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第19章 资源和灾源(17)

海啸可分为4种类型。即由气象变化引起的风暴潮、火山爆发引起的火山海啸、海底滑坡引起的滑坡海啸和海底地震引起的地震海啸。中国地震局提供的材料说,地震海啸是海底发生地震时,海底地形急剧升降变动引起海水强烈扰动。其机制有两种形式:“下降型”海啸和“隆起型”海啸。

“下降型”海啸:某些构造地震引起海底地壳大范围的急剧下降,海水首先向突然错动下陷的空间涌去,并在其上方出现海水大规模积聚,当涌进的海水在海底遇到阻力后,即翻回海面产生压缩波,形成长波大浪,并向四周传播与扩散,这种下降型的海底地壳运动形成的海啸在海岸首先表现为异常的退潮现象。1960年智利地震海啸就属于此种类型。

“隆起型”海啸:某些构造地震引起海底地壳大范围的急剧上升,海水也随着隆起区一起抬升,并在隆起区域上方出现大规模的海水积聚,在重力作用下,海水必须保持一个等势面以达到相对平衡,于是海水从波源区向四周扩散,形成汹涌巨浪。这种隆起型的海底地壳运动形成的海啸波在海岸首先表现为异常的涨潮现象。1983年5月26日,中日本海7.7级地震引起的海啸属于此种类型。

C.火山

谈到火山爆发,我们人人都很熟悉,但在我们中国这个国度里面,能有幸看到火山爆发的人并不多,因为现今我们国家已经没有火山活动了,我国最近的一次火山活动是西昆仑阿什火山,在1951年5月27日发生了喷发,到现在已经半个世纪过去了,也就是说现在大多数的中国人都没有亲眼见到过火山爆发的现场真景,我们了解火山也只能在一些电影或者纪实音影资料上面,得到一些蛛丝马迹,但尽管如此,却为什么那么多人对火山爆发这个概念如此熟悉呢?原因只有一个,那就是火山爆发本身的影像太为壮观,破坏力太为强劲了,以致人们即使没有亲身目睹而只能在电影或者纪实音影资料里看到,印象也颇为深刻,可谓过目不忘。

其实,火山也并不神秘,火山是一个地质概念,火山是在地球内力作用下的引起地球内部炽热的融熔状态的岩浆,各种气体(水蒸气,二氧化碳,硫化氢,氯化氢,氢,氧等)和固体(火山灰,火山弹,火山砾等)喷出地表所形成的山。火山分为死火山、眠火山和活火山。死火山很明显,是指那些已经不会再产生喷发的火山;眠火山是指曾经有过喷发,但现在处于休眠状态,将来很有喷发可能的火山;活火山的喷发呈现一定的周期性,过去,现在和将来都有喷发的可能的火山就是活火山。在这里我们把火山归为灾源一类,因为火山喷发时所产生的破坏力度是巨大的,火山融浆所到之处,摧枯拉朽,人,畜,农作物无一可以幸免,整个火山区会被夷为火海。火山喷发的破坏性也是不可控制的,在火山喷发的时候,人类自身的力量显得无比的渺小,只能逆来顺受。对火山附近的人类社会会造成毁灭性的打击。还有喷发出来的火山灰会对很大范围内的环境进行污染,人类生活受到极大影响。

1986年8月21日的深夜,海拔4070米,方圆2000多平方公司的喀麦隆火山爆发,一条由硫化氢,碳酸,来硫酸等混合而成的气柱从湖底喷发出来,在火山周围形成一片巨大的毒雾,离火山不到两公里的尼奥斯村的1200多村民不知不觉的在梦中死去,这场毒雾过后,火山附近到处都是恶臭难闻的人畜尸体,连蚂蚁和吃死尸的兀鹰也中毒死去,据过后统计,一共死亡1446人,有20000多人中毒,3000多头牛丧生。喀麦隆总统宣布8月30日为“全国哀悼日”。尼拉贡戈火山是非洲最著名的火山之一,1948年,1972年,1975年,1977年和1986年都发生过喷发,特别是1977年喷发时喷出的岩浆达60公里每小时,在不到半个小时内就造成了大约20000人丧生,创下了有史以来火山熔岩的最快的纪录。

