2.走近冰山——冰山概述
关于冰山前面我们讲了很多,那么,现在你是不是对冰山有一个大概的印象了呢?那么,冰山究竟是什么呢?这个带给人类灾难的家伙,到底从何而来呢?
事实上,冰山就是漂浮在海面上的像山一样的巨大的冰块。在南极洲和格陵兰岛周围,人们经常能够见到冰山,另外,冰川或极地冰盖临海的一端破裂落入海中,也能形成冰山。
冰山的形成大多在春夏季,这是因为这两个季节的天气较暖。
较高的温度加快了冰川或冰盖边缘发生分裂的速度。据相关统计显示,每年仅从格陵兰西部的冰川产生的冰山就有1万多座。冰山的形成分两种情况:一种是在冰川或冰盖(架)与大海相会的地方,冰与海水的相互作用,最终导致冰川或冰盖末端断裂漂入海中就形成了冰山。还有一种就是冰川伸入海水中,由于上部温度较高所以融化或蒸发较快,水下部分则形成了冰架,冰架断裂后又浮出来,成了漂浮在海面上的冰山。南极冰山大多数是南极大陆冰盖朝向海面的部分变薄,并突出到大洋里形成巨大冰架,最终冰架和冰盖断裂开来而形成的。冰山产生的速度在北冰洋为每年280立方千米,南极为每年1800立方千米。由于冰的密度是水的9/10,所以受重力作用,冰山露出水面的部分也就只有其总质量的1/10左右。我们看到的冰山,其实也不过是所谓的冰山一角而已。
漂浮在北冰洋的冰山高可达数十米,长一二百米,形态各异,千奇百怪。与北冰洋的冰山不同,南极冰山一般呈平板状,显着的特点是数量多、体积大。在南极,长度超过8000米的冰山并不算什么稀罕物,有些冰山甚至高达数百米。
冰冻三尺非一日之寒,冰山的冰更是如此。据研究,冰山冰的平均年龄都在5000年以上。形成这些冰的水一般都没有经过工业污染,是最纯净的冰。在高纬度地区,冰山能维持10年以上都不融化。但如果漂向广海区域则就会寿命大减,一般一二年就会消失得没有了踪迹。冰山和普通山脉不同,它是运动的。冰山运动的主要动力来源是风,其次是洋流。冰山在风推动下,有时一天可以走44千米,冰山运动速度除受风力大小影响外,还受制于冰山高出水面部分的形状。
由于冰山是运动的,所以它还有搬运作用。它可以将陆地上的某些物体甚至动植物活体搬离它们的来源地,运送到数千千米以外。
通常根据冰山具有的搬运作用,科学家们可依据大洋内的沉积物,推断出数万年前冰川的分布状况。
如前面所提到的,冰山会对航行造成威胁。这是因为有些冰山露出水面的部分过小,这就给人们及时发现它造成了一定的困难。
一般情况下,在海面平静时,不超过1.6千米处人们可以发现冰山。
针对冰山,我们也采取了一些措施,以减少它对人类的危害。例如,目前人类已经开始用雷达和声纳的方法跟踪冰山,每日向过往船只提供两次报告,以降低轮船与冰山相撞的概率。
第三节冰雹
1.天降之灾——冰雹
冰雹,也叫“雹”,俗称雹子,有的地区也叫“冷子”。冰雹是自然界固态降水物的一种,一般为圆球形或圆锥形的冰块。冰雹由透明层和不透明层相间而组成。直径通常为5毫米~50毫米,大的有时可达100毫米以上,所以,又名为“雹块”。
冰雹常见于夏季或春夏之交,小的如绿豆、黄豆,大的有栗子、鸡蛋大小,特大的冰雹甚至比柚子还大。在我国,除广东、湖南、湖北、福建、江西等省外,很多地区每年都会受到不同程度的雹灾。
尤其是在北方的山区及丘陵地区,由于地形复杂,天气多变,因而冰雹多,受害也比较严重。冰雹对农业的危害尤其大,猛烈的冰雹不仅会打毁庄稼,损坏房屋,还可能砸伤人和牲畜。雹灾是严重的自然灾害之一,一些雹灾严重的国家已开始进行人工防雹试验。
2.来龙去脉——冰雹的形成
冰雹是生活中一种常见的自然灾害。那么,它是怎样形成的呢?
