海洋灾害
海洋的自然环境在发生异常或激烈变化时,会导致海上或海岸发生灾害,这种灾害称为海洋灾害。海洋灾害有很多种,主要有风暴潮灾害、海浪灾害、海冰灾害、海雾灾害、飓风灾害、地震海啸灾害、赤潮、海水入侵、溢油灾害等,这些灾害都是突发性的自然灾害。
海洋灾害的发生比较频繁,那么引发海洋灾害的主要原因是什么呢?这些主要原因有:大气的强烈扰动,如热带气旋、温带气旋;海洋水体本身的扰动或状态骤变;海底地震、火山爆发及其伴生的海底滑坡、地裂缝。海洋自然灾害不仅威胁到海上及海岸人民的生命财产安全,有些还危及沿岸城乡人民的生命财产安全。例如,强风暴潮导致的海侵的侵害路程少则几千米,多则20~30千米,甚至达70千米。海洋灾害不仅会对人民的生命和财产安全造成直接的危害,还会在受灾地区引起许多次生灾害和衍生灾害,如风暴潮引起海岸侵蚀、土地盐碱化,海洋污染引起生物毒素灾害等。因此,预防海洋灾害的发生,在海洋灾害发生之后进行补救工作就变得至关重要。
海洋灾害还可能导致其他的自然灾害,世界上有很多国家的自然灾害因受海洋的影响而变得非常严重。这样的例子很多,如仅形成于热带海洋上的台风引发的暴雨洪水、风暴潮、风暴巨浪以及台风本身的大风灾害,就造成了全球自然灾害损失的60%。海洋灾害中的台风灾害造成很大的影响,每年造成上百亿美元的经济损失,约为全部自然灾害经济损失的1/3。所以,全球自然灾害的最大来源是海洋。
海洋也有平静与不平静之分,太平洋是世界上最不平静的海洋,在那里海洋灾害的发生最为频繁。太平洋以其西北部台风灾害多而驰名,据统计,全球热带海洋上每年大约发生80多个台风,其中3/4左右发生在北半球的海洋上,而靠近我国的西北太平洋则占了全球台风总数的38%,居全球8个台风发生区之首。其中对我国影响严重并经常酿成灾害的台风每年近20个,登陆我国的台风平均每年7个,这个数字约为美国台风的4倍、日本台风的2倍、俄罗斯等国台风的30多倍。
大家一定觉得登陆我国的台风越少越好,其实不然。如果在太平洋登陆的台风过少,又会造成我国东部、南部地区干旱,农作物也会减产。然而台风偏多或那些从海上摄取了庞大能量的强台风登陆,不仅会引起海上及海岸灾害,登陆后还会酿成暴雨洪水,引发滑坡、泥石流等地质灾害。台风登陆后一般可深入陆地500余千米,有时达1000多千米。因此,一次台风往往可以造成数十亿元乃至上百亿元的经济损失。据1931—1977年的统计,我国发生的26次强暴雨洪水中,56%就是由台风登陆后造成的。我国有70%以上的大城市、50%以上的人口以及55%的国民经济集中在沿海地区,因此,如果海洋发生突变,会形成严重的自然灾害,从而造成我国的经济损失和人员伤亡。现在,我国的海洋灾害已经接近或超过全国最严重的自然灾害,海洋灾害造成的总损失超过全国自然灾害的一半。
从太空中看太平洋
2004年,我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海上大风等海洋灾害造成的直接经济损失约54亿元,死亡及失踪人数为140人。在这些经济损失中,以风暴潮在海岸附近造成的损失最多,而人员死亡则主要是海上狂风恶浪所为。就目前的形势来看,海洋灾害给世界各国带来的损失呈上升趋势,因此海洋灾害已成了现在急需预防的主要灾害。
一、风暴潮
台风、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等现象会引起海面异常强烈的升降现象,这种强烈的升降现象称为风暴潮,又称风暴增水或气象海啸。风暴潮是由周期从几小时至几天不等的重力长波造成的,振幅可达数米,其振幅介于地震海啸和低频潮汐之间,风暴潮发生时常伴有狂风巨浪,这些狂风巨浪可引起水位暴涨、堤岸决口、农田淹没、船毁房摧,是沿海地区的严重自然灾害。一般情况下,风暴潮可分为温带风暴潮和热带风暴潮两种,下面对这两种风暴潮进行简要的介绍:
1.温带风暴潮。温带风暴潮由温带气旋引起,多发生于春秋季节,特点是潮位变化稳定和持续。北海和波罗的海沿岸、美国和日本沿岸都经常出现这种风暴潮。
2.热带风暴潮。热带风暴潮由台风引起,这种风暴潮经常在夏秋季节出现,特点是伴有急剧的水位变化。凡受台风影响的沿海地区,包括北太平洋西部、南海、东海、北大西洋西部、墨西哥湾、孟加拉湾、阿拉伯海、南印度洋西部、南太平洋西部的沿岸岛屿,都是这类风暴潮的多发区。
风暴潮
风暴潮不会对大陆架产生直接的作用,从外海传播而来的风暴潮会间接地影响大陆架。
二、台风
台风是一种猛烈风暴,主要发生在西北太平洋和南海一带热带海洋上。台风是在大气中绕着自己的中心急速旋转的、同时又向前移动的空气涡旋。台风在北半球做逆时针方向转动,在南半球做顺时针方向旋转。气象学上将大气中的涡旋称为气旋,因为台风这种大气中的涡旋产生在热带洋面,所以台风又称为热带气旋。
(一)台风之由来
台风这个名称到底怎么来的呢?有人说,这是因为过去人们不了解台风发源于太平洋,认为这种巨大的风暴来自台湾,所以称为台风;也有人认为,台风侵袭我国广东省最多,台风是从广东话“大风”演变而来的。不管台风名称怎么来的吧,台风给我们的灾害却是一样的。
事实上,世界上位于太平洋西岸的所有国家和地区,无不受到热带海洋气旋的影响,只不过不同地区的人们给它取的名字不同罢了。在西北太平洋和南海一带的称台风,在大西洋、加勒比海、墨西哥湾以及东太平洋等地区的称飓风,在印度洋和孟加拉湾的称热带风暴,在澳大利亚的则称热带气旋。
(二)台风的命名和编号
有些人可能不知道,台风的命名和编号也是有规定的。在过去,对热带气旋的命名、定义、分类方法以及对中心位置的测定,因发生在不同国家和采用了不同方法产生了差异,即使同一个国家,在不同的气象台之间也不完全一样。因此,常常引起各种误会,造成了使用上的混乱。这时,人们便意识到统一台风的名字和编号很重要。
为了改变台风命名和编号混乱的局面,气象部门采取了对台风统一命名的办法。第二次世界大战即将结束时,美国首先确定了以英文字母(除了Q、U、X、Y、Z以外)为字头的4组少女名称给大西洋飓风命名。每组均按字母顺序排列次序。如第一组:Anna(安娜),B1anche(布兰奇),Camil(卡米尔)等,直到Wenda(温达);第二组:A1nla(阿尔玛),Becl.J(贝基),Cella(西利亚)等,直到Wilna(威尔纳);第三组,第四组也按A至W起名。当飞机侦察到台风时,即按出现的顺序给予定名,第一个即命名为Anna,第二个即命名为B1anche……当第一组名称用完,又从第二组A为首的第一个名称接上使用。第二年的第一个台风名字是接在上一年最后一个台风名字后面循环使用下去的任何一个区域出现的台风不可能超过这4组名字的总数目。就以世界上台风发生最多的西北太平洋来说,一年台风的数量最多也不超过50个。所以在同一年里,每个区域不可能出现重复的名称。当然,如果照这样命名的话,在不同的年份里台风的名字会重复出现。因此,在台风名字的前面一定要标明年份,只有这样,才能让所有台风的名字有所区别。
从1959年开始,我国开始采用对台风编号的方法。凡是东经150°以西、赤道以北的太平洋和南海地区的范围内有台风形成或侵入,就按照它出现的先后,顺次进行编号。例如,1999年出现的第一个台风编为9901;第二个台风编为9902……依此类推。
我国对台风编号的方法简洁明了,目前已为许多国家和地区的气象台采用。有的国家考虑到国际上台风英文名称沿用已久,除了编号以外,还同时标明该次台风的英文名称。这样一来,台风的名称便更不会重复了。
台风示意图
(三)台风的分类
