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第17章 气候地理(3)

那么,又为什么我国夏季的低温中心没有出现在纬度相对较高的东北地区呢?(在7月份,哈尔滨的平均气温为228℃,比拉萨高出77℃。我国东部地区7月份平均气温绝大多数在22℃以上。)这首先与太阳热量在地表分布有关。我国东北地区比其他地区纬度要高,在7月份,正午太阳光线与地面的夹角比其他地区要小,这一因素使东北地区获得的瞬间太阳热量较少。但是,此时太阳光直射点在北半球,北半球纬度越高的地方,白昼越长。东北地区因纬度比较高而造成其白昼比较长,这一因素又导致东北地区获得太阳热量的持续时间长。小火炖中药,其功效不比猛火急煎差。因此,东北地区在7月份气温不显得很低,其大部分地区气温在22℃以上。另外,在夏季,东北地区还受到风向偏南的夏季风的影响,空气暖湿,这也是造成东北地区在7月份气温不会很低的一个原因。

通过上述分析,我们可以知道,在7月份,我国最低气温不是出现在纬度相对较高的东北地区,而是出现在地势高、空气比较稀薄的青藏高原。青藏高原既是我国日照最强的地区,又是我国夏季气温最低的地区,这正是青藏高原气候的奇特之处。若是夏日去青藏高原旅游观光,一是要多带一些衣服,因为那里早晚气温还相当低。二是要有好身体,因为那里空气比较稀薄,不是每一个人都能适应那里环境的。三是可以带一些防晒用品,因为在高原地区日照比较强烈。

为什么“一山有四季,十里不同天”

在地处云南和四川交界的金沙江谷地,夏季十分炎热。在这里,有时候连风吹来也是热烘烘的。在江边漫步,你可以见到金沙江水奔流而过,江边有一片片的甘蔗田。若你沿着“之”字形的小道爬山,便渐渐有远离酷热的感觉。再往上爬,则可沐浴凉风习习。在一些平坝地区,你可以见到一片片绿色的水稻田。若你继续爬山,不知不觉中,又可以见到另一番景象:这里的土地上,生长着土豆和荞麦。有时候,你有幸看到农民从土中挖出一个个硕大的土豆。此时,若你停下来休息片刻,忽然会感到有一阵寒气袭来。整个登山过程,从山底到山顶,气候犹如从盛夏到深秋。

西藏的德姆拉山口,海拔有4610米。这里寒风凛冽,不远处还有寒气逼人的冰川。在附近,你还可以见到绿茵茵的高山草甸,青草长满山坡,草丛中有不少不知名的美丽小花。若乘汽车沿公路向下,你可以见到大片的高山杜鹃花。再往下,汽车便把你带入针叶林中。高大、挺拔的冷杉、云杉,默默屹立在崇山峻岭之中,好像它们成了大自然的主人。若随车沿公路再往下,人们便进入幽暗的阔叶林地。汽车继续前行,突然之间,你会发现路边有美丽的棕榈和芭蕉。下车后环顾四周,这里香樟、茶树成片,一片鸟语花香的景象。这便是风光绮丽的海拔仅1600米的察隅台地。

上述登山或下山所经历的景象,就如人们所说的,是“一山有四季,十里不同天”。那么,为什么会形成这种现象呢?

这要从地球表面的大气层说起。地球表面覆盖的大气层能够吸收相当多地面放出的热量,且吸热后又把其中一部分热量通过热辐射的形式返还给地面。因此,大气对地面有保温作用。在平原地区,近地面大气层比较稠密,空气中水汽和二氧化碳一般也比高山地区要多,而水汽和二氧化碳能够强烈吸收地面的长波辐射而使大气增温,故平原地区上空的大气层保温作用比较强。而在高原地区上空,空气比较稀薄,空气中能够吸收地面长波辐射的物质比较少,尤其是缺少能够强烈吸收地面长波辐射的水汽和二氧化碳,故地面的热量大量散发到太空中去,从而降温较快。在孤立凸出的高山顶上,大风把周围温度较低的空气吹来,故气温也比较低了。

再看,从山谷到山顶的一路上,降水情况也往往有变化。在迎风的山坡上,一开始往往降水不多。但若此处山高坡大,那么,到了一定的高度,由于水汽沿山坡上升,会因气温下降发生凝结而成云致雨,故降水比较多。在气象学上,把这种降水称作地形雨。再往上,则可能由于空气中的水汽大部分已通过降雨降至地表,因而水汽含量已不多,故降雨也不多了。可见,在山高谷深的地方,山谷、山坡、山顶的气温不同,降水也往往有变化,难怪有人会说“一山有四季,十里不同天”了。

为何“东边日出西边雨”

