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第16章 海洋气象

全球气候变暖

能给海洋带来哪些灾害全球气候变暖给海洋带来的灾害将是多个方面的:

海平面上升对广大沿海地带造成的后果将是灾难性的。

其一,可导致南极冰原、高纬度地区的冰川以及海上冰山融化,致使全球海平面上升。有人预测,目前南极洲的储冰总量约2,450万立方千米,其储冰若全部融化可使全球的海平面上升67米;格陵兰的冰川总体积约260万立方千米,其储冰若全部融化可使全球的海平面上升7米;若全球所有冰原、冰川、冰山全都融化,有可能使全球海平面上升76米。虽然,冰川消融后陆地的负载减轻,大陆有可能上升,海洋则因负荷增大可能导致海底下沉,因而海平面的上升幅度有可能不会这样大,但海平面的上升幅度即使只有十几米或者几十米,对广大沿海地带造成的后果也将是灾难性的。

其二,可导致海洋水温升高。由于热带气旋形成的能量主要是来自海水中积蓄的热能,海洋水温的上升有可能导致飓风发生的频率增大,强度增强。有人曾用计算机进行过模拟演算,海水的温度每升高1℃,则飓风的风速将可能增加5%~12%,而飓风的风速每增加16千米/小时,对沿岸的破坏力将增大1倍。

其三,增加“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的发生频率。“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象被认为是导致全球大面积气候异常的罪魁祸首,其发生频率的增加,有可能使地球上出现更多、更大的灾荒。

“厄尔尼诺”与“拉尼娜”

导致全球气候异常的“厄尔尼诺”现象,是由东南太平洋上一股强大的偶发性异常海流引发的。自有记录以来,该现象大约每12年左右出现一次。但是,进入20世纪后期其出现频率有增加的趋势。“厄尔尼诺”现象引发干旱,引发“厄尔尼诺”的原因是,某些年份在东南太平洋海面会出现大面积水温异常升高的现象,该暖水团常沿着南美洲西海岸的秘鲁和厄瓜多尔一带沿海南下,取代在这一海域正常活动的秘鲁寒流,致使该海域的水温也大范围地异常升高。该异常现象的出现可破坏海洋与大气的正常平衡,导致全球性气候异常,甚至诱发大范围的灾害性天气发生。由于该现象多生成于圣诞节前后,好似圣诞节诞生的婴儿,因而人们用西班牙语中Elnino(意为“圣婴”)为其命名,音译为“厄尔尼诺”。引发“厄尔尼诺”现象的异常海流是怎样生成的,其原因至今未明。科学家曾有过多种不同的推测:有人认为太平洋上的强赤道风是引发该现象的主要环境因素;有人认为太平洋上信风减弱,导致赤道暖水层东移南下,是引发该现象的直接原因;我国部分学者还提出了“厄尔尼诺”现象的生成与地球自转速度变化有关的假说。

“拉尼娜”引起的雪灾

“厄尔尼诺”现象最早是由弗朗西斯科·皮萨罗发现的。在20世纪的100年中,全球共发生过17次由“厄尔尼诺”引发的大规模灾害性气候,每次的持续时间短则数月,长则1~2年。其中发生于1982~1983年的那次“厄尔尼诺”是对全球气候影响最严重的一次,不仅强度大,影响范围广,造成的灾害严重,而且其持续时间长达2年之久。

“拉尼娜(Lanina)”为西班牙语“小女孩”的意思,是一种与“厄尔尼诺”的生成原因和影响特征都相反的一种灾害性气候异常现象,因而也被称为反“厄尔尼诺”现象。“拉尼娜”经常与“厄尔尼诺”交替出现,但其发生频率和对全球气候的影响程度一般都不如“厄尔尼诺”强。“拉尼娜”的起因是:太平洋中东部海域海水大范围持续异常低温,当表层水温比常年值偏低0.5℃以上并且持续时间超过6个月以上时,即可能引发“拉尼娜”现象。

“拉尼娜”出现时,常造成澳大利亚东部、巴西东北部、印度、非洲南部等地区多暴雨,而太平洋中东部、赤道两边的非洲国家、阿根廷等地区多旱灾。2006年初,菲律宾等地的持续暴雨及其所引发的泥石流灾害,曾造成菲律宾莱特省数千人死亡或失踪。这次事件被认为是由“拉尼娜”引发的气候灾害所造成的。

