大海是变幻莫测的,且不说海洋上的风暴威力有多大,就说差不多每天都要发生的潮起潮落吧,在这种常见得现象中,大海的力量也尽显无遗。每当潮起时,它大有吞没一切的气势;当潮落后,它又迅速归于平静。海洋是可以造福人类的。
潮汐
潮汐之所以形成,是因为地球上的海域在太阳和月亮引力的影响下,海水发生了周期性运动。
从理论上来说,潮汐现象一般不明显,因为太阳的引潮力可以使海面升高0,246米,月亮的引潮力可以使海面升高0,563米,二者的合力最多可使海面升高0,8米,这应该就是潮汐的最大幅度。可事实上许多地方的潮汐的幅度远远超过0,8米。在一些海峡、海湾和河口地带,潮差高达7~8米,最高的可达十几米。中国的钱塘江大潮的最大潮差达8,9米,加拿大芬地湾的潮汐更加惊人,最大潮差高达19米。
潮汐发电是一项潜力巨大的事业,经过多年来的实践,在工作原理和总体构造上基本成型,可以进入大规模开发利用阶段。潮汐发电的前景是广阔的。
20世纪初,欧、美一些国家开始研究潮汐发电。第一座具有商业实用价值的潮汐电站是1967年建成的法国郎斯电站。该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差13,4米,平均潮差8米,一道750米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的公路桥,坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机,涨潮、落潮都能发电。总装机容量24万千瓦,年发电量5亿多度,输入国家电网。
1968年,苏联在其北方摩尔曼斯克附近的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。1980年,加拿大在芬地湾兴建了一座2万千瓦的中间试验潮汐电站。试验电站、中试电站,那是为了兴建更大的实用电站做论证和准备用的。
到目前为止,由于常规电站廉价电费的竞争,建成投产的商业用潮汐电站不多。然而,由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点,人们还是非常重视对潮汐发电的研究和试验。
据海洋学家计算,世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上,也是一个天文数字。潮汐能普查计算的方法是,首先选定适于建潮汐电站的站址,再计算这些地点可开发的发电装机容量,叠加起来即为估算的资源量。
世界上适于建设潮汐电站的二十几处地方,都在研究、设计建设潮汐电站。其中包括:美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。随着技术进步,潮汐发电成本的不断降低,将不断会有大型现代潮汐电站建成使用。
全球变暖指的是在一段时间中,地球的大气和海洋温度上升的现象,主要是指人为因素导致的温度上升,原因很可能是由于温室气体排放过多。
全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石燃料以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体,由于这些温室气体对来自,太阳辐射的可见光具有高度的透过性而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。
近100多年来,全球平均气温经历了冷一暖一冷一暖两次波动,总的看为上升趋势。进入20世纪80年代后,全球气温明显上升。1981—1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃。导致全球变暖的因素有很多,主要包括:(1)人口剧增;(2)大气污染;(3)海洋生态环境恶化;(4)森林资源锐减;(5)酸雨的危害。
那么,在全球变暖的背景下,地球将发生哪些变化?
(1)全球气候将发生变化,气候变化的预测将愈发困难,由气候变化导致的自然灾害将有增加的趋势。
(2)冰川融化。近几十年来全球冰川正在以有记录以来的最大速率在世界越来越多的地区融化着,这意味着数以百万的人口将面临洪水、干旱以及饮水减少的威胁。
(3)海平面升高。海平面的升高直接导致沿海地区受到洪水、海水入侵、海水侵蚀海岸线等威胁。一些太平洋上的小国甚至有被淹没的危险。
(4)海水表面温度升高,海水酸化。
(5)许多生物(包括人类)的生存和发展受到多种威胁。
(6)气候变化会导致疾病传播带向高纬度地区扩散。对于那些生活在贫困中的人群来说,疾病的扩散将是致命的。
