人类对自然风的利用,最早莫过于船帆了。《周易》载:“伏羲氏刳木为舟。”《物原》载:“伏羲始乘桴……夏禹作舵加以篷帆樯。”可见,在父系氏族社会,人们就已经发明了船和筏,到了夏禹时代,就开始使用帆。在3000多年前的殷商甲骨文字上,也曾多次出现帆的象形文字。到了1405~1430年,郑和七下西洋所率的巨型船队,不仅帆多樯众,而且还善于利用季风规律,比哥伦布横渡大西洋要早出半个多世纪。
古代人类利用风能的另一项成果是风车。中国、埃及、古巴比伦是风车的发源地。传说公元前17世纪时,巴比伦国王曾打算制造能借助风力的风车,灌溉富饶的美索布达米亚平原。公元前3世纪,埃及英雄亚利山大设计了一种四叶片卧轴式风车。在我国辽阳出土的东汉墓壁画上,有许多风车的图形,可见,至少在1700年前,我国便有了风车。至于欧洲的风车,则是在十字军东征时(11世纪末至13世纪),由东方传至意大利、法国、西班牙、葡萄牙,后来又传到英国、荷兰和德国。享有“风车王国”之称的荷兰,其使用风车的历史并不太长。
风力发电是一项清洁生产的环保产业风为古代文明做出了杰出的贡献,风更是人类赖以生存的资源性工具。倘若地球上没有风,水汽就无法输送到大陆,陆地将很少有降水,久而久之,河川断流,湖泊干涸,地下水也会日益枯竭。与此同时,因为没有风,高低纬度的热量不能交换,热带地区将更加炎热,寒冷地区也将愈趋寒冷。没有了生命不可缺少的水,没有了适宜的温度环境,人类还能生存下去吗?
当然,风也有发脾气的时候,甚至会给人类带来灾难。狂风卷起黄沙,吞没农田,毁坏道路,影响人民生活,“沙尘暴”已成为春季我国北方地区最大的气象灾害。而南方地区的夏秋季节,则常常会受到台风的影响,受害最明显的当属沿海地区。挟有巨大能量的台风,确有排山倒海之势,令人心惊胆颤;伴随台风的强降水、强对流(如雷暴、冰雹),常常让边境地区遭受灭顶之灾。不过,随着人工影响天气水平的日益提高,总有一天,人类会让风成为“乖孩子”,使之只能做好事,不会做坏事,为人类的文明再立新功。
夏日话冰雹
冰雹是给居民人身安全、国民经济、农作物及牲畜带来致命危害的严重气象灾害,它的形成是一个复杂的过程。冰雹是从发展强盛的冰雹云中降落的直径达5毫米以上的固态降水物,有球状、锥状和不规则形状等,夏季或春夏季之交时最为常见。冰雹云是由水滴、过冷水滴、雪花、冰晶混合组成的。云中上升气流很强,过冷水滴与冰晶或与雪花碰撞在一起,逐渐增长而形成较大的冰粒,它将云体下部不断增长的水滴送到云的中部成为过冷水滴,而成为冰雹的核心。由于云中含水量极为丰富,上升和下沉气流在云中不断地起伏运动,大量的冰核与过冷水滴碰并,长成一层透明的冰层,循环往复,就像“滚雪球”一样越来越大,当上升气流再也托不住增大的冰核时,就降落到地面,成为我们所看到的冰雹了。
冰雹具有季节性强、地域性强、内陆多于沿海、高纬度地区多于低纬度地区、突发性和短时性,并且发展速度和移动速度都较快的特点。因此要用科学的方法预防冰雹,尽量减小损失。
在科学技术迅猛发展的今天,识别冰雹云最有力的武器是雷达。利用雷达可以定量地观测到云的高度、厚度、雷达回波强度等要素,可以连续地监测云的移动方向和移动速度及结构变化,以做出准确的预报。同时,市民应关注当地气象部门的冰雹预警预报,尽量减少外出,并提前做好预防措施。
人工防雹有两种方法:
爆炸法:一是爆炸时产生的冲击波能影响冰雹云的气流,或使冰雹云改变移动方向。二是爆炸冲击波使过冷的水滴冻结,从而抑制冰粒的增长,而小冰雹很容易化为雨,这样就起到了防雹的作用。
催化法:利用火箭或高炮将带有催化剂(碘化银)的弹头,射人冰雹云的积累区,产生大量的冰晶,药物的微粒起到了冰核的作用,迅速形成更多的水滴或冰粒,造成雹胚竞争水分的优势,过多的冰核分“食”过冷水而不让雹粒长大或拖延冰雹的增长时间,从而达到防雹的作用。
我国地质灾害的类型
在人类赖以生存的地质环境中,如山脉、丘陵、平原、海洋、河流、湖泊、地下水、矿产、地形、地貌、地质结构等,当遭受到自然或人类的严重破坏,并造成地质环境恶化、人畜伤亡和物质财富的毁损时,称为地质灾害。地质灾害的类型主要有:地震、地面塌陷与地面沉降、地裂缝、沙漠化、水土流失、煤田火灾、水体污染。此外,还有盐渍化、浸没、海水倒灌、冲刷、沼泽化、淤积、崩塌、滑坡、泥石流、冻胀、冰融、热害等。
我国的地质灾害与经济损失:
我国领土辽阔、人口众多、气候多变,地形、地貌和地质条件复杂,而且由于火山作用、岩浆与地壳断裂活动分布普遍,所以地质灾害的类型多、分布广、频度高、损失也巨大。现将我国多发的地质灾害扼要介绍如下:
地震。它是破坏性最大的一种地质灾害,我国是世界上最大的一个大陆地震区,全国有32%的国土和45%的大中城市处在7度以上的高地震烈度区,川滇藏与西北各省、渤海湾周围为强震区。据统计:我国历史上记载的地震达4000多次,本世纪发生6级以上的地震655次,7~9.9级地震98次,8级以上地震9次,其中7级以上地震约占全球同级地震的10%。地震死亡人数超过50万人,与世界各国地震死亡总人数相等。仅1949年以来,我国地震死亡人数就高达27.4万人,伤残76.5万人,直接经济损失数百亿元。我国地震灾害死亡人数平均每年为2000~3000人、经济损失年均10~20亿元。
地面沉降与地面塌陷。由于东北平原、长江三角洲、珠江三角洲、沿海与湘、云、贵岩溶地区的人口、工业、采矿业迅猛发展,超量开采地下水等原因,在矿区和大中城市产生了地面沉降和地面塌陷。我国因超量抽水而引起地面沉降的有上海、天津、常州、无锡等36个城市,上海、天津最大沉降幅度已超过2米。天津市因地面沉降而造成污水倒灌、积水淹没工厂、交通阻塞、海河泄洪能力降低、多次加高塘沽新港海堤,损失巨大,仅盐场坨地码头每年就需填土10万平方米,耗资达50万元。我国的桂、黔、湘等18个省区已发现岩溶地面塌陷点800多处,有塌陷坑30000多个,使大批的房屋倒塌,农田、水库、山塘毁坏,河流改道,每年造成的经济损失达十几亿元。
崩塌、滑坡和泥石流。我国是一个多山国家,山地、高原和丘陵占国土面积的69%,每年都产生大量的崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害。它们主要分布在我国的中部山区,即祁连山、川西高原一线东部,太行山、鄂西山地、武陵山一线西北、长城以南地区。这些地区因人口和工农业迅速发展,山区资源大量开发,森林和植被破坏严重,生态环境日趋恶化,造成崩塌、滑坡和泥石流等严重灾害。我国近百年死于崩塌、滑坡和泥石流的已达万人,仅1949年以后就在5500人以上,平均每年造成的直接经济损失至少可达40~50亿元。我国西南各铁路沿线受崩塌、滑坡和泥石流灾害的有近万千米,占全国铁路总长近20%,致使铁路运输中断1000~2000小时,直接经济损失1.7亿元,整治费用1.5亿元。近年来,我国部分山区铁路整治崩塌、滑坡和泥石流等灾害的费用已超过10亿元。
地裂缝。我国已在陕、甘、宁、晋、苏、皖等10多个省区的200多个县市发现有746处地裂缝,大型地裂缝有1000多条。其中以西安、大同、榆次、运城等处的地裂缝规模与危害最大,所造成的经济损失每年约有数亿元。如西安市地裂缝总长达35千米,使40座厂房、70处住宅、200余问平房和百余处道路遭到破坏,到1984年经济损失达2000万元,每年并以100万元的速度递增。
水土流失。我国水土流失主要在西北黄土高原和长江上游等地区。黄河上游与沿岸每年有16亿吨的泥沙进入黄河。长江上游和沿岸每年有5亿吨的泥沙进入长江。我国水土流失面积目前已达150万平方千米,约占国土总面积的15.6%,流失泥沙50亿吨,其中含有的氮、磷、钾肥相当于4000万吨化肥,折合经济损失达24亿元。
沙漠化。我国是沙漠化危害最严重的国家之一。陕甘青、宁夏、新疆、内蒙等“三北”地区沙漠化土地面积达17.6万平方千米,另外还有15.8万平方千米的土地有发生沙漠化的危险。全国各类沙漠化土地每年损失养分13.39亿吨,相当于损失肥料46.7亿吨。全国受沙漠化危害的6000万亩农田每年损失粮食20多万吨,价值1亿多元;7000万亩草场每年减产牧草350万吨,价值1.4亿元;清理受风沙危害的2000千米长的铁路与公路,每年耗资1000多万元。
煤田地下火灾。我国煤炭资丰富,由于自燃或人为原因而导致煤田地下火灾,几乎燃遍了全国。这种灾害不仅浪费资源,而且污染大气和水源,危害人畜健康和植物生长,腐蚀建筑物与金属材料,还产生地面塌陷。新疆的煤炭资源占全国的32%,居全国第一,全疆煤田有45~180个地下火区,白天浓烟滚滚,夜晚火光密布,面积达数百平方千米,每年烧煤炭约1亿吨,经济损失达30亿元。
上述地震、地面沉降与地面塌陷、崩塌、滑坡与泥石流、地裂缝、水土流失、沙漠化、煤田地下火灾等地质灾害,对我国所造成的直接经济损失平均每年在100亿元以上。
水体污染。目前,我国每年排污水340多亿立方米,大部分未经处理直接排放到江河湖海或渗入地下,从而污染了地表和地下水。据对全国95000千米河段进行监测,结果有19000千米明显遭污染、48000千米严重受害,许多河流几乎成了污水河。又据27个大中城市地下水质抽样调查,水质恶化者已达21个,占77.8%。目前我国已有82%的江河湖泊受到了不同程度的污染,每年因水污染造成的经济损失达377亿元。
