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2010年11月28日 星期日

沙塵暴

造成沙塵暴的原因既有自然的,也有人爲的。法新社的報道說,韓國政府官員表示,沙塵暴中的塵沙攜帶包括重金屬礦物質在內的污染塵埃,對人類的健康構成危害。
就造成沙塵暴日趨嚴重的原因,美國民間環保組織世界觀察的氣候變化研究人士簡納特-薩文(音譯)女士表示:砍伐森林會造成大片土地的沙漠化,而沙漠化顯然就會導致風暴帶有大量砂土。在近幾百年來,人類為了經濟生產而大量砍伐森林,挖掘其他自然資源,這些行為嚴重破壞了我們周圍的自然環境,沙塵暴現象在世界一些地區的頻繁化就是後果之一。

東亞一帶的沙塵暴源於中國北部的乾燥地區和內蒙古,然後一直橫掃到朝鮮半島和日本,不但給人們造成呼吸道疾病,而且還擾亂交通和生産。

旅居法國的中國環保問題專家鄭益(音譯)就中國的沙暴問題說:沙塵暴對於中國來說當然是一個老問題,中國西北部自古以來就有很大一片沙漠,但這個在中國過去沒有形成過一個問題,並不是非常嚴重的,在半個世紀以前,頻率是很低的。整個50年代,一共只有幾次,大概4、5次吧!在60年代大概是8次,然後逐漸的增加,到現在那就增加的太多了。

我們現在每一年刮的沙塵暴次數,是過去半個世紀以前10年差不多。主要的一個問題還是一個荒漠化的結果。砍伐森林,和不適當的放牧,使森林、草原就基本上絕跡了,草原、森林基本沒有了。草原已經變得急遽的戈壁化、沙漠化,實際上是制度問題。

沙塵暴侵襲東亞地區已經有大約一千年的歷史。近年來,聯合國和世界銀行等的國際組織都開始重視沙塵暴問題,並設立了研究專案。中國、朝鮮、和日本政府之間也開始合作,共同防治沙塵暴。


台灣會有沙塵暴嗎?
於大陸沙塵暴近年來對台灣的空氣品質及民眾健康影響甚鉅,環保署目前正在進行沙塵暴預報模式的健立,希望在明年初可以在沙塵暴來襲前二十四小時向民眾發出預警。
中時電子報消息, 環保署官員指出,沙塵預報模式有相當的難度,一方面需要大陸方面沙暴報發生的通報,另一方面還要有東亞地區的大氣環流的資料,在加上模式的運算,才能預估沙塵會不會傳送到台灣?何時會到達台灣地區?

就像在做天氣預報一樣,在得到上述數據資料後,還必須加上專業預報人員的主觀判斷,然將才對社會大眾發佈預警。

環保署官員表示,並不是大陸每一次的沙塵暴發生時,都會有沙塵傳送到台灣來,還必須要看當時東亞大氣環流的變化而定,而根據過去的例子來看,大陸的沙塵發生之後,大約要經過兩天的時間,才會影響到台灣地區,而這兩天的時間,就是做預報的黃金時間。

因此,很重要的關鍵就是在沙塵暴一發生的當時,台灣越早知道沙塵暴發生的時間越好,如此才有更多的緩衝時間,環保署官員表示,這一方面只有透過學術單位的管道,來儘早取得大陸發生沙塵暴的訊息,這些訊息包括沙塵暴發生的地點、規模、風速、方向等基本資料。


亞洲沙塵暴簡介 余嘉裕:任教文化大學大氣科學系

在氣象測計中規定,凡水平方向能見度小於1000公尺的風沙現象,稱為「沙塵暴」。

中國西北和外蒙的戈壁沙漠是亞洲沙塵暴的主要源地,浩瀚的沙海提供源源不絕的沙源。

沙塵暴是什麼?