台风
在赤道附近的太平洋上空,存在着大量高温、高湿的不稳定气团,并且那里的空气对流发展极盛,这是因为靠近赤道附近的阳光辐射强烈,在气流上升过程中,水汽凝结为液体的水滴,从而释放出大量的热能,并在空中形成一个低压中心。由于空气是从高压区向低压区流动的,所以周围的空气不断流向低气压中心,这为台风提供了源源不断的能量,使台风得以维持和发展,加上受地球自转等因素的影响,形成一个近似圆形的漩涡。这种漩涡又称热带气旋,气旋越转越大,最后形成强劲的台风。
台风眼
当台风发展到一定程度时,其中心一般都有一个圆形或椭圆形的台风眼。直径可达几十千米。眼区中气流下沉,风速一般很小,有时甚至无风,也几乎没什么云存在。因此,台风眼所在区域里的天气晴好,白天能够看到太阳,晚上可以看见星星,被人们称为台风中心的“桃花源”。但是在台风眼之外的旋涡风雨区,却是天气最恶劣、大风暴雨肆虐的区域。
全球台风生成和海动区
台风的生成有其一定的规律性,它一般生成于水温超过26,5℃的热带海面上。但赤道附近海域除外,因为这里的地球转动偏向力为零或接近于零,不可能形成强烈的气流旋涡,因此没有台风生成的条件。全世界每年约生成80个台风,其中有35%发生在西北太平洋,那里是全球台风发生最频繁的地区。所以西北太平洋沿岸的中国、日本和菲律宾,是受台风影响最大的国家。
台风的破坏力
台风的破坏力是令人心悸的,有人估算过,一场台风的平均能量,差不多相当于上万颗原子弹爆炸时所释放的能量的总和。但十分有趣的是,直径只有几千米到几十千米的台风中心,在移到某个地区时,有时竟会暴雨骤停,风平云散,上面出现平和的蓝色晴空。在气象学上称这一区域为“台风眼”,它的四周被强烈的上升气流造成的厚厚“云墙”包围。所以在台风眼过后,这一地区会再度转入“云墙”控制,狂风暴雨的恶劣天气会再次降临。
台风多发生在每年的夏秋季节。那时,我们常会在电视上收看到台风预报和台风警报,还会看到台风在我国东部和南部沿海登陆的情景。台风登陆时风狂雨骤,电闪雷鸣,致使房屋倒塌、农田被淹、人员伤亡、交通受阻,给人们的生产和生活带来极大的不便。
飓风
同台风一样,飓风也属于热带气旋,但它与台风所发生的地域不同。人们习惯上一般把发生在西北太平洋地区的强烈热带气旋叫台风,而把发生在大西洋、东太平洋和加勒比海地区的强烈热带气旋叫飓风。“飓风”的含义为“风暴之神”,它来源于印第安古老的传说。
安德鲁飓风
1992年8月,安德鲁飓风袭击了南佛罗里达,亦造成了数十亿美元的损失。幸运的是:由于及时警报和疏散,仅43人死亡。造成这么大损失的罪魁祸首不是降雨,而是猛烈的旋风和下沉气流。幸运的是:安德鲁飓风移动得非常快,可达32公里每小时;不幸的是:它聚集的风速在200公里每小时以上,并且产生了2~5米高的风暴潮,安德鲁飓风袭卷了所到之所地面上的一切。
米奇飓风
米奇飓风发生在1998年,它袭卷了中美洲,尤其是洪都拉斯和尼加拉瓜。这次飓风导致一万多人丧生,物质财产损失约数十亿美元。后来由于暴风雨减速、滞留,在这个地区上空盘旋了数小时,倾盆大雨从天而降,使这次暴风雨的影响大大加重。在强暴雨作用下,山洪暴发,农田尽毁,奔涌而来的泥沙洪水埋葬了数以千计的房屋和人畜。
与台风相似,龙卷风也属于气旋式风暴,但它的威力比台风还要大。人们常说的12级台风就够大的了,其风速为30多米每秒;龙卷风的风速每秒可超过百米,最大可达每秒300余米。由于龙卷风内部气压非常低,有巨大的吸力,因此它经过哪里,就“吸”到哪里,破坏力极大。虽然龙卷风破坏力很强,但它的影响范围却不如飓风和台风那样巨大。
厄尔尼诺
近年来,众多气候现象与灾难最终都被归结为厄尔尼诺的肆虐上。厄尔尼诺指的是全球范围内,海气相互作用下造成的气候异常。即指太平洋的秘鲁和厄瓜多尔沿岸,圣诞节前后发生的一种海温异常升高的现象。厄尔尼诺在西班牙语中意为“圣婴”,因为这种气候现象通常在圣诞节前后开始发生。
在正常状况下,北半球赤道附近吹东北信风,南半球赤道附近吹东南信风。信风带动海水自东向西流动,分别形成北赤道洋流和南赤道暖流。从赤道东太平洋流出的海水,靠下层上升涌流来补充,从而使这一地区下层冷水上翻,水温低于四周,形成东西部海温差。但是,一旦北半球赤道附近的东北信风异常减弱,甚至变为西风时,赤道东太平洋地区的冷水上翻减少或停止,海水温度就升高,形成大范围的海水温度异常增暖。而突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵,使海水温度剧升,冷水鱼群因而大量死亡,渔场顿时失去生机,使沿岸国家遭到巨大损失。