地震
在科学不发达的过去,人们对地震发生的原因,常常借助于神灵的力量来解释。在我国,民间普遍流传着这样一种传说:他们说地底下住着一条大鳌鱼,时间长了,大鳌鱼就想翻一下身,只要大鳌鱼一翻身,大地便会颤动起来。用现代人的眼光分析这种传说,简直是荒诞不经。但持这种说法的国家,并不只有中国。
例如:在古希腊的神话中,海神普舍顿就是地震的神。南美还流传着支撑世界的巨人身子一动,引起地震的说法。古代日本认为,日本岛下面住着一条大鲶鱼,一旦鲶鱼不高兴了,只要将尾巴一扫,于是日本就要发生一次地震。除此之外,埃及和印度也有关于地下住着动物在作怪的传说。
随着科学的进步,现在谁也不会相信这类迷信的说法了。其实地震就是地动,是地球表面的振动。引起地球表面振动的原因很多,可以是人为的原因,比如核爆炸、开炮、机械振动等:同样也可以是自然界的原因,比如构造地震、火山地震、塌落地震等。
按照地震的不同成因,我们可以把地震划分为五类:
构造地震:构造地震发生的原因,是地下岩层受地应力的作用,当所受的地应力太大,岩层不能承受时,就会发生突然、快速破裂或错动,岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播的地震波,当地震波传到地表时,就会引起地面的震动。世界上85%~90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。
火山地震:由于火山爆发引起的地震。
水库地震:由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。
陷落地震:由于地层陷落引起的地震。
人工地震:由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。
1960年5月22日,在智利西海岸发生了世界地震史上罕见的8.9级地震。地震过后,从智利首都圣地亚哥到蒙特港沿岸的城镇、码头、公用及民用建筑或沉人海底,或被海浪卷入大海,仅智利境内就有5700人遇难。地震后48小时引起普惠火山爆发。地震形成的海浪以每小时700千米的速度横扫太平洋,15小时后高达10米的海浪呼啸而至袭击了夏威夷群岛。海浪继续西进,8小时后4米高的海浪冲向日本的海港和码头。在岩手县,海浪把大渔船推上了码头,跌落在一个房顶上。这次海啸造成日本800人死亡,15万人无家可归。
1995年1月17日日本时间清晨5点46分,东方刚刚破晓,一向忙碌到很晚的日本人大多还在睡梦中。突然,伴随一阵阵蓝光闪动,关西大地传出一种可怕的吼声,大地随之激烈地晃动起来,一次可怕的地震降临了。随着大地上下左右激烈地颠簸摇晃,几万栋房屋顷刻成了一片废墟,路面开裂,地基变形,铁道弯曲,列车脱轨,港口破坏,拦腰折断的大楼倒下来将道路隔截,顷刻间一切都面目全非。断裂的高速公路从几十米的高处塌落下来,将下面公路行驶的汽车压成了“铁饼”。地震引起的火灾将神户市上空映得通红,整座城市笼罩在一片恐怖之中。这次地震震级7.2级,造成人员死亡5466人,3万多人受伤,几十万人无家可归,受害人数达140多万,被毁房屋超过十万栋,生命线工程和大量公共设施被严重破坏,造成经济损失达1000亿美元。
地震是世界上最凶恶的敌人,它所造成的直接灾害有:
建筑物与构筑物的破坏,如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等等。
地面破坏,如地面裂缝、塌陷,喷水冒砂等。
山体等自然物的破坏,如山崩、滑坡等。
海啸、海底地震引起的巨大海浪冲上海岸,造成沿海地区的破坏。
此外,在有些大地震中,还有地光烧伤人畜的现象。
地震的直接灾害发生后,会引发出次生灾害。有时,次生灾害所造成的伤亡和损失,比直接灾害还大。1932年日本关东大地震,直接因地震倒塌的房屋仅1万幢,而地震时失火却烧毁了70万幢。
地震引起的次生灾害主要有:
火灾,由震后火源失控引起。
水灾,由水坝决口或山崩壅塞河道等引起。
毒气泄漏,由建筑物或装置破坏等引起。
瘟疫,由震后生存环境的严重破坏所引起。
火山
火山口是地球释放热量、气体的裂口。火山是由地球深处的岩浆等高温物质穿过地壳裂缝,喷发出地面而形成的锥形山体。地球学又称堆积山。有活火山、死火山之分。活火山即人类历史记载中经常或周期性喷发的火山:死火山即人类历史记载中没有喷发过的火山,但谁也无法得知它们什么时候会在睡梦中突然醒来。