1.龙卷风是怎么形成的?
龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋,是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的,由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷)产生的强烈的旋风,其风力可达12级以上,最大可达100米/秒以上,一般伴有雷雨,有时也伴有冰雹。
龙卷风也是一种较常见的自然灾害,其危害性极强,杀伤力极大,且形状非常独特。
龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时,尤以下午至傍晚最为多见。袭击范围小,龙卷风的直径一般在十几米到数百米之间。龙卷风的生存时间一般只有几分钟,最长也不超过数小时。风力特别大,在中心附近的风速可达100~200米/秒。它的影响范围虽小,但破坏力极大。它往往使成片庄稼、成万株果木瞬间被毁,令交通中断,房屋倒塌,人畜生命遭受损失。
有的时候龙卷风出现时,往往不只一个。有时从同一块积雨云中可以出现两个,甚至两个以上的“象鼻”——漏斗云柱。
据统计,每个陆地国家都出现过龙卷风,其中美国是发生龙卷风最多的国家。加拿大、墨西哥、英国、意大利、澳大利亚、新西兰、日本和印度等国,发生龙卷风的机会也很多。我国龙卷风主要发生在华南和华东地区,它还经常出现在南海的西沙群岛上。
由于龙卷风的发生与强烈雷暴的出现密切相关,所以龙卷风一般在暖季出现。但在没有雷暴的寒冷季节里,只要具备强烈对流的条件,也是可以出现龙卷风的。
龙卷风的形成长期以来一直是个谜,由于它的出现和分散都十分突然,它的风速究竟有多大?没有人真正知道,因为龙卷风发生至消散的时间短,作用面积很小,以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说,多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。通过多普勒频移,接到信号后,雷达操作者可以通过分析频移数据,计算出龙卷风的速度和方向。
在美国龙卷风又叫飓风,是常见的自然现象,其破坏力往往超过地震。
美国龙卷风最多的地区是中西部,其中一半都发生在春季。国家风暴预测中心说,美国中部地区11月发生如此严重的龙卷风很罕见,龙卷风高发期一般是每年的4~6月。从6月份开始,大量暖湿空气北移至堪萨斯州、内布拉斯加州和衣阿华州,7月份移到加拿大,此后,美国的龙卷风数量就大大减少,但仍会有龙卷风出现。1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧,按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。对建筑物的破坏经常是毁灭性的。
2.飓风是怎么来的?
捍卫大不列颠天空的“飓风”式战斗机在二战中令德军闻之胆寒,从其名称就足以表明飓风的威力巨大,那么飓风在现实生活中是怎样的面貌呢?
飓风一词来源于加勒比语,意为恶魔,可见飓风并不是什么好东西,而实际中风速达到33米/秒以上的热带气旋,即为飓风。飓风在一天之内就能释放出惊人的能量。飓风与龙卷风不能混淆。后者的时间很短暂,属于瞬间爆发,最长也超不过数小时。
世界气象组织对热带气旋的定义和分类标准是,按热带气旋中心附近最大平均风力将热带气旋划分为四级:风力小于8级为热带低压;风力8~9级为热带风暴;风力10~11级为强热带风暴;风力12级为台风或飓风。
台风和飓风都属于北半球的热带气旋,只不过是因为它们产生在不同的海域,被不同国家的人用了不同的称谓而已。在北半球,国际日期变更线以东到格林尼治子午线的海洋洋面上生成的气旋称之为飓风,而在国际日期变更线以西的海洋上生成的热带气旋称之为台风。一般来说,在大西洋上生成的热带气旋,被称作飓风,而把在太平洋上生成的热带气旋称作台风。
