书城科普读物海洋知识小百科-气象篇
45018200000014

第14章 变幻无常的海洋(2)

碘化银对云的催化作用是怎样被发现的?

1946年11月,冯尼古特认为干冰储存很不方便,时间一长便容易蒸发掉。他查阅了大量资料后发现,碘化银的晶体结构同自然冰晶十分相似。但他将碘化银粉末撒入云室内的过冷却雾中,却未能出现冰晶。几周以后的一次实验中,当他从口袋里取出一枚银币打火花时,意外地发现,同撒入干冰相似,小云室内出现了大量冰晶。但后来重复实验时,冰晶又不出现了,这使人迷惑不解。后来才知道,那次成功的实验之前,云室内残存着微量的碘,当银火花放电时,银离子和碘离子在小云室内结合产生了碘化银粒子作为冰核,才出现了大量冰晶。

后来的实验证明,一克碘化银可以产生几万亿个冰晶呢。发现碘化银作为形成冰晶核的物质可是人工影响天气中的重大进展。此后不久,美国就大范围地开展了人工降雨作业,并迅速发展起来。

人类第一次人工催化降水实验在哪一年进行?

1946年11月13日在纽约斯克内克塔迪东部格雷洛克山区进行的干冰催化冷云实验,是人类第一次人工影响降水的实验。美国气象学家谢弗乘坐一架小型飞机,在层云的上风方向沿着一条5000米的航线,撒播了1.6千克的干冰。层云的云高3700米,云内温度零下20℃。撒播干冰后,仅5分钟时间就观测到层云因干冰的降温作用,水汽达到饱和状态,出现了大量冰晶,云中的水汽又不断在冰晶上凝华增大,很快形成了不同形状的雪花从云中降落。这可是一次科学史上的创举。

人工是“消”雨是如何进行的?

在一些大型社会活动中,需要在特定的时间和特定的地区有晴好的天气,或保证至少不降水。利用人工方法可以在某种程度上做到这一点,这就是人工消雨技术。

人工消雨的基本原理还是人工降雨。因为某个地区的降水云系大部分都是由其他地区移动而来。利用人工降雨技术在上游方向催化云层,提前将“应当”降在需要保证天气地区的雨降落在其他地区,就可以满足特定的晴好天气需要。

因此,人工消雨不是把天上的云“消”掉,而是通过人工影响天气,以上游地区多降水作为代价的一种行为。

我国什么时候进行了第一次人工降雨试验?

1958年8月8日,我国第一次人工降雨试验的飞机在吉林机场起飞,经过10分钟的爬高到达6000米的高空。在飞机上发现一块云体发展很高,云底已有雨幡,正好适合做人工催化降雨。飞行员冒着很大危险,飞入云中撒播干冰。当时飞机在云中的过冷却水区中测得温度为零下10℃,飞行员用8分钟的时间播撒干冰80千克,当飞机返航远离被催化的云体时,云底已出现降水。降水范围长20000米,宽10000米左右,云体下方水文站测的降雨量为16毫米,其他临近地区无降水。这次人工降雨试验取得了成功。

人工是怎样影响“台风”的?

台风是一种强烈的热带海洋风暴。台风登陆常常对陆地的生产和生活带来巨大的损失和破坏。那么,能否通过人工的方法对台风施加影响呢?人类已经对此进行了一些试验。

人工怎样对台风施加影响?它的原理与“人工消雨”的思路一致,即在被保护地区的上游方向,提前促使台风更猛烈的发展,“欲擒故纵”,“让”台风把“应当”施加在被保护地区的能量提前施加在其他地区,仍然是人工催化降雨的方法。

美国曾经于1969年8月进行了两次人工影响台风试验。采用飞机下投碘化银焰弹的方式。两次试验的结果分别为,作业前最大风速为43千米/小时,作业后5小时减弱到33千米/小时;作业前49千米/小时,作业后减弱为42千米/小时。

人工如何防雹?

冰雹对人类生产和生活的影响是巨大的。通常情况下冰雹下降突然,来势凶猛,常使丰收在望的农作物在顷刻间化为乌有。如果人工可以防御冰雹的话,要采用什么方法呢?

冰雹防御的思路类似“百乌争食”。冰雹的大小与当时云中雹胚数量的多少有关。如果雹胚数量不多,每一个雹胚可以通过碰并得到更多的过冷却水滴迅速增长成较大的冰雹。当雹胚数量过多时,所有的雹胚都处于饥饿状态,吃不饱也长不大,难以形成大的雹粒。

人工采用高射炮发射含有碘化银的炮弹,或用防雹火箭发射含有碘化银的火箭弹等手段,在形成冰雹的云中增加大量的人工冰核,与云中原来的自然冰晶争夺过冷却水,就可以使雹粒减小,最终起到防雹的作用。

人工怎样消雾?