「沙塵暴」是指強風將地面大量的沙和土粒捲揚起來,使空氣變得混濁、能見度大為減小的災害性天氣現象。在氣象測計中規定,凡水平方向能見度小於1000公尺的風沙現象,稱為「沙塵暴」;如果風力加到8-9級、被颳起的沙塵增多、天空變得越來越混濁、能見度小於200公尺,稱為「強沙塵暴」;如果風力再加大到超過10級、能見度小於50公尺,稱為「特強沙塵暴」。由於發生強和特強沙塵暴時天色昏暗,甚至黑得伸手不見五指,因此在中國西北地區,居民又將之稱為「黑風」或「黑風暴」。

沙塵暴的成因

沙塵暴形成需要三個要素同時配合:沙源、強風,和不穩定的氣流。中國西北和外蒙的戈壁沙漠(圖一)位於中亞沙漠區,排名世界四大沙漠區第二位(依序為北非、中亞、北美、澳洲),向來是亞洲沙塵暴的主要源地。這裡沙漠和沙地面積達100萬平方公里以上,浩瀚的沙海提供沙塵暴源源不絕的沙源。

在三個要素中,沙源是固定的,一年四季均存在,因此重要關鍵就是地面颳起的強風。中國西北和外蒙戈壁地區處在西伯利亞冷氣團南下的通道上,使得該區在冬、春兩季(特別是春季)的鋒面十分活躍。冬、春季節因為植物稀少,鋒面伴隨的地面強風極易造成沙塵暴;加上沙漠地區地表毫無遮蔽,且午後地表溫度上升很快,近地面氣溫可以升得很高,當遇上強冷空氣過境,產生上冷下熱的不穩定大氣,強風揚起的沙塵可以隨著不穩定氣流上升到數百甚至數千公尺的高空中,並順著高空西風氣流往下游輸送,影響其他地區。

在沙塵暴發生的同時,用氣象儀器能偵測到以下一些氣象要素發生的急遽變化︰(一)氣壓先下降後上升:沙塵暴過境前,氣壓急遽下降;當沙塵暴颳過後幾個小時內又迅速上升,然後轉入平緩階段。(二)氣溫先上升後下降:沙塵暴一般發生在午後,它來臨前氣溫通常會先上升;當沙塵暴到達後,氣溫又迅速下降,氣溫的變化正好與氣壓的變化相反。(三)濕度下降:由於平流過來的冷空氣本來就比較乾燥,加上冷空氣流向地面時的下沈絕熱增溫,使得相對空氣更為乾燥,所以沙塵暴過境時,空氣濕度將急遽下降。

沙塵暴的影響

日本和韓國是除了中國之外,受亞洲沙塵暴影響和危害最大的國家。在亞洲沙塵暴季節,空氣中懸浮微粒的濃度往往超過1000μg/m3,甚至曾經超過2000μg/m3。台灣地區由於所處緯度較低,不在亞洲沙塵暴的主要輸送路徑上,雖然受到的影響較中國、韓國、和日本地區為小,但在特定氣象條件下(如分裂高壓緯度較低),沙塵暴仍然會影響台灣。1995年3月12日,台灣北部許多地區降下「泥雨」,就是受到沙塵暴南移的影響,當時沙塵隨著分裂高壓的前緣往東南方移動到華南地區,在台灣附近被鋒面降雨沖刷下來,形成了罕見的泥雨,當時環保署在北部萬里、觀音和淡水等地監測站所觀測到的懸浮微粒濃度值都超過1000μg/m3,是有觀測紀錄以來受到沙塵暴影響最劇烈的一次。

強或特強沙塵暴在源地生成時極其兇猛,黑色的風沙牆多從西北方向或西方隨著強風快速推移過來,遠看風沙牆高聳如山,極像一道城牆(圖三)。隨後,濃密的沙塵鋪天蓋地,遮住了陽光,使人在一段時間內看不見任何東西,就像在夜晚一樣。