飓风的形成需要三个条件:温暖的水域、潮湿的大气、海洋洋面上的风能够将空气变成向内旋转流动。在多数风暴结构中,空气会变得越来越暖并且会越升越高,最后流向外界大气。如果在这些较高层次中的风比较轻,那么这种风暴结构就会维持并且发展。在飓风眼(即飓风中心)中相对来说天空比较平静。最猛烈的天气现象发生在靠近飓风眼的周围大气中,称之为(飓风)眼墙。在眼墙的高层,大多数空气向外流出,从而加剧大气的上升运动。飓风产生于热带海洋的一个原因是因为温暖的海水是它的动力“燃料”。由此,一些科学家就开始研究是否变暖的地球会带来更强盛的、更具危害性的热带风暴。
在北半球,台风呈逆时针方向旋转,而在南半球则呈顺时针方向旋转。它一般伴随强风、暴雨,对人们生命和财产安全危害极大,对于民生、农业、经济等造成极大的冲击,这是严重的自然灾害。
3.世界上最大的沙漠——撒哈拉沙漠
撒哈拉是一片神奇的沙漠,据说是当地居民因违背宙斯的修塔意图,而引起的灾祸,不久当地便黄沙覆盖,寸草不生,荒凉无边。
撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠,几乎占满非洲北部全部。东西约长5600千米,南北在1500~2000千米之间,总面积约960万平方千米,约占非洲总面积的32%。撒哈拉沙漠西濒大西洋,南为萨赫勒一个半沙漠半草原的过渡区。
撒哈拉沙漠位于非洲北部,气候条件极其恶劣,是地球上最不适合生物生长的地方之一。阿拉伯语撒哈拉意即“大荒漠”。位于阿特拉斯山脉和地中海以南,约北纬14°线(250毫米等降水量线)以北,西起大西洋海岸,东到红海之滨。“撒哈拉”这个名称来源于阿拉伯语,是从当地游牧民族图阿雷格人的语言引入的,在其语言中就是“沙漠”的意思。这块沙漠大约形成于250万年以前。
撒哈拉沙漠将非洲大陆分割成两部分,北非和南部黑非洲,这两部分的气候和文化截然不同,撒哈拉沙漠南部边界是半干旱的热带稀树草原,阿拉伯语称为“萨赫勒”,再往南就是雨水充沛、植物繁茂的南部非洲,阿拉伯语称为“苏丹”,意思是黑非洲。
撒哈拉沙漠形成的原因主要有以下几个方面:
①北非位于北回归线两侧,常年受副热带高气压带控制,盛行干热的下沉气流,且非洲大陆南窄北宽,受副热带高压带控制的范围大,干热面积广。
②北非与亚洲大陆紧邻,东北信风从东部陆地吹来,不易形成降水,使北非更加干燥。
③北非海岸线平直,东侧有埃塞俄比亚高原,对湿润气流起阻挡作用,使广大内陆地区不容易受到海洋的影响。
④北非西岸有加那利寒流经过,对西部沿海地区起到降温减湿作用,使沙漠逼近西海岸。
⑤北非地形单一,地势平坦,起伏不大,气候单一,形成大面积的沙漠地区。
撒哈拉沙漠地貌类型多种多样。由石漠(岩漠)、砾漠和沙漠组成。石漠多分布在撒哈拉中部和东部地势较高的地区,尼罗河以东的努比亚沙漠主要也是石漠。砾漠多见于石漠与沙漠之间,主要分布在利比亚沙漠的石质地区、阿特拉斯山、库西山等山前冲积扇地带。沙漠的面积最为广阔,除少数较高的山地、高原外,到处都有大面积分布。
撒哈拉地区地广人稀,平均每平方千米不足1人。以阿拉伯人为主,其次是柏柏尔人等。居民和农业生产主要分布在尼罗河谷地和绿洲,部分以游牧为主。20世纪50年代以来,沙漠中陆续发现丰富的石油、天然气、铀、铁、锰、磷酸盐等矿。随着矿产资源的大规模开采,改变了该地区一些国家的经济面貌,如利比亚、阿尔及利亚已成为世界主要石油生产国,尼日尔成为著名产铀国。沙漠中也出现了公路网、航空线和新的居民点。撒哈拉也逐渐走向现代的文明和科技之域。
撒哈拉沙漠气候炎热干燥。然而,令人迷惑不解的是:在这极端干旱缺水、土地龟裂、植物稀少的矿地,竟然曾经有过繁荣昌盛的远古文明。沙漠上许多绮丽多姿的大型壁画,就是这远古文明的结晶。人们不仅对这些壁画的绘制年代难以稽考,而且对壁画中那些奇怪形状的形象也茫然无知,成为人类文明史上的一个难解之谜。
4.可怕的沙尘暴
我国北方有的城市很容易出现沙尘暴风沙天气,黄沙滚滚腾凌空中,昏天暗地,给人们生产和生活造成极大不便,且容易致使部分地区环境恶化。沙尘暴是怎样形成的呢?人们应怎样防治或预防沙尘天气呢?