根据台风强度,可以对台风进行分类。联合国世界气象组织曾经制定了一个热带气旋的国际统一分类标准:中心最大风力在7级的热带气旋叫做热带低压;中心最大风力达8~9级的称为热带风暴;中心最大风力在10~11级的热带气旋称为台风或飓风。
(四)台风的源地
前面已经讲过,太平洋是台风的主要产地,但台风并不只是来源于这个地区,它还有其他的来源。现在,全世界每年平均有80~100个台风发生,这些台风中的绝大部分发生在太平洋和大西洋上。经统计发现,西太平洋台风发生主要集中在4个地区:
1.菲律宾群岛以东和琉球群岛附近海面。这一带是西北太平洋上台风发生最多的地区,全年几乎都会有台风发生。1—6月台风主要发生在北纬15°以南的菲律宾萨马岛和棉兰老岛以东的附近海面,6月以后这个台风发生区则向北伸展,7—8月台风出现在菲律宾吕宋岛到琉球群岛附近海面,9月台风向南移到吕宋岛以东附近海面,10—12月台风移到菲律宾以东的北纬15°以南的海面上。
2.关岛以东的马里亚纳群岛附近。7—10月在群岛四周海面均有台风生成,5月以前很少有台风,6月和11—12月台风主要发生在群岛以南附近海面上。
3.马绍尔群岛附近海面上。这里以10月发生台风最为频繁,1—6月很少有台风生成。
4.我国南海的中北部海面。这里以6—9月发生台风的机会最多,1—4月则很少有台风发生,5月台风逐渐增多,10—12月台风减少,但多发生在北纬15°以南的北部海面上。
台风眼
(五)重大台风举例
英国大台风
一股异乎寻常的风暴在1703年11月26日夜间袭击英国,英国人民被这股风暴惊醒。他们期望风暴将很快平息下来,但是事情却并不如人愿,风暴不可思议地、异常猛烈地继续作恶。
大风暴在英国南部肆虐了整整一天。这场风暴袭击了城市和乡村,大树被连根拔起,教堂尖塔摇摇欲坠,住房倒塌,陆地和海洋遭到了严重的破坏。在德文郡海岸外,高出海面37米的埃迪斯通灯塔被狂风刮走,既是守塔人又是灯塔建造者的亨利·温特坦利被海水淹死。这次台风中的丧生者总共8000多人,大多数人是在房屋倒塌时被压死的。
这场风暴摧毁了伦敦和布里斯托尔的许多建筑物,台风过后这两个城市看上去就像经历了一场激烈的战争。仅在肯特郡一地就有1.7万棵树被刮倒。在萨塞克斯郡,洪水冲垮了乌斯河堤岸,该河河口沿海岸向西移动了1.5千米。
加尔各答气旋
按照气象学的分类,“气旋”表示风环绕低气压区急速旋转的一种气象现象,但在印度次大陆,“气旋”有着特殊的含义,它表示一种中心为低气压区的猛烈风暴。在世界其他地区,这种风暴称为飓风或台风。
1737年,印度加尔各答市遭到了气旋的袭击。当时,加尔各答建在胡格利河两岸,是印度最大的城市。由于过度地开发,城市无计划地扩展,房屋建造没有进行严密的规划,建筑物沿着胡格利河下游河段延伸,许多住房建在低于高潮水位的地方,这为印度加尔各答市在台风来临之际遭受严重损失埋下了恶果。
当气旋以每小时200千米以上的风速从孟加拉湾席卷而来时,被狂风掀起的海水沿着河流冲入内陆,淹没了成千上万的房屋。许多逃离住房的人们在户外的洪水中溺死,其他人则死在他们工作的地方。这次气旋造成了巨大的损失,永远无法知道准确的死亡人数,但估计死亡人数超过30万。
加尔维斯顿台风
1900年9月8日,得克萨斯州加尔维斯顿市遭遇了美国历史上危害最大的飓风侵袭。加尔维斯顿市建在一个岛上,它通过一条3.2千米长的堤道与大陆连接。
当风速达到每小时217千米的风暴越过墨西哥湾时,海面上掀起7米高的排风浪。许多加尔维斯顿居民不知道这场风暴的危害,毫无警觉地走到海边去观看这场难得一见的风暴,结果数以千计观看的人来不及逃离就被巨浪吞没,共有6000人在这场风暴中丧生。风暴肆虐了整整18小时后才向北转移,并且逐渐平息,但它已经造成了无法挽回的灾害,人民也已经丧失了生命。
孟加拉国台风
恒河、梅克纳河和布拉马普特拉河是孟加拉国的3条河流,孟加拉国被这3条河的低洼三角洲覆盖,因此孟加拉国时常有风暴和洪水发生。1970年11月13日午夜,孟加拉国发生了历史上最猛烈的一次气旋袭击。
