第五章 可怕的海洋灾难

1.海啸

海啸是由风暴或者海底地震而造成的,主要表象就是出现海面恶浪并伴随有巨大的响声。海啸的破坏力非常大,是地球上最强大的自然力。

海啸一词来自于日语“津波”,即“港边的波浪”,“津”就是“港”的意思。同时显示了日本这个国家经常会遭遇海啸的袭击。水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸。海底发生地震,因震波的动力而引起海水剧烈的起伏,形成强大的波浪,向前推进,就是海啸,他带来的巨浪甚至能将沿海地带全部淹没。

目前人们对海啸、地震、火山等大的自然灾害只能通过观察和预报,采取积极的预防措施而尽量将损失降到最低,但不能阻止其发生。海啸通常由震源在海底下50千米以内、里氏地震规模6。5以上的海底地震引起。海啸的波长比海洋的最大深度还要大,因此即使在海底附近的传播也不会受到阻碍,即无论海洋的深度有多大,海啸的波总能传播出去。海啸在海洋的传播时速在500~1000公里,而相邻两个浪头的距离也可能远达500~650公里,当海啸波进入陆棚后,由于深度变浅,波高突然增大,这种波浪运动所卷起的海涛,振幅即海浪的高度可达数十米,并形成巨大的“水墙”。

由地震引起的波动与海面上的波浪不同,一般海浪只在一定深度的水层波动,而地震所引起的水体波动是从海面到海底整个水层的起伏。此外,海底火山爆发,土崩及人为的水底核爆也能造成海啸。此外,陨石撞击也会造成海啸,“水墙”可达数百米。陨石造成的海啸不一定只发生在地震带上,它能在任何海域引起海啸,但是陨石造成的海啸是千年一遇的。

海啸产生的海浪或海潮与风引起的浪或潮的差异是很大的。微风吹过海洋,泛起的波浪相对较短,相应产生的水流仅限于浅层水体。猛烈的大风能够在辽阔的海洋卷起高度3米以上的海浪,但仍然不足以造成深海的震动。潮汐每天席卷全球两次,它产生的海流跟海啸一样能深入海洋底部。但是海啸并不是由月亮或太阳的引力引起的,即与潮汐的形成原理不同,它是由海下地震推动而产生,或由火山爆发、陨星撞击、或水下滑坡所产生。海啸波浪在深海的速度能够超过每小时700千米,可轻松地与波音747飞机保持同步。虽然速度快,但在深水中海啸并不危险,低于几米的一次单个波浪在开阔的海洋中其长度可超过750千米这种作用产生的海表倾斜如此之细微,以致这种波浪通常在深水中不经意间就过去了。海啸是静悄悄地不知不觉地通过海洋,然而如果出乎意料地在浅水中它会达到灾难性的高度。

发生海底地震的时候,海底的底层会发生断裂,不同地带的地层会在顷刻间剧烈上升或下沉,从而使从海底到海面的整个海域出现强烈“抖动”。这种“抖动”与平常所见到的海浪大不一样。海浪一般只在海面附近起伏,涉及的深度不大,波动的振幅随水深衰减很快。海底地震造成海域的抖动能引起整个水体的波动,这种波动所蕴含的能量是十分巨大的。

海啸掀起的狂涛骇浪,高度能达10多米到几十米不等,形成“水墙”。另外,海啸波长很大,可以传播几千公里而能量损失很小。根据以上的分析,一旦海啸有登陆的机会,“水墙”就会涌上地面,对沿海地区人们的生命和财产安全造成严重的威胁。

水下或沿岸山崩、火山爆发也是引起海啸的重要因素,从而形成一种灾难性的海浪。在一次震动之后,震荡波在海面上以不断扩大的圆圈,传播到很远的距离,正像卵石掉进浅池里产生的波一样。破坏性的地震海啸,只在出现垂直断层、里氏震级大于6。5级的条件下才能发生。海地地震会引起海底地形的骤变,变形区域附近的水体会产生巨大的波动,海啸就是在这种波动中诞生的。

海啸巨波的传播速度和他带动的海水的深度是成正比的。太平洋水域的海啸的传播速度一般是每小时300~100公里。海啸不会在深海大洋上造成灾害,正在航行的船只甚至很难察觉这种波动。海啸发生时,越在外海越安全。但一旦海啸进入大陆架,所带动的海水深度会骤降,它的能量是一定的,因此波高会在瞬间变大,一般可达20~30米,这种巨浪带来的灾害是毁灭性的!

海啸来袭之前,海潮为什么先是突然退到离沙滩很远的地方,一段时间之后海水才重新上涨?

海啸发生前期,海岸上的人会发现海面下降了,一般是因为,首先到达海岸是海啸巨浪的波谷。而波谷就是波浪中最低的部分,它如果先登陆,海面势必下降。同时,海啸冲击波不同于一般的海浪,其波长很大,因此波谷登陆后,要隔开相当长一段时间,波峰才能抵达。

另外,如果这种现象如果发生在震中附近,那就可能是另一个原因造成的:地震发生时,海底地面有一个大面积的抬升和下降。此时,地震区附近海域的海水也会随之抬升和下降,之后就形成了海啸。

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。

1.“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。

2.“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

危害

海水发生剧烈震动之后不久,就会出现巨浪呼啸,以秋风扫落叶之势,越过海岸线,越过田野,迅猛地袭击着岸边的城市和村庄,所到之处几乎无一人能幸免,所有生命瞬间消失在巨涛骇浪中。港口所有设施,被震塌的建筑物,在狂涛的洗劫下,被席卷一空。事后,海滩上一片狼藉,到处是残木破板和人畜尸体。地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的。科学发展到今天,人类在这种巨大的自然灾害面前几乎依然束手无策,能做到的最大努力就是预测到之后,避之大吉。

国家海洋局海洋环境预报中心海洋环境预报室副主任于福江介绍,我国位于太平洋西岸,大陆海岸线长达1。8万公里。但由于我国大陆沿海受琉球群岛和东南亚诸国阻挡,加之大陆架宽广,越洋海啸进入这一海域后,能量衰减较快,对大陆沿海影响较小。

因为地震波沿地壳传播的速度远比地震海啸波运行速度快,所以海啸是可以提前预报的。不过,海啸预报比地震探测还要难。因为海底的地形太复杂,海底的变形很难测得准。

1964年国际上成立了全球海啸警报系统协调小组,太平洋由于海啸多发,所以海啸预警系统很发达。此次大地震发生15分钟后太平洋海啸预警中心就从檀香山分部向参与联合预警系统的26个国家发布了预警信息。如果印度洋也有预警系统,也许人们就可以更好地利用从震后到海啸登陆印度洋沿岸的宝贵时间。

智利海啸

1960年5月,智利中南部的海底发生了强烈的地震,引发了巨大的海啸,导致数万人死亡和失踪,沿岸的码头全部瘫痪,200万人无家可归,这是世界上影响范围最大、也是最严重的一次海啸灾难。

智利东倚安第斯山脉,西临太平洋海沟,根据现代板块学说的观点,处于太平洋板块与南美洲板块相互碰撞的地带,由海底地震、火山喷发引起的海啸,是智利一种常见的自然灾害。在历史上,智利和太平洋东岸的一些海滨城市,曾多次遭到海啸的侵袭。

