第五章氣象災(zāi)害

萬(wàn)物復(fù)蘇的春天突然刮起沙塵暴，陽(yáng)光明媚的夏天突然下起了暴雨。類(lèi)似的臺(tái)風(fēng)、熱浪、寒潮、強(qiáng)對(duì)流天氣等氣象災(zāi)害種類(lèi)多、頻度高、影響大、損失嚴(yán)重。據(jù)中國(guó)氣象局1990~2000年統(tǒng)計(jì)，氣象災(zāi)害每年造成的經(jīng)濟(jì)損失約2000億元，約占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3%~6%。

大自然經(jīng)常千變?nèi)f化，如萬(wàn)物復(fù)蘇的春天突然刮起了沙塵暴，陽(yáng)光明媚的夏天突然下起了暴雨。這種短時(shí)間內(nèi)大氣變化的現(xiàn)象，被稱(chēng)為“天氣”。什么是天氣？

自然界不僅有短期的大氣變化，還有長(zhǎng)期的變化，如一年有春夏秋冬四個(gè)季節(jié)。人們可以由溫度和雨量等的差異而感到四季變化。某地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間的天氣的特征和現(xiàn)象被稱(chēng)為“氣候”。什么是氣候？1、地球的大氣圈2、全球尺度的大氣運(yùn)動(dòng)3、季風(fēng)（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）4、氣團(tuán)（局部性天氣系統(tǒng)）5.1地球上的大氣圈和天氣系統(tǒng)

地球的大氣圈：是圍繞地球的一個(gè)由氣體組成的圈層，由于受到地球重力的吸引，它緊緊地包圍著地球，保持相對(duì)固定的組成和結(jié)構(gòu)。

組成成分：氮?dú)饧s占78%，氧氣占20.95%，二氧化碳占0.04%，水蒸氣1%，還有少量的其他氣體。

作用：1、地球大氣圈保護(hù)地球上的生物不受太陽(yáng)輻射的紫外線(xiàn)的傷害；2、它調(diào)節(jié)地球白天和晚間的溫度差別，使地球成為適合人類(lèi)居住的星球。地球的大氣圈

1、約50%的大氣圈的質(zhì)量集中在離海平面5.6km的大氣圈之中；2、約90%的大氣圈的質(zhì)量集中在離海平面16km的大氣圈之中；3、絕大部分（99.99997%）大氣分布在100km以下的大氣圈之中，這也是把離地面100km的地方看成是地球大氣與外界空間的邊界的原因之一。但是在更高處發(fā)生的極光等現(xiàn)象表明，在那些地方，大氣效應(yīng)依然存在。1、大氣運(yùn)動(dòng)的最重要的原因：太陽(yáng)能。2、大氣（全球尺度）如何運(yùn)動(dòng)及其原因：（1）運(yùn)動(dòng)：在全球范圍內(nèi)，熱空氣由赤道向兩極運(yùn)動(dòng)，而冷空氣則從高空由兩級(jí)流回赤道。這個(gè)過(guò)程具有全球性長(zhǎng)期性。全球尺度的大氣運(yùn)動(dòng)（2）原因：入射到地球的太陽(yáng)能，在地球上分布是不均勻的，面對(duì)太陽(yáng)的一面接收的能量多，背向太陽(yáng)的一面接收少。

但是由于地球不斷自轉(zhuǎn)，而自轉(zhuǎn)軸和公轉(zhuǎn)軸存在一個(gè)角度，所以若以一年為期計(jì)算，赤道接收的太陽(yáng)能多兩極接收的太陽(yáng)能少，地球輻射出的能量則不同，基本上整個(gè)地球是均勻向外輻射的。

因此在赤道和低緯地區(qū)吸收的能量大于向外輻射的能量。在兩極和高緯度地區(qū)情況相反。季風(fēng)（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）東亞季風(fēng)區(qū)的天氣和氣候受東亞季風(fēng)的影響非常顯著，冬季寒冷、干燥、少雨，夏季高溫、濕潤(rùn)、多雨。正常情況下，東亞季風(fēng)決定了這個(gè)地區(qū)旱季和雨季的存在，我國(guó)的華南前汛期，江淮的梅雨及華北、東北的雨季，都屬于夏季風(fēng)降雨。東亞季風(fēng)規(guī)模和強(qiáng)度的變化，使得這個(gè)地區(qū)容易誘發(fā)干旱、洪澇、極端高溫和其他氣象災(zāi)害。

