

“飓风”这一名称是用来指大西洋和太平洋的东北部分的风暴,“台风”则在北太平洋的西部使用。台风形成后,一般会移出源地并经过发展、成熟、减弱和消亡的演变过程。台风内各种气象要素和天气现象的水平分布可以分为外云带和内云带、云墙区和台风眼区三个区域;在台风外围的低层,有数支与台风区的等压线平行的螺旋状气流卷入台风区,辐合上升,促使对流云系发展,形成台风外层区的外云带和内云带;相应云系有数条螺旋状的雨带。卷入气流越向台风内部的旋进,切向风速也越来越大,在离台风中心的一定距离处,气流不再旋进,于是大量的潮湿空气被迫强烈上升,形成环绕中心的高耸云墙。组成云墙的积雨云顶可高达19千米,这就是云墙区。

台风中的最大风速发生在云墙的内侧,最大暴雨则发生在云墙区,所以云墙区是最容易形成灾害的狂风暴雨区。当云墙区的上升气流到达高空后,由于气压梯度的减弱,大量空气被迫外抛,形成流出层,只有小部分空气向内流入台风中心,并下沉,造成晴朗的台风中心,这就是台风眼区。

台风给广大的地区带来了充足的雨水,成为与人类生活和生产关系密切的降雨系统。但是,台风也总是带来各种破坏,它具有突发性强、破坏力大的特点,是世界上最严重的自然灾害之一。台风暴雨强度大,洪水出现频率高,波及范围广,来势凶猛,破坏性极大。

强台风的风暴潮能使沿海水位上升5米~6米。风暴潮与天文大潮高潮位相遇,产生高频率的潮位,导致潮水漫溢,海堤溃决,冲毁房屋和各类建筑设施,淹没城镇和农田,造成大量人员伤亡和财产损失。

风暴潮还会导致海岸侵蚀,海水倒灌又会造成土地盐渍化等灾害。

第二节冰雹

冰雹是极其严重的自然灾害之一。它是一种固态降水物,呈圆球形或圆锥形,非常坚硬,破坏力很强。冰雹出现的范围虽然较小,时间也比较短促,但来势猛、强度大,如遇到较大的雹块,会打毁庄稼,损坏房屋,甚至会打死牲畜,砸伤人,每年都会给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民的生命财产带来巨大的损失。因此,我们很有必要了解冰雹灾害以及冰雹灾害所造成的损失情况,从而更好地防治冰雹灾害,减少经济损失。

那么,对于冰雹,要如何去辨别它呢?我们知道,产生冰雹必须有积雨云;但有积雨云,却不一定都下冰雹。冰雹云和产生雷雨的积雨云相比,无论从看外表、观云色,还是辨闪电、听雷声,都有许多不同。从外表上来看,冰雹云比较厚,发展旺盛,云底常较低。

一般只有数百米,而云顶却较高。因此冰雹云移来时,通常天空乌黑,黑压压一片,像傍晚一样。云色的变化,冰雹云起先的颜色是顶白底黑,以后云中出现红色,在剧烈的翻滚中形成白、黑、红的乱纹云丝,云边也呈土黄色。看闪电,一般冰雹云的闪电大多数是横闪。

横闪是云中或云与云之间的闪电。这种闪电出现,说明云中形成冰雹的过程进行得很厉害。

第三节夜空中的裂痕——雷电

雷电是大家都遇到过、或者看到过的一种天气现象。一般的情况,雷电应该说主要发生在强对流的天气情况下,特别是在一些大雨、冰雹等这样一些强对流的天气过程中。闪电的发生主要是伴随着雷暴发展的一个过程。因为在雷暴发展过程中,云层中有电荷的累积,当电荷的累积达到一定程度的时候就形成很强的电场,当电场达到一定强度的时候就造成空气的击穿,这样就形成了雷电。

那么,从雷电的类型上来讲,主要有云闪和地闪两类。云闪是指闪电发生在云层里;地闪是指闪电发生在从云到地之间,就是达到地面上的这类闪电,一般叫它地闪。

闪电,在大气学中指大气中的强放电现象。按其发生的部位,可分为云中、云间或云地之间三种放电。闪电的放电作用通常会产生闪电光或电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为互相碰撞摩擦而积累电荷,当电荷的量达到一定的水平,等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时,会因为局部电场的强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度,从而引起放电。空气中的电力经过放电作用急速地将空气加热、膨胀,因膨胀而被压缩成等离子,进而产生了闪电的特殊构件雷(冲击波的声音)。目前对于放电的具体过程的认识还不是很明白,一般被认为和长间隙击穿的现象类似。