1960年5月,厄运又笼罩这个国家。从5月21日凌晨开始,在智利的蒙特港附近海底,突然发生了罕见的强烈地震。震级之高、持续时间之长、波及面积之广,实属少有。大地震一直持续到6月23日,在前后1个多月的时间内,先后发生了225次不同震级的地震。震级在7级以上的有10次之多,其中震级大于8级的有3次。

当5月21日地震刚刚发生时,震动还比较轻微,但这种颤动与以往地震不同的是,它连续不断地发生着。接着,震级一次高于一次,震动也一次比一次剧烈。仓皇之中,人们摇摇晃晃跑出室外。

这时虽然也有一些不太结实的房屋被震塌、震裂,偶然也有慌不择路的人们被压死和砸伤,但一些比较牢固的建筑物还都安然无恙。由于地震开始来势并不那么凶猛,人们还有时间躲避,伤亡人数不多。然而,连续两天持续不断的震荡使人们产生了松懈麻痹情绪,由于破坏程度不大,人们不像开始那样惧怕地震,有人甚至搬进了已被震裂的房屋中居住。

5月22日下午19点11分,忽然地声大作,震耳欲聋。地震波像数千辆隆隆驶来的坦克车队从蒙特港的海底传来。不久,大地便剧烈地颤动起来。这次地震,是世界地震史上一次震级最高、最强烈的地震,震级达8。9级(后修订为9。5级)。它发生在位于太平洋智利海沟、蒙特港附近海底,震中为3。2°S,76。6°W,影响范围在南北800千米长的椭圆内。这场超级强烈地震持续了将近3分钟之久,给当地居民带来了严重的灾难。蒙特港是智利的一个重要港口,设施完备先进,具有较强的吞吐能力,但在这场地震的淫威下,所有房屋设施都被震塌,许多人被埋进碎石瓦砾中。

大震之后,忽然海水迅速退落,露出了从来没有见过天日的海底,那些鱼虾蟹贝等海洋动物,在海滩上拼命挣扎。一些有经验的人们知道大祸即将来临,纷纷逃向山顶,或登上搁浅着的大船,以躲避即将发生的新劫难。大约过了15分钟后,海水又骤然而涨。顿时波涛汹涌澎湃,滚滚而来,浪涛高达8~9米,最高达25米。那些留在广场、港口、码头和海边的人们顿时被吞噬,海边的船只、港口和码头的建筑物均被击得粉碎……

随即,巨浪又迅速退去。所过之处,凡是能够带动的东西,都被潮水席卷而走。海潮如此一涨一落,反复震荡,持续了将近几个小时。太平洋东岸的城市,刚被地震摧毁变成了废墟,此时又频遭海浪的冲刷。那些掩埋于碎石瓦砾之中还没有死亡的人们,却被汹涌而来的海水淹死。在几艘大船上,有数千人在此避难,但随着大船被巨浪击碎或击沉,顿时被波浪全部吞没,无一人幸免。太平洋沿岸,以蒙特港为中心,南北800千米,几乎被洗劫一空。

在这次大海啸的灾变中,除智利首当其冲之外,还涉及到相当广泛的地区。太平洋东西两岸,如美国夏威夷群岛、日本、俄罗斯、中国、菲律宾等许多国家与地区,都受到了不同程度的影响,有的损失也十分惨重。

地震发生后,海啸波又以每小时700千米的速度,横扫了西太平洋岛屿。仅仅14个小时,就到达了美国的夏威夷群岛。到达夏威夷群岛时,波高达9~10米,巨浪摧毁了夏威夷岛西岸的防波堤,冲倒了沿堤大量的树木、电线杆、房屋、建筑设施,淹没了大片大片的土地。不到24小时,海啸波走完了大约1。7万千米的路程。到达了太平洋彼岸的日本列岛。此时,海浪仍然十分汹涌,波高达6~8米,最大波高达8。1米。翻滚着的巨浪肆虐着日本诸岛的海滨城市。本州、北海道等地,停泊港湾的船只、沿岸的港湾和各种建筑设施,遭到了极大的破坏。临太平洋沿岸的城市、乡村和一些房屋以及一些还来不及逃离的人们,都被这突如其来的波涛卷入大海。这次由智利海啸波及的灾难,造成了日本数百人的死亡,冲毁房屋近4000所,沉没船只逾百艘,沿岸码头、港口及其设施多数被毁坏。

智利大海啸还波及了太平洋沿岸的俄罗斯。在堪察加半岛和库页岛附近,海啸波涌起的巨浪亦达6~7米左右,致使沿岸的房屋、船只、码头、人员等遭到不同程度的破坏和损失。在菲律宾群岛附近,由智利海啸波及的巨浪也高达7~8米左右,沿岸城市和乡村居民遭到了同样的厄运。中国沿海由于受到外围岛屿的保护,受这次海啸的影响较小。但是,在东海和南海的验潮站,都记录到了这次地震海啸引发的汹涌波涛。总之,智利大海啸对太平洋沿岸大部分地区,都造成了程度不同的破坏,其影响范围之大,为历史所仅见。

南亚大海啸

2004年印度洋大地震发生于2004年12月26日UTC时间00:58:55(雅加达,曼谷当地时间07:58:55)。震央位于印度尼西亚苏门答腊以北的海底。当地地震局测量到的强度为6。8级,香港、中国大陆及美国量度到的强度则为里氏(芮氏,黎克特制)8。5至8。7。其后香港天文台和美国全国地震情报中心分别修正强度为8。9和9。0。这是自1964年阿拉斯加耶稣受难日地震来最强的地震,也是1900年以来强度第四的地震。有数万人在地震引发的海啸中死亡,一些地区的海啸高达十多米(33英尺)。

这次地震及其引发的大海啸对东南亚及南亚地区造成巨大伤亡,远至波斯湾的阿曼、非洲东岸的索马里及毛里求斯、留尼汪rl]等岛国。印度有大约一万人死亡、斯里兰卡有超过四万人遇难,而印度尼西亚的总死亡人数可能多达二十万人,伤者可能达三万人之多。

2.海底火山

所谓海底火山,就是形成于浅海和大洋底部的各种火山。包括死火山和活火山。地球上的火山活动主要集中在板块边界处,而海底火山大多分布于大洋中脊与大洋边缘的岛弧处。板块内部有时也有一些火山活动,但数量非常少。海底火山可分3类,即边缘火山、洋脊火山和洋盆火山,它们在地理分布、岩性和成因上都有显著的差异。海底火山喷发时,在水较浅、水压力不大的情况下,常有壮观的爆炸,这种爆炸性的海底火山爆发时,产生大量的气体,主要是来自地球深部的水蒸气、二氧化碳及一些挥发性物质,还有大量火山碎屑物质及炽热的熔岩喷出,在空中冷凝为火山灰、火山弹、火山碎屑。

海底火山分类:

1.边缘火山。沿大洋边缘的板块俯冲边界,展布着弧状的火山链。它是岛弧的主要组成单元,与深海沟、地震带及重力异常带相伴生。

2.洋脊火山。大洋中脊是玄武质新洋壳生长的地方,海底火山与火山岛顺中脊走向成串出现。据估计全球约80%的火山岩产自大洋中脊,中央裂谷内遍布在海水中迅速冷凝而成的枕状熔岩。中脊处的大洋玄武岩是标准的拉斑玄武岩。这种拉斑玄武岩是岩浆沿中脊裂隙上升喷发而生成的产物,它组成了广大的洋底岩石的主体。

3.洋盆火山。散布于深洋底的各种海山,包括平顶海山和孤立的大洋岛等,是属于大洋板块内部的火山。

海底火山与造岛:1963年11月15日,在北大西洋冰岛以南32公里处,海面下130米的海底火山突然爆发,喷出的火山灰和水汽柱高达数百米,在喷发高潮时,火山灰烟尘被冲到几千米的高空。

经过一天一夜,到11月16日,人们突然发现从海里长出一个小岛。人们目测了小岛的大小,高约40米,长约550米。海面的波浪不能容忍新出现的小岛,拍打冲走了许多堆积在小岛附近的火山灰和多孔的泡沫石,人们担心年轻的小岛会被海浪吞掉。但火山在不停地喷发,熔岩如注般地涌出,小岛不但没有消失,反而在不断地扩大长高,经过1年的时间,到1964年11月底,新生的火山岛已经长到海拔170米高,1700米长了,这就是苏尔特塞岛。

两年之后,1966年8月19日,这座火山再度喷发,水汽柱、熔岩沿火山口冲出,高达数百米,喷发断断续续,直到1967年5月5日才告一段落。这期间,小岛也趁机发育成长,快时每昼夜竟增加面积0。4公顷,火山每小时喷出熔岩约18万吨。

海底火山的分布:海底火山的分布相当广泛,大洋底散布的许多圆锥山都是它们的杰作,火山喷发后留下的山体都是圆锥形状。据统计,全世界共有海底火山约2万多座,太平洋就拥有一半以上。这些火山中有的已经衰老死亡,有的正处在年轻活跃时期,有的则在休眠,不定什么时候苏醒又“东山再起”。现有的活火山,除少量零散在大洋盆外,绝大部分在岛弧、中央海岭的断裂带上,呈带状分布,统称海底火山带。太平洋周围的地震火山,释放的能量约占全球的80%。海底火山,死的也好,活的也好,统称为海山。海山的个头有大有小,一二公里高的小海山最多,超过5公里高的海山就少得多了,露出海面的海山(海岛)更是屈指可数了。美国的夏威夷岛就是海底火山的功劳。它拥有面积l万多平方公里,上有居民10万余众,气候湿润,森林茂密,土地肥沃,盛产甘蔗与咖啡,山清水秀,有良港与机场,是旅游的胜地。夏威夷岛上至今还留有5个盾状火山,其中冒纳罗亚火山海拔4170米,它的大喷火口直径达5000米,常有红色熔岩流出。1950年曾经大规模地喷发过,是世界上著名的活火山。

我国陆地上的火山已经有较多记载,而我国海底同样也有火山存在。我们中国的海底火山如何分布?中国灾害防御协会火山专业委员会主席樊祺诚表示,我国的海底火山年代久远,目前来看几乎没有海底火山活动。

我们中国主要是大陆内部的火山,现在海洋里面特别像中国的南海有一些火山,但是它大概都是几十万年甚至百万年以上的死火山,海南岛或者雷州半岛周边的海域里面有一些火山活动,涠洲岛的火山是一个火山岛,它也是在百万年以前形成的,那么这个岛最新的活动大概在3万年左右,就是一个比较新的火山了。还有东海台湾岛的北部宜兰县北边的海域里也有一些比较新的火山活动,在一万年以来可能有一些火山活动。

历史上,著名的陆地火山喷发并不少见,但海底火山的威力也许您还不十分了解。中国灾害协会火山专业委员会主席樊祺诚介绍说,不论陆地火山还是海底火山,其强烈喷发时的岩浆和有害气体,对人类的危害都是极大的。

火山灾害主要由火山喷雾造成,细的就是像火山灰了,这个火山灰造成的我们环境、天气、气候的一些变化,还有喷出的有害气体,氯化氢、氧化硫甚至造成酸雨。典型的一个例子,喀麦隆尼奥斯湖,1986年尼奥斯湖的二氧化碳就像拔去了塞子的香槟酒一样,突然从尼奥斯湖喷出,水柱可以高达80多米。由于二氧化碳比空气重力要大,二氧化碳气流口溢出之后紧贴地面,不到半个小时,尼奥斯湖下部的一个村庄大概在25平方公里这个范围内有窒息者1700人。

正如一个硬币的两面,海底火山也可以有效利用,还可以通过一定的观测手段进行预测。

海底火山很重要的对我们人类的贡献他就是造岛,夏威夷火山岛就是火山岛造成的嘛,加纳利群岛还有加勒比海地区的火山岛。海底火山喷发可以监测,监测有很多,有地震的办法,有GPS的办法,或者温泉可以对火山进行监测的。

海底火山就是形成于浅海和大洋底部的各种火山。他们分布相当广泛,据统计,全世界共有海底火山约2万多座,太平洋就拥有一半以上,这些火山中有的已经衰老死亡,有的正处于年轻活跃时期,有的则在休眠,不定时间时候苏醒又东山再起。海底火山绝大部分位于海底,火山位于构造板块运动的附近区域,被称为中洋脊。当熔融岩浆经过地幔沿着裂谷喷溢就产生了海底火山爆发,那些大洋脊散步的许多圆锥山都是它们的杰作。尽管多数海底火山位于深海,但是也有些位于浅水区域,在喷发时会向空中喷出物质。

目前全世界海底有5000座活火山,它们的高度、大小各不相同,由于大地震和冒烟等火山喷发迹象难以被发现,海底火山常常被人们忽略。世界上最壮观的十座海底火山分别是:夏威夷摩罗基尼坑火山口、美国加州莫洛岩石、苏特西岛海底火山、冰岛埃尔德菲尔火山、日本琉璜岛附近海底火山、新西兰兄弟火山、海利火山、日本NW-罗塔1火山、加勒比海基克姆詹尼海底火山、南极洲布兰斯菲尔德海峡海底火山。

3.海底地震

是地下岩石突然断裂而发生的急剧运动。岩石圈板块沿边界的相对运动和相互作用是导致海底地震的主要原因。海底地震分布规律和发生机制的研究,是板块构造理论的重要支柱。海底地震及其所引起的海啸,给人类带来灾难。

海底地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊,分别相当于洋壳的俯冲破坏与扩张新生地带。两带的地震活动性质截然不同。

活动大陆边缘地震带。

位于板块俯冲边界,主体是环太平洋地震带,此外还包括印度洋爪哇海沟附近,大西洋波多黎各海沟及南桑威奇海沟附近的地震带。环太平洋地震带释放的地震能量约占全球总量的80%。这里既有浅源(<70千米)地震,也有中源(70~300千米)地震和深源(300~700千米)地震,地震带较宽。震源深度通常自洋侧(海沟附近)向陆侧加深,构成一倾斜的震源带,称贝尼奥夫带。全球几乎所有的深源地震,以及大多数的中、浅源地震都发生在板块俯冲边界。全球最大震级(8。9级)即发生在这里。

