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第61章 天文历法(7)

如果冷空气势力比较强,雨带则向南移动;如果暖空气比较强,雨带则向北移动。但是,在梅子快要黄时的这段时期,冷暖空气的势力相当,你追我赶,两种空气就在江南地区展开了“拉锯战”,因此就形成了长期阴雨绵绵的天气,也就是江南地区的梅雨天气。

天气与天空的“高矮”的关系

在晴朗的日子里,往往视野开阔,天空万里无云,或者湛蓝的天上飘着几朵白云,天空显得深邃、高远。而在阴天时天空常常是灰蒙蒙的,阴暗低沉,天很低,压得人几乎透不过气来。这究竟是为什么呢?

在晴天一般云很少,又很薄,天空中没有云的遮挡,太阳光能透过云层照射下来,因而天空澄净透明,看得更远,所以显得天空很高。而在阴天时,天空中的云又厚又密,太阳光被遮挡透不下来。再者,云层又比较低,视力所及的就更加有限,加上光线幽暗,人们就会觉得天很矮。实际上,并不是天有高低,而是云有厚薄又有高低,让人们觉得天有高低。

蓝色的天空

晴朗的天空,经常是蔚蓝色的,特别是一场大雨之后,更是碧空如洗,湛蓝无比。

天空是蓝色的,不是因为大气是蓝色的,大气本身是无色的,也不是因为大气中含有蓝色物质。天空的蓝色是大气分子、冰晶、水滴等悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果。由于介质的不均匀性,使得光偏离原来传播方向而向侧方散射开来的现象,称为介质对光的散射。阳光进入大气时,波长较长的色光,如红、黄、橙色光,透射力大,不容易被散射,能透过大气射向地面;而波长短的紫、蓝、青色光,碰到大气分子、冰晶、水滴等时,就很容易发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空,就使天空呈现出一片蔚蓝了。

终年不化的高山积雪

大家都知道,我国著名的喜马拉雅山,山上白雪皑皑,银装素裹,十分壮观。其实世界上还有也和许多高山和喜马拉雅山一样,积雪终年不化。这究竟是为什么呢?

原来,在地球上,从地面每上升100米气温就下降0。6℃,山越高气温就越低。到了一定的高度,气温就降至零摄氏度以下,这个界限就称为雪线。超过雪线山上的冰雪就终年不化了。但夏天强烈的阳光会使一些冰雪消融,到夜间温度下降,水和雪就冻在一起。而且不久又会有雪花落在冰峰上,日积月累,冰雪融了又冻,永远不会消失。雪线以上的冰雪的不断融冻,最终形成了冰川冰。晶莹的高山冰雪就像一面大镜子,有很强的反射力,绝大部分的阳光和热量都被他反射掉了。所以冰川冰的温度始终很低,这就是为什么高山上的冰雪会终年不化的原因了。

东边日出西边雨

炎热的夏季会发生这样的景象,在同一个城市一边是阳光高照,一边却是大雨倾盆。我国古代早就把这种景象写入诗中,“东边日出西边雨”就是其中的一句。

在大自然中,为什么会出现“东边日出西边雨”这充满诗情画意的景观呢?原来,这是由于降水量水平分布的不连续性造成的。尤其是在夏季更为突出。夏季降水水平分布的这种差异,主要与产生降水的云本身特点及当地的地形、地貌等因素有关。在夏季,降雨多为对流雨,产生降水的云多半为雷雨云,这是一种垂直发展十分旺盛,而水平范围发展较小的云。由于这种云体积较小,在它移动和产生降水时,只能形成一片狭小的雨区。这就比较容易造成雨区内外雨量分布的显著差异。所以,就会出现东边日出西边雨的奇妙景观。

海上无风也有浪

正所谓“无风不起浪”,海洋中的波浪一般是由风力所引起的。但还有一句话叫做“海上无风三尺浪”,说的就是没有风也会起浪,这是为什么呢?

我们知道,当海上刮风时,海面会产生风浪。风停了以后,海浪并不会立即消失,由于惯性作用,它还要继续波动。当传播到无风的海区后,那个海区也会产生波浪。这种在风停止、减弱或转向以后所遗留下来的波浪,与从远处传来的波浪统称为涌浪,也称为长浪。

这种涌浪在空气阻力和海水内部磨擦作用下,浪尖被磨圆了,小海浪逐渐消失,形成了一些又长又圆、又规则的长浪。

涌浪一般具有巨大的能量,当它传到浅水区域时由于受海底地形影响,就发生变形。波浪底部因受海底摩擦停滞不前,而波浪顶部却以原来的速度前进,这样就使又长又圆的长浪变得又高又急,最后发生波峰倒卷和波浪破碎的现象。