气旋袭击时,涌潮紧随着风暴从大海朝各河口涌入,冲垮了25个岛上的社区。当海水退去时,三角洲完全变形。原来的河道被淤泥堵塞,新的河道形成。孟加拉国随后又发生了政治动乱,随之而来的是救援工作受阻,这意味着成千上万具未及时处理的尸体将污染水源。由于气旋的到来,成千上万的庄稼颗粒无收,在气旋中逃生的人们开始死于饥饿。死亡人数无法统计,因为这个数字太庞大了,估计死亡人数在30万~100万左右。
法夫飓风
1974年9月18日,洪都拉斯遭遇了气旋的袭击,这次气旋被气象预报员称为“法夫飓风”。暴雨和时速超过177千米的法夫飓风横扫大地,到风暴平息时,1.1万洪都拉斯人丧生,另外还有60万人无家可归。
法夫飓风引发的洪水是造成生命和财产损失的大部分原因。在一个叫乔洛马的城镇,堤坝在水和瓦砾的重压下溃决,全镇6000人中约一半被淹死。另一个城镇叫克鲁斯—拉古纳,它连同它的1500个居民一起完全被水淹没。洪都拉斯经济赖以支撑的基础,即香蕉种植园的3/4被毁。1.8万平方千米的土地上覆盖了一层6米深的淤泥,成千上万的幸存者被困在房顶上、树上和堤坝上。道路、铁路和港口设施遭到了彻底的毁坏。法夫飓风对洪都拉斯人民的生命和财产造成了很大的损害。
达尔文气旋
1974年圣诞节来临之际,澳大利亚北部地区首府达尔文的人们正在进行着狂欢的准备。这时,气旋已来到了澳大利亚与印度尼西亚之间的阿拉弗拉海,并迅速向达尔文的人民逼近。
在平安夜,气旋转向朝南,并加快了速度,午夜后不久,气旋侵袭了达尔文。到12月25日凌晨1时,达尔文大部分地区已断电、断水。机场上的飞机被时速211千米的狂风吹翻。到圣诞节那天早晨,整个城市已化为一大堆凌乱的瓦砾,全城所有的人都无家可归,圣诞节的狂欢变成了圣诞节的悲剧。好在伤亡的情况不是很惨重,只有49人丧生。
十月飓风
1987年10月15日的夜晚是一个不平静的夜晚,千百万英国人在睡觉以前习惯性地听了天气预报,根据天气预报,他们知道那天晚上会有一场狂风,不过没关系,他们已经准备经受一场狂风的冲击,因为狂风对他们来说太平常了。
可是事情并不像英国人想象的那么简单,猛烈的风暴沿西欧海岸前进,在向北吹时风力增强了。10月16日凌晨1时,狂风横扫法国北部。当风力加剧为强飓风、风速达到215千米时,风暴穿过了英吉利海峡。凌晨4时,风暴以接近每小时160千米的速度侵袭了伦敦。
香港龙卷风
2004年9月6日下午5时55分,香港国际机场罕见地出现了一个龙卷风,在机场控制塔以南约1.5千米至2千米处,龙卷风盘旋了数分钟之久。天文台在机场测得此次龙卷风时速为62千米。
香港出现陆上龙卷风的现象并不多见,有记录可查的仅6宗,发生时间主要为5—9月。大屿山国际机场在2002年5月20日晚上,曾出现时速90千米的龙卷风,这使当天的32班起降飞机受到影响。
三、龙卷风
(一)龙卷风概述
龙卷风因与古代神话里从波涛中蹿出龙卷腾云驾雾的东海蛟龙很相像而得名,此外,它还有不少的别名,如“龙吸水”、“龙摆尾”、“倒挂龙”等等。
怒吼的风浪
以前,人们以为龙卷风是东海龙王在水中兴风作浪引起的。现在,科学知识得到了普及,我们都知道龙卷风是一个猛烈旋转着的圆形空气柱,它的上端与雷雨云相接,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转,一边向前移动。发生在海上,犹如“龙吸水”的龙卷,称为“水龙卷”;出现在陆上,卷起尘土,卷走房屋、树木等的龙卷,称为“陆龙卷”。远远看去,龙卷风不仅很像吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒,而且很像一个摆动不停的大象鼻子。
那么,龙卷风的大“象鼻”是如何形成的呢?