中國近年最著名的沙塵暴發生在1993年5月5日的內蒙古阿拉善地區,又被稱為「五五黑風暴」,由於「五五黑風暴」發生在下午,正值學校放學時分,許多放學的小學生們走在回家的溝渠田埂路上時,被突如其來的沙塵暴侵襲,驚慌失措的孩子們被狂風捲起並擲入溝渠中,或被沙塵灌入口鼻窒息而死。據統計,在甘肅、新疆、寧夏、內蒙古4個省或自治區的18個縣市中,共有85人死亡、31人失蹤,直接經濟損失高達5.6億人民幣。

沙塵暴的益處

沙塵暴對自然界的影響並非一無是處,近幾年科學家發現沙塵中的礦物質在恢復土地肥力方面的效果甚至要優於氮、磷、鉀肥;此外,沙塵暴攜帶豐富的鐵、鋁等礦物元素,能夠增加北太平洋海洋營養鹽、促進藻類生長、活化海洋食物鏈生機、增加海洋生物活動力。

由於海洋浮游植物在吸收二氧化碳方面的作用不亞於陸地植物,因此沙塵暴可能具有抵抗全球暖化的間接功用;另外,由於中國北方含鈣的矽酸鹽和碳酸鹽的土壤和沙漠沙粒偏鹼性,沙塵暴攜帶的鹼性物質可以中和大氣中的酸性物質,飄塵因而也偏鹼性;含鈣的矽酸鹽和碳酸鹽的飄塵會中和大氣中的酸性物質、減緩酸雨強度,例如近年在韓國和日本都發現沙塵天氣時,酸雨的pH值顯示都稍微提高了。

2010年11月22日 星期一

雪崩

雪崩是一種自然現象,它是指大量積雪從高處突然崩塌下落。雪崩在有人居住或滑雪場等地是一種嚴重的災害,常會造成房倒屋塌和人員傷亡。



雪崩都發生在山地,常見的雪崩發生在雪已經聚積了很多的時候,也有的是在特大暴雪中產生。雪崩的原因之一是在雪堆下面緩慢地形成了深部"白霜",這是一種冰的六角形杯狀晶體,與我們通常所見的冰碴相似。這種白霜的形成是因為雪粒的蒸發所造成,它們比上部的積雪要鬆散得多,在地面或下部積雪與上層積雪之間形成一個軟弱帶,當上部積雪開始順山坡向下滑動,這個軟弱帶起著潤滑的作用。



雪崩發生的誘因很多,通常積雪堆積過厚,超過了山坡面的摩擦阻力時,基底為春雨所鬆動,溫暖乾燥的風,聲音的震響等都能使積雪開始動運,崩塌就開始了。

  

雪崩一旦發生,其勢不可阻擋。成千上萬噸的積雪夾雜著岩石碎塊,以極高的速度從高處呼嘯而下,所過之處將一切掃蕩淨盡。有些雪崩中還夾帶大量空氣,這樣的雪崩流動性更大,有時甚至可以沖過峽谷,到達對面的山坡上。



雪崩的形成:

當坡面上雪的強度與黏著力無法支撐積雪的重量時, 便造成雪崩

雪崩主要發生在地形十分險峻,年降水量充沛的高山積區。

在高大的雪山頂峰,有大量積雪,由於新老積雪層變質程度不同,密度也不一樣,雪層表層的蠕動速度要比底層快,這種蠕動就造成雪層錯落、裂開。春季氣溫回升,融雪開始,雪水沿著裂開的縫隙下滲在粘聚力薄弱的地方,起到了潤滑劑的作用,降低了積雪與山坡的內摩擦力,於是發生了雪崩。

雪崩還受到一些外來因素的誘發,在終年積雪的山區,常常刮大風,形成風吹雪,它常常把大量的積雪吹向分水嶺的山脊上,形成厚厚的陡峻雪簷。這種橫空欲墜的雪簷,就使山坡積雪變得更險峻。這時候,只要周圍出現一些動靜,如輕微的地震、動物的跑動,甚至大聲說話,都可以引起雪崩。