“东边日出西边雨,道是无晴却有晴”,唐代刘禹锡《竹枝词》中的这两句诗形象地道出了夏季降雨的特点。的确,由于地球下垫面性质差异很大,夏季受热必然不均,接近下垫面的空气的湿度就不一样。温度高的地方,空气上升猛烈,易形成积雨云,从而有降雨的发生;反之则反。所以,夏天出太阳下雨的现象是常有的,即所谓“太阳雨”。当然,“太阳雨”并不会时时出现,夏雨也并不都“温柔有情”。

北宋诗人苏轼在《六月二十七日望湖楼醉书》中对夏雨做过形象的描绘:“黑云翻墨未遮山,白雨跳珠乱人船。卷地风来忽吹散,望湖楼下水如天。”全诗妙趣横生,在展现西湖风光景色的同时,突出地写了夏雨的急狂和阵性。的确,夏季降雨不少都是由于大气热力作用而产生的,所以夏雨常常来势迅猛,并伴有狂风、雷电甚至冰雹。

在我国沿江地区,还流传着“夏雨不过江”的气象谚语。在大江大河流经的地区,常常就会出现这样的现象:江河的一边雨滴如注,而对岸却滴雨未落。这其实也不奇怪,因为夏季积雨云是沿着对流旺盛的地带移动的,在江河表面,空气温度要比陆地低,空气上升、对流较弱,对积雨云的发展不利,江河上的空气就形成了一条阻隔积雨云的“长堤”,从而使得含雨量丰富的积雨云不能通过江河。

彩虹是大气中的细小水滴经太阳光折射、反射而形成的弧形彩带。夏雨过后,大气中的小水滴数量较多,所以易形成彩虹,晚唐大诗人李商隐就有“虹收青嶂雨,鸟没夕阳天”的诗句。由于夏日“太阳雨”的出现,表明夏雨有时空分布不均的特点,不下雨的地方,空气水分少,不易形成彩虹。所以,夏雨过后,常常会有“残虹”、“断虹”的出现,南朝张正见在《后湖泛舟》诗中写道:“残虹收度雨,缺岸上新流”。又因为夏季空气温度高,有时一阵雨过后,大气中的水分立刻挥发布匀,所以“虹消雨霁,彩彻云衢”(王勃《滕王阁序》)的现象也是有的。

正因为夏雨过后出现彩虹的可能性较大,所以,1981年7月29日,在英国查尔斯王子与黛安娜结婚的大喜日子里,气象学家们别出心裁,用人工增雨的方式使伦敦下了场大雨。大雨过后,气候宜人,并且天遂人愿,伦敦上空出现了巨大的彩虹,为王子的婚礼增添了喜庆色彩,同时也创下了人工影响气候的奇迹。

一分为二看雷电

在地球对流大气层中,每一瞬间都有雷声隆隆,每一秒钟都有近百次雷电奔驰落地,每天有800万次闪电释放着大量的能量。在中国各地,年均40天以上的雷暴日,每平方千米有6次以上的落地雷。

在北京初雷最早是4月6日,最晚是5月23日,平均是4月28日前后初雷;终雷约在10月1日,最晚是11月3日,年雷暴日356天,7月雷暴日最多,平均108天。山区雷暴日多于平原,例如:密云、延庆、佛爷顶、古北口年均雷暴日数均超过40天。

事物总是一分为二的,雷电也不例外。它能危及生命财产安全,也能带来贡献。

雷电是一种无污染的能源。它一次放电能达1亿~10亿焦耳。中国成语中就有“雷霆万钧”一词。利用这种巨大的冲击力,可以夯实松软的基地,从而为建筑工程节省大量的能源。根据高频感应加热原理,利用雷电产生的高温,可使岩石内的水分膨胀,达到破碎岩石、开采矿石之目的。

雷电能治病。每场雷雨过后,空气中的气体分子在雷电场的作用下,会分离出带负电的负氧离子。研究人员测试表明,雷电过后,每立方厘米空气中的负氧离子可达1万余个,而晴天里的闹市区,负氧离子仅几十个。实验表明,被称作“空气的维生素”的负氧离子,对人体健康很有利。医疗专家模拟雷电的神奇作用,将负氧离子引入病房,结果发现,当室内空气中的负氧离子的比例调控在9∶1之时,对气喘、烧伤、溃疡以及其他外伤的治疗有促进作用,可使居室内细菌、病毒减少。同时,对过敏性鼻炎、神经性皮炎、关节疼痛等病症均有一定的疗效。

此外,雷鸣电闪时,强烈的光化学作用,还会促使空气中的一部分氧气发生反应,生成具有漂白和杀菌作用的臭氧。伴随着雷电的上升气流,可将停滞于对流层下面的污染大气携带到10千米以上的平流层底部。