火山喷出口是一条由地球上地幔或岩石圈到地表的管道,大部分物质堆积在火山口附近,有些被大气携带到高处而扩散到几百或几千公里外的地方。火山并非是喷出“火”的山,它喷出的是一种高温黏稠的物质,这种物质叫岩浆。火山爆发时景象异常壮观。平时,死死被地包在地壳里岩浆,由于其温度极高,又承受着地壳的巨大压力,所以一遇地壳较薄的地方或有裂隙,岩浆就猛烈地冲出地面。

火山的形成是地表下面,越深的地方,温度就越高,大约在20英里深处,温度之高足以熔化大部分岩石。岩石熔化时,就会膨胀而需要更多更大的空间。这种被高温熔化的物质便会沿着隆起造成的裂缝上升。当熔岩槽里的压力大于它上面的岩石的压力时,便向外爆发而形成一座火山。

现代火山喷发,一方面可造福于人类,为人类提供沃土、空气、矿产、建材、能源和其他资源;另一方面,又常给人类带来灾难和痛苦。火山喷发物,如火山灰、熔岩流、火山碎屑流以及与火山喷发相伴生的火山泥石流、地震、海啸等均可造成巨大的灾害,甚至带来长期的灾害后果,引起全球性的气候变化,导致大区域性的灾荒。

地球表面的岩石圈可分为若干个大板块,各板块间存在相对运动:一是扩张,一是隐没。地球内部的温度很高,岩浆老是想逃出去。平时,地底下的岩浆被地壳紧紧包住,遇到地壳结合得比较脆弱的地方,岩浆就冲出地面,造成火山喷发。火山活动多发生在板块交接的地方或其附近。火山分为活火山、死火山和休眠火山。地球上有以下几个火山带:环太平洋火山带,分布着300多座活火山,约占全球总数的60%;亚欧大陆南部火山带,有10余座活火山;东非大裂谷带等。各大洋还有海底火山。

火山造成的灾害是产生了泥流堆积类似一般人所熟悉的土石流,是火山物质混杂大量的水所形成,其成因很多,主要可归纳为二种:热的火山泥流堆积和冷的火山泥流堆积。

热的火山泥流堆积是指热的火山碎屑流、熔岩流或火山涌流在流动的过程中,碰到大量的地表水,如河、湖水或雪而形成,因其形成时,温度可能还很高,故此种机制所形成的堆积物,称为热的火山泥流堆积(hot lahar)。

冷的火山泥流堆积是指火山喷发后堆积在斜坡上未固结、松散的火山灰落堆积物、火山碎屑流堆积物和火山涌浪流堆积物,受到大雨冲刷或地震引起的崩塌,流入河流或湖泊内,都会形成火山泥流,此种机制所形成的堆积物,称为冷的火山泥流堆积(cold lahar)。

火山泥流堆积如土石流,不仅能淹没广大的区域,同时也能冲垮任何建物,如1985年哥伦比亚Nevado del Ruiz 火山和皮纳吐坡火山的喷发,前者因喷发所引起的火山泥流,把整个河谷和城镇淹没,造成近2500人死亡;后者则是火山喷发后,所堆积的未固结火山灰受到豪雨的冲刷侵蚀,引发了火山泥流堆积,雎事前有所防患,未造成人员伤亡,但仍然淹没及冲毁广大区域,造成重大的财产损失。

火山喷发和人类的活动息息相关。火山作用具有毁灭性的破坏力,不仅造成人类财产的损失,更会危及人类与大自然动、植物的生命;如公元79年意大利维苏威火山爆发,大量的火山灰覆盖了邻近的庞贝城,导致庞贝城不到一分钟在历史上绝迹。到17世纪庞贝城才被世人发现,而且城中居民的尸体大部分也是保存得很完整。又如西元1991年的日本云仙火山的爆发,造成数千名居民无家可归,以及夺走了35条人命;皮纳吐坡火山的爆发,使得美国不得不放弃在西太平洋最大的海、空军基地等;1902年,马丁尼克的培雷山火山爆发,使得这个法国的殖民地,一度无法回复之前的繁荣。

