 |
|
|
| 《影响我们生活的天气》： |
 |
尽管人类足智多谋，但有一种自然力人类至今无法控制。天气是地球上生命的动力。但是恶劣的天气也是最强大的破坏力之一。这是从空中看到的日出景象。
随着太阳的缓缓升起，巨大的能量被注入大气之中，从而导致天气发生大规模的复杂变化。
没有天气的阴晴变化，就没有地球上的生命。天气是由无情的物理和化学定律决定的。然而，天气的变化极为复杂，它的确可以称得上是一个混乱的系统。天气通常是温和宜人的，但有时它也会显露出凶神恶煞般狰狞的面目。
恶劣天气是自然界的一部分。剧烈的暴风雨、洪水和干旱大多远远超出人类的控制能力。尽管天气对于维持生命是至关重要的，但有时它也很残酷。
戴维·菲利普斯是一位资深的气象学家。他是加拿大环境局天气、气候问题发言人之一，公众和媒体如果有天气方面的问题可以向他咨询。
（加拿大环境局官员戴维·菲利普斯）："天气是一个你永远也谈不完的话题。加拿大人谈起天气来决不会感到单调乏味，因为你知道，正如纽芬兰人常说的：如果你不喜欢你家前门的天气，不妨看看你家后门的。这句话不仅适用于纽芬兰，而且对加拿大全国来说都很贴切。加拿大天气最大的特点之一是瞬息万变。"
实际上，推动天气变化的能量全部来自太阳。太阳是颗比较小的恒星，它燃烧着的表面温度高达四千至五千开氏温度。
地球大气层所得到的能量只是太阳能量的一小部分。地球大气层是地球表面一层由气体、水蒸气和固体颗粒组成的物质。大气层有15000米厚。
（菲利普斯）："所有的天气现象都包含在这短短的15000米路途之中。这里的确像个搅拌缸，各种效应在这里发生，全部的能量都由它们操纵、混合并释放，我们在地球上所看到的变化十分强烈的天气现象就是由此产生的。"
天气现象规模巨大、情况复杂。但形成天气的原理却十分简单。水循环指的是地球表面的水蒸发到大气层中，然后再返回地面。
来自太阳的热量使水变成蒸汽，蒸发到空中。水蒸气在上升的过程中逐渐冷却，并且凝结在由地面升起的微小固体颗粒上。
所谓云，就是由上百亿颗液态和固态的水珠组成的水珠群。在云中，水珠逐渐聚合变大，最终在重力的作用下降落到地面。
一百万颗小水珠才能形成一个雨滴。水很容易由液态变为固态。如果空气温度低到一定程度，那么降落到地面的就是雪。
大气层就像一块大毛毯，能够保存住热量和水分。因此，水和水蒸气可以不断地在地球表面流动。
这是一组有关欧洲上空水蒸气随时间变化的气象卫星图。
地球的旋转使这些水蒸气呈环形运动。一股一股的上升气流会造成一个个低压区，这里会成为快速旋转的风暴的中心。
这就是从空中所看到的飓风景象。热带海洋上可以产生飓风和台风，因为那里有充足的热量和水分。
飓风登陆时，能量巨大。风速可达30米/秒。飓风的中心叫"飓风眼"。在飓风眼中，潮热的空气迅速上升。风暴在水面上形成时，空气进入"飓风眼"，旋转、上升并以越来越猛烈的速度喷出，一个成熟的飓风每小时可输送35亿吨空气。在飓风眼的下面，由于空气对流，汹涌澎湃的水面形成一个巨大的隆起，称为"风暴潮"。飓风登陆时破坏力最大的就是这种风暴潮。
2001年全球共遭受了9次飓风袭击，西太平洋地区还受到28次台风和热带风暴的袭击。
尽管大多数飓风都发生在热带地区，但是飓风所造成的破坏却令全世界的人震惊。
在温带地区，大多数活跃的天气都是由冷暖空气移动造成的。在两极，由于太阳位置低，因而形成寒冷的荒漠。尽管这里水分充足，但是由于空气太寒冷，水分无法蒸发和循环。
热带的空气温暖、轻飘、潮湿，因为那里有充足的热量与水分。冷暖两种截然不同的气团一旦相遇，就会产生狂风暴雨。
在中纬度地区，冷空气在暖空气下面移动，并绕暖空气旋转。温暖潮湿的空气被冷空气推到上空后常常产生降水。
风是空气由高压区流向低压区造成的。压差越大，风力越强。地形也影响天气。在太平洋沿岸，潮湿的海洋空气飞越山脉，在上升的过程中，空气冷却。
水蒸气凝结并形成降水。大量的降水造就了茂盛的热带雨林这一生态环境，生长于此的动植物种类繁多。
在山脉的背风面，空气缺乏水分。在这种空气条件下，草场是大自然的选择。
广袤的北美大陆在夏天吸收了大量的热量，由此产生了强烈的雷暴天气。
在冬天，特别寒冷的空气与暖空气相遇，能够产生强烈的暴风雪。