海水不容易结冰

隆冬季节,“千里冰封,万里雪飘,大河上下,顿失滔滔。”大河都冰封了,浩瀚的大海一般不会结冰,冬天照样是波涛汹涌。

普通的清水到0℃一定会结冰,而含有杂质的水难结冰,也就是说凝固点低于0℃。海水含盐度很高,大约在34。5‰左右,这种盐度下的海水的冰点大约在-2℃。即使达到-2℃,由于表面海水的密度和下层海水的密度不一,造成海水对流强烈,也大大妨碍了海冰的形成。此外,海洋受洋流、波浪、风暴和潮汐的影响很大,在温度不太低的情况下,或者在达到冰点的情况,冰晶也很难形成。即使形成了冰晶,也不易冻结在一起,甚至冻结在一起的冰晶也易被拆散,这就是海水不容易结冰的原因。

但到温度更低的时候,一部份纯水从海水中凝结出来成为冰,因而海冰是淡的。

下雪天的雷声

夏天下雨的时候常常会伴有隆隆的雷声,这是因为暖湿气流的急剧向上抬升产生了积雨云,触发了雷雨天气的形成。

冬天,当天空阴云密布,气温很低时,高空云中的气温在0℃以下时,云中的水汽就凝结成雪花飘落下来。就是下雪了。

一般,冬天下雪不会打雷。但是如果同时具备了这两种天气的发生条件的话,就会发生下雪打雷的稀罕事了。

例如1970年3月12日晚上,我国长江中下游就出现了下雪天打雷现象。当时近地面层的冷空气从华北南下到长江中下游地区,傍晚以后,该地区的气温下降到0℃左右,具备了下雪的条件。当时南下的冷空气与北上的强盛的暖湿气流,在长江中下游地区汇合,暖空气沿着低层冷空气猛烈爬升,于是在将要下雪的层状云中发生了强烈的对流现象,形成了积雨云,所以产生了一面下雪,一面打雷的天气现象。

人工降雨

我们知道,随着世界人口的增加和农业高度的发展,人类对淡水的需求量急骤上升,许多地区出现了严重的水资源危机,因此,人工降雨就成为增加淡水的一种有效途径。

降雨的形成需要三个条件:大量的凝聚核,过饱和的水蒸气和温度的下降。云是由水汽凝结而成;而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多少以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银),增加云中的凝结核数量并降低云中的温度,这样有利水汽粒子的凝结增大并产生对流。当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。

风调雨顺

我国是著名的季风气候国家之一,夏季盛行东南风,冬季盛行西北风,春秋季分别属于从冬季风至夏季风与从夏季风至冬季风的过渡季节。通常的年景,5月,夏季风前哨到达至南岭山脉,6月中旬至7月中旬迂回至长江中下游地区,7月底窜至华北、东北平原。假如夏季风根据这种规律,一步步地由南向北移动,不徘徊,也不跳跃,这就是所谓的“风调”了。

雨带的活动与季风前哨是息息相关的,夏季风前哨到达哪里,哪里就开始出现雨季了。在农业上,华南、长江中下游、华北、东北、等地区农田里的作物正是需要雨水的时候,雨水就源源而来,滋润了作物的生长;农作物不太需要雨水的时候,季风的活动就已过去了,雨水减少,阳光增多,这就是“雨顺”。

如果季风前哨在一个地区停留太久,或者一跃而过,就风不调雨不顺了。这样,常常会出现洪涝灾害或者干旱天气。

高处不胜寒

炎热的夏季,人们都非常喜欢到山上避暑。这是因为在夏季室内的气温有时高达三十八九度,但是如果到了海拔两千米以上的山顶,气温就会下降的和春秋天差不多。所以,人们就选择黄山、庐山等既高又景色秀美的地方建造避暑馆所,工人们休养之用。

据估计,地面高度每上升1000米,气温就下降6。5℃。照这样推算,喜马拉雅山的珠穆朗玛峰就应当比我国东南沿海的气温低将近60℃。所以,夏天登山队员登山时,还要穿着厚厚的登山服呢!

为什么高山上比地面上的温度低,而且海拔越高,温度就越低呢?大家知道,地球变面的热量来自太阳的辐射。地球低层大气中,含有较多的二氧化碳、水分等易吸热的物质。这些物质对太阳的短波辐射几乎是透明的,因此太阳的短波辐射就直接到达地面。地面在接受太阳辐射的同时,又向外进行地面长波辐射,低层大气几乎是全部吸收,因此,离地面越近的大气层吸收地面辐射热量越多,气温越高;与此相反,离地面越高的大气层吸收地面辐射的热量越少,气温越高。

秋高气爽

秋季是由夏到冬的过渡季节,这时太阳照射的角度由大变小,地面所受的太阳光热,比夏季显著减少,在9月初,就有冷空气频频南下,长驱直入长江中下游地区,促使夏季滞留在此地的南方暖湿空气迅速南移。因此在9—10月份,长江中下游地面上往往已为冷高气压所控制。而在高空,夏季盘踞在这里的太平洋副热带高气压,还没有向南退却,所以这时地面和高空都在高气压控制之下。在高压区,下沉气流盛行。

在气流下沉过程中,空气的体积要受到压缩,气温因而增高。这就使得空气的相对湿度变小,空气变得干燥,不利于云和雨的形成。这是长江中下游地区产生秋高气爽天气的主要原因。过了10月以后,高空的副热带高气压南移,长江中下游在西风带的控制下,成云降雨的机会就比秋季多了。

