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第7章 台风的利与害(3)

与大多数的热带气旋一样,飓风“雨果”也摧毁了许多树木,连根拔起及折断的树木遍布果园及森林。波多黎各加勒比海国家森林受损惨重;美国南卡罗来纳州的弗兰西斯马里恩国家森林损失了2/3的树木和3/4的林中红冠啄木鸟;在南卡罗来纳州的查尔斯顿,几乎所有的树木都被摧毁;在北卡罗来纳州的夏洛特城街道两侧和公园里的2万棵树也全部被摧毁。1987年10月袭击英格兰南部的风暴,风速达每小时80英里(129多千米),摧毁了1900万棵树,其中有许多稀有植物,其标本仍然保存在伦敦附近克佑地区的皇家植物园里。

公路两侧和公园里的林荫道是供人们休闲、散步和娱乐的场所,如果这些树木都被摧毁,那么人们内心的痛楚会更加巨大。即使树木可以重新种植,但是参天大树非一日之内可以长成。常言道:“十年树木、百年树人”。人们回味遮天蔽日的参天大树带来夏日清凉的同时,又不得不面对这横七竖八倒卧着的枝干。飓风造成的破坏不会在短时间内得到修复。但对野外生物的长期影响不是很严重。

热带气旋和风暴是自然现象,在历史上会间歇地发生,热带森林在多次气旋和风暴中幸存下来。大风吹倒了树木,但是在自然森林中这一损失会很快弥补。在热带雨林,大风吹倒的树木会长出新芽,重新恢复生机。几乎没有什么雨林可以不遭受任何飓风和火灾而耸立200年。令人奇怪的是,雨林中树冠突出于周围树木的最高树木比小树更能抵挡得住飓风的袭击。

飓风和全球气候变化

和相关气象有联系的飓风

自1995年以来有一些强飓风,气象学家认为飓风的低发期已结束,预测21世纪前10年会有更多的飓风。飓风频率似乎遵循4个天气周期。每年穿越陆地的飓风数量取决于每个周期的位置。当4种周期同时达到最高点时,会发生更多的飓风,也会有更多的飓风登陆。1995年的飓风就是这样。4个周期综合在一起,飓风的频率和强度在20年的周期中会有增有减。

没有人知道是什么造成的周期,但是也许与北大西洋和太平洋表面水循环的周期性变化有关。最为人所知的变化是“厄尔尼诺”现象(也叫“圣婴”,因为“厄尔尼诺”现象常在圣诞节前后出现)。事实上,“厄尔尼诺”现象只是包括与其相反的“拉尼娜”现象在内的较长周期的一部分。“厄尔尼诺”现象和“拉尼娜”现象都与叫做“南部波动”的热带气压分布变化有关,所以整个周期叫做“厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)。气象学家已经对过去112年在“厄尔尼诺”现象和“拉尼娜”现象年中出现的飓风数量进行了比较,他们发现在这一期间平均每年有3.23次飓风袭击美国沿海,然而事实上,在“厄尔尼诺”现象年,平均数降到了2.47次。对1925—1997年进行的另一项研究发现,在“厄尔尼诺”现象年出现的飓风破坏程度大约是“拉尼娜”现象年的一半,同时发现“厄尔尼诺”现象年飓风的平均风速每小时大约低于13英里(22千米)。

其他三种周期是类似两年一次的涛动(QBO)、北大西洋涛动(NAO)和撒哈拉沙漠南部边界的萨赫勒地区降雨的周期性增减。涛动(QBO)是热带平流层中从东面和西面吹来的风的变化,这种变化周期为26—30个月。NAO也叫北冰洋涛动,几十年发生一次,这是以冰岛为中心的永久低压区和以亚速尔群岛为中心的高压区之间的气压差变化。

飓风频率有可能在增长,回复到20世纪40年代和50年代的水平。40年代飓风一年平均为8.3次,50年代平均为10.5次。气象学家认为飓风频率的增长只是自然界的周期,与全球变暖无关。

全球气候升温

多数气象学家认为一定的气体释放到大气中也许会影响全球气候,一些气象学家声称他们已经发现了全球变暖迹象。在过去100—130年,气温平均增长0.3—0.6益。据记载,20世纪初期气温有增长趋势,1940—1980年期间气温略有下降,20世纪80年代和90年代天气最热。1979—2002年全球气温平均增长0.355°F(0.197益),气温增长多数是由于1998年极强的“厄尔尼诺”现象。

如果世界真的变暖,就可能发生更多的热带气旋,后果也许更严重。

到目前为止,气温变化不大。平均气温的变化每年都不同,即使在20世纪80年代和90年代也保持在自然变化范围内。如果全球气候像预测的那样变化的话,也就是发生这种小变化。究竟全球变暖是否是由于温室效应影响,还得在今后10年、20年继续对气温变化进行观测。