在夏季的雷雨天气里,雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。有资料显示,冬季下雪时也可能发生雷电现象,即雷雪,但是发生几率相当小。

云中放电占闪电的绝大多数,云地之间的放电则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。闪电的电流很大,其峰值一般能达到几万安培。但是其持续的时间很短,一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大,对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大,所以需要安装避雷针、避雷器等,以便在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。

雷电属于一种自然灾害,非常可怕。全世界平均每分钟发生雷暴两千次,每年因雷击造成的人员伤亡超过一万人,导致火灾、爆炸、信息系统的瘫痪等事故频繁发生。每年因雷击造成的直接经济损失达20亿美元以上。德国每平方千米的土地上每年平均出现5次闪电。德国每年遭雷击身亡的人数虽然不多,但对登山旅游者和室外游泳者来说,雷电是一个严重的威胁,人被雷电击中的死亡率高达40%。

第四节飑线

它是一种天气现象,发生时通常伴有雷暴、大风、冰雹等过程,能量大,破坏力强,并且预报难度大。

一、基本描述

1.含义:有许多雷暴单体(其中包括若干超级单体)侧向排列而形成的强对流云带。

2.水平尺度:长约几十至几百公里,宽约几十公里至二百公里。

3.生命史:几小时至十几小时。

4.天气现象:大风、冰雹、龙卷。

二、具体解释

它是排列成带状的雷暴群。一种范围较小、生命史较短、气压和风的不连续线。其宽度由不及一千米至几千米,最宽至几十千米,长度一般由几十千米至几百千米,维持时间由几小时至十几小时。飑线出现非常突然。飑线过境时,风向突变,气压涌升、气温急降,同时狂风、雨雹交加,能造成严重的灾害。北半球温带地区,飑线前多偏南风,线后转偏西或偏北风;飑线后的风速一般为每秒十几米,强时可超过40米/秒。飑线前天气较好,降水区多在飑线后。飑线两侧温差可达10℃以上。

飑线多出现在高空槽后和冷涡的南方或西南方;有时出现在高空槽前、副热带高压西北边缘的低空西南暖湿气流里;少数飑线产生于台风前部的倒槽或东风波里。从相应的地面形势看,大部分飑线与锋面活动有关,主要发生在地面冷锋前100千米~500千米的暖区内。

飑线产生于强烈不稳定的气流中,与高空急流也有一定的联系,多发生于急流区或风的直切变较大的区域。

三、飑线产生的条件

具有不同特征的两个气团相互碰撞是飑线产生的必要条件。最常见的情况是冷气团碰撞,但也有的时候是干空气与湿空气碰撞。

无论在哪种情况下,高空中都会有风切变。相邻的两股风方向和速度都不同时,就会产生风切变。它可以使上升的空气离开云顶。

四、飑线灾害资料

2009年6月3日傍晚,一场罕见的强飑线天气袭击了山西、河南、山东、安徽、江苏等地,造成了22人死亡,农业直接经济损失高达十几亿元。河南省商丘市发生强对流天气,导致22人死亡,多为树木房屋倒塌压砸所致。这是一种名为“飑线”的天气现象。该天气现象发生时,通常伴有雷暴、大风、冰雹等过程,能量大,破坏力强,并且预报难度大。

2009年6月7日晚10:30左右,安徽省合肥市发生强对流天气,10分钟降水超过50毫米,伴随雷暴;风速达到18米/秒,最高超过25米/秒。

2009年6月14下午,安徽省宿州市雷雨大风,共造成7人死亡、118人受伤。江苏通州市雷雨大风,导致1人死亡。

第五节沙尘暴

沙尘暴的起因看似和云没有多大的关系,但是它却是风与沙相互作用的天气现象,即由于强风将地面沙尘吹起,使大气能见度急剧降低的灾害性天气。既然是强风引起的,那么必定有不稳定的气流,这与相对应的云有着很大的关系。

