美国最大的一场暴洪发生在1976年7月31日,科罗拉多州北部中心落基山脉国家公园东部的汤普森大峡谷。在90分钟的时间内,大暴雨使峡谷地区降水量达10英尺(约3米)。洪水从陡峭的斜坡上冲刷下来,涌入狭窄的峡谷中,河水水位快速上升.使大汤普森河及伊斯特公园和拉弗兰德市之间的支流泛滥,淹没了一些小居民区。洪水冲走了建筑物、交通工具和大树。
具有良好排水系统、可以抵抗一般高水位的城市也可能被暴洪完全淹没。这是因为水位的快速上升超出了水渠的排水能,过量的水漫溢进入街道。而且,强降雨产生的径流可以产生高洪水波,破坏道路、桥梁、建筑物及社会发展。
因大暴雨发生的暴洪引起分散的河流大面积泛滥,生成极高的洪水波。这在山区和美国西部沙漠地区非常常见。暴洪是一种潜在的破坏源,对一些地区的公共安全造成威胁。暴洪易发区通常具有显著的陡峭地形,高表面径流速率,狭窄的山谷、溪谷通道和强烈的暴风雨等特征,排水迅速达到最大值并快速减小。洪水通常含有大量的沉积物和岩屑,随着河流冲刷河道,这些沉积物被沉积在街道,地窖及房屋的第一层。
山区的强降雨形成快速移动的水层,携带大量疏松的物质,引发泥石流,导致大规模的破坏。当洪水流入河流,其中的泥沙突然集中在河道中。干燥的河床迅速地转变为暴洪,快速地向山下移动.其前端类似于陡峭的墙。泥石流就像黏稠的液体,通常携带大量岩石和巨砾。当暴雨降落在火山侧面疏松的火成碎屑物上时,也可能引发泥石流。
冰融洪水形成于冰川或地下冰湖冰雪融化成的水的突然释放,它具有相当大的破坏性。在过去的一个世纪里,冰岛多次发生地下冰爆发事件。1918年,冰岛冰川发生了猛烈的冰川爆发,它释放出大量冰雪融化成的水,被称为“jokulhlaup-洪水”,这是冰岛人自12世纪以来所发现的现象。在1996年9月30日,地下冰爆发生在人烟稀少的冰岛东南部的部分地区,它融化了1700英尺(约431米)厚的冰帽,产生了大量的洪水,一个月后使冰山向海洋快速移动了20英里(约32千米)。在某些时候,地下冰川爆发所释放的水量是世界第一大河——亚马逊河流量的20倍以上。它将破坏电话线、桥梁和通向冰岛南部岛屿的唯一高速公路。
六、那天诛地灭般的地震
地震震级与板块移动产生的断裂的长度和深度成正比。通常,断裂越深或越长,地震越激烈。地震的发生总是非常突然,沿着断层不断发生断裂,直到爆发大地震,所有地震在释放巨大的能量之前通常会有缓慢的前震。然而,越大的地震,孕育的时间将越长。影响震级的其他因素包括:断层的摩擦力、沿断层的应力降以及沿断层断裂的速度。沿断层破裂的速度可以高达每秒1英里(约1.6千米)。
地球地壳不停移动,在地表产生垂直和水平的偏移。这种运动与地壳中存在的巨大断裂带有关。最大的地震可以在数秒钟内产生数十英尺(1英尺≈O.3米)的偏移。多数断层发育于板块边界,而且大多数地震发生于大板块之间相互碰撞或剪切。假若板块位于玻质英安岩之上,那么就会突然释放大量地震能量。板块间的相互作用使岩石扭曲变形。如果变形发生在地表附近,就会引发大地震。地震还可能在火山喷发时发生,但是火山导致的地震与断裂相比较为温和。
每年都会发生上千次的地震。有幸的是,只有少数地震是具有破坏性的。在20世纪,全世界平均每年发生约18次震级大于或等于7.0的地震,每10年发生10次震级大于8.0的特大地震。危害程度不仅仅受震级(与断裂的长度和深度成正比)影响,也受地区的地质情况影响。
在相同震级条件下,当地震发生在坚硬的岩石中(如大陆内部)时,其破坏性远大于发生于板块边缘断裂岩石中的地震。这正是美国东部地区的地震影’响范围犬于西部的原因。在1886年8月31日,查尔斯顿(美国西弗吉尼亚州)和南卡罗来纳州的地震,导致110人死亡,使750英里(约1.200千米)外的芝加哥城墙倒塌,并且在波士顿、密尔沃基(威斯康星州东南部)和新奥尔良市均可感觉到地震。
通常情况下,若大断裂中持续强震动的时间越长,那么地震的危害程度就越大。此外,地震危害程度还随大断层中摇晃间隔时间的增长而增大,这就是地震空区假说。它认为强地震之后,地震危害程度沿断层快速下降.然后又随时间而重新增加。由于应力的再积累需要很多的时间.因此只有长期静止的断层才可能发生极大的危害。但是这种理论仅应用于大地震。而中地震可能在没有任何征兆的情况下,在同一断层中多次发生震动,使其几乎不可预测。