全球变暖的程度很小,并且分布的范围不均。在冬天,北美西北部和西伯利亚东北部气温变暖特别突出,尽管南极半岛已显著变暖,但是南极洲中心几十年来一直在变冷。

辐射

多数太阳辐射是短波辐射,集中在可见光波段。太阳辐射几乎完全可以穿透大气,但是一些太阳辐射却从云顶和像雪、沙漠这样的浅色地表反射回太空。

然而,多数太阳辐射被吸收,因而温暖了陆地和海洋。

当天体(像地球)比周围(像太空)气温高时,温暖的天体会以与温度成反比例的波长放射热量。换句话说,天体越暖,它放射的辐射波长就越短,这就是(热)太阳以短波辐射最猛烈、(冷)地球以长波辐射最猛烈的原因。地球表面向上放射一些热量,接触地表的空气变暖,通过对流上升。当上升空气变冷时,也会把热量放射到太空。来自地球和大气的热量辐射是在长(红外辐射)波长上。

在白天太阳温暖了地面,地面又放射其热量,地球放射热量的速度比吸收热量的速度慢,所以在白天地面变暖,在正午达到最高点。在晚上,太阳不再照射地面,所以地面吸收不到热量,然而地面却在继续放射热量,所以在晚上地面渐渐地变冷,在黎明前达到最低点,太阳再次升起,地表再次变暖。

温室效应

在温室里,太阳辐射透过玻璃进入温室,辐射使温室变暖,玻璃又阻止暖空气逃出温室,因此温室里气温逐渐变暖。这就是温室效应这一名称的由来。

温室效应这一名称不十分贴切,因为尽管结束相似,但是产生的原因不同。温室捕捉不住辐射,但是一定的大气气体却能。

大气主要由氮(大约78%)和氧(大约21%)组成,各种波长的辐射可以穿透这些气体,但是空气也包含辐射穿不透的其他少量气体,这些气体的分子比氮分子和氧分子大,它们依靠各自的大小吸收特定红外波长辐射。水蒸气在这些气体中最重要,其他的包括二氧化碳、沼气、含氯氟烃(由于对臭氧层的影响,现在正在停止生产和使用这种混合气体)、臭氧、氧化亚氮和四氧化碳(一种正式用于干洗的溶剂,现在正在停止使用),这些都是温室气体。

每种气体在总体红外辐射吸收所占的份额可用全球变暖潜能来计算(厘米P),二氧化碳的全球变暖潜能值为1,沼气为11,氧化亚氮为270,含氯氟烃和相关的混合气体为1200—7100不等。

这些气体的分子以一定的波长吸收长波辐射,变暖后,它们开始向各个方向放射热量。一些辐射向上进入太空,但是多数不能。向侧面放射辐射,被其他温室气体分子吸收,又一次向各个方向或向下放射。总体会产生大气低部变暖的效果。这些气体更像一个毯子一样,盖着毯子睡觉要比不盖毯子暖和,但是不会使你的体温无限制地升高,以至于身体会被煮熟。同样,有温室气体比没有温室气体会使空气变暖,但是不会使气温持续上升,以至于海洋沸腾、岩石熔化。

渐渐增强的温室效应

有人认为温室效应对人类造成了威胁,但是没有了温室效应,地球上的生活会难以继续下去。如果空气中不含有自然存在的温室气体,地表的平均气温将会是—4°F(—20益)。在这样温度里,植物不会生长,多数海洋将被冰覆盖。

由于我们把温室气体放入空气,所以现在的空气比过去含有更多的温室气体,温室气体的密度在增加。如果这种现象继续下去,更多的长波辐射被捕捉到大气中,造成平均气温升高。气象学家称之为增强的温室效应,目的是把它与自然的温室效应相区别。正是这种增强的温室效应导致了全球变暖,但是情况并不这么简单。

二氧化碳是地球放射的最重要的温室气体,并不是因为它比别的气体更容易吸收,而是因为我们大量地释放二氧化碳。

当我们燃烧含碳的东西时,就会产生二氧化碳,因为燃烧会使碳氧化为二氧化碳(C+O2寅CO2),这是以热的形式释放能量的化学反应。所有的植物,还有泥炭、煤、天然气和石油都含有碳。然而,在通过燃烧所释放的二氧化碳中,只有大约一半的量积聚在大气中。科学家们也不知道剩余的二氧化碳去向哪里。一些二氧化碳溶解于海洋,一些在光合作用中被植物吸收,但是大量的二氧化碳,大约每年20亿吨,解释不出用于何处。

关于海洋变暖仍然有很多需要了解。洋流从低纬度到高纬度输送热量,所以对气候有重要影响,但是关于全球海洋表面气温上升的详细结果还不大确定。

科学家也推测不出云是怎么及在哪形成的。一些云反射太阳辐射,另一些吸收向外放射的红外辐射,所以了解天气变暖会如何影响云的形成是非常重要的。

如果气温上升,更多的水将从地面蒸发,所以云会增加,有更多的雨雪。这会造成几种后果,例如,极地冰盖也许会增厚,因为会降更多的雪,这样海平面会保持现有的状况,或者甚至下降,而不会冰盖溶化、海平面升高。在高纬度会降更多的雨雪,导致流入海洋的淡水量增多。