龙卷
一般来说,大自然里的龙卷风的产地是雷雨云。在雷雨云里,空气扰动十分厉害,上下温差悬殊。在地面,气温是20℃,越往高空,温度越低。在积雨云顶部是8000多米的高空,温度低到-30℃。这样,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,就会形成气流的倒挂。
由于上层空气交替扰动,产生旋转作用,因而形成许多小涡旋。这些小涡旋逐渐扩大,上下激荡越发强烈,终于形成大涡旋。大涡旋先是绕水平轴旋转,形成了一个呈水平方向的空气旋转柱。然后,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。以积雨云前进的方向来说,从左边伸出云体的空气旋转柱叫“左龙卷”,从右边伸出云体的空气旋转柱叫“右龙卷”。前者顺时针旋转,后者逆时针旋转。一般来说,左龙卷很少伸到地面,伸到地面的多数是右龙卷。
龙卷风常常是多个出现,有时从同一块积雨云中可能出现两个或两个以上的大“象鼻”。不过这些“象鼻”不是同时出现,有的“象鼻”刚刚开始下伸,有的“象鼻”下端却已经接地或在接地后正在缩回云中,也有的在云底伸伸缩缩、始终不垂到地面,多个“象鼻”的存在使得龙卷风看起来相当的奇丽。
(二)龙卷风的危害
龙卷风的直径平均在200~300米的范围内,龙卷风最小的直径才几十米,最大的直径能达到1000米以上。龙卷风的寿命很短促,往往活跃了几分钟到几十分钟就停止,最多也不会超过几小时。龙卷风的移动速度平均每秒15米,最快的可达70米;移动路径的长度大多在10千米左右,短的只有几十米,长的可达几百千米以上。龙卷风造成破坏的地面宽度一般只有1~2千米。
龙卷风来势凶猛,具有很大的破坏力。当龙卷风来临时,其经过的每一处都可以听到如雷的吼声,犹如飞机机群在低空掠过。这样巨大的声音的产生可能是由于涡旋的某些部分风速超过声速,因而产生小振幅的冲击波。龙卷风里的风速究竟有多大?人们还无法测定,因为任何风速计都经受不住它的摧毁。一般情况,龙卷风的风速为每秒50~150米;极端情况下,龙卷风的风速甚至达到每秒300米,有时比声速还会大。
可以想象一下,超过声速的风能,可以产生多大的威力,这种威力是无穷的。1896年,美国圣路易斯的龙卷风夹带的松木棍竟把1厘米厚的钢板击穿。1919年,发生在美国明尼斯达州的一次龙卷风使一根细草茎刺穿一块厚木板,而一片三叶草的叶子竟像楔子一样,被深深嵌入了泥墙中。不过,龙卷风中心可是个安全区,在这里的风速很小甚至根本没有风,这与台风眼中的平静情况有很大的相似之处。
龙卷风还会带来可怕的低气压,这种低气压可以低到400毫巴,最低气压甚至会达到200毫巴,而一个标准大气压是1013毫巴。所以,在龙卷风扫过的地方,犹如有一个特殊的吸泵一样,龙卷风触及到的水和沙尘、树木等被吸起,形成一个高大的柱体,这就是过去人们所说的“龙倒挂”或“龙吸水”。当龙卷风把陆地上某种有颜色的物质或其他物质及海里的鱼类卷到高空,移到某地再随暴雨降到地面时,就形成“鱼雨”、“血雨”、“谷雨”、“钱雨”了。
由于龙卷风会造成内部的低气压,所以当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时,会造成建筑物或车辆内外强烈的气压差,这种气压差顷刻间就会使建筑物或交通车辆发生爆炸。如果龙卷风的爆炸作用和巨大风力共同施展威力,那么它们所产生的破坏和损失将是极端严重的。因此,在龙卷风来临之时,人们应该对这种巨大的破坏力保持高度警惕。
在一般情况下,如果龙卷风经过居民点,风便卷着砖瓦、断木等碎物在天空中飞舞,过大的风速和零乱的杂物会造成人畜伤亡,并在树木和电线杆上砸出窟窿。在龙卷风巨大威力的带动下,即使是一粒小小的石子也会变成枪弹,它能在不破坏玻璃其他部位的时候穿透玻璃。
据统计,任何一个陆地国家都有龙卷风的光临,其中美国是发生龙卷风最多、频率最高的国家。加拿大、墨西哥、英国、意大利、澳大利亚、新西兰、日本和印度等国发生龙卷风的机会也很多。我国龙卷风主要发生在华南和华东地区,有时,它还出现在南海的西沙群岛上。