8.雷电

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中,因此常伴有强烈的阵风和暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高,可达20公里,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂,但总体而言,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,云的上下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后,就会产生放电,这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压很高,约为一亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中,由于闪电通道中温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时,它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害,而电磁脉冲主要影响电子设备,主要是受感应作用所致;云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生,所以对人类危害最小。

直击雷就是在云体上聚集很多电荷,大量电荷要找到一个通道来泄放,有的时候是一个建筑物,有的时候是一个铁塔,有的时候是空旷地方的一个人,所以这些人或物体都变成电荷泄放的一个通道,就把人或者建筑物给击伤了。直击雷是威力最大的雷电,而球形雷的威力比直击雷小。

在任何给定时刻,世界上都有1800场雷雨正在发生,每秒大约有100次雷击。在美国,雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。全世界每年有4000多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上,每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物,比如广播或者电视塔,每年会被击中20次,每次雷击通常会产生6亿伏的高压。

每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击,第一次雷击的峰值电流大约为2万安培,后续雷击的峰值电流减半。最后一次雷击之后,可能会有大约150安培的连续电流,持续时间达100毫秒。

经测量,这些雷击的上升时间大约为200纳秒或者更快。通过2万安培和200纳秒,不难计算得到dI/dt的值是每秒10^11安培。

闪电的受害者有2/3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。在闪电击死的人中,85%是女性,年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。

雷电对人体的伤害,有电流的直接作用和超压或动力作用,以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间,电流迅速通过人体,重者可导致心跳、呼吸停止,脑组织缺氧而死亡。另外,雷击时产生的是火花,也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤,亦可使人体出现树枝状雷击纹,表皮剥脱,皮内出血,也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。

中国是一个多自然灾害的国家,跟地理位置有着不可分割的关系,雷电灾害在中国也有不少,最为严重的是广东省以南的地区,东莞、深圳、惠州一带的雷电自然灾害已经达到世界之最,这些地方也是因为大气层位置比较偏低所造成的影响。纽约是雷电灾害最多的地区在近几年更是明显加强,我国的东莞近最为严重,雷电所带来的经济亏损在夏季5~8月之间,东莞当季的GDP比例亏损度接近6%,上千万的经济亏损,也是一大严重的自然灾害多发区域。多起雷电伤人事件在东莞地区每年都会发生,达到了全世界雷击人事件最频繁,最多的地区。在中国,乃至全世界的雷电受灾重区之一。

雷电会给人类生活造成巨大的破坏,每年的雷雨季节给人类造成的直接经济损失就高达数亿美元,每年被雷电击中死亡的人和其他动物数量高得惊人,而且这个数量还在不断攀升。

雷电对人体的伤害主要包括两个类型:

a.直击雷:当人遭到雷击的一瞬间,强大的电流会迅速通过人体,严重者可导致心跳停止、肺功能衰竭、脑组织缺氧而死亡。另外,雷击产生的高温弧光也会形成人体不同程度的皮肤灼伤和碳化。人体遭雷电击伤,会形成树枝状的雷击纹理,致使皮肤剥脱和出血,也可造成耳鼓和内脏破裂等等。另外,据不完全统计,在每年的雷雨季节中,世界上所发生的雷击高达1700次左右,全世界每年大概有数千人遭受雷击。在比较平坦的地形上,30米左右高的建筑物平均每年就会被击中一次;每座数十米及以上的高层建筑物,如广播或电视塔,每年会被击中20次左右,每次雷击所产生的高电压达6亿伏左右。如果没有避雷设备,这些建筑物早就被毁掉了。从云层到地面的闪电雷击,它也包含了在50毫秒左右间隔之内的发生次数,也就是4次左右的独立雷击次数。第一次的雷击峰值电流大约在2万安培左右,而后续雷击的电流峰值则会减半,最后一次雷击很可能产生大约140安培左右的持续电流,其持续的时间可长达数十毫秒左右。

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