再加上海洋上降下的雨雪,导致海洋表层水密度降低,因为淡水比盐的密度小。如果这种现象在北大西洋发生的话,这也许会解释大西洋洋流系统中北大西洋暖流停止从墨西哥湾暖流中分流出去。

如果这样的话,也许会减弱欧洲西北部变暖速度,甚至造成气温下降。

据观测,目前的气温变暖没有像20世纪90年代前后估计得那么严重,这很可能是二氧化硫(SO2)造成的结果。二氧化硫吸收大气中的水蒸气,溶解后形成亚硫酸(H2SO3),然后形成亚硫酸滴(H2SO3)。亚硫酸滴反射照向地球的太阳辐射,在潮湿的空气中,更多的水蒸气在亚硫酸滴上冷却,所以它们有助于云的形成。二氧化硫通过反射照向地球的太阳辐射和促进云的形成,起到了冷却的作用。

火山和几种生物过程释放二氧化硫,当燃烧含有硫的燃料时,例如一定量的煤和石油,也会释放二氧化硫。北半球比南半球工业多,所以北半球变暖得慢,但是差异不大。这也解释了北半球晚上最低温度较以前已上升,但是白天最高温度没有上升的原因。在白天,亚硫酸滴和云通过反射照向地球的太阳辐射,使地表变冷,云也反射从地表向外放射的热量。在晚上,由于没有照向地球的太阳辐射造成地面变冷,因此热量散失的速度降低。这种综合的效果使白天变冷、夜晚变暖。大气中的二氧化硫也会改变急流的路径,导致北大西洋和北太平洋出现较寒冷的风。

许多气象学家认为到2100年,由于温室气体的成倍集聚,全球平均气温将增长1.4—5.8益。在1990—2100年期间,海平面将上升4.3—30英寸(0.11—0.77米)。这是官方公布的预测,但是一些气象学家不赞同,他们认为全球气温很可能增长1.5益以上。

定论尚早

研究全球气候困难重重,现在,世界各地对气压、气温、湿度、云等都在进行观测,以便获得解释天气状况的信息。在一段时间内温度也许会有变化,甚至在一天同一时间温度也不总是一致。也许气象站观测地点的高度不同、也许城市扩大到农村地区。考虑到这些困难,很难说出气候是变暖了还是变冷了。

最近,地面气象站用气球携带的仪器对上空的大气进行了测量,测量结果表明天气几乎或根本没有变暖。一些卫星观测准确度可达到1%摄氏度,测量结果显示自从1979年以来地面气温略微有点变冷。如果两种测量都正确的话,表明天气变暖被限制到大气的最低点,即大约在5000英尺(1500米)以下,这一高度以上的大量大气(大约80%)是不易变暖的。

预测全球变暖对特定地区的影响程度更是难上加难。科学家使用世界上最强的超级计算机计算可能发生的事情,但是计算结果不会极其详细、准确,分毫不差。

要记住有些事至今尚无定论,但是科学家毫不怀疑温室效应的存在,认为面对全球变暖,我们要减少向空中排放温室气体量。1997年,在联合国支持下起草了京都草案,目的是要实现这一目标。但是即使这一目标实现了,到2100年平均气温也会下降0.15益。当然,京都草案标志着一个良好的开端,现在还存在很多未确定的事,所以还需要继续研究、探索。

气候和飓风

如果全球变暖真的存在,那么海洋表面气温就会上升,温暖海洋面积就会扩展到赤道两侧高纬度地区。如果海洋比现在温暖,海洋就会蒸发更多的水汽,产生更多的雷雨云,这样热带气旋比现在更频繁、更猛烈。

事实上,这不可能发生。预测气温变暖主要发生在高纬度的大陆,因为大陆经常被非常干燥的空气包围,干燥的空气几乎不含水蒸气,所以与比较潮湿的空气相比,几乎不会经历自然的温室变暖。二氧化碳的增加会产生强烈的温室效应。当空气变暖时,更多的水会蒸发进入空气,水蒸气含量增加,更增加了温室变暖。

空气潮湿的热带变暖的可能不大,即使真的变暖,海洋表面增温也有一个限度。随着水温上升,水的蒸发也增加,但蒸发吸收来自海洋表面的潜热,这样就会使水变冷,因此限制了气温上升的程度。

自19世纪末期对气温变暖进行监测以来,热带气旋的频率没有增长。各年不同,一段时间风暴活动高,另一段时间风暴活动低,但总体来说没有增减。

估计飓风在21世纪前几十年比20世纪70年代和80年代频繁,但是这是由于与全球变暖无关的气候周期造成的。

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