它和下雨、下雪一样,也是从云层中掉下来的吗?答案确实是这样的,只不过不同的是下冰雹的云和其他云不一样,它是一种发展十分强盛的积雨云,而且,只有发展特别旺盛的积雨云才有降冰雹的可能。
生活中积雨云和各种云一样,都是形成于地面附近的空气上升凝结。地面的空气受热上升,在上升过程中气压逐渐减小,空气的体积开始膨胀。在空气上升的过程中,如果与周围没有热量交换,因为膨胀而消耗能量,空气温度就会降低,我们把这种温度变化叫做绝热冷却。科学家计算,由于绝热冷却的作用,在空气上升过程中,每升高100米,温度就会降低1℃左右。
而在一定温度下,空气中能容纳水汽有一个限度,如能达到这个限度我们就称之为“饱和”了。在温度降低的过程中,空气中能容纳的水汽量会大大减少。这样,原来没有饱和的空气在上升运动中也就达到了饱和。当达到饱和之后,空气中过剩的水汽就附着在飘浮于空中的凝结核上,形成小水滴。如果温度降到0℃以下,过剩的水汽就凝结成细小的冰晶。于是,当很多水滴和冰晶聚集到一起,飘浮在空中时,我们就看到了天空中的云了。
因为大气运动形式不同,所以就有了不同形态的云。我们把对流运动形成的云统统叫做积状云。积状云包括淡积云、浓积云和积雨云等。它们都是孤立向上发展的云块,这是因为对流运动分上升运动和下沉运动,气流上升形成了云块,而气流下沉则使云块产生了间隙,透过这些间隙,我们可以看见蓝天。
对流强弱不同,形成的积状云也不同,其云体大小也差别悬殊。
在对流过程中,如果运动强度很小,上升气流达不到凝结高度,就形不成积状云,如对流运动强度较大时,才可以形成浓积云。浓积云由许多轮廓清晰的凸起云泡组合而成,顶部看上去像椰菜,云层一般很厚,有的可达4000米~5000米。当对流运动非常猛烈的时候,就能形成积雨云了。积雨云的云底黑沉沉的,云顶发展很高,厚度可达10千米,云顶边缘与浓积云比起来有些模糊,云顶还常扩展开来,形成砧状。一般说来,积雨云可能产生雷阵雨。只有当积雨云发展得特别强盛,云体非常高大、云中上升气体较强烈且水分充沛时,才能形成冰雹。而产生冰雹的云,我们称之为“冰雹云”。
冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成的混合物。通常,我们把它分为三层:由下而上温度依次降低。最下面一层温度在0℃以上,这一层的云由大量的水滴组成;中间一层温度范围为0℃~-20℃,一般由过冷却水滴、冰晶和雪花组成;最上面一层温度在-20℃以下,主要由冰晶和雪花组成。
事实上,冰雹云中气流十分强盛。在云的前进方向外,通常会有一股非常强大的上升气流从云底进入,最后又从云的上部流出。
另外,还有一股从云后方中层流入又从云底流出的下沉气流。冰雹降水就从这里产生了。这两股有组织上升与下沉的气流与环境气流相连通,从而使得强雹云中气流结构更持续。通常从下方进入的强烈的上升气流不仅给冰雹云输送了充分的水汽,而且冰雹粒子停留在云中提供了支撑的力量,在这个停留过程中,冰雹逐渐长大。在形成过程中,靠近上升气流的冰雹会大一些。
无论如何,冰雹还是和雨、雪一样,都是从云里掉下来的,它们的不同也只是形状或形态上的差别而已。
3.冰雹的分类与特征
(1)冰雹的分类
冰雹的大小不尽相同,有的小如绿豆、黄豆,有的却大如核桃、鸡蛋,甚至,更另人为之惊奇的是,有比柚子还要大。不过,有时即使同样大小的冰雹,如果降雹的时长不同的话,其所造成的危害也是不同的,所以对于冰雹我们不能一概而论。那么冰雹是怎么分类的呢?