扑天盖地的龙卷风
一般来说,龙卷风的发生与强烈雷暴有着密切的联系,所以一般在暖季更容易出现龙卷风。不过事情也并非绝对如此,在没有雷暴的寒冷季节里,只要具备强烈对流的条件,龙卷风也有可能出现。
龙卷风在一天中的24个小时都有可能生成,不过大部分集中在午后发生。有时候会同时有几个龙卷一起出现,这时龙卷风造成的破坏力更大。
火山爆发和大火灾产生的烟和水蒸气中也可能诞生龙卷风,这种龙卷风称为火龙卷或烟龙卷。具有这种龙卷的龙卷风也是龙卷风的重要类型,因此,不管何时何地,人们都应该做到对龙卷风的预防。
(三)龙卷风的预防
由于龙卷风的活动范围很小,活动时间也不长,这就为龙卷风的科学研究和预报工作带来了很大的困难。但是,如果做个有心人,在龙卷风到来之前留心观察,还是能发现一些值得注意的天气现象和特征的。比如龙卷生成前大气很不稳定、云系对流旺盛、气压明显降低、云的底部骚动特别厉害等等,这些现象对预报龙卷风有一定的帮助。所以说,龙卷风的预报也并非毫无办法。
在发现和追踪龙卷风上,气象雷达起着很重要的作用,它可以测到300千米外的雷雨云,一旦在雷达中发现有龙卷风存在的钩状回波时,即可发出警报。不过有些龙卷风在出现时,这种钩状回波不明显,因此,采用雷达和目视相配合的方法常常更可靠一些。如果观察者发现龙卷风后,应立即报告气象部门,可用雷达跟踪,随后还有一定的时间可以对龙卷风行经路径上的居民和单位发布警报。在龙卷风的预防方面,只要仔细观察,时时警惕,就会有新的突破。
龙卷风袭来
近年来,龙卷风的预报工具又增加了一项,这就是气象卫星。气象卫星的出现给龙卷风预报增添了新的探测工具,尤其是用同步卫星拍摄的云层照片,在监视龙卷风的发生上起着更重大的作用。卫星昼夜都能观测,并且可以看到更小的目标。如果把卫星和雷达结合起来,就能连续观察龙卷风的变化,可在龙卷风发生前半小时发布警告。随着科学技术的发展,相信在不久的将来,我们可以将龙卷风的灾害减少到最低的程度。
四、海浪
海上的浪是由什么引起的呢?是风,正所谓“无风不起浪”。不过风浪只是海浪的一种,它是在风直接作用下生成的,出现在海面上的风浪外形很不规则,杂乱无章,大小不一,前后起伏,后浪赶前浪相互吞没,通常风力达到5级时,海面上就会出现“白浪”,这时风已经把波面破裂成碎浪,风浪传播的方向基本上与风向保持一致。当风停止后,海面仍有剩余的浪,风浪离开风的作用区域、继续向外传播的浪称为涌浪。风停浪不息、“无风三尺浪”就是涌浪的写照。风浪或涌浪传至岸边浅水区时,能量受海底的摩擦作用衰减得很快,几乎成为一条直线,这种浪称为近岸浪。风浪、涌浪和近岸浪有着紧密的联系,它们是海浪最常见的3种表现形式。
如果你到过海边,看过海浪,就会发现海浪传播有时看起来很快,事实上,这只是波形向前传播,海水本身并没有向前移动,这就好像麦浪一样,麦穗在上下颠簸,麦杆仍然扎根在土里。海浪在海上可以水平方向传播,也能垂直向海底传播。在水平方向上海浪传播很远的距离。在太平洋北部的阿拉斯加海岸,可以测量到从万里以外的南极风暴区传播过来的海浪;冲击到英国南岸的海浪,其源地竟是远在1万多千米外的南大西洋风暴区。海浪在水平方向上能传播这么远,并能始终维持它的一定波高,可见海浪的威力非常巨大。
海浪
在通常情况下,海浪是不会造成大的灾害的,只有当海浪的波高达到了6米以上才会形成灾害。当然,对于不同性能的船舶,它所能抗御的海浪大小也不一样。没有动力的帆船以及小马力的机帆船,3米波高的海浪足以构成威胁;千吨以上至万吨的船舶的抗浪能力又增强了;至于现代化的十几万吨、几十万吨的巨型船舶,只有特大的9米波高以上的巨浪,才能对其造成危害。因此,制造抗海浪的轮船是抵抗海浪的一个有效手段。
当然,海上的活动并不只是行船,还有海上施工、渔业捕捞等活动,对于这些海上活动而言,波高6米的灾害性海浪就能构成威胁。灾害性海浪传到近岸,受海底摩擦作用的影响,海浪能量集中表现在波压上。据测量,近岸浪对海岸的压力可达到每平方米30~50吨,这对海岸工程、沿岸设施的破坏是毁灭性的,有时海浪还会携带大量泥沙进入海港、航道,造成航道的淤塞。对于海浪造成的危害,加强预防也是一种重要途径。
