欢迎光临科普中原云服务平台官网

专业、全面、立体覆盖各种科普资源,让您一站式了解科普知识

科普场馆 | 科普视频 | 科普常识 | 科普题库 | 科学知道科普文库

目前有 000名首席科普专家, 000名科普人才, 000个科普资源

台风的物理效应及其对我国农业经济的影响

路在脚下上传于2018-06-08    355人浏览 收藏 点赞 评论

举报


 

台风的物理效应及其

对我国农业经济的影响

 

 

〇、导语

 

由于地球气候变暖,所引发的一场18级超强台风“蓝鲸”在海面形成后,先是横扫台湾,继后又以史无前例的超强风力在大陆正面登陆!排山倒海的巨浪冲入城镇,横扫、击碎着一切!嚎叫的龙卷风中,汽车被贴在墙上,一艘艘巨轮如同树叶般在空中飞舞,然后又砸向房屋,排空的巨浪裹挟着鲨鱼从房屋的破洞处咆哮而入,紧张、惊恐的人群被逼上了绝境……这是08年上演的由冯小宁执导的中国首部灾难大片《超强台风》中的一组镜头。当年观看这部影片时,她以前所未有的超强视觉冲击和强烈惊悚的气氛窒息了观众,以致使人们在影片结束好长时间后还无法从高度紧张的恐惧中摆脱出来。

影片中的超强台风“蓝鲸”的原型是2006810日在我国浙江省苍南沿海登陆的台风桑美,它是近50年来登陆中国大陆的最强台风!登陆时,中心气压高达920百帕,近中心最大风速超过60/秒,其最大风力超过17级,并伴有特大暴雨,它确实给浙江的温州和台州沿海带来了巨大的破坏。

在气象学上,台风属于灾难性天气系统。世界上每年都会由于台风的影响而遭受巨大的经济损失和人员伤亡。人们不禁要问:台风是如何形成的?它的危害究竟有多大?如果没有台风,对人类是否更有利?在科学技术高度发达的今天,人类难道没有“修理”台风的办法吗?

 

一、台风的物理效应及其形成原因

 

台风,是热带海面受太阳直射使海水温度升高,并蒸发形成水汽升空,而周围较冷的空气又流入补充,然后再上升,如此循环,使整个气流不断扩大形成“气流柱”,这就是我们所说的“风”。由于海面广阔,无遮无拦,会使气流不断循环,气流柱的直径不断得以加大,其圆形涡旋的半径可达数百乃至上千千米,其高度可达20千米以上。同时,由于地球由西向东高速自转,致使气流柱和地球表面由于相对运动而产生磨擦,并且越接近赤道磨擦力就越强,这样,将引导气流柱作逆时针漩转(南半球系顺时针漩转)。由于地球自转的速度很快,而气流柱的移动速度又滞后于地球的自转,这样便形成了我们感觉上的气流柱西行。当近地面的最大风速到达或超过每秒17米时,我们就称之为台风(在大西洋或北太平洋东部又称之为飓风),这就是我们现在所说的台风的形成和台风的行进路径。

 

二、台风对人类的危害

 

台风对人类的危害是巨大的。其危害性主要来自以下三个方面:

1. 强风   

台风是一个巨大的能量库,其风速都在17/秒以上,甚至在60/秒以上。据测,当风力达到12级时,垂直于风向平面上每平方米的风压可达230公斤。而且风力与风速的平方成正比,一个以100/秒速度行进的台风,每平方米建筑物承受的风压可达2.5吨。 在如此强大风力的作用下,海上船只很容易被吞没而沉入海底;在陆地上,台风过处会造成人畜伤亡,建筑物摧毁,农作物被一扫而光。所以,台风具有极强的破坏性。

2.暴雨 

台风是最强的暴雨天气系统之一。一次台风登陆,降雨中心一天之中可降下100300mm的大暴雨,少数台风甚至能够产生1000mm以上的特大暴雨。台风带来的暴雨不仅强度大,而且波及范围广,洪灾出现频率高,是最具危险性的自然灾害之一。1975年我国的第3号台风在淮河上游所产生的特大暴雨,创造了中国大陆地区的暴雨极值,形成了河南“75.8”特大洪水。