通常,以某一次降雹过程为例,我们可根据冰雹的直径、降雹累计时间和积雹厚度为标准,把冰雹分为三个级别:
①轻雹:一般冰雹直径不超过5毫米,累计降雹时间不超过10分钟,地面积雹厚度不超过20毫米,这样的降雹我们称之为轻雹;②中雹:一般冰雹直径5毫米~20毫米,累计降雹时间10~30分钟,地面积雹厚度20毫米~50毫米,这样的降雹我们称之为中雹;③重雹:一般冰雹直径20毫米以上,累计降雹时间30分钟以上,地面积雹厚度50毫米以上,这样的降雹我们称之为重雹。
一般而言,冰雹的直径越大,降雹的累积时间越长,地面积雹厚度越厚,造成的灾害也越严重。
(2)冰雹的特征
所有的事物都有它独特的方面,那么冰雹有哪些特征呢?总的说来,我们可以把冰雹的特征归结为以下几个方面:
①局部性强,降雹的范围没有降雨、降雪广泛。冰雹影响的范围一般宽约几十米到数千米,长约数百米到10多千米;②历时短,降雹的过程通常都比较短暂,降雹时间一般只有2分钟~10分钟,30分钟以上的就比较少了;③受地形影响显着,冰雹多发生在山区、丘陵地带等复杂地形带,地形越复杂,冰雹越容易发生;④发生区域广,从亚热带到温带的广大气候区内均可发生,但以温带地区发生次数居多;⑤年际变化大,在某一地区,可能有的年份发生次数很少,而有的年份可能会连续发生很多次,有的年份还有可能一次都不发生。
4.冰雹的危害
冰雹带给人类的灾害是不言而喻的。它属于一种比较严重的自然灾害。尤其是那些冰雹灾害多发的地区,每年带来的经济损失是难以估量的。那么,它作为自然界中一种严重的自然灾害,主要是由于强对流天气系统而引起的一种剧烈的气象灾害。其特点是范围较小、时间比较短促,但来势猛、强度大。在降雹过程中,常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。冰雹会毁坏农作物和经济作物,也可能会毁坏建筑和各种设备,甚至砸伤砸死人和动物。所以,每年冰雹给农业、建筑、通信、电力、交通以及人民生命财产带来损失都是巨大的。
据有关部门统计,在我国,仅因冰雹所造成的经济损失每年就有几亿元甚至几十亿元人民币。
很多人都有在雷暴天气中遭遇冰雹的经历。通常,这些冰雹都不会太大,它们从暴风雨云层中降落,在降落的同时也在逐渐地融化。
不过,有时候冰雹的体积却大得惊人,曾经有36千克的冰雹从天而降,如果砸在人的头上可就麻烦了。不过,这样的冰雹落地就会摔成很多小块。最为神秘的是,在无云的天空中也会有巨大的冰雹垂直下落,也曾有飞机遭受过这样的冰雹袭击。如此巨大的冰雹是怎样形成的,对于目前的科学界依然是个谜。
5.冰雹的防治
冰雹作为一种自然灾害,给人们带来的损失是无法估计的。随着科学技术的发展,人们已经开始就如何防治冰雹这一问题进行了不断的探索。
(1)预报
20世纪80年代以来,在气象业务中开始大量使用天气雷达、卫星云图接收、计算机和通信传输等先进设备,这就大大提高了人们对冰雹活动的跟踪监测能力。一般来说,只要在跟踪监测过程中,当气象台(站)一经发现冰雹天气,便会在最短的时间内向可能影响的气象台、站通报。各级气象部门形成一个气象网络,通过把现代化的气象科学技术和过去的预报经验紧密结合,不断地提高了预报的准确度。各级气象部门通过各地电台、电视台、电话、微机服务终端和灾害性天气警报系统等媒体发布“警报”、“紧急警报”,尽可能早地把冰雹预警信息传递给社会各界和广大人民群众,从而使得人们可以提前采取防御措施,尽可能地避免和减轻灾害损失。
(2)防治
我国的雹灾局部地区比较严重,政府对于防雹工作非常重视。在防雹工作上,我国也是世界上较早进行人工防雹的国家之一。人工防雹,主要是对冰雹的形成和降落进行人工干预,使其向人们期望的方向发展,最终达到减轻灾害的目的。现在,人工防雹的常用方法有:①把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂用火箭、高炮或飞机直接送到云里去;②为了使雹胚增多、冰雹变小,在积雨云形成之前,在地面上把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂送到自由大气里,让这些物质在雹云里起雹胚作用;③为了破坏对雹云的水分输送,可以在地面上向雹云放火箭、打高炮,或在飞机上对雹云放火箭、投炸弹;④通过用火箭、高炮向暖云部分撒凝结核,在冰雹形成之前提前降水,这样就可以减少云中的水分;或者通过在冷云部分撒冰核,来抑制雹胚增长。
(3)农业防雹措施
冰雹在农业领域内的危害尤为严重,故人们应当重视冰雹灾害的预防,根据多年的经验总结,主要的农业防雹措施有以下几条:
①破坏雹云条件,由于冰雹的形成受地表状况的影响较大,所以人们可以通过在多雹地区种植牧草和树木,增加森林面积,改善地貌环境,从而减少雹灾的发生;②雹灾发生较多的地区可以选择抗雹和恢复能力强的农作物,当农作物成熟之后及时抢收;③为避免冰雹对人身的威胁,在多雹灾地区降雹季节,农民下地干活最好携带一些防雹工具,如竹篮、柳条筐等。