五、海冰
海洋中的海水由于低温度冻结形成的咸水冰称为海冰,广义的海冰还包括在海洋中的河冰、冰山等。最初形成的海冰是针状的或薄片状的,随后聚集和凝结,并在风力、海流、海浪和潮汐的作用下,互相堆叠形成重叠冰和堆积冰。海冰一般情况下都浮于海面,形状规则的海冰露出水面的高度为总厚度的1/7~1/10,尖顶冰露出的高度达总厚度的1/4~1/3。海冰的反射率为0.50~0.70,抗压强度约为淡水冰的3/4。一般情况下,海冰分为两类:
1.固定冰。固定冰多分布在大陆沿岸或岛屿附近,与海岸、岛屿甚至与海底冻结在一起。
2.浮冰或冰山。浮冰或冰山随风、浪、流而漂移。
海冰在极地的分布会随着季节变化和年际变化而变化这种变化分为南北半球的变化,具体表现如下:
1.北半球。冰界以3—4月最大,8—9月最小。北冰洋几乎全为冰所覆盖,流冰群主要绕洋盆边缘流动,多为3~4米厚的多年冰。
2.南半球。多为2~3米厚的、到了夏天就能融化的冰,大致呈纬向分布,冰区以9月最大,3月最小。固定冰分布在南极大陆周围和威德尔海。浮冰冰界在南太平洋、南印度洋和南大西洋,分别在南纬50°~55°、南纬45°~55°和南纬43°~55°。
六、赤潮
赤潮是一种水色异常和水质恶化的现象,水色异常和水质恶化是由水域中某些浮游生物暴发性繁殖引起的,赤潮又称红潮,主要发生在近海海域。可引起赤潮的生物有60多种,如腰鞭毛虫、裸甲藻、短裸甲藻、棱角藻、原甲藻、角刺藻等。海域一旦发生赤潮,所在水域便会严重缺氧,从而阻碍其他生物体的呼吸,甚至使之窒息死亡。部分赤潮生物体内或其代谢产物中含有生物毒素,常会引起鱼类、贝类死亡。赤潮海域水体恶臭、鱼虾绝迹。因此可以说,赤潮是海洋污染的主要来源之一。
赤潮产生的原因有很多,最主要的原因可能是海洋遭受污染,即由于氮、磷、碳等大量营养物质排入海洋,使海洋富含营养,从而为赤潮生物的大量繁殖提供了条件,所以避免发生赤潮的重要措施是防止海域污染。
河口海湾赤潮
七、海啸
(一)海啸概述
海啸实质上是一种破坏性巨浪。引起海啸的原因有很多,自然原因有4个:
1.水下地震。如1498年9月20日日本北海道海啸。
2.火山爆发。如1883年8月27日印度尼西亚喀拉喀托火山爆发引起的大海啸。
3.水下塌陷。如1792年5月21日日本温泉的前山和主峰塌陷引起的大海啸。
4.海底大面积运动。如1964年3月28日阿拉斯加湾由于正断层错动,使海岸线变动和大面积海底运动引起的海啸。
海啸是一种重力长波,频率介于潮波和涌浪之间,这种重力长波的波长可达几百千米,周期为2~200分钟,最常见的为2~40分钟。海啸在深海传播时,因波高和波长之比甚小、周期较长,难以觉察到反常现象。海啸主要发生在日本太平洋沿岸,太平洋西部、南部和西南部,夏威夷群岛,中南美洲和北美洲。中国是一个地震多发国家,但海啸却很少见到。
海啸传播到大陆架后,因能量集中,深度急速变浅,振幅突然增大并诱发边缘波一类的长波。进入海湾后,海啸波高骤然增大,在V型湾口湾顶的波高通常为海湾口的3~4倍;在U型湾口湾顶的波高通常为海湾口的2倍;在袋形湾口,湾顶波高可低于平均波高。海啸波在湾口和湾内反复反射时会诱发巨波,有时可出现波高10~15米的大波和造成波峰倒卷,水珠有时可溅到50米高度以上。从海面到海底,海啸波流速几乎一致,海啸波在近岸处骤然形成水墙,伴着隆隆巨响汹涌地冲向海岸。海啸灾害几乎都由最初2~3个波造成,第一个波的破坏力很大,它可使堤岸决口。在这几个灾害性的波到来之后,其他的波危害并不是很大,因此,避开海啸的风头很重要。
汹涌的海啸
1966年,太平洋海啸警报系统国际协调组成立,这个组织的成立加强了通讯网,建立了国际性的联合海啸预警和警报系统。从某种意义上说,这个组织的成立对海啸的预防起到非常大的作用。
(二)智利海啸