影响地震危害程度的其他因素包括地震的范围和地震发生地区的地质情况。多数断层以类似的形式爆发地震。一些地区可能经历相似的7.O级地震,然而,其他地区可能发生更大的8级甚至9级的地震。而且,大地震并不遵循基于较小地震数据所建立的模型,这使其极难被预测。地震很可能再次发生于以前发生过地震的地区。一旦某个地区成为地震活跃带,地震会不断发生,然后因某些未知因素而停止,继而,经过相对较长的间隔时期将发生另一次大地震。和水平方向上的地表位移和地壳断裂带。强地震可能在几秒钟的时间内引起数十英尺的地层偏移。断裂的断层可能影响遥远地带的断层,触发数千英里外的地震。
除了房屋等建筑物破坏,地震还能改变地形,使其生成深裂沟和高耸的悬崖,还能引起大量山崩从而破坏地形。最大的重整发生在逆冲断层,一块岩层位于另一块岩层之上,尤其是上盘围岩,会在地震时上升。大的逆冲地震将地壳成对角地打破,与其他形式的断层相比,逆冲断层的破碎表面积要更大。活跃的断层发育悬崖,裂谷和山脉,多数大陆板块边缘和大陆内部的地表交叉地位于古老裂谷之下。
最近几年,因地震而导致的死亡和破坏在快速增加。尽管在1995年1月17日,加利福尼亚北岭地震仅导致63人死亡,但其损失高到130亿。人们认为钢筋结构建筑物比钢筋加固的混凝土建筑物更易弯曲,因此可以抵抗更强的地震,但是在北岭地震中建筑物遭受了比预期更严重的破坏。
与1906年加利福尼亚州圣弗朗西斯科地震类似的灾难,如今可能导致1150亿美元至1350亿美元的财产损失和2000~6OOO人死亡,在洛杉矶盆地发生的7级地震可能导致1250亿美元至1450亿美元财产损失和2000~5000人死亡。若重新发生一次1923年的东京地震,那么将可能导致4万至6万人死亡以及高达8000亿美元至12亿美元的灾难性破坏,它会严重损害日本经济。因此,对于世界的多数大城市来说,地震是众所周知的灾难。
七、海啸
海啸是世界上破坏力最大的海浪。海底和近海的地震会引发强烈的海啸。海啸来源于日语词汇,意为“港口波浪”,以此命名是因为港口是它们的常发地带。地震期间洋底的垂直位移引起了大部分破坏性的海啸,它们的能量与地震强度相关。地震在洋面引起的波纹如同石块投掷在平静湖面产生的波动。
在大洋中,海浪影响到水面以下几千英尺(1英尺≈O.3米)。通常,深度越深,波长越长,那么海啸的传播速度越快。波峰范围可达300英里(约480千米),但波高通常低于3英尺(约1米)。波峰间的距离,即波长可达60~120英里(约100~200千米).形成的坡度较小,故经过船只时不易被察觉。海啸传播的速度为每小时300~600英里(约480~960千米)。虽然大部分海啸波高只有几十英尺,但是当它进入浅海海域时,就会变成高达200英尺(约60米)的水墙。
当海浪触及海港或小水湾的底部时.速度快速降至100英里/小时(约160千米/小时)。这种瞬间转变会促使海水积聚。随着后浪不断来袭,波浪间距减小,波高会急速增高,这种过程被称为浅水作用。海浪的破坏力极大.当它冲向海岸时会引发相当大的破坏,能轻松地冲碎大型建筑物,将船只抬起带入内陆。
世界上90%的海啸发生在太平洋,其中85%是由海底地震引发的。在1992年至1996年间.太平洋沿海发生了17起海啸,造成1100余人死亡。夏威夷群岛是许多破坏性较大的海啸的必经之地。自1895年以来,已有12个海啸袭击该岛。在1946年4月1日发生的破坏性最大的希罗海啸中,有159人死亡,这次海啸是由阿留申群岛北部的大地震引发。
1964年3月27日是耶稣受难日,这一天发生了北美地区史上最大的地震,摧毁了安克雷奇、阿拉斯加及其周边地区。这次地震的震级为9.2级受灾面积达5万平方英里(约13万平方千米),周边50万平方英里(约130万平方千米)的地区均能感受到。此次海底地震引起30英尺(约10米)高的海啸,摧毁了阿拉斯加湾附近的渔村,造成107人死亡。科迪亚克岛也受到严重毁坏。海啸将许多船只带入内陆,造成大部分渔船毁坏。舒普岛附近的巨型云杉被——截断,这是此次海啸威力的另一实证。