季風(fēng)（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）氣團(tuán)----局部性天氣系統(tǒng)如果冷氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)能量大，鋒面向暖氣團(tuán)方向移動(dòng)，氣溫降低，大面積降雨，降雨大小隨鋒面移動(dòng)速度而增加；反之，當(dāng)暖氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)能量大，鋒面向冷氣團(tuán)方向移動(dòng)，氣溫升高，并造成持續(xù)不斷的降雨；當(dāng)冷暖氣團(tuán)雙方勢(shì)均力敵，鋒面滯留、徘徊在某一地區(qū)，無(wú)法快速移動(dòng)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)持續(xù)很久的云雨天氣。

特別注意的是，當(dāng)冷氣團(tuán)遇到暖氣團(tuán)時(shí)，在它們交匯處往往會(huì)產(chǎn)生帶狀界面，氣象學(xué)上稱(chēng)為“鋒面”。鋒面帶，短的幾百千米，長(zhǎng)的幾千千米，由下而上逐漸隨高度變寬，并呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)，冷空氣在下方，暖空氣位于上方。氣團(tuán)----局部性天氣系統(tǒng)

以上三種空間尺度天氣系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，可以看出，天氣的變化和氣象災(zāi)害的發(fā)生，都受到天氣系統(tǒng)的控制。

天氣是指發(fā)生在較短時(shí)間（幾個(gè)小時(shí)或幾天）之內(nèi)的大氣圈的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)的變化。天氣變化主要是由于大氣圈狀態(tài)的不穩(wěn)定性造成的，這種不穩(wěn)定的變化多是很復(fù)雜和非線(xiàn)性的，他屬于混沌動(dòng)力學(xué)的研究范圍，用常規(guī)的線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)理論難于解釋。認(rèn)識(shí)到天氣系統(tǒng)的這種特性就可以知道：預(yù)報(bào)幾周后的天氣是一件很困難的事情，這不僅僅是增加氣象臺(tái)站的密度和加大計(jì)算機(jī)能力的技術(shù)問(wèn)題，從學(xué)科發(fā)展的角度，氣象學(xué)家正處在發(fā)展非線(xiàn)性科學(xué)的前沿位置上，提高氣象災(zāi)害準(zhǔn)確性有賴(lài)于混沌動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。

可預(yù)報(bào)性問(wèn)題

熱帶氣旋是地球上破壞力最大的天氣系統(tǒng)。世界上位于太平洋西岸的國(guó)家和地區(qū)，幾乎都受到過(guò)熱帶氣旋的影響。臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)是指中心附近最大風(fēng)力達(dá)到12級(jí)或以上的熱帶氣旋，只是因產(chǎn)生的海域不同而稱(chēng)謂有別。5.2臺(tái)風(fēng)實(shí)際上，臺(tái)風(fēng)就是在大氣中圍繞著自己的中心急速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)又向前移動(dòng)的空氣漩渦。它在北半球作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在南半球作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。氣象學(xué)上將大氣中的漩渦稱(chēng)為氣旋，因?yàn)榕_(tái)風(fēng)這種大氣中的漩渦產(chǎn)生在熱帶洋面，所以稱(chēng)其為“熱帶氣旋”。臺(tái)風(fēng)

按世界氣象組織統(tǒng)一規(guī)定，熱帶氣旋共分5級(jí)。按風(fēng)速?gòu)男〉酱蠓謩e是：熱帶低壓、熱帶氣旋、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)。其中，中心最大風(fēng)力達(dá)到8~9級(jí)的熱帶風(fēng)旋被稱(chēng)為熱帶風(fēng)暴，風(fēng)力超過(guò)12級(jí)的被稱(chēng)為臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)。蒲氏風(fēng)速表