沙尘暴是一种风与沙相互作用的灾害性天气现象,它的形成与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素有着不可分割的关系。其中,人口膨胀导致的过度开发自然资源、过量砍伐森林、过度开垦土地是沙尘暴频发的主要原因。
沙尘暴作为一种高强度风沙灾害,并不是在所有有风的地方都能发生,只有那些气候干旱、植被稀疏的地区,才有可能发生沙尘暴。在中国西北地区,由于人们对植被和森林的严重破坏使这一地区产生沙尘暴灾害。其中裸露的土地很容易被大风卷起,形成沙尘暴甚至强沙尘暴。
相关研究指出,沙尘暴的形成必须具备四个条件:一是地面上的沙尘物质,它是形成沙尘暴的物质基础;二是大风,这是沙尘暴形成的动力基础,也是沙尘暴能够长距离输送的动力保证;三是不稳定的空气状态,这是重要的局地热力条件,沙尘暴多发生于午后傍晚,说明了局地热力条件的重要性;四是干旱的气候环境,沙尘暴多发生于北方的春季,而且降雨后一段时间内不会发生沙尘暴即是很好的明证。
从沙尘暴形成过程所需的四个条件看,黄土高原、广袤的沙漠及由人为因素的破坏正处于荒漠化过程中的土地,北方春季末耕种的土地及处于施工过程中的基础设施(如高速公路等)为沙尘暴的发生提供了充分的物质源;而春季北方地区的干旱,又使沙尘暴发生的可能性增强;大风的产生是一种复杂的大气现象,主要是冷锋活动或经纬向环流调整作用的结果。由此可见沙尘暴的产生是多种复杂因素共同作用的结果,人类活动对自然界的破坏导致土地荒漠化的加剧,对沙尘暴发生产生了极其重要的作用,而近几年全球干旱等异常天气现象也对沙尘暴的发生起了不可估量的作用。
沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物。但是目前人类控制天气的能力还很有限,减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。
沙尘暴的治理必须从根源做起,从防治沙化土地和环境保护做起。坚持“预防为主、保护优先、防治并重”的生态保护与建设方针;建立和完善生态保护的法律法规和政策体系,停止导致生态环境继续恶化的一切生产活动,对于超出生态承载能力的地区要采取一定的生态移民措施。主要措施如下:
(1)尽快确定旱作农业区的北界,作为实施“退耕”的标准。编制各地区的“退耕还林还草”规划,科学实施退耕还林还草举措。
(2)合理调配流域水资源,利用经济杠杆,在上中游强制性推行节水灌溉,提高水资源的利用率,保护和恢复内陆河下游生态环境。
(3)善待沙漠,慎重移民。严格控制沙漠开发;尽快在沙漠边缘过渡带、干湖盆、内陆河下游建立封育区和省级、国家级自然保护区。
(4)保护、完善、巩固、提高绿洲防护林体系。在防沙阻沙林外缘划定300~500米宽的封沙育草带,严禁放牧樵采。每年适当引洪灌溉丘间低地以促进自然植被的恢复。另外,绿洲防护林多为过熟林,应经严格审批和在有效监督下,有计划有步骤地进行更新。
(5)改革耕作制度,提高冬春季农田覆被率,革新农机具,发展阳光大棚、温室等高科技农业。
(6)强化沙尘暴的科学研究,加强沙尘暴源区监测网的建设,掌握沙尘暴发生发展的机制和规律,做到对沙尘暴的预警预报。减轻沙尘暴灾害的损失。中国政府提出的天保、退耕还林还草、防沙治沙工程就是减缓沙尘暴的重大决策。
(7)提高国民素质、文化水平,增强其环保意识,从日常生活中做到“防沙化”的行为准则,认识到“可持续发展”的重要性。
充分利用风能、太阳能,解决农村、牧区薪柴燃料,发挥农牧民积极性和中央政策扶持结合,发展经济,提高沙区群众生活是停止生态破坏的关键。大力提倡舍饲和棚圈牧业,围封草场和加快飞播治沙,限制牲畜数量,使草原得到休养生息,并辅以抚育措施,恢复草原生态环境。
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推进,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活沃土,或者农作物受霜冻之害;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,给人民生命财产造成严重损失。另外降尘对城市的大气造成污染,直接影响人们的健康。中国受到沙尘暴的危害严重,特别是西北地区的工矿、交通、新兴城镇及其他水利、电力、煤田和油气井等设施,均受风沙危害或威胁,一旦出现沙风暴或黑风暴,受害尤为严重。1993年5月5日,我国北方地区,一次特强沙尘暴造成直接经济损失56亿元。
近年来频发的沙尘暴给人们的生活带来不小的影响,它不但危害我国的环境质量,而且波及韩国、日本等东亚地区。但科学家的研究表明,沙尘暴也并非一无是处,它所携带的大量沙尘可以起到抑制我国北方和韩日两国的酸雨的作用。中国科学院大气物理研究所的科学家说,来自亚洲内陆地区的沙尘含有碱性物质,可以中和大气中造成酸雨的酸性物质。专家运用数值模式,量化了沙尘输送对于东亚酸雨分布的影响,结果表明:沙尘及其土壤粒子的中和作用可使中国北方和日韩两国的降水酸性减小。
因此,防“沙尘暴”和“土地沙化”是世界共存的问题。人类应该携起手来共同防预和治理,为美丽的地球家园共创美好明天。