大洋中脊地震带。

该处为分离型板块边界,只有浅源地震,地震带狭窄、连续,宽度仅数十千米,释放的地震能量占全球总量的5%。

4.赤潮

赤潮是一种自然现象,也是人为因素引起的。人类早就有相关记载,如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述:“河里的水,都变作血,河也腥臭了,埃及人就不能喝这里的水了”。在日本,早在腾原时代和镰时代就有赤潮方面的记载。1803年法国人马克·莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831—1836年,达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。据载,中国早在2000多年前就发现赤潮现象,一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。

“赤潮”,被喻为“红色幽灵”,国际上也称其为“有害藻华”,赤潮又称红潮,是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族,除了一些大型海藻外,很多都是非常微小的植物,有的是单细胞植物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同,海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。

首先,赤潮的发生,破坏了海洋的正常生态结构,因此也破坏了海洋中的正常生产过程,从而威胁海洋生物的生存。

其次,有些赤潮生物会分泌出粘液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸,导致窒息死亡。含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡。人类食用含有毒素的海产品,也会造成类似的后果。

再次是大量赤潮生物死亡后,在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧,造成缺氧环境,引起虾、贝类的大量死亡。

随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。同时,由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题;海运业的发展导致外来有害赤潮种类的引入;全球气候的变化也导致了赤潮的频繁发生。

美国和日本曾是世界上两个赤潮严重的国家。50年代到60年代中期,美国佛罗里达州沿岸几乎每年都有赤潮发生,造成了鱼、虾、贝类的大量死亡,就连以这些生物为食的海龟、海豚也不能幸免。

据日本1979年的统计,在全部的海洋污染事件中,赤潮占8%,从1970年以来,赤潮已成为日本一种不可避免的海洋灾害。以濑户内海为例,1955年前的几十年间共发生过5次赤潮,而1959—1965年10年间就发生了39次;1996—1980年15年间竟先后发生了2589次,平均每年170余次,其中造成严重危害的305次。1975年和1976年两年,每年都在300次以上。据统计,1965—1973年5年间,日本全国因赤潮造成的渔业经济损失达2417亿日元,每年平均几百亿日元。

我国近年来赤潮发生的频率也越来越高,地区也越来越广。据不完全统计,1980—1992年,在我国海域共发现赤潮近300起,是70年代的15倍。赤潮发生的范围涉及南海、东海、黄海和渤海,其中珠江口、湛江港、舟山群岛、长江口、胶州湾、大连湾、辽东湾和渤海湾是赤潮的多发区。

5.潮汐

月有阴晴圆缺,海有涨潮落潮。海洋中的海水每天都按时涨落起伏变化。在古时候,人们把白天的涨落称为“潮”,夜间的涨落叫作“汐”,合在一块儿就叫“潮汐”。潮汐是海洋中常见的自然现象之一。潮汐现象使海面有规律的起伏,就像人们呼吸一样,所以潮汐又被称为是大海的呼吸。当海水涨潮时,只见那潮流像骏马一般,从大海的远处奔腾而来,转眼间水满湾畔,惊涛拍岸,发出雷鸣般的轰鸣,飞沫四溅,一股海星味儿扑鼻而来。而在海水退潮时,也别有一番景致。只见海水渐次回落,转瞬间,被海水覆盖的金黄色沙滩、奇形怪状的礁石,就会呈现在人们眼前。

潮汐形成原理

潮水为什么不停回旋,是什么力量促使海水发生如此规律性的升降、涨落?这种现象曾引起了古人的思考,不知究竟是什么原因造成的。后来细心的人们发现,潮汐每天都要推迟一会儿,而这一时间和月亮每天推迟的时间是一样的,因此就想到潮汐和月球有着必然的联系。我国古代地理著作《山海经》中已提到潮汐与月球的关系,东汉时期的哲学家王充在《论衡》中明确指出:“涛之起也,随月升衰”。但是直到牛顿提出万有引力定律,法国天文学家拉普拉斯才从数学上证明潮汐现象是海水受太阳和月亮(主要是月亮)的引力作用而形成的。

根据万有引力定律可知,世界上任何两个物体都是相互吸引的。引力的大小与两物体的质量乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。两个物体的质量越大,彼此的引力就越大;两个物体间距离越远,则引力越小。众所周知,地球一年绕太阳公转一圈是一年,月亮一年绕太阳公转一圈是一月。以地球——月亮为例,它们之间彼此都有吸引力,如果它们保持都静止不动,就会发生碰撞。但是因为它们在不停地转动,又会产生与引力方向相反的离心力,而且两个力的大小相等,因此处于平衡状态。可是,地球表面每个质点受月亮的引力,大小并不一样;有的地方,引力大于离心力;有的地方小于离心力,它们的两个力之间的差值,就是引起潮汐现象的引潮力。

在地球上,各个地方的引潮力,会随着地球、月亮之间的距离远近而变化,加上地球也不停地自转,随时都在变化着。从而,各个地方在不同时间,会发生大小各不相同的潮汐现象。

太阳的引潮力虽然不大,不及月球的1/2,但也能够影响潮汐的大小。有时它和月球形成合力,相辅相成;有时是斥力,相互牵制抵消。在新月或满月时,太阳和月球在同一方向或正相反方向施加引力,产生高潮;但在上弦或下弦时,月球和太阳的引力相互对抗,产生低潮。其周期约半月。从一年看来,也同样有高低潮两次。春分和秋分时,如果地球、月球和太阳几乎在同一平面上,这时引潮力是最大的,造成一年中出现两次最高潮汐期。

世界名潮

我国的钱塘潮被公认为“世界第一大涌潮”,也称钱江潮、海宁潮,潮头高达8米左右,潮头推进速度每秒达近10米。钱塘潮由来已久,它始于唐,盛于宋,以其潮高、多变、凶猛、惊险而享誉海内外,钱塘潮一日2次,昼夜间隔12小时,一年有120多个观潮佳日。故海宁有“天天可观潮,月月有大潮”一说。

在世界许多河口处都会发生涌潮现象,如巴西的亚马逊河、北美的科罗拉多河、法国的塞纳尔河、英国的塞汶河等,但钱塘江涌潮的强度和壮观现象,除亚马逊河外,其他河流均无法与之相媲美。亚马逊河的涌潮强度与钱塘江虽然有得一比,但钱塘江河口江道摆动频繁,涌潮潮景形态多样。因此钱塘潮可说是首屈一指,无可比拟。

钱塘潮为什么如此凶猛、惊险呢?喇叭形的河口是主要原因之一。杭州湾外的江面宽度约100公里,离岸越远的地方越窄,到距湾口90公里的钱塘江口的海盐澉浦时,宽度只有20公里,而杭州市区的河宽仅有约1000米右。当大量潮水涌入狭窄的河道时,水面就会迅速地壅高。又因为此处的河底堆积着大量泥沙形成沙坎,进入湾口的潮波遇到沙坎,水深减小,阻力增大,前坡变陡,后坡相应变缓。当前坡陡到一定程度后,前锋水面明显涌起,像一道高速推进的直立水墙,实为天下奇观。