熱帶海洋是臺(tái)風(fēng)的老家，臺(tái)風(fēng)形成的條件主要有兩個(gè)：一個(gè)是比較高的海洋溫度；二是充沛的水汽。臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生于熱帶海洋在溫度高的熱帶海域內(nèi)，如果大氣里發(fā)生了一些擾動(dòng)，熱空氣開(kāi)始上升，地面氣壓降低，它外圍的空氣就源源不斷地流入上升區(qū)，又因地球轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系，流入的空氣便像車(chē)輪那樣旋轉(zhuǎn)起來(lái)。當(dāng)上升空氣變冷，其中的水汽冷卻凝成水滴時(shí)，要放出熱量，這又助長(zhǎng)了低層空氣不斷上升，使地面氣壓下降得更低、空氣旋轉(zhuǎn)的更加猛烈，在這樣一種不斷增強(qiáng)的失穩(wěn)過(guò)程中，就形成了臺(tái)風(fēng)。

臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)在熱帶洋面原因：1、熱帶洋面氣溫高，而且是地球上水汽最豐富的地方（主要原動(dòng)力）；2、熱帶洋面離赤道有一定距離，地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力有一定作用，有利于臺(tái)風(fēng)發(fā)展氣旋式環(huán)流和氣流輔合的加強(qiáng)。

一個(gè)臺(tái)風(fēng)的發(fā)生需要具備一下幾個(gè)基本條件：1、要有足夠廣闊的熱帶洋面，在這個(gè)洋面，不僅要求海水表面溫度要高于26.5℃，而且在海面至60m深的這層海水里，水溫都要超過(guò)這個(gè)數(shù)值；2、在臺(tái)風(fēng)形成之前，預(yù)先要有一個(gè)弱的熱帶漩渦存在；3、要有足夠大的地球自轉(zhuǎn)偏向力，因赤道的地轉(zhuǎn)偏向力為零，向兩極地轉(zhuǎn)偏向力逐漸增大，故臺(tái)風(fēng)發(fā)生地點(diǎn)大約離赤道5個(gè)緯度以上；4、在弱低壓上方，高低空之間的風(fēng)向、風(fēng)速差別要小。

上面所講的只是臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的必要條件，具備這些條件不等于就有臺(tái)風(fēng)發(fā)生。臺(tái)風(fēng)發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，至今尚未徹底搞清楚。

1966年亞洲東南部出現(xiàn)的HERB臺(tái)風(fēng)是一個(gè)高能量的系統(tǒng)，其主要的天氣現(xiàn)象包括強(qiáng)風(fēng)和暴雨，強(qiáng)風(fēng)伴隨著大量的動(dòng)能，而暴雨則帶著大量水汽凝結(jié)的潛熱釋放。臺(tái)風(fēng)帶來(lái)大量降水所釋放的總潛熱能量是十分驚人的，通常比臺(tái)風(fēng)環(huán)流的動(dòng)能大一兩個(gè)數(shù)量級(jí)（10~100倍）。

臺(tái)風(fēng)的能量

從上面的分析可以看出，臺(tái)風(fēng)形成后，其攜帶的大量水汽上升凝結(jié)所釋放的熱能進(jìn)一步加強(qiáng)了臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度。有人估算：一個(gè)臺(tái)風(fēng)的能量相當(dāng)于幾顆原子彈的能量。

臺(tái)風(fēng)的能量2005年8月29日破曉時(shí)分，颶風(fēng)卡特里娜以233km/h的速度在美國(guó)墨西哥灣新奧爾良外海岸登陸，新奧爾良市有許多填海造陸地區(qū)，平時(shí)受防洪堤保護(hù)。中午，城內(nèi)工業(yè)運(yùn)河的防洪堤有兩處決堤，大水涌進(jìn)街道，水深3m。半夜，另一個(gè)防洪堤決堤100m，洪水吞沒(méi)了城市80％的地區(qū)，機(jī)場(chǎng)和高速公路都浸在水中，很多屋頂被掀翻，全城停電、停水，移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)。官方統(tǒng)計(jì)的這次臺(tái)風(fēng)死亡總?cè)藬?shù)為710人，其中有2/3的傷亡人來(lái)自新奧爾良市。

