◆人类赖以生存的大气
包围地球的空气称为大气。像鱼类生活在水中一样,我们人类生活在地球大气的底部,并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍,人类的发展,提供了理想的环境。它的状态和变化,时时处处影响着人类的活动与生存。大气科学是研究大气圈层的一门科学。它研究大气的具体情况,包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律。
◆人工降水
人工增加降水是指用人为的手段促使云层降水的措施,又称人工增加降水。它主要是根据不同云层的物理特性,向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银、固体二氧化碳(即干冰)等催化剂,使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成雨水。这是人工影响天气中进行得最多的一项试验。
人工消雾是用播撒催化剂、加热或扰动混合等方法,使雾滴蒸发而消除的措施。出现雾时,大气的能见度降低,给现代化的交通运输带来严重的影响,因此,每当机场、港口和火箭发射场等地方出现雾时,常常需要进行人工消雾。雾的物理性质不同,必须区别情况,采取不同的人工消雾方法。
◆人工消云
人工消云是用人工的方法使局部区域的云层消散的措施,是人工影响天气的试验项目之一。人们通常用飞机在过冷云中播撒碘化银或固体二氧化碳,促使云产生大量冰晶,通过伯杰龙过程,使云中水滴蒸发和冰品增长。当冰晶长成降水粒子后,下降离开云体,云层随即消散。
◆人工防雹
人工防雹是用播撒催化剂或爆炸等方法,抑制或削弱云中冰雹的生长,以减轻或消除冰雹危害的措施。人工防雹的内容包括冰雹的预报、防雹的措施和效果的检验三方面。
20世纪50年代,法国和意大利进行的人工防雹试验,效果都不显著。60年代以来,前苏联、中国、美国、瑞士和阿根廷等国家,都相继开展了这种试验。不过,各地的试验结果很不一致,有些得出无效或效果不佳的结论,有些则得出人工防雹使雹灾减少了30%~70%的结果。总之,人工防雹还处在试验研究阶段。
◆人工影响
由于人类活动改变了地面性质和状态,使原来的小气候发生变化的现象称“人工影响小气候”。人类活动对气候有正反两方面的影响。植树造林、建造水库、干化沼泽、灌溉等,有意识地使气候向有利于人类方面转变;另一方面,人类有些活动,如毁林造田、大型工厂造成的大气污染等,往往无意识导致气候恶化,这种情况应进行研究和加以防止。
◆台风有过也有功
台风的危害:台风的破坏力有多大呢?有人计算过,一个较强的台风,1小时消耗的能量,相当于25000个新安江水电站1小时发出电力能量的总和。原子弹够厉害吧!一次台风在几天的生命过程中所释放的总能量,可以和上万颗乃至几十万颗原子弹的能量相比。
台风以狂风、暴雨、巨浪和暴潮的形式,给人类造成巨大的灾难。
1922年8月2日,台风袭击广东省汕头地区,“震山撼岳,发木拔屋,加以海汐骤至,暴雨倾盆,平地水深丈余,沿海低下者且数丈,乡村多被卷入海涛之中”,死亡7万余人。
大西洋是三大洋中台风最少的洋面。20世纪前80年中,共出现391次台风,其中有12次造成重大灾害,死亡10388人,经济损失85.72亿美元。1900年袭击美国得克萨斯州的一次台风造成6000人死亡,1979年袭击佛罗里达等四个州的“弗雷德里克”台风造成了23亿美元的损失。1934年9月21日,袭击日本室户的台风,使1700余人死伤,摧毁建筑物82000余座。这样看来,台风确实会给人类造成很大的危害。
台风的“贡献”:从另一个角度来看,它也会给人类带来许多益处。
台风把海洋中巨大的能量运迁至陆地,循环调节着地球大气。人们大多有这样的体会,在夏季饱尝持续闷热煎熬的时候,一场台风袭来,顿觉凉爽舒畅,精神大振。
久旱不雨的土地变得龟裂,无浆可灌的粱谷、禾苗奄奄一息,农民眼看着夏秋收成无望;江河断流,水库枯竭,河床暴露,人畜无水可饮。这时一场台风送来的滂沱大雨,顿时能使江河暴涨,水库丰满,稼禾喜得甘露。虽然有时“矫枉过正”,也会造成很大损失,但毕竟还是带来雨水了。
凡是台风活动频繁的沿海,大都是地球的“粮仓”和早期人类文明发展进步的地方。北太平洋西岸的中国、印度洋北部的印度和加勒比海地区的墨西哥,是三个主要民族文化发祥地。之所以如此,一个很重要的原因就是这里有着占全球总数73%的台风。著名的长江下游平原、珠江三角洲、恒河平原,气候适宜,土地肥沃,水网纵横,植被茂盛,人杰地灵。对此,台风的“贡献”是功不可没的。
随着科学技术的发展和进步,现在人们已能预报和监测台风的强度及移动路径,做好防台风的准备工作,以便最大限度地减少台风造成的损失。海洋气象学家也将人工控制台风走向、强度的可能性作为议题提了出来。我们完全可以相信,台风作为地球大气的重要资源,以后将会更多地造福人类和整个生物界。
◆人工削弱台风
人工削弱台风是向台风中特定部位的对流云播撤大量的成冰催化剂,改变台风的某些结构,使最大风力减弱,以减轻其危害。有人估计,如果台风最大风力减弱10%,就会使灾情减轻20%。所以人工削弱台风试验,都是以削弱台风眼周围的最大风力为目标。
美国在1947年10月对台风进行了首次播云尝试。在20世纪60~70年代,又先后对4个台风进行了8次有计划的播云试验,其中4次在播撒碘化银后,最大风速减小了10~30%。但由于台风风速的自然变率较大,最大风速的这种减小,还不能完全肯定是播云的效果。人工播撒成冰剂很难产生明显的热力效应,所以用人工播云法削弱台风的可行性受到了怀疑。
◆人工防霜冻
人工防霜冻是人工提高近地面层空气和土壤表面的温度,使农作物免受霜冻危害的措施。霜冻指在农作物生育期内,因土壤和作物表面的温度降低到某一定程度(一般低于摄氏零度),使农作物受害或死亡的现象。这是农业的主要灾害之一。
人工防霜冻的方法有烟雾法、扰动混合法、灌水法、洒水法、加热法和覆盖法。此外,常用的防霜冻方法还有覆盖、灌水或用泡沫剂发泡包覆植物的叶面等方法。所有上述方法,对防御小面积的弱霜冻有一定的效果。至于防御大面积霜冻,还没有行之有效的办法;而且由于每年初霜冻和终霜冻的日期差异很大,仍不能完全避免霜冻的危害。
◆播云催化验剂
播云催化剂是为改变云(雾)的微结构和演变过程而往云(雾)中播撒的物质,又称人工催化剂。为了人工降水、防雹、消云、消雾、削弱台风和抑制雷电等目的,使用播云催化剂。它的作用是在过冷云中制造冰晶以诱发伯杰龙过程,或在暖云中制造大云滴以达到目的。
播云催化剂有两种:(1)能在过冷云中产生冰晶的物质,称为成冰催化剂或冷云催化剂,常用的有人工冰核物质(如碘化银)和冷却剂(如固体二氧化碳,又称干冰);(2)为了在暧云中产生大云滴而采用吸湿性物质(如食盐)制成的人工吸湿核,称为暖云催化剂。