                                                                           

2010年11月14日 星期日

森林大火

山火,又稱野火、林火、森林大火、森林火災,是一種通常發生在林野間難以控制的火情。通常是由閃電引起的,其他一些常見的原因有人為疏忽、故意縱火、火山爆發和火山碎屑雲,熱浪、乾旱和週期氣候轉變如聖嬰現象都會戲劇性增加山火危機。
乾旱以及小型的森林火災是促成極大的森林大火的主要因素。

統計

 
2007年7月25日巴爾幹半島森林大火的衛星照片


每年山火燒過的面積統計如下:
  • 法國:211平方公里 / 52,140英畝,佔國土面積0.04%。
  • 葡萄牙:
    • 1991年:1,820平方公里 / 449,732英畝,佔國土面積 2%。
    • 2003年:4,249平方公里 / 105萬英畝,佔國土面積4.6%;20人死亡。
    • 2004年:1,205平方公里 / 297,836英畝,佔國土面積1.3%。
    • 2005年:2,864平方公里 / 707,668 英畝,佔國土面積3.1%;17人死亡。
    • 2006年:724平方公里 / 178,904 英畝,佔國土面積0.8%;10人死亡。
  • 美國:17,400平方公里 / 430萬英畝,佔國土面積0.18%。
  • 印度尼西亞:[1]
    • 1982年與1983年:36,000平方公里 / 890萬英畝。
    • 1987年: 492平方公里 / 121,880英畝。
    • 1991年: 1189平方公里 / 293,761英畝。
    • 1994年: 1618平方公里 / 399,812英畝。
    • 1997年與1998年: 97,550 平方公里 / 2410萬英畝。
    • 1999年: 440.90平方公里 / 108,949英畝。
    • 2000年: 82.55平方公里 / 20,399英畝。
    • 2001年: 143.51平方公里 / 35,462英畝。
    • 2002年: 366.91平方公里 / 90,665英畝。
    • 2003年: 37.45平方公里 / 9,254英畝。
    • 2004年: 139.91平方公里 / 34,573英畝。
    • 2005年: 133.28平方公里 / 32,934英畝。

2010年11月13日 星期六

凍雨

凍雨是過冷雨滴落於地面或暴露物體上時,迅速凝結為冰的天氣現象。凍雨通常發生於地面溫度0℃以下的天氣情況,特別是在初春和初冬時節。在航空例行天氣報告(METAR)中,凍雨現象的代碼是[FZRA]。

形成機制
凍雨開始時是以雪的形式從高空雲層落下,在下降過程中遇到溫度高於結冰溫度的暖氣流層而完全融化為雨滴,而後在更低的高度上又遇到溫度低於攝氏零度的冷氣流層,此時雨滴不再凝結,而是形成過冷雨滴。過冷雨滴一旦遇到低於攝氏零度的任何物體就會立刻凝結,形成細長條狀的冰棱,故稱之為凍雨。凍雨通常與冷暖氣流相遇有關;低於結冰溫度的冷氣流會進入暖氣流下方,為形成凍雨提供了條件。

觀測
對凍雨的觀測是觀測站通過直接看到地表物體上的凝結現象來確定,目前還無法通過氣象雷達、多普勒儀或其他傳統的觀測法來觀測;但可以通過雷達來間接預計凍雨形成的可能性有多大。雷達信號的反射強度與降水的形式的半徑有關。雖然雨比雪反射信號更強,但由於雨滴的半徑比雪花小得多,因此從雪融化來的雨並不比之前雪的信號強多少。然而,在雪剛開始融化的氣流層,雪花半徑沒有太大變化並且雪花上出現水滴,兩者效應相加,導致此時的雷達信號的反射強度非常高。因此,在雷達螢幕上見到這種強反射信號,就意味着相應地區上空有暖氣流層並且有雪融化,該地區會有降雨或凍雨。如果此時地表溫度低於結冰溫度,就很有可能形成凍雨。