智利的沿海地区在1960年发生了一次接连不断的大地震,这次沿海地区的大地震造成了一系列骇人听闻的大破坏。这次地震的最大震级为8.4级,它引起了一巨大的海啸,此次海啸波的最大波高达到了25米。地震海啸使智利蒙受了空前的灾难,据这次海啸后相关人员的统计,有2000多人在这场海啸中丧生。在受海啸波及的地区中,一座城市约有一半建筑物变成瓦砾场,沿岸100多座防波堤坝被冲垮,2000艘船只被损坏,财产损失共计5.5亿美元。
这次海啸不但对智利的经济造成了巨大的影响,而且产生的能量也是十分惊人的。海啸波及整个太平洋,当波浪传到前苏联太平洋沿岸时,还有6米多的波高。这次海啸波以每小时700多千米的速度在太平洋中传播,当地震海啸波达到夏威夷时,造成6人死亡。智利地震发生的22小时后,海啸波抵达日本,造成138人死亡,直接经济损失为5000万美元。在行走了这么长的距离之后,还能造成这么大的破坏力,可见这次地震海啸波及面有多么大,人员财产损失有多么惨重。
(三)海啸多发地带
全世界海啸多发区为:夏威夷群岛、阿拉斯加区域、堪察加至千岛群岛、日本及其周围海域、中国及其邻近海域、菲律宾群岛、印度尼西亚区域、新几内亚至所罗门群岛、新西兰至澳大利亚和南太平洋区域、哥伦比亚至厄瓜多尔北部及智利海岸、中美洲及美国、加拿大西海岸,还有地中海东北部沿岸地区等,其中太平洋地区的海啸暴发最为频繁。在这些海啸多发区内,海啸总是随着其他自然灾害的暴发不经意到来,让生活在这里的人防不胜防。
(四)海啸的起因
地震常常引发地震海啸,但是,并非所有发生在海底或沿岸的地震都能引起海啸。据统计,在1.5万次地震中,只有十几次产生过海啸,这说明地震海啸的成因是非常复杂的。一次地震海啸的发生往往是由多种因素共同促成的,一种因素就促成海啸的情况是比较少的。
最新的研究结果表明,海啸与地震的震级、震源深度以及海水深度等因素有着密切的关系。震源深度大于80千米的地震通常不会产生海啸;震源深度在50~80千米以内、并且震级在6.5级以上的地震则有可能产生大海啸。产生灾难性海啸的地震震级在7~8级以上,而且一般都发生在3000米或更深的深海区,因为水深才有可能引起海水的大规模扰动。此外,发生在海底的地震必须能够导致海底地壳大面积的迅速垂直变化,才可能引起海啸。在正断层和逆断层的海区,地震海啸也容易产生。当地壳错断时,上盘向下滑动,下盘向上滑动,这称为正断层;反之,就称为逆断层。如果地震发生在这种地质构造上,就可以导致地壳迅速地垂直升降,地震海啸也就随之发生了。所以,在地震发生后,有必要对地震发生区的地质构造进行分析,看是否会引起海啸,只有进行有效的预测,海啸的灾害才可能降低到最低的程度。
(五)海啸的预防
科学家们经过设想,设计出了一个简单的模式来描述地震海啸,这个设计有利于对地震海啸的发生过程进行模拟,从而对海啸取得进一步的了解。当海底发生强力地震时,海底地壳发生大面积升降变化,由此引起从海底表层到海底底层及整个海水的剧烈扰动。如果海底地壳的初始运动是上升的,那么,少顷会形成一个弧形立波,在重力的作用下,波向外部传播,这种波就是所谓的地震海啸波。地震海啸波的形成过程与人们向平静湖面投下一枚石子时所激起波浪的道理是一样的。另外海底地壳有呈下降趋势的初始运动,地震海啸也会形成。
海啸过后,大海恢复宁静
现在,科学家们通过研究已经把地震海啸的成因大体弄清了,但对海啸这种海洋灾害现象仍然无法做到准确的预报,这种无法做到是有原因的。目前人们尚无法预测海底地震的发生。即使人们能准确预测海底地震,也无法对海啸进行准确的预测,原因是只有极少数的地震能够引发海啸。现在人们对地震海啸的预报主要是靠观察岸边岛屿潮位变化的异常现象。可以说,人类对地震海啸这种海洋灾害的研究才刚刚起步,许许多多深层次的问题还有待于科学家们的不懈努力。不过,相信在科学家们的努力下,这种技术上的难关总会攻破的,海啸预测会有一个灿烂的明天。
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