海洋性气候通常是温暖潮湿的，海洋起到了调节作用。
海水吸收和释放热量的速度比陆地慢。
受热后的海水随洋流不停地由热带流向两极地区。南美西海岸海水的时冷时热可以影响半个地球的天气。
（菲利普斯）："我们常常谈到厄尔尼诺和拉尼娜。这两种现象似乎是新事物，但实际上它们已经存在数千年了。在几千公里以外的太平洋赤道附近的一片海水能够对加拿大东部的天气产生深远的影响，人们对此常常颇感惊奇。然而，你的确可以看到海洋与天气之间的内在联系，这是一种非常神奇的联系。"
季节是天气的奇观。地球沿轴线倾斜着绕太阳运行，太阳的直射光线在南北间移动，由此形成了四季的变化。
温暖季节的到来给大地带来了勃勃生机。植物借助热量生长。许多动物从植物那里得到能量，开始生长繁育。
在天气的滋润下地球上形成了一个彼此依赖的物种网，生命在其中延续着。
加拿大马尼托巴省的雷德河从美国向北流经马尼托巴省南部。1997年夏天，雷德河变成了一个巨大的内海。但最初人们看不出它会发大洪水。
（菲利普斯）："在那年4月的第一个周末之前，人们并未发觉会发生重大问题。当年雪很大。虽然并不是历史上最大的，但却远远高于雷德河流域的正常水平，而且在邻近的艾伯塔省南部还出现了历史上最严重的暴风雪，一个周末降雪就达到50厘米。随后雪依然下个不停。"
寒冷的天气使雷德河谷积存了大量的降雪。温暖的春天到来时，雪水流入河中。
美国北达科他州大福克斯的洪水与火灾令马尼托巴人感到震惊。看到那里的灾害情景，他们意识到自己将要面临的问题----洪峰正在向他们扑来。
雷德河有春天发洪水的历史，但是这一年的水比往年都大。迅猛上涨的河水吞没了沿途的一切。
环形坝保护了雷德河沿岸的大多数城镇。尽管汹涌的洪水甚至威胁到了这些防洪工程。
在附近的农村，人们只能自救。人们用成千上万的沙袋阻挡洪水。大批抗洪人员来到这里帮助当地人保卫家园，设备和重型机械也从四面八方运来。
在奋力作好防洪准备之后，人们开始焦急地等待洪水的到来。在一些人尽力保卫自己家园的同时，大多数人已被撤离。有近两万四千人带着必需品迁到了地势较高的地方。人们的生活几乎全部为这条河所左右。
成千上万头牲畜也被迫撤离。在洪峰经过时，保护圣阿加思城的大坝垮了。整个城市被河水淹没。
温尼伯市严阵以待。如果这座城市被洪水吞没，估计损失将达110亿美元。温尼伯市有分洪系统。随着河水的剧烈上涨，这个洪水控制系统上的闸门被关闭，形成一道大坝。河水被分流进入一条环绕城市开凿的沟渠。
洪峰到来时，这条分洪道发挥了作用，使这座城市将损失减少到了最小。分洪道闸门的南边形成了一个100公里长、40公里宽的大湖。在湖边，人们在与河水抗争，他们以房子为据点，步步为营。
有些防洪设施发挥了作用，有些未能奏效。但在历史上，这样的大洪水并非是罕见的。
天气预报最关键的任务之一是对恶劣天气做出预报。
这好像是一场人类对自然进行大输赢的赌博。如果对像龙卷风这样的强烈风暴没有做出正确预报，那么不仅将造成数百万美元的财产损失，而且还会有人员伤亡。
有些人并不逃避恶劣天气，那是进行科学研究的大好机会。追踪暴风雨常常会带来不可预见的危险后果，但对此的最高奖赏就是能看到天气能量最集中的爆发形式：龙卷风。
约翰·帕克和派特·麦卡锡是忠于职守的专业天气预报人员。他们同时也是"草原雷暴观测组织"----一个利用业余时间追踪雷暴的天气预报者组织的成员。对约翰和派特来说，追踪天气变化决不仅仅是寻求刺激。
追踪暴风雨是一项重要的科学工作，是在大自然中进行实地研究，它同时也是一种业余爱好。观看天气是怎样变化的，搞清楚所产生的能量，体验以100公里的时速从面前吹过的狂风，是件很令人振奋的事，而且，弄清楚天气变化的实际影响也非常重要。
在追踪天气变化的过程中，安全是第一位的。有经验的追踪者会以最高限速行驶，同时避开土路，因为这样的路很不结实，如果遇到大雷暴天气，雨水会将路冲毁。他们在夜晚也不会进行追踪，在黑暗中是看不清天气的变化的。还要避开树林，因为那里也会影响观测，最好是选一块地势比较平坦的地方。而且还要考虑所用的车辆，因为有时砸向行驶着的汽车的冰雹的直径可达十几厘米。
春天和夏天的高温天气会产生强烈的雷暴。