不过,世界上有许多江河的河口,都具有外大内窄、外深内浅的特点,为什么不如钱塘江大潮那样汹涌呢?原来高潮的出现与河水流动的速度有着紧密的联系,当潮水涌来时,它与河水流动的方向恰好相反。在每年的中秋节前后,钱塘江河口的河水流速与潮水流速几乎相等,当力量相等的河水与潮水相互碰撞时,就会激起巨大的潮头。另外,在浙北沿海一带,夏秋之交经常有东南风或东风,风向与潮水方向基本一致,从而也会助长它的气势。总之,钱塘潮的形成是受天文和地理多方面因素的影响。

钱塘潮魅力非凡,白天有波澜壮阔的气势,晚上有温柔和缓的姿势。看潮是一种乐趣,听潮是一种遐想。难怪有人说“钱塘郭里看潮人,直到白头看不足。”

在海洋世界中,涨潮时的水位线就称高潮线,退潮后的水位线叫低潮线,而潮间带是介于大潮高潮线到大潮低潮线之间的区域。下面对它们进行详细的介绍。

潮汐涨至最高潮时,海水水面与海岸陆地相接的界线,就是高潮线。在不同地点、不同时间,高潮线并不完全一致。通过专业的测定和计算,可以得到高潮线的平均值。

在涨潮落潮过程中,随着海面的降落至停潮时的海水面与陆地相吻合的界线,即低潮线。低潮线是一个与高潮线相对的概念。

潮间带即陆地向海洋过渡的中间地带,也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围。潮间带以上,海浪可以达到的海岸,称为潮上带。潮间带以下,向海延伸至约30米深的地带,称为亚潮带。

潮汐退去后,在低潮线以上积水的小水池称为“潮池”。潮池里的生物必须有足够的能力来忍受温差和含氧量的剧烈变化。这一处环境变化非常大,时而干燥时而潮湿,温度时高时低,含盐度也会发生变化。在我国台湾,当地的人们利用潮间带特有的生态环境,打造出盐田、渔塭、蚵架、竹筏等样貌,形成台湾西部海岸特有的人文景观。

根据潮汐的活动特点,潮间带又分为以下三个区:

(1)高潮区:又称上区,它位于潮间带的最上部,上界为大潮高潮线,下界是小潮高潮线。它被海水淹没的次数很少且时间短,只有出现大潮时才会被淹没。

(2)中潮区:又称中区,它在潮间带中所占的部分最大,上界为小潮高潮线,下界是小潮低潮线,属于十分典型的潮间带地区。

(3)低潮区:又称下区,上界为小潮低潮线,下界是大潮低潮线。低潮区一般都浸在水里,只有在大潮落潮时人们才能看到。

由于海洋的地形各不相同,潮间带的垂直长度可从几米到几百米长。它占全球海洋的面积虽然很少,却包含着多种不同类型的生物,与人类的关系最为密切。

潮汐有大潮和小潮之分。每当农历朔、望之后一两天,月球所引起的太阴潮与太阳所引起的太阳潮相合,出现大潮;上弦和下弦之后的一两天,太阴潮与太阳潮相消,则会出现小潮。若从全球范围来看,潮汐现象实际上是海水波动的一种形势,它既会垂直升降,也会发生水平的流动。

天文大潮

天文大潮属正常的天文潮汐现象,它的周期是18.6年,人们在它到来的前几年就能预测出来。

通常情况来讲,天文大潮是不会带来灾难的。但是在某些特定环境下会构成水害。第一种情况,如果天文大潮期间有台风或将有台风登陆,就会暴发风暴潮。

风暴潮是发生在沿海一带的海洋灾害。它是由强风或气压骤变等强烈的天气系统对海面作用导致水位急剧升降的现象,通常会给沿海地区造成一定危害。风暴潮灾害居海洋灾害之首位,世界上大多数因强风暴引起的特大海岸灾害都是由风暴潮造成的。因此,其威力不可小觑。

2007年3月4日傍晚,特大风暴潮袭击山东烟台海滨大堤,激起巨浪

第二种情况,如果江河水位较低,海潮上溯范围扩大,咸害程度加重,就会导致咸潮的出现。

咸潮是一种自然现象,它是由太阳和月球对地表海水的吸引力引起的,又称咸潮上溯、盐水入侵。当淡水河中的水不足时,海水就会发生倒灌,咸淡水混合造成上游河道水体变咸,就会形成咸潮。咸潮多发生于冬季或干旱的季节,每年10月到第二年3月之间出现在河流与海洋的交汇处,比如长三角、珠三角周围的地方。

如果天气发生变化或涨潮退潮,都会对咸潮造成影响。尤其在天文大潮时,咸潮上溯的情况更为严重。另外,全球气候变暖导致海平面上升过程让咸潮逐渐地增加,但长期下来就会有明显的变化。

天文小潮

再来简单地介绍一下天文小潮。在农历初七和农历二十二左右,由于太阳和月亮对地球潮汐的影响相互抵消,所产生的潮汐高度也较低,就被称为小潮。因此,生活中经常有“初一、十五涨大潮,初八、廿三到处见海滩”的说法。

潮汐现象非常复杂,潮汐涨落因时因地而异,所以会出现不同类型的潮汐,它们也都有着各自不同的特点。

就海水涨落的高低来说,每个地方都是不一样的。有的地方潮水几乎察觉不出,有的地方却高达几米。在我国台湾省基隆,涨潮时和落潮时的海面只有半米之差,而杭州湾的潮差竟达8.93米。在一个潮汐周期里,各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不相同。尽管潮汐现象十分复杂,但其类型不外乎三种。

全日潮型:一个太阴日(即以月球为参考点所度量的地球自转周期)内只出现一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。世界上最具代表性的全日潮海区是南海的北部湾。

半日潮型:一个太阴日内分别出现两次高潮和低潮,第一次高潮和低潮的潮差与第二次高潮和低潮的潮差基本一致,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎是一样的,都在6小时12.5分左右。我国渤海、东海、黄海的许多地区都是半日潮型,比如说大沽、青岛、厦门等。

混合潮型:一个月内有些日子会出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差差别很大,涨潮过程和落潮过程的时间也不相等;而有些日子则出现一次高潮和一次低潮。我国南海大多地区属混合潮型。如榆林港,15天出现全日潮,其他15天则会出现不规则的半日潮,潮差较大。

不论是哪一种潮汐类型,在每月农历初一、十五以后两三天内,都会发生一次潮差最大的大潮,那时海潮涨得最高,落得最低。在每月农历初八、二十三以后两三天内,各会发生一次潮差最小的小潮,那时海潮涨得不高,落得也不低,潮差较小。

千百年来,中国人民通过实践总结出许多潮汐的计算方法,如八分算潮法就是其中较为简单的一种。公式为:农历上半月,即初一至十五,日历×0.8,例如是十五,那么当天涨潮的时间就是15×0.8=12,即12点整。到了下半月,只要将日历数(农历)先减去15,再乘以0.8就可以算出潮汐时间,例如是二十,那么当天涨潮的时间就是(20-15)×0.8=4,即4点整。