3.风暴潮  

所谓风暴潮,就是当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压作用,会形成海水向海岸方向的强力堆积,致使潮位猛涨,海浪以排山倒海之势压向海岸,可使沿海水位上升56米之多,不仅会造成海岸侵蚀,海水倒灌和土地盐渍化,而且风暴潮与天文大潮高潮位相遇,还会产生高频率潮位,导致潮水漫溢,海堤溃决,淹没城镇农田,冲毁房屋和各类建筑设施,造成大量人员的伤亡和财产损失。如我国“9608”和“9711”号台风,曾使江苏省沿江沿海出现过超历史的高潮位;2008年9月23日,美国路易斯安那州新奥尔良市由于受飓风“丽塔”袭击,其风暴潮导致工业运河的大堤出现3大缺口。据美国应急部门统计,“丽塔”至少摧毁该州6000所房屋,受影响的人数高达520万,直接经济损失至少为82亿美元之多。

 

三、台风带来的益处  

 

在我国沿海地区,几乎每年夏秋两季都或多或少会遭受台风的侵袭,作为一种灾害性天气,可以说提起台风没有人会对它表示好感。然而,凡事都有两重性,台风在给人类带来灾难的同时,也给人类带来了不少的益处:

第一,台风这一热带风暴的出现,能为人类提供(输送)大量的淡水。据测算:一个直径为750千米左右的中等尺度的台风,登陆时可带来25亿立方米的降水。以每立方米市场价0.5元人民币计算,价值可高达12亿元以上。据统计,每年台风给我国和日本、菲律宾、印尼、越南、美国等沿海国家所带来的降水量会占到各国总降水量的25%以上!所以说,台风暴雨的光临,可以极大地缓解旱情,对改善这些地区的淡水供应和生态环境有着十分重要的意义。如果没有台风,这些国家所面临的困境将不堪想象。

第二,测量表明,台风的最高时速可达200公里以上,其能量相当于4002000吨级的氢弹爆炸时所释放的总能量,所到之处,摧枯拉朽。这巨大的能量既是直接给人类造成灾难的祸源,也是地球保持热平衡的能量库,正是因为有了它,才使得人类能够安居乐业,生生不息。众所周知,地球上的热带地区由于接收太阳辐射热量最多,因此气候也最为炎热,而寒带地区则恰好相反。由于台风的活动,能够将热带地区的热量驱散至高纬度地区,从而使寒带地区的热量得以补偿。如果没有台风,势必会造成热带地区越来越热,寒带地区越来越冷,而温带也将从此在地球上消失。那样,我国将不会再有昆明这样的春城和四季长青的广州,北大仓、内蒙古草原亦将不复存在,众多的植物和动物都将会因难以适应恶劣的环境而灭绝,那将是我们整个世界的悲哀。

第三,专家们在研究过程中发现,海上发生台风时,巨浪会卷起深层海水,这些从深层上翻的较冷海水能使上层水温下降3—4,同时,台风带上来的深层海水中的营养物质不仅有利于海洋表层浮游藻类的繁殖,还能为海洋鱼类提供间接的食物来源。

第四,台风带来的暴雨时常会伴随着闪电一起来临,而闪电,既是人类勤奋的清洁工,又是一座巨大的化肥厂。因为雷电交作时,空气中的部分氧气被激变成臭氧,这稀薄的臭氧不但不臭,而且还能吸收大部分的宇宙射线,使地球表面的生物免遭紫外线过量照射的危害。同时,闪电过程中产生的高温又可杀死大气中90%以上的细菌和微生物,从而使空气变得更加纯净而清新宜人!另外,在大气中含有78%的不能被作物直接吸收的游离氮,闪电发生时,由于其电流高达10万安培,在这样的强电流作用下,空气分子能够被加热到3万摄氏度以上,致使大气中不活泼的氮和氧化合,变成二氧化氮。大雨又将会二氧化氮溶解成为稀硝酸,并随着雨水降至地面,而后再与其他物质化合,即可转化成能被作物直接吸收的氮肥。据测算,全球每年由雷雨而合成的氮肥就有20亿吨。这20亿吨从天而降的氮肥,相当于20万个年产1万吨的化肥厂的产量总和!它对农业经济带来的影响是不言而喻的。