人工消雾应用最多的是在飞机场。每当大雾覆盖机场,飞机就不能起飞和降落。另外,随着高速公路的发展,出现大雾时高速公路上的消雾也有很重要的意义。

对于冷雾,由于雾中温度低于零度,因此可利用与人工催化降雨类似的思路,投放化学物质促使过冷水滴凝华成大冰晶降落,实现消雾的效果。实际用于消除机场上空冷雾的手段是利用液氮催化冷雾滴变成冰晶降落的方式。

对于暖雾,由于雾中温度在零度以上,消雾的思路则与冷雾完全不同。在机场上采用的热力动力消雾系统是由发动机口喷出高温气体加热机场上的空气,雾滴受热迅速蒸发,实现雾消的效果。

为什么“气象武器”

收到了意想不到的效果?

在战争中利用人工降雨作为“武器”,那是20世纪60年代的事情。1966年,美国的空军对越南的军事设施进行空袭轰炸,但大面积季风云系覆盖下的军事目标对空袭效果的影响很大,于是美国的军事专家们设想用人工降雨技术进行扫除云层作业,以便在云层消失之后,能够准确地轰炸越南的军事目标。

然而,美军进行人工催化云层后,未能达到消除云层的预期设想,反而增加了雨量,使局部山区出现了洪涝,山洪冲坏了运输通道,给越南一方造成了极大的困难。

意想不到的效果使美国军方后来经常使用人工降雨这个“武器”。对老挝、越南、柬埔寨等国家的交通要道地区,在大片云层覆盖时,飞机投射增雨弹进行增雨作业,给越南军队的行动、后方运输和作战设置障碍。

如何在海上进行海洋气象观测?

海上气象观测与陆地气象观测有比较大的区别。陆地台站的观测场中,土壤中埋设的地温计测量土壤的温度,在海上就需要通过海洋观测仪器测量海水的温度。陆地台站观测场中百叶箱中的干、湿球温度计测量气温和湿度,在海上一般是通过机械的通风干湿表测量气温和湿度。测量气压的仪器也有区别,地面站应用水银气压计,而海上观测多用空盒气压计。风的测量与陆地差别不大,通过固定在船体上的感应器在船舱中测量。与陆地观测侧重点不同的是,海洋气象观测重视海洋与大气间的能量和物质交换,因此,除了常规的风、温、压、湿等外,还利用梯度仪等类型的仪器观测海面附近各个层次风的变化等,通过计算得出海面附近的各种大气物理量。

我国的海洋气象专业是什么时候设立的?

中国海洋大学的海洋气象专业是我国众多的与大气和海洋相关的教学和科研单位中惟一的一个具有海洋特色,从事“海洋气象”教学和科研的单位(在亚洲各国中,只有东京大学海洋研究所拥有冠以“海洋气象”的研究室)。中国海洋大学(原名青岛海洋大学)的海洋气象专业自1958年设立以来,经过几代专家的辛勤努力和开拓进取,特别是在老一辈气象学家王彬华教授和秦曾濒教授的带领下,在原来本科专业的基础上现已增加到两个硕士点、一个博士点和一个博士后流动站。目前的专业名称已改为大气科学专业,隶属于海洋环境学院的海洋气象学系。几十年来,青岛海洋大学的海洋气象学专业已为国家以及世界范围内培养了大量的专业人才,有的已成为世界上知名的海洋气象专家。

为什么海水“咸淡”不均?

造成大洋海水“咸淡”不均的直接原因是不同海区间的降水量存在巨大的差异。总体上来说,太平洋的降水量多于蒸发量,而大西洋的蒸发量大于降水量,因而太平洋海水的盐度小于大西洋海水的盐度;从海区来说,太平洋的阿留申地区是大气中锋面气旋的归宿地,降水量大,表层海水盐度很小;而副热带受高压控制的海区降水量小,蒸发量大,表层盐度就高的多。阿留申海区的盐度虽然低,但所处地理纬度高,水温低,这些低温低盐的海水因密度较大而下沉成为太平洋中的中层水,因而太平洋的中层水盐度就特别低。

风对上层海水的混合有什么作用?

我们知道,造成海水温度升高的主要原因是太阳对海面的直接加热。但大家是否知道,海面向下仅一米左右的海水就可以将太阳射入海水的热量吸收掉接近90%?如果没有海水的上下混合,这样多的热量只保持在表层,则表层海水温度将不断升高。那么,海水是否能自动地进行上下混合呢?不能。因为上层海水的温度越高,密度就越小,海水将越稳定。将表层暖的海水与较深层次的海水进行混合必须外部的力量。海面上的风,基本上是惟一可以提供海水上下混合的外部力量。由于风作用在海面上,使表层流动与较深层水的流动差别很大,这样就在海面下产生了湍流涡旋。湍流涡旋使上层海水进行混合,混合所能达到的深度与风的大小有密切的关系。海水混合层的厚度可以达到100米左右或更深,但有些地区的混合层厚度较薄,一般来说,较高纬度海区混合层厚度大于较低纬度地区。季风影响大的海区混合层的变化也具有很强的季节性特征。因此,海面上的风对海水的混合起着重要的作用。

大气温度对海水上下的混合起什么作用?