6.台风灾害

台风只发生在一些沿海地带,是热带气旋的一个类别。在气象学上,将它定义为:热带气旋中心持续风速达到12级(即每秒32。7米或以上)称为飓风(hurricane),这一名称使用在北大西洋及东太平洋地区;而对于北太平洋西部地区,即是指赤道以北,东经100度以东的地区,这种灾害被称为台风(typhoon)

处于热带区域的海面由于长期受到太阳的直射而使海水温度不断升高,海水在蒸发的过程中又提供了充足的水汽。而水汽在抬升中发生凝结,释放大量潜热,促使对流运动的进一步发展,令海平面处气压下降,造成周围的暖湿空气流入补充,然后再抬升。如此循环,形成正反馈,即第二类条件不稳定(CISK)机制。在部分条件合适的海面上,这种循环的影响范围更是会不断地扩大,有时甚至可达数百至上千公里。

由于地球自转时是由西向东做高速自转的,致使气流柱与地球表面不断地产生摩擦,而且在越接近赤道的地区摩擦力就越强,这就引导气流柱逆时针旋转(南半球系顺时针旋转)。由于气流柱旋转的速度跟不上地球自转的速度而形成一种感觉上的西行,这就形成了现在我们所说的台风和台风路径。

在一些热带或副热带海洋上,由于近海洋面的温度过高,使得大量的空气受温度的影响不断地膨胀上升,这样就会使近洋面气压降低,外围空气源源不断地补充流入上升去。受地转偏向力的影响,流入的空气旋转起来。而上升空气膨胀变冷,其中的水汽冷却凝结形成水滴时,要放出热量,又促使低层空气不断上升。这样一为来,近洋面的气压会下降得更快,空气旋转也变得更加猛烈,以致最终形成了台风。

从台风的结构来看,它要想产生就必须具备以下几个条件。

一、高温、高湿的大气是首要的条件。由于热带海洋底层的大气温度与湿度主要决定于海面水温,而台风的形成只能在海温高于27℃的暖洋面上,就连60米深度的水温也有要求,一般同样要高于26℃~27℃。

二、除了高温、高温的条件外,还要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且低层辐散必须低于高层辐合,只有这样才能保证有足够的上升气流,从而低层扰动才能不断地加强。

三、台风要想形成,垂直方向的风速就不能相差太大,这样才能保证上下层空气相对运动较小。只有上下层空气相对运动极小,才可以让初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存于台风眼区的空气柱中,形成并加强台风暖中心结构。

四、地转偏向力作用必须足够大。因为地球自转有利于气旋性涡旋的生成。而地转偏向力是从赤道向南北两极逐渐增大的,在赤道附近几乎为零,所以台风不会发生在赤道上,它基本都发生于约离赤道5个纬度以上的洋面上。

台风源都分布在西北太平洋的低纬度洋面上。在西北太平洋上从最初的热带扰动发展为台风的初始位置,在经度和纬度方面都存在着相对集中的地带。而在太平洋的东西方向上,最初的热带扰动发展成台风多发的4个海区:分别是中国的南海海区;菲律宾群岛以东、琉球群岛、关岛等附近海面,这也一个最重要的台风发源地;马里亚纳群岛附近的海面;马绍尔群岛附近的海面。这4个海区都是台风集中分布的地区,多数台风都源于这些海区。

在国际上,台风的强度及分级都是依据是其中心附近的最大风力来确定的。

一、台风的分级。台风按其中心附近最大风力来分,从大小共分为6个级别。别超强台风:底层中心附近最大平均风速要达到51。0米/秒以上,即16级或以上。强台风:底层中心附近最大平均风速41。5~50。9米/秒,也即14~15级。台风:底层中心附近最大平均风速32。7~41。4米/秒,也即12~13级。强热带风暴:底层中心附近最大平均风速24。5~32。6米/秒,也即风力10~11级。热带风暴:底层中心附近最大平均风速17。2~24。4米/秒,也即风力8~9级。而对于热带低压,是指其中心附近最大平均风速为10。8~17。1米/秒的台风,也即风力达6~7级。

台风的动力分为内力和外力两种,它又决定了台风的移动方向和速度。内力是台风范围内因南北纬度差距所造成的地转偏向力差异引起的向北和向西的合力,台风范围愈大,风速愈强,内力愈大。外力是台风外围环境流场对台风涡旋的作用力,即北半球副热带高压南侧基本气流东风带的引导力。内力主要在台风初生成时起作用,外力则是操纵台风移动的主导作用力,因而台风基本上自东向西移动。由于受副热带高压的形状、位置、强度及其他因素的影响,致使台风移动的路径变得多种多样。下图是北太平洋西部地区台风移动的路径示意图,其路径大致可以分为三条:

(1)向西移动的台风自菲律宾一直向西移动,穿过南海在我国的海南岛、广西或越南的北部地区登陆,这种台风多发生在北半球冬、春两季。当时北半球副高偏南,所以台风生成纬度较低,路径偏南。该路线台风一般只在北纬16度以南的地区便进入到南海,最后会在越南登陆,波及的国家有泰国、柬埔寨、缅甸等国,有时甚至会进入到孟加拉湾。

(2)登陆型的台风,一般都是自东南向西北方向移动,先在台湾登陆,后穿台湾海峡,在中国的广东、福建、浙江等沿海地区再次登陆,并逐渐减弱为热带低压。而这种登陆型的台风也是对我国影响最大的一种台风。

(3)抛物线型台风先向西北移动,当快到中国的东部的沿海地区时,并没有登陆而是转而向东北移动,即向日本附近转去。这种台风所移动的路径大致呈抛物线形状,它多发生于5~6月和9~11月份。

台风从形成到消亡也是要经历一个相对漫长的演变。它们在形成后,一般都会移出源地并经过发展、成熟、减弱和消亡的演变过程。一个发展成熟的台风,气旋半径一般为500~1000km,最高也可达15~20km。台风也可以分为三个部分,从外至内,分别为外围区、最大风速区和台风眼。外围区的风速从外向内增加,有螺旋状云带和阵性降水;而最大风速区会产生最强大的降水,平均宽8~19km,它与台风眼之间有环形云墙;台风眼位于台风中心区,呈圆形或椭圆形,直径约10~70km不等,平均约45km。台风眼区的风速、气压都是最低,天气表现为无风、少云和干暖。随着台风的不断加强,台风眼就会逐渐缩小、变圆。而在卫星云图上观察那些弱台风、发展初期的台风通常是没有台风眼的,都是因为它们势力较弱的原因。

防患事项

提示一:不可在海中或岸边游泳

当台风来临时海水潮涌,大浪极其凶猛,这时千万不要下海游泳,就算是在海滩上游泳也是十分危险的。

提示二:故事发生时不可盲目行动

台风登陆时难免会造成人员的伤亡,若发生外伤、骨折、触电等情况,千万不要盲目自救,最好能拨打急救电话。外伤主要是头部外伤,一般都是被刮倒的树木、电线杆或高空坠落物击伤的。而电击伤则主要是被刮倒的电线击中,或踩到掩在树木下的电线。这时千万不要打赤脚,最好穿雨鞋,既可防雨又能预防触电。在外边行走时,也要仔细观察周围的环境后再走,以免踩到电线。通过一些狭窄的小巷时,更是要留心,围墙、电线杆倒塌是极为常见的,所以一定要小心,以防事故发生。