 

四、对台风的防御                                                              

 

对台风的防御措施,在现阶段还主要是加强台风的监测和预报。对台风的监测主要是利用气象卫星。在卫星云图上,能够清晰地看见台风的存在和大小,再利用气象卫星资料,可以确定出台风中心的位置,估计出台风的强度,并监测台风移动的方向、速度和狂风暴雨出现的地区,这些信息对防止和减轻台风所带来的灾害起着关键的作用。当台风到达近海时,可以利用雷达监测台风的移动方向。气象台再根据所得到的各种资料,综合分析台风的动向和登陆的地点与时间,并及时发布台风预报,台风警报或者是紧急警报,并将这些信息通过电视、广播等媒体公布于众,让沿海渔船及时避风回港,并为各级政府提供防风救灾的决策依据。总之,建立城市预警系统和应急响应机制,并努力提高应急能力,是现阶段抵御台风减轻灾害的重要措施。

 

五、对台风的治理

 

看过电影《超强台风》者,一定不会忘记影片结尾气象专家的那段忠告:“今后像蓝鲸这样的台风,只会越来越多。由于温室效应,地球的大气活动更加剧烈。温室效应就像给地球盖上了一层棉被,使海水加速蒸发,形成更大更强的台风,而且线路诡异,防不胜防。”英国政府首席科学顾问戴维.金也提出:随着全球气候的进一步变暖,海面温度上升,飓风的危害程度和发生频率正成日益加大之势[4]。我们目前发布台风预报或者是警报,只是减轻台风灾害的重要预防性措施。那么,利用现代化的科技手段,对台风能否进行治理和控制?譬如说,在不需要的时候将其彻底“爆破”,或者至少是削弱它们,或者是使其转向而远离城镇,以减少对人类的肆虐和危害呢?

美国政府曾经耗费数亿美元资助科学家就此课题进行了20多年的研究,最终不得不于几年前放弃。美国全国大气研究中心水文气象学家马修.凯尔什比喻说:“那就像要靠射出的一粒豌豆去移动一辆汽车”。美国政府的“飓风修理”计划早在上世纪的50年代艾森豪威尔执政时期就提出了,但直到1961年才开始初期的试验。

美科学家曾于1963年、1969年和1971年,在远离陆地的大西洋的开阔海面上几次为飓风“播云”。其设想是把用作冰核的碘化银送入飓风眼外的云层中,促使在人工冰核附近形成一圈新的云层,以改变原有的降雨模式,并形成新风眼,从而造成旧风眼的坍塌,使改造后的飓风旋转速度变慢,危险性降低。运用这种方法曾有几次取得了一定的效果。但这种方法在实际操作中却受到很大的局限:“播云”的成功需要云层中含有足量的过冷水,可飓风中的过冷水含量少,所以“播云”减灾在很多时候并不可行。并且飓风又常常会自生自灭,所以很难确定风暴规模的缩小究竟是自身的作用,还是人类干涉的结果[5]

除了“播云”之外,人们还提出了其他“修理”风暴的方法。如用冰山冷却热带海洋等,但研究人员指出,这些措施对飓风来说都是不管用的。其原因是飓风释放的能量实在是太大了,其功率有50万亿到200万亿瓦之多,这至少相当于3万个大亚湾核电站功率的总和;或者说,在飓风肆虐时每20分钟所释放的能量就相当于引爆一颗1000万吨当量的原子弹,其威力是1945年广岛原子弹的800倍。  

 

六、结束语

台风中蕴藏着巨大的能量,即使我们能够自如地驾驭其中的百分之一,其前景也将是十分诱人的。这不光是对农业,对我们整个人类的生存都将会产生重大的、积极的影响。我们在期盼着人类征服台风的那一天的早日到来。

 

 

 


0条评论跟贴评论