而我国有些地区,譬如陇南、陕南、鄂西、湘西、四川和贵州大部分地区,因为地形崎岖起伏,既延缓了南方暖气流南撤,又减弱了北方冷空气入侵。所以在秋季,冷暖气团在此交锋滞留的机会反而较多,在冷暖气团交锋的界面上,暖空气因为较轻,它就会在冷空气斜面上滑升。在滑升过程中,空气的体积必然要逐渐膨胀,气温逐渐冷却,容易使水汽达到过饱和状态而凝云致雨。所以我国华西地区经常是秋雨绵绵,天气远不如长江中下游那样好。

台风的命名

在气象学上,台风专指的是北太平洋西部洋面上发生,近中心最大持续风速达到12级及以上的一种热带气旋。

根据国际气象组织的规定,在北太平洋西部及南中国海发生的热带气旋,分为五级。各地向外公布的分级和名称有时略有不同。因为海洋上可能同时出现多个台风,美国军方在关岛上设置的联合台风警报中心(现已移至夏威夷),在二战时习惯给各台风取名字。最初的名字全为女性名字,后来在1979年加入男性名字。

2000年起,台风的命名改由国际气象组织中的台风委员会负责。现在西北太平洋及南中国海台风的名字,由台风委员会的14个成员(中国、朝鲜、韩国、日本、柬埔寨、越南等)各提供10个名字,分为5组列表。实际命名的工作则交由区内的日本气象厅(东京区域专业气象中心)负责。每当日本气象厅将西北太平洋或南海上的热带气旋确定为热带风暴强度时,即根据列表给予名字,并同时给予一个四位数字的编号。编号中前两位为年份,后两位为热带风暴在该年生成的顺序。例如0312,即2003年第12号热带风暴(当其达到强热带风暴强度时,称为第12号强热带风暴;当其达到台风强度时,称为第12号台风),英文名为KROVANH,中文名为“科罗旺”;0313即2003年第13号热带气暴,英文名为DUJUAN,中文名为“杜鹃”。台风中文名字的命名,是由我国气象局与香港和澳门的气象部门协商后确定。

雷雨前的闷热

夏天的时候,经常下雷雨,雷雨来临之前,通常会天气闷热,让人觉得透不过气来。

雷雨的形成需要两个条件:一是地面上温度要高,二是大气层里湿度要大。地面上热了,靠近地面的空气温度能升得很高,变得轻轻地浮向高空;但是如果只是热,空气很干燥的话,雷雨也不会发生的,只有当湿度大了,有潮湿的空气上升到了高空,才会形成雷雨云。天空里有了雷雨云,就可能有雷雨发生。

大气里温度高了,水汽多了,这时候地面上的水不易蒸发,人身上的汗也不容易干,我们就会感到十分闷热了。谁都有这样的经验,当我们在浴室里洗澡,感到又热又闷,这就是由于浴室里温度高、水汽多的缘故。所以闷热是大气里水汽多、温度高的表现,也就是雷雨发生的预兆。

厄尔尼诺

“厄尔尼诺”的西班牙文原意是“圣婴”。厄尔尼诺的称呼最早是被海员们用于南美太平洋中从北向南的一支暖海流。今天的厄尔尼诺现象不仅仅局限于南美洲沿岸,它是指地处太平洋热带地区的海水大范围异常增温现象。

科学家认为,这是由于太平洋赤道带内,海洋和大气相互作用失去了平衡,所以会发生厄尔尼诺现象。这时,赤道洋流和信风减弱,西太平洋暖水向东流,东太平洋冷水上翻受阻,于是发生海水增温、海面抬高的现象。

这一现象造成了地球温度的升高,使影响气候的各种因素失衡,从而导致气候异常。该热的地方不热,该冷的地方不冷;该下雨的地方赤日炎炎,焦土遍地,一向少雨的地方却大雨滂沱,洪涝成灾。厄尔尼诺现象危害巨大,我国在1998年遭遇的历史罕见的特大洪水,厄尔尼诺便是最重要的原因之一。

拉尼娜现象

拉尼娜现象指的是热带太平洋中部和东部的海温异常和持续地变冷。正常情况下,赤道太平洋海面盛行片东风(称为信风),大洋东侧表层暖的海水被输送到西太平洋,西太平洋水位不断上升,热量也不断积蓄,使得西部海平面通常比东部偏高40厘米,年平均海温西部约为29℃。但是,当信风持续加强时,赤道太平洋东侧表面暖水被刮走,深层的冷水上翻作为补充,海表温度进一步变冷,就容易形成拉尼娜。

拉尼娜现象出现时印度尼西亚、澳大利亚东部、巴西东北部、印度及非洲南部等地降雨偏多,但在赤道太平洋东部和中部地区、阿根廷、赤道非洲、美国东南部等地易出现干旱。拉尼娜现象出现时,我国则容易出现冷冬热夏。

温室效应

温室效应就是由于大气中的二氧化碳等气体含量的增加,使得全球气温升高的现象。如果大气中二氧化碳的含量比现在增加一倍,全球气温将升高3℃~5℃,两极地区可能升高10℃,气候将明显变暖。