沙尘暴通常发生在干旱或半干旱的地区,多发生在每年的4月~5月。以我国西北地区为例,每年此时,在太平洋上形成夏威夷高压,在亚洲大陆形成印度低压,强烈的偏南风由海洋吹向陆地,控制大陆的蒙古高压开始由西向北移动,寒暖气流在此交汇,较重的西伯利亚寒流自西向东来势快,常形成大风。

事实上,沙尘暴与阵雨或暴风雨没有任何关系,它偏爱正午的阳光和酷热。由于陆地或沥青吸收热量,名为上升暖气流的上升的气泡从地表面离去,这些气泡中的任何一个都可以使大气变得活跃并且引起旋转。沙尘暴能够持续若干小时,通常发生在地形有利于固定气流的适当位置上的地方。在少有灰尘的地方,例如新英格兰和大不列颠王国,这种空气的气旋柱体能卷起干草,被称之为干草沙尘暴。所有沙尘暴中最可恶的是火旋暴,它是沿森林大火的边缘旋转的烧灼的气柱。

沙尘暴,尤其是特强沙尘暴,是一种危害极大的灾害性天气。

当其形成之后,会以排山倒海之势滚滚向前移动。携带沙砾的强劲气流所经之处,通过沙埋、狂风袭击、降温霜冻和污染大气等方式,使大片农田受到沙埋或被刮走土表的沃土,或者使农作物遭受霜冻之害,致使有的农作物绝收,有的大幅度减产;它能加剧土地的沙漠化,对大气环境造成严重污染,对生态环境造成巨大破坏,对交通和供电线路等基础设施产生重要影响,给人民生命和财产造成严重损失。

第六节龙卷风

在看灾难片的时候,我们常常会看到巨大狂躁的龙卷风横空而来席卷地球,带来毁灭性的灾难。那么,现实中的龙卷风果真如影片中的那么触目惊心吗?它又是因为什么而产生的?

其实,现实中的龙卷风并没有强大到可以摧毁整座城市的地步,但是它所带来的危害也实属不小。如果人类还没为此有所觉悟,继续污染和损害生态环境,那么,迟早有一天龙卷风会像影片中那样怒不可遏地教训人类。

那么,先让我们来了解一下龙卷风的来历吧。龙卷风主要是由雷暴雨中上升的气流构成。它是一个猛烈旋转着的圆形空气柱。它的上端与雷雨云相接,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转,一边向前移动。发生在海上,犹如“龙吸水”的现象,称之为“水龙卷”;出现在陆上,卷扬尘土、房屋、树木等的龙卷,称为“陆龙卷”。远远看去,它不仅很像吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒,而且很像一个摆动不停的大象鼻子。

在大平原上,春天是气团争取统治地位的季节,因为这一时期太阳的热度加剧了。冷空气在向极地撤退之前向南做最后的旅行;潮湿的空气从热带海域流入,干燥温暖的空气从沙漠地带而来。这是由于延长了白天时间,太阳辐射使干燥的陆地变得很热的缘故。

龙卷风产生于这三种气团的相互碰撞。下午和晚上是最可能形成龙卷风的时间,因为母风暴源于受阳光照射的热气流。但是也并不是绝对,一天中没有任何时间可避免龙卷风的出现。

那么,龙卷风又为什么会诞生在雷雨云里呢?这是因为在雷雨云里,空气扰动十分厉害,上下温差悬殊。在地面,气温是摄氏二十几度,越往高空,温度越低。在积雨云顶部八千多米的高空,温度低到摄氏零下三十几度。这样,上面冷的气流急速下降,下面热的空气猛烈上升。上升气流到达高空时,如果遇到很大的水平方向的风,就会迫使上升气流向下旋转运动。由于上层空气交替扰动,产生旋转作用,形成许多小涡旋。这些小涡旋逐渐扩大,上下激荡越发强烈,终于形成大涡旋。大涡旋先是绕水平轴旋转,形成了一个呈水平方向的空气旋转柱。然后,这个空气旋转柱的两端渐渐弯曲,并且从云底慢慢垂了下来。对积雨云前进的方向来说,从左边伸出的云体叫“左龙卷”,从右边伸出的云体叫“右龙卷”;前者呈顺时针旋转,后者呈反时针旋转。伸到地面的一般是右龙卷,而左龙卷伸下来的机会不多。

龙卷风又分级别,最为猛烈的龙卷风是由超级云泡所产生的。

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