2005年8月美國(guó)卡特里娜颶風(fēng)全世界每年平均有80~100個(gè)臺(tái)風(fēng)發(fā)生，其中絕大部分發(fā)生在太平洋和大西洋上。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，西太平洋臺(tái)風(fēng)發(fā)生的源區(qū)主要集中在四個(gè)地區(qū)：1、菲律賓群島以東和琉球群島附近海面。這一帶是西太平洋上

臺(tái)風(fēng)發(fā)生最多的地區(qū)，全年幾乎都會(huì)有臺(tái)風(fēng)發(fā)生。

2、關(guān)島以東的馬里亞納群島附近。7~10月在群島四周海面均有臺(tái)風(fēng)生成，5月以前很少有臺(tái)風(fēng)，6月和11~12月主要發(fā)生在群島以南附近海面上。

中國(guó)的臺(tái)風(fēng)3、馬紹爾群島附近海面上（臺(tái)風(fēng)多集中在該島的西北部和北部）。這里10月發(fā)生臺(tái)風(fēng)最為頻繁，1~6月很少有臺(tái)風(fēng)形成。4、我國(guó)南海的中北部海面。這里6~9月發(fā)生臺(tái)風(fēng)的機(jī)會(huì)最多，1~4月則很少有臺(tái)風(fēng)發(fā)生，5月逐漸增多，10~12月又減少，但多發(fā)生在北緯15度以南的北部海面上。

西北太平洋是全世界最適合臺(tái)風(fēng)生成的地區(qū)，臺(tái)風(fēng)生成頻率占全球的36％。中國(guó)是受臺(tái)風(fēng)襲擊最多的國(guó)家，據(jù)近50年的統(tǒng)計(jì)，西北太平洋和南海每年平均有27~28個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，其中每年約有7~8個(gè)登陸我國(guó)。

夏秋季節(jié)，臺(tái)風(fēng)是我國(guó)東南沿海地區(qū)最嚴(yán)重的災(zāi)害，臺(tái)風(fēng)在海上移動(dòng)，會(huì)掀起巨浪，狂風(fēng)暴雨接踵而來(lái)，對(duì)航行的船只造成嚴(yán)重的威脅。

當(dāng)臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，狂風(fēng)暴雨會(huì)給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失，尤其對(duì)農(nóng)業(yè)、建筑物的影響更大。

臺(tái)風(fēng)主要通過(guò)強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮三種方式造成災(zāi)害，同時(shí)還間接通過(guò)強(qiáng)降雨帶來(lái)洪水、泥石流、滑坡等次生災(zāi)害，給社會(huì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。

中國(guó)的臺(tái)風(fēng)據(jù)1988~2004年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大陸平均每年因臺(tái)風(fēng)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為233.5億元，死亡440人，倒塌房屋30.7萬(wàn)間，農(nóng)作物受災(zāi)面積廣大。這就是說(shuō)，每個(gè)登陸的臺(tái)風(fēng)就可能使四十多萬(wàn)公頃農(nóng)作物受災(zāi)，六十多人死亡，倒塌房屋四萬(wàn)多間，直接經(jīng)濟(jì)損失三十多億元。同時(shí)還應(yīng)該看到，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和社會(huì)的發(fā)展，損失有逐步上升的趨勢(shì)。

臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)造成成的損失

但是臺(tái)風(fēng)也并非全給人類(lèi)帶來(lái)不幸，除了其“罪惡”的一面外，它也有為人類(lèi)造福的時(shí)候。對(duì)某些地區(qū)來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有臺(tái)風(fēng)，這些地區(qū)莊稼的生長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)的收成就不堪設(shè)想。西北太平洋的臺(tái)風(fēng)、西印度群島的颶風(fēng)和印度洋上的熱帶風(fēng)暴，給所經(jīng)之地帶來(lái)了豐沛的降水，造成了適宜的氣候