热带气旋、台风、“台风眼”与风暴潮在南北纬23.5°之间的赤道低气压区及其附近海域,海水经常被强烈的阳光直射,蒸发量非常大,当海面的水温上升到26℃~27℃以上时,就会形成一股强大的上升气流。该气流含有大量的水蒸气,在上升过程中会凝结而形成暴雨,同时水蒸气在凝结过程中还会释放出大量的能量。台风眼

该气流形成过程中由于受地球自转偏向力的影响,可成为一股旋转上升的气流,气流的旋转方向在北半球为逆时针方向,在南半球则为顺时针方向。这种强大的旋转上升气流被称为热带气旋。由于地球在自转过程中保持一定偏转角,热带气旋的生成范围有时可扩大至南北纬30℃之间的热带和副热带海域。纬度更高的海域因为没有高温海水为其提供足够的能量,所形成的上升气流一般都不够强大,也难以长时间地维持,很难形成热带气旋。而南北纬5°之间的赤道海域,虽然水温很高,但因地球自转产生的偏向力较小,热带气旋也很难形成。

热带气旋形成后,大多以每小时十几千米至几十千米的速度在海上缓慢移动。气旋周围除携有狂风外,经常还伴有暴雨或大暴雨,同时由狂风掀起的巨浪,可引发沿海的风暴潮,给海上航行的船只以及沿海港口设施和群众生命财产造成巨大损失。

热带气旋的等级

我国气象局自1989年1月1日开始执行的热带气旋名称和等级标准,是根据热带气旋中心附近的最大飓风来袭风力,将其分为4个级别:气旋中心附近的最大风力为7级、风速不超过34海里/小时(62千米/小时或17.1米/秒)时,称为热带低压;中心附近风力8~9级、风速34~47海里/小时(63~88千米/小时或17.2~24.4米/秒)时,称为热带风暴;中心附近风力10~11级、风速48~63海里/小时(89~118千米/小时或24.5~32.6米/秒)时,称为强热带风暴;中心附近风力达到12级或12级以上、风速≥64海里/小时(≥119千米/小时或≥32.7米/秒)时,称为台风。台风是我国及东南亚地区人民对12级及其以上强热带气旋的称呼,在大西洋和加勒比地区被称为飓风,在印度洋沿岸则称为旋风。

全球每年形成的强热带气旋数平均约45个左右,比较集中地发生在西北太平洋、东北太平洋、西南太平洋、西北大西洋、南印度洋、孟加拉湾、阿拉伯海、澳大利亚西北海区等8个海域,其中在西北太平洋菲律宾以东的洋面的生成概率最高,平均每年约18.5个。

台风的等级

1971年美国工程师萨菲尔和国际飓风研究中心主任辛普森博士根据飓风的中心气压、中心附近风速以及可引发的涌浪高度等特征,将飓风再分为5个不同的等级。

台风具有极强的破坏力“台风眼”

热带气旋的中心区为气流急剧上升的低气压区,人们习惯上将其称为“台风眼”。“台风眼”内的风力不像其外围那样强,也不常出现暴雨,“台风眼”的周围才是风速最大的狂风暴雨区。再向外,则风速又逐渐减弱。气旋中心的气压越低则风暴越强。

风暴潮

风暴潮也称气象海啸或风暴增水,是指由台风、强气旋、气压骤变等原因而引发的海平面异常变化。该变化若恰逢大潮汛期,会使局部沿海地区显著增水,导致海水暴涨,结果会给沿海地区的港口设施和居民的生命财产造成巨大损失。风暴潮的形成原因为:强气旋中心的低气压可导致海平面局部突起,该突起部分在强风的持续作用下波浪将不断增高,由此而形成的大浪传播至沿海浅水域后可变成滔天巨浪,引起海水暴涨,形成具有巨大破坏力的风暴潮。据记载,风暴潮造成死亡人数超过10万人的风暴潮在孟加拉国曾发生过3次,印度、日本各发生过1次,新中国成立前,我国也曾发生过1次。1970年11月12日发生在孟加拉国吉大港一带的风暴潮,海水骤涨高度达6米,造成20万人死亡,100万人流离失所。