提示三:尽量远离建筑工地

最好与一些建筑工地保持一定的距离,因为正在建设的工地的围墙经雨水渗透后,极可能会松动;还有一些围栏,也可能倒塌;一些散落在高楼上没有及时收集的材料,譬如钢管、榔头等,说不定会被风吹下;而有塔吊的地方,更要注意安全,因为如果风大,塔吊臂有可能会折断。还有在经过一些正在进行立面整治的建筑时,最好也选择绕行,不要冒失往下面走,以免造成不必要的伤亡。

提示四:出行最好换乘火车

在所有的交通方式中,只有火车是受天气因素影响最小的,所以建议出门时日子好选乘火车,最好也不要自行开车出门。

提示五:检查家中窗台、阳台

当台风来临前,为了自己和他人的安全应将自家阳台、窗台上的物品移入室内。因为这些小物品在台风来临时很可能会随着大风掉落下去,造成人员伤亡。

7.风暴潮

风暴潮是发生在近海岸的一种海洋灾害,它是一种灾害性的自然现象。它是由强风或气压骤变等强烈的天气系统对海面作用导致水位急剧升降的现象,常给沿海一带造成危害。由于剧烈的大气扰动,如强风和气压骤变导致海水异常升降,使受其影响的海区的潮位大大地超出平常潮位的现象,该现象被称为风暴潮。又可称其为“风暴海啸”、“气象海啸”或“风潮”等。

根据风暴的性质,通常可将风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮两大类。台风风暴潮是由台风引起的,多发生于夏秋季节。其特点是:来势凶猛、速度快、强度大、破坏力强。凡是有台风影响的国家,其沿海地区均有台风风暴潮发生;温带风暴潮是由温带气旋引起的,多发生于春秋季节,夏季偶尔也有发生。其特点是:增水过程比较平缓,增水高度低于台风风暴潮。该类型的风暴潮主要常见于中纬度沿海地区,其中以欧洲北海沿岸、美国东海岸以及我国北方海区沿岸。

而这两种风暴潮在我国均有发生,我国也是世界上这两类风暴潮灾害都非常严重的少数国家之一。在我国风暴潮这种气象灾害一年四季均可发生,从南到北的海区沿岸均无幸免。

那么风暴潮究竟有什么特征呢?风暴潮的周期介于地震海啸与低频天文海啸的周期之间,一般为1~102小时。风暴潮的高度与台风或低气压中心气压低于外围的气压差成正比例,其中心气压每降低1hPa,海面约会上升1厘米。而如果是较大的风暴潮,则就会引起沿海水位暴涨,发生海水倒灌,这时海水就会泛滥成灾,给沿海地区带来巨大的灾难。

风暴潮有很多名称,如“风暴海啸”或“气象海啸”,而在我国的历史上又多称它为“海溢”、“海啸”或“大海潮”等,并把风暴潮所带来的灾害称为“潮灾”。风暴潮的空间范围一般由几十公里至上千公里,但有时其区域也会随大气扰动因子的移动而移动。因而有时其影响范围也会达到一两千公里,且影响时间更是可持续数天之久。

风暴潮能否成灾会有很多因素,但却往往取决于其最大风暴潮位是否能与天文潮高潮相叠,如能相叠则会造成无法想象的灾难。当然,除此之外,也要取决于受灾地区的地理位置、海岸形状、岸上及海底地形,尤其是沿海地区的承载能力。如果最大风暴潮位恰与天文大潮的高潮相叠,则会导致发生特大灾难。1992年8月28由于受到此类风暴潮的影响,我国东部沿海发生了建国以来影响范围最广、损失最为惨重的一次风暴潮灾害。其持续天数达到了4日之久,其范围从南到北先后波及福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北和辽宁等省、市地区。此次风暴潮波及的海岸线长达近万公里,且都遭受了不同程度的袭击。受灾人口多达2000多万,并且造成了194人死亡,毁坏的海堤为1170公里,受灾农田193。3万公顷,直接经济损失高达90多亿元。从这一系列的数字不难看出风暴潮给社会和人类带来的损失有多么惨重。

但并不一定就是遇天文大潮或高潮才会给人类带来如此惨重的灾难,有时如果风暴潮位非常高,也会造成严重潮灾。如8007号台风风暴潮就属于这种情况。当时正逢天文潮平潮,由于出现了5。94米的特高风暴潮位,仍造成了严重的风暴潮灾害。依风暴潮专家的意见,对地风暴潮所产生的灾害,一般划分为特大潮灾、严重潮灾、较大潮灾和轻度潮灾四个等级。

8.强热带风暴

强热带风暴是一种热带气旋。强热带风暴的底层中心附近最大平均风速为24。5~32。6m/s,底层中心附近最大风力为10~11级。当热带气旋近中心最大风力为10~11级(24。5~32。6米/秒)时,称为强热带风暴。如果强热带风暴继续加强的话,就会形成台风。

首先,需要有足够广阔的热带洋面。在这个洋面中,海水表面温度要高于26。5℃,而且在60米深的一层海水里,水温都要超过这个数值。此外,广阔的洋面是形成台风时的必要自然环境,因为台风内部空气分子间的摩擦,每天平均要消耗3100~4000卡/厘米2的能量。这个巨大的能量只有在广阔的热带海洋释放出的潜热才可能供应。由于热带气旋周围旋转的强风往往还会引起中心附近的海水翻腾,所以在气压降得很低的台风中心甚至还可以造成海洋表面向上涌起,继续向四周散开。这样一来,海水也会从台风文字中心向四周围翻腾。

据测量,在台风里形成的海水翻腾现象会影响到60米的深度。在海水温度低于26。5℃的海洋面上,由于热能不够,台风很难维持。因此,为了确保在这种翻腾作用过程中,海面的温度必须始终都26。5℃以上。只有这样,才能保证暖水层有60米左右的厚度。

其次,在台风形成之前,必须先有一个弱的热带涡旋存在。在实际生活中,任何一部机器的运转,都要消耗能量,这就要有能量来源。其实,台风也是一部“热机”。台风以如此巨大的规模和速度在那里转动,要消耗大量的能量,因此要有能量来源。台风的能量是来自热带海洋上的水汽。在一个事先已经存在的热带涡旋里,涡旋内的气压比四周低,周围的空气挟带大量的水汽流向涡旋中心,并在涡旋区内产生向上运动;湿空气上升,水汽凝结,释放出巨大的凝结潜热,才能促使台风这部大机器运转。由此可见,即便有了高温高湿的热带面来供应水汽,但若没有空气强烈上升,产生凝结释放潜热的过程,台风也是不可能形成的。所以说,空气上升运动是生成和维持台风的一个重要因素。那么,空气上升运动的必要条件就是先存在一个弱的热带涡旋。