高温在极短的时间里将大量的水蒸气注入大气之中。
这组电脑动画显示的是雷暴的形成过程。云在形成的过程中，向大气层上方升腾。最终它遇到了一层冷空气---这里是对流层和平流层的分界线。这时，上升的云遇到阻力，向四周散开，形成砧状云。
这种云是一种砧状卷云。这时还不会出现强烈的暴风雨。
天气预报人员在他们的卫星监视器上会看到这种砧状云发展成为一种更加强烈的形式---雷暴。
（帕克）："我们现在所看到的是非常庞大的砧状卷云开始形成时的情景，那是雷暴的顶端，它一碰到对流层就会扩散开。我们现在正密切关注的实际上是所谓的"云顶渗透"情况。进入大气层上一层的是一次强烈雷暴，其垂直上升速度很快，一直进入平流层，我们在卫星云图上看到的"云顶渗透"现象表明，上升气流十分强大，有可能在下层产生恶劣天气。"
乌云进入上一层大气后，会释放出巨大的能量。
在条件成熟时，"草原雷暴观测组织"的成员就会上路了。
（帕克）："我们通常提前一天出发。先确定一个我们认为很可能会发生强烈雷暴的地点。我们时刻保持着戒备状态。第二天，我们要么到"气象中心"，要么给"气象中心"打电话以确定我们要去的地点。如果天气变化仍然符合我们的预计，我们就要早早出发，因为我们想在雷暴发生前赶到那里。谁也不想在雷暴发生后再开始追踪它。"
追踪者使用移动电话和电脑与天气预报中心保持联络。汽车成了一个流动的气象实验室。
（帕克）："我们在赶往预定地点时，最想做的事就是亲自将实际情况弄清楚。我们要测量湿度、风速、温度，并观测云情，将数据记录下来，还要向中心汇报，中心工作人员可以将这些数据输入他们的模型中。我们还要对大气进行探测，由此我们可以了解大气的成分，我们真正想详细了解的是最底层的大气情况，我们一路上进行测量，不断地进行补充，我们要预测在这一天中会不会出现暴风雨。"
（未透露姓名者）："20个露点。
（帕克）：哇！那正是我们要寻找的。
这种环形旋转云被称作"积雨云"，这是暴风雨中的一种结构，它可能产生龙卷风。雷暴是由旋转的风和水构成的巨大的复杂结构，数学模型显示了其中的一些力的分布，但是科学家并不完全理解这种暴风雨是如何形成和发展的。追踪者想尽力赶到风暴发生地附近，这里是"积雨云"和龙卷风形成的地方。龙卷风的风速达到每小时数百公里，因为旋转的空气比直线运动的空气速度快得多。
（帕克）："龙卷风诞生在积雨云里。在积雨云里，空气扰动的十分厉害，上下温差极其悬殊。上面冷的气流急速下降，下面热的空气猛烈上升。上升气流到达高空时，如果遇到很大的水平方向的风，就会产生气流"倒挂"，由于上层空气交替扰动，产生旋转作用，形成了许多小涡旋，小涡旋又逐渐形成了大涡旋，直至一个呈水平方向的空气旋转柱。随后，这个空气旋转柱的两端渐渐弯曲，并且从云底慢慢垂了下来，这就是我们通常看到的龙卷风。"
龙卷风出现时，往往不只一个。有时从同一块积雨云中出现两个，甚至两个以上的漏斗云柱。实际上只有一小部分雷暴会发展成为龙卷风。有些人追踪暴风雨多年了，但连一朵漏斗云都没看到过。
龙卷风在北美的中南部最为常见，是地球表面上观测到的最强风。
龙卷风在加拿大是比较罕见的，但是在将来，气候的变化或许会使这种风暴更常见、更猛烈。一场巨大的龙卷风在几秒钟内所造成的损失几乎是无法想象的。
（帕克）："恶劣天气的增多可以从全球气候变暖理论中得到解释，随着全球气候的变暖，热量会增加。热量的增加会导致蒸发的增多，水分特别是底层水分增大，从而为雷暴的出现创造了条件。"
每当出现恶劣天气，戴维·菲利普斯就忙起来。对于天气肆虐，人们几乎无能为力。然而，利用现代技术人们已经能够预测过去无法预测的事情。
（菲利普斯）："从能量和影响来说，天气是强大的、可怕的。雷暴来临时，只是站在窗口摩拳擦掌算不上是真正的气象学家。我认为这只是成为一名优秀的气象学家的必要条件之一。别忘了那些普通大众，对他们来说天气与他们的生活息息相关。比如龙卷风，每三个龙卷风中就有一个会造成
400人以上的死亡，因此让人们了解天气也是我们的一项重要工作。"
远在生命出现之前，地球上就存在天气。只要太阳和地球存在，这个给我们人类社会制造了许多混乱的魔王就会继续施展它的威力。
|
|
|
|
|