海龙卷

海龙卷即发生在海上的龙卷风,是由一股偶尔生成于海上的柱状气旋形成的。该气旋海龙卷势力强大,下起海面,上接云层,风速可达80~160千米/小时。由于其旋转强烈,中心气压非常低,因而可将气旋中心的空气、水蒸气甚至少量海水都一起带向高空,形成一条下接海面、上接低垂乌云、颜色昏暗、在海上缓缓移动的柱状气旋,人们常将其称为“海龙卷”,沿海居民也称其为“龙吸水”。海龙卷的中心气压低、旋转力强、风速大(最大风速可超过100米/秒,甚至高达200米/秒,而12级台风的风速也只有33米/秒),因而能对航行中的船舶等造成极大的危害。但其气旋范围通常只有数十米至上百米,持续时间一般也只有几十分钟,至多也不过数小时,因而影响范围和危害程度远不像台风那样严重。全球每年可形成“海龙卷”近千次。

海上风力有多大

测定海上风力有一定难度。1806年英国人蒲弗根据风速及由风而引起的波浪大小和海面状态等,制定了风力的等级标准。该标准被各国一直沿用至今,被称为蒲氏风级。蒲氏风级将风力共分为12个等级,其中0~6级分别被称为无风、微风、和风、劲风、强劲风等,大于7级则被称为热带低气压、热带风暴、强热带风暴、台风或飓风。一般情况下陆地上的风力很少能达到12级,而海上的风力最大时远远超过12级。在有记录的海上飓风中,以墨西哥湾和加勒比海一带所形成的飓风势力最强,其最大风速曾达243千米/小时,瞬间风速甚至达到483千米/小时。2006年8月10日,在我国浙江沿海登陆的第八号超强台风“桑美”,中心附近最大风力达17级,风速达245千米/小时(68米/秒),是我国沿海有记录以来最强的一次台风。

地球上的风带

地球上的主要风带有7个,分别是赤道无风带、(南北)信风带、(南北)西风带、(南北)极地东风带。

赤道无风带

主要分布在赤道两侧、南北信风带之间的地带。该区域气候湿热,一年之中大部分时间内无风。由于地球是以23.5°的倾斜角绕太阳公转,因而赤道无风带的位置随季节变化而有规律地移动着,一年两次跨越赤道,其变化幅度因地域而异,在南美、非洲、东南亚和印度洋的移动幅度为20°~30°,在太平洋和大西洋上,移动幅度要稍小些。

信风带分别分布在南纬20°~30°和北纬20°~30°地带。由于地球是以23.5°的倾斜角绕太阳公转,因而南北信风带的位置也是随着季节的变化而有规律地移动着。信风带在北半球盛行东北风,在南半球则盛行东南风,风向稳定。信风带是英国科学家J.F.丹尼尔(1790~1840)于1823年发现的。18世纪以前海上贸易发达,航海常需要借助该风,因而南北信风也被叫做贸易风。

信风带与西风带之间为副热带高气压区,是天气系统很不稳定的地带。

西风带

西风带分别分布在南纬40°~50°和北纬40°~50°地带。长年盛行西风,而且风力较大。

西风带与极地东风带之间为副极地低气压区,由于两个风带的交互作用常形成气旋或低气压前沿,这里常出现恶劣天气。副极地低气压区与极地东风带的交界面被称为极锋。

极地东风带

极地东风带分别分布在南纬60°~70°和北纬60°~70°地带。长年盛行东风,风力也较大。

极地东风带以内的地区,即极地周围的高纬度地区为极地高气压区,气候严寒干燥,多大风。

季风

季风也称季节风,是指风向随着季节的变化而显著改变的大规模盛行风系,其最主要的生成原因是由海陆之间温度季节性变化的差异而引起的。地球上季风盛行的地区有东亚、南亚、非洲中部、澳大利亚北部等,其中以印度季风和东南亚季风最为著名。季风有时是温暖而湿润的,有时则是寒冷而干燥的,可对沿海地区的气候产生较大影响。

经典的季风成因说认为,由海陆间热效应的季节差异而导致底层气压差的季节性变化,是形成季风的最主要原因。夏季陆地受热升温快,海上升温慢,陆上的热空气上升,致使陆上气压低,海上气压高,海上的冷湿空气会吹向陆地进行补充,多形成由海洋吹向陆地的季风,冷热气团相遇后,水蒸气会凝结而成为降水,因而形成湿润多雨的气候;冬季则恰好相反,风向由陆地吹向海洋,干燥的季风导致降水量减少,气候寒冷而干燥,但风力一般也不小。

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