第三,要有足够大的地球自转偏向力。当赤道的地转偏向力为零时,其偏向力就会向两极逐渐增大,而台风的发生地点约在离开赤道5个纬度以上。由于地球的自转,便产生了一个使空气流向改变的力,称为“地球自转偏向力”。在旋转的地球上,地球自转的作用能够促使周围的空气很难直接流入低气压,而是沿着低气压的中心作逆时针方向旋转(在北半球)。

第四,在弱低气压上方,其高低空之间的风向风速差别要小。在这种情况下,上下空气柱一致行动,高层空气中热量容易积聚,从而增暖。气旋一旦生成,在摩擦层以上的环境气流将沿等压线流动,高层增暖作用也就能进一步完成。那么,在北纬20°以北地区,气候条件就会发生变化,主要是高层风很大,不利于增暖,台风不易出现。

强热带风暴往往对人类造成很大的危害。据有关统计,每年在全世界造成的损失高达60~70亿美元。此外,由强热带风暴引发的风暴潮、暴雨、洪水、暴风等造成生命损失占所有自然灾害的60%。

濒临我国的西北太平洋,属于世界最不平静的海洋,也属于自然灾害的“重灾区”。每年盛夏和初秋,我国东南沿海一带,经常受台风的侵袭。其中造成灾害的台风每年近20次,相当于美国的4倍,俄罗斯的30倍。在我国沿海地区,台风的危害程度是最严重的自然灾害。

在气象学上,强热带风暴,热带风暴,台风的命名由编号和名字两部分组成。

其实,台风的编号也是热带气旋的编号。人们之所以要对热带气旋进行编号,一方面是因为一个热带气旋常持续一周以上,在大洋上同时可能出现几个热带气旋,有了序号,就不会混淆;另一方面是由于对热带气旋的命名、定义、分类方法以及对中心位置的测定,因不同国家、不同方法互有差异,即使同一个国家,在不同的气象台之间也不完全一样。这样一来,常常会引起各种误会,造成了使用上的混乱。

1959年,我国就开始对每年发生或进入赤道以北、180度经线以西的太平洋和南海海域的近中心最大风力大于或等于8级的热带气旋(强度在热带风暴及以上)按其出现的先后顺序进行编号。近海的热带气旋,当其云系结构和环流清楚时,只要获得中心附近的最大平均风力为7级及以上的报告也进行编号。编号由四位数码组成,前两位表示年份,后两位是当年风暴级以上热带气旋的序号。如去年第13号台风“杜鹃”,其编号为O313,表示的就是2003年发生的第13个风暴级以上热带气旋。在气象上,对热带低压和热带扰动是都不编号的。

9.厄尔尼诺现象

厄尔尼诺现象是指于位于赤道附近东太平洋南美沿岸的海水温度激烈上升的一种现象。由于这种现象经常发生在年末圣诞节前后,所以当地人成为“圣婴”(厄尔尼诺)。厄尔尼诺发生时,由于水温高、浮游生物减少,鱼类得不到食物而大量死亡,所以以鱼为食的海鸟也将死亡或迁徙。上世纪80年代之前,厄尔尼诺这种现象并不常见,但之后,其发生的频数和强度明显增加。

“厄尔尼诺”这一名称来源于西班牙语,是“圣婴”的意思。19世纪初,在南美洲厄尔尼诺的厄瓜多尔、秘鲁等西班牙语系的国家,渔民们发现,每隔几年,从10月至第二年的3月便会出现一股沿海岸南移的暖流,使表层海水温度明显升高。南美洲的太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流,随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界四大渔场之一,但这股暖流一出现,性喜冷水的鱼类就会大量死亡,使渔民们遭受灭顶之灾。由于厄尔尼诺这种现象常常会发生在圣诞节前后,于是惨受其影响的渔民将其称为上帝之子——圣婴。

后来,该词用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近的东太平洋海面海水温度异常增暖的现象。当这种现象发生时,大范围的海水温度可比常年高出3°~6°。由于东太平洋大面积水域水温升高,从而改变了传统的赤道洋流及信风,导致气候出现反常。

对于厄尔尼诺的成因,至今仍是一个谜团。大多科学家认为不外乎两大方面:一是自然因素。赤道信风、地球自转、地热运动等都可能与其有关;二是人为因素。即由于人类活动加剧,排放出过多的二氧化碳使全球气候变暖,这可能也是赤道暖事件剧增的原因之一。

随着科技的高速发展,尤其是人类在气象科学上取得的进步,人们在60年代已经发现厄尔尼诺和“南方涛动”密切相关,当气压差减小时,便出现厄尔尼诺现象。厄尔尼诺发生后,由于暖流的增温,太平洋由东向西流的季风大为减弱,使大气环流发生明显改变,极大影响了太平洋沿岸各国气候,本来湿润的地区干旱,干旱的地区出现洪涝。而当这种气压差增大时,海水的温度也会异常降低,这就是人们所说的“拉尼娜现象”。

厄尔尼诺现象发生在太平洋沿岸,其基本特征就是太平洋沿岸的水温异常升高,水位上涨,形成一股向南流动的暖流。这股暖流使原本属于冷水域的太平洋东部海域变成暖水域,结果就引起海啸和暴风骤雨,使得一些地区出现严重的干旱,而另一些地区却又降雨过多形成涝灾。

随着科学的进步和发展,20世纪60年代后,人们发现厄尔尼诺现象并非只出现在南美等国沿海,而是遍及东太平洋沿赤道两侧的全部海域以及一些环太平洋的国家。有些年份,甚至印度洋沿岸也会受到厄尔尼诺带来的气候异常的影响,发生一系列自然灾害。总的来看,厄尔尼诺使南半球气候变得更加干热,而使北半球气候更加寒冷潮湿。对于厄尔尼诺这种现象,又有人提出了一些新的解释,即这种现象可能与海底地震,海水含盐量的变化,以及大气环流变化等有关。厄尔尼诺的出现并非是没有规律的,它具有一定的周期性,基本上每隔2~7年就会出现一次。

厄尔尼诺

厄尔尼诺发生时可分四个阶段,即发生期、发展期、维持期和衰减期。一般情况下,其历时一年左右,当海水温度发生变化后,大气温度也随之发生变化。

厄尔尼诺产生的影响是巨大的,对我国也有很大的影响。首先是台风减少,厄尔尼诺现象发生后,台风的产生次数及在我国沿海登陆次数均较正常年份减少。其次是我国北方夏季易发生高温、干旱的,而这些通常是在厄尔尼诺现象发生的当年都会出现。由于我国的夏季风较弱,而且季风雨带又比较偏南,基本上位于我国中部或长江以南地区,所以我国北方地区夏季往往容易出现干旱、高温。而在强厄尔尼诺发生后,这种干旱和高温的程度会加剧。

厄尔尼诺还会使我国南方降雨增多,使南方地区易发生低温、洪涝。在厄尔尼诺现象发生后的次年,在我国南方,包括长江流域和江南地区,容易出现洪涝,近百年来发生在我国的严重洪水,如1931年、1954年和1998年,都发生在厄尔尼诺年的次年。尤其是在1998年发生的一次特大洪水,厄尔尼诺便是影响因素之一。此外,我国北方地区出现暖冬的年份,也常常发生在厄尔尼诺出现之后。