圣安德烈斯断层是北美板块与太平洋板块之间的断裂线,贯穿于加利福尼亚州,并延伸至太平洋。令人惊奇的是,圣安德烈斯断层不会产生任何波动,因为两大板块间运动是平行侧滑而非上下错开。地震期间海床会快速沉降或抬升,这些海底地形突变会触发海啸。海床升沉会产生从海底延伸至海面的大水丘。高出海平面的水丘会在重力作用下快速瓦解。根据大水丘在海面隆起的区域大小不同,水丘下落所产生的巨大扩散区域可达1万平方英里(约1.6万平方千米)。这一扩散区域以同心环的形状在海平面扩散。在太平洋的海啸监测系统建立前,除了海水快速后退,人们没有灾难来临的其他预警。经常遭受海啸迫害的沿海地区居民会注意到这个预警,迅速迁移到高地。1755年葡萄牙里斯本地震后,一场巨大的海啸袭击了亚速尔的马德拉岛,海水突然后退.大量鱼类困在岸上。而村民却忽视了存在的危险,纷纷出来捡拾这笔意外之财,因而在巨浪袭来时,在毫无警惕的情况下,丧失了生命。
海水后退几分钟后,会有激浪涌上海岸,深入到离海岸几百英尺(100英尺≈30米)的内陆。此时,通常会有连续的激浪发生,激浪和海水后退会间隔发生。在海床逐渐上升或有着保护性障壁岛的海岸和岛屿上,大部分的海啸能量会在到达沿岸前被消耗了。然而,在被深水围绕的火山岛上或港口外圈直接有深海沟的地区,海啸则会卷起极高的海浪。
大地震引发的海啸极具破坏性,它能穿越太平洋。1960年的智利大地震将与加利福尼亚州面积相当的陆地抬高了30英尺(约10米),致使远在5000英里(8000千米)以外的夏威夷希罗岛遭遇了35英尺(约10米)高的海啸。这次海啸的财产损失达两千万美元,有61人死亡。海啸又穿越5000英里(约8000千米)到达日本,给本州岛和冲绳沿岸的村落造成相当大的影响,致使180人失踪死亡。在菲律宾,有20人死亡。新西兰沿海也遭到破坏。此后若干天,希罗的验潮仪还测到太平洋海盆周边有海浪涌动。
大部分地震和火山发生在环太平洋地区,因而它是地球上海啸最多发的地带。发源于阿拉斯加的海啸在6小时内会抵达夏威夷,9小时内抵达日本,14小时内抵达菲律宾。而发源于智利沿海的海啸在15小时内抵达夏威夷,22小时抵达日本,这些时间足以采取必要的安全预防措施,采取与否可能就是生死之分。
国家气象局管理下的地震海浪报告站分布于太平洋各处,地球上已记录的海啸中90%都被这些报告站预测到了。当太平洋地区发生7.5级以上地震时.报告站会定位出震中,计算出震级。报告站网络会开始实行海啸监察,并向有关军事机构或民政当局报告。每一个站点都会监测,报告经过的海浪.实时监测海啸的进程。这些数据将用于计算出海浪可能到达太平洋周边人口密集地区的时间。
不幸的是,海啸的不可预测性使得许多错误预警产生,导致某些地区无故疏散,有些地区的居民开始无视预警。这种情况曾在1986年5月7日发生过,有预测指出阿留申岛7.7级埃达克地震将在西海岸引发海啸,但由于某些原因消息没有传达到。1960年希罗地区的人们也忽视了类似的预警,付出了生命的代价。没有什么方法可以完全抵抗海啸的破坏。但是,如果能预先警告,沿海地区的居民能得以成功疏散,人员伤亡可以降至最低。
八、水资源短缺,干旱事件增多
水是生命之源。气候变暖后,首先让人担心的就是水资源的匮乏。
也许有人会问,气候变暖,冰川融化,海平面上升,这水明明是多了,为什么还说会造成水资源匮乏呢?这是因为冰川融化到海里,就变成了无法饮用的海水,我们都知道很多漂泊在海面上侥幸没有沉没的人也会被渴死的故事。我们所说的水资源,其实就是指可以维持生命的淡水资源。
气候变化会导致许多国家和地区面临更为突出的水资源供需矛盾。目前,在大部分陆地地区,由于陆地降水有所减少,同时由于偏暖的条件造成蒸发增加,因此受干旱影响的区域有所扩大,干旱事件的发生频率在增加。同时,降水量偏少,发生森林火灾的风险就会加大,而这又会进一步增大对水的需求,造成更大范围的缺水压力。此外,土壤侵蚀、土壤浸透也会导致土地无法耕种,还会对地表水和地下水水质产生不利影响。灌溉用水、江河入海口和淡水系统盐碱化、海水倒灌导致可用淡水减少。有关报告显示,全球变暖会增大水短缺的风险。IPCC2007年第4次报告指出,如果全球平均气温上升4℃,全球将会有一半以上的人口面临缺水问题。