它还可以制造氮肥。发生雷电时,大气中的闪电通道可达到几千米长,温度极高,有大量的二氧化氮。生成的二氧化氮溶解雨水中,变成浓度不高的硝酸,落入土壤中,又和其他物质化合变成硝石,这是大自然对人类无偿的恩赐。

气象与电能

人们在生产、生活中始终离不开电。而随着人民生活水平的提高,以及各行各业现代化程度的不断提高,对于电能的需求量不断增大,电能的作用也显示出巨大威力,这是越来越多的人所公认的。“然而气象与供电之间存在着非常密切的关系,恐怕这一点还未被人们所认识。首先是电能的需求量与天气有关。在夏季高温炎热的天气里,人们已习惯了开启空调或打开电扇,来改善室内的小气候,达到防暑降温的作用,从而增加了用电量;在冬季寒冷的天气里,用于取暖的电器,如空调、电暖气、电热毯、电热宝等的使用,使得用电量大幅度上升,在强大、高耸的积雨云主体临空,或沙尘暴来临时,天昏地暗,瞬间照明用电也会突增,负载加大,这些都是因为天气的原因使得用电量增加。因此,根据天气预报信息,来制订供电计划是保证电力调度的一个不可忽视的环节。

其次是供电线路与天气的密切关系。我们都知道,当夏季出现强雷暴天气时,会引起跳闸或烧坏变压器;当台风或强对流天气产生10级以上大风时,容易刮断电线,吹倒电线杆,造成线路故障,或二、三类线路交叉短路;在北方冬季强冷空气入侵时,很容易出现雨凇,可使电线积冰厚度达25厘米以上,电线重力负荷增加,导致高压线断线、倒杆等,进而会造成局部或全部停电,使供电不正常。

再次是变压器检修与天气的关系。变压器、油开关、电缆头等检修必须选择晴朗和空气较为干燥的天气进行。雨天则不能检修,空气相对湿度在75%以上时也不能检修,否则损伤的变压器、电缆头易炸,因此检修时间的确定,就需要准确的天气预报做保障。

此外,电能的开发和利用也与气象有着重要的关系。如被称为气象能源的太阳能、风能通过转化可以产生电能。而这种能量转换过程,不会对环境产生负面影响,同时太阳能、风能可再生,可以说是取之不尽,用之不竭。目前,世界各发达国家乃至发展中国家,对气象能源的开发都十分重视,近10年来风能是全世界增长最快的能源,截止到2000年6月,全球风力发电总装机容量达到14吉瓦(1吉瓦=10亿瓦),其中德国4644兆瓦、美国2533兆瓦、西班牙1812兆瓦、丹麦1761兆瓦、印度1095兆瓦,而我国只有246兆瓦。以色列是太阳能开发利用较好的国家,它利用太阳能集热材料制作太阳能加热器,以此建立太阳能电站,解决供电问题。

气象学家的唤雨工程

人类作为地球的主宰者,很早以前就产生了呼风唤雨,控制天气变化的梦想。直到20世纪40年代,人们才开始唤雨的尝试,几十年以来,人们在这方面取得了一定的进展。在气象学中,把唤雨称为“人工增雨”。

天气变化莫测,人们又是怎样降伏大气,降下雨来的呢?

首先我们要了解一下云的降水机制。云是由于夹带着地面水汽的空气团随着气流上升,在这个过程中,一部分水汽蒸发掉,一部分则升入云中,因冷却而凝结,成为云中水汽的一部分。但是不是每一块云都会下雨的,这不仅取决于云中水汽的多少,同时还要看云中供水汽凝结的凝结核有多少。有充足的水汽和凝结核,水汽便可在凝结核上凝结,形成较大水滴,降至地面但是若云中水汽含量很大,而没有或仅有少量的凝结核,水汽是不会充分凝结的,也不能充分地下降。即使有的小水滴能够下降,也终会因太少太小,而在降落过程中中途蒸发。

在这种情况下,科学家们就想出了一个办法,向云中播撒制冷剂、结晶剂、吸湿剂和水雾等,以改变云中水滴的大小、分布和性质,干扰云中气流,改变浮力平衡,加速其生长程,达到降水目的。高空的云有暖型云(云内温度在0℃以上)和冷型云(云内温度在0℃以下)。对冷型云的人工增雨,常常是播撒制冷剂和结晶剂,增加云中冰晶浓度,以弥补云中凝结核的不足,达到降雨的目的。对暖型云的人工增雨,则通常是向云中播撒吸湿剂和水雾,加强云中水汽碰撞,促使云滴增大。

人工增雨的方法多种多样,有飞机、高炮、火箭播撒催化剂法,还有地面烧烟法。

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