1982年4月至1983年7月的厄尔尼诺现象,是几个世纪来最严重的一次。太平洋东部至中部的水面温度比正常高出4~5℃,因气候异常成灾造成全世界1300~1500人丧生,经济损失近百亿美元。
1986—1987年的厄尔尼诺现象,使赤道中、东太平洋海水表面水温比常年平均温度升高2℃左右;同时,热带地区的大气环流也相应地出现异常,热带及其他地区的天气出现异常变化;南美洲的秘鲁北部、中部地区暴雨成灾;哥伦比亚境内的亚马孙河河水猛涨,造成河堤多次决口;巴西东北部少雨干旱,西部地区炎热;澳大利亚东部及沿海地区雨水明显减少;中国华南地区、南亚至非洲北部大范围地区均少雨干旱。
1990年初又发生厄尔尼诺前兆现象。这年1月,太平洋中部海域水面温度高于往年,除赤道海域水面温度比往年高出0,5℃外,国际日期变更线以西的海域水面温度也比往年高出将近1℃;接近海面的28℃的暖水层比往年浅10米左右:南美洲太平洋沿岸水域的水位比平时上涨15~30厘米。
1997—1998年再次出现厄尔尼诺现象,太平洋东部至中部水面温度比正常高出约3~4℃,长江出现大水,华南地区又持续暴雨,东南亚地区发生大规模的森林大火。这次厄尔尼诺现象紧接着上次厄尔尼诺现象发生,频密程度罕见,但规模较小。然而,厄尔尼诺现象带动的温暖海水影响了鱼类的正常洄游,破坏了珊瑚礁的生长。
拉尼娜
拉尼娜现象,又称反圣婴现象,是一种和厄尔尼诺现象相反的现象,因此用西班牙语中“厄尔尼诺”的阴性名词“拉尼娜”来代表。厄尔尼诺是“男孩”的意思,拉尼娜则是“女孩”的意思。
厄尔尼诺现象是太平洋中东部海水温度变暖,而拉尼娜现象则是太平洋中东部海水异常变冷的情况。拉尼娜现象表现为东太平洋东部海水异常变冷,同时也伴随着全球性气候紊乱,总是出现在厄尔尼诺现象之后。东北信风将表面被太阳晒热的海水吹向太平洋西部,致使西部比东部海平面增高将近60厘米,西部海水温度增高,气压下降,潮湿空气积累形成台风和热带风,东部底层海水上翻,致使东太平洋海水变冷。
太平洋上空的大气环流叫做沃尔克环流。当沃尔克环流变弱时,海水吹不到西部,太平洋东部海水变暖,就是厄尔尼诺现象;当沃尔克环流变得异常强烈,就产生拉尼娜现象。
一般拉尼娜现象会随着厄尔尼诺现象接踵而来,出现厄尔尼诺现象的第二年,都会出现拉尼娜现象,有时拉尼娜现象会持续两三年。拉尼娜与厄尔尼诺“性格相反”,随着厄尔尼诺的消失和拉尼娜的到来,全球许多地区的天气与气候灾害也将发生转变。总体说来,拉尼娜的性情并非十分温和,它也可能给全球许多地区带来灾害,其气候影响与厄尔尼诺大致相反,但其强度和影响程度不如厄尔尼诺。
拉尼娜现象会造成全球气候异常。包括使美国西南部和南美洲西岸变得异常干燥,并使澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚和菲律宾等东南亚地区有异常多的降雨量,以及使非洲西岸及东南岸、日本和朝鲜半岛异常寒冷。在西北太平洋区,热带气旋影响的区域会比正常偏南和偏西。
虽然人类发现拉尼娜现象已超过500年,但还是无法确切地掌握它的行踪。2008年,拉尼娜现象肆虐,世界上多个国家都遭受了有史以来最为严重的低温、风雪灾害。仅中国一地,直接经济损失就超过了1500亿元。
2009年2月,中国国家气候中心公布了我国北方地区干旱的最新进展。自2008年10月下旬以来,北方冬麦区的降水量普遍较常年同期减少5~8成,降水量之少为30年一遇,特旱区则达50年一遇。截至2009年1月31日,气象干旱区已波及北京、天津、河北、山西、山东、河南、安徽、江苏、湖北、陕西、甘肃和宁夏等地,河北南部、山西东南部、河南西南部等地一度达到特早,对当地冬小麦造成较大影响。世界气象组织表示,中国北方遭遇的严重干旱与拉尼娜现象密切相关。
海啸
古希腊的亚历山大大帝在征服东方后,打算从海路返回希腊。当他带领军队到达海岸时,却惊讶地发现他的马其顿舰队已经被一场神秘的海浪吞没。究竟是何方海浪,有如此巨大的力量现代史学家认为,这是人类历史上有文字记载的第一次海啸。
海啸是发生并移行于海洋中的一系列具有超长波长的巨波。
在海底深处,海啸波以每小时8∞千米以上的速度传播,波高却只有几十厘米甚至更小。与普通海浪不同的是,海啸波在深海中的波长可达100千米甚至更大,可谓“巨型波长”。然而,当海啸波移近岸边浅水区时,波速会减慢,波高陡增,形成数十米甚至更高的水墙。在海啸波向陆地移动的过程中,由于受海湾、海港等地形的影响,海啸波的波高会进一步升高,其能量在近陆地区发生汇聚。波高只有3~6米的海啸的破坏力也十分惊人,可造成严重伤亡:大海啸的波高可达30米以上,其破坏力更可想而知。