影響

蘋果樹上的雨凇。凍雨可以在物體表面形成一層透明的冰覆蓋層,這種冰覆蓋層被稱作「雨凇」,又稱「冰掛」。掛於各種植物上的雨凇或冰掛形成了冬季獨特的景色。


電線杆上凝結的凍雨。凍雨更多的時候是一種災害性天氣,嚴重的情況下會形成冰暴(ice storm)。例如,凍雨可造成公路覆冰而中斷交通,建築物積冰而倒塌,電線掛冰拉斷線路或拉倒架線鐵塔而造成供電中斷,也會對植物造成傷害,甚至威脅飛機的飛行安全。

2008年1月中國華南遭受了嚴重的雪災,其中一大部分損失就是由凍雨造成。

2010年11月12日 星期五

蝗災

蝗災,是指蝗蟲引起的災變。一旦發生蝗災,大量的蝗蟲會吞食禾田,使農產品完全遭到破壞,引發嚴重的經濟損失以致因糧食短缺而發生饑荒。蝗蟲極喜溫暖乾燥,蝗災往往和嚴重旱災相伴而生,有所謂「旱極而蝗」、「久旱必有蝗」。

 歷史

蝗災是世界性的災變,而且淵遠流長,《詩經》中提到「去其螟螣,及其蟊賊,無害我田稚。田祖有神,秉畀炎火」,蘇軾在錢塘時見蝗災「上翳日月,下掩草木,遇其所落,彌望蕭然。飛蝗來時半天黑。」。日本在《日本後紀》一書中首見蝗災。中國歷史上迭起蝗災,受災區多集中於河北、河南、山東三省,江蘇、安徽、湖北等省亦有分佈,嚴重時可能遍及整個黃土高原,鄧雲特《中國救荒史》統計,秦漢蝗災平均8.8年一次,兩宋為3.5年,元代為1.6年,明、清兩代均為2.8年,受災範圍、受災程度堪稱世界之最。
中國古代對蝗蟲認知不多,故有「蝗神」的說法,又有「蝗魚(蝦)互化」之說,如:宋代陸佃的《埤雅》:「或曰蝗即魚卵所化」,潘自牧的《記纂淵海》:「有蝗化為魚蝦」。李昉《太平御覽》〈蝦門〉記載:「蝗蟲飛入海,化爲魚蝦。」。李蘇《見物》記載:「旱涸則魚、蝦子化蝗,故多魚兆豐年。」。

 災區

2001年俄羅斯南部的斯塔羅波爾地區,約26.7萬公頃的草場和耕地受到蝗蟲侵襲,同時期中國的黃河流域、渤海沿岸地區,以及新疆北部地區同樣有蝗災,部份地區的蝗蟲密度達到了最多每平方米一萬隻。[5]。2001年中國遼寧省首見蝗災,起因是百年首見的旱災。
2003美國西部的內華達州、猶他州和愛達荷州皆飽受蝗災侵擾,愛達荷州的災情是二次大戰以來最慘重的一次。

 防災措施

中國的防蝗觀念最遠可見之於商代甲骨文。唐太宗曾因蝗災將蝗蟲生吞下肚,左右遽諫曰:「恐成疾,不可。」太宗曰:「所冀移災朕躬,何疾之避!」。自宋朝以後,對蝗災有了較科學化的認知,並總結一些滅蝗的方法,如:鳴金驅趕法、捕擊法、火燒法、溝坎深埋法、掘種法、以及趁清晨蝗翅露濕難飛用器具抄掠法等。新疆等地以養鴨、雞等方式消滅蝗蟲。明末清初有大量的防蝗書籍,陳芳生有《捕蝗考》,分「備荒事宜」和「前代捕蝗法」兩部分,江蘇泰州人彭壽山撰《留雲閣捕蝗記》,浙江鄞縣人陳僅撰《捕蝗彙編》,江蘇無錫人顧彥撰《治蝗全法》分「土民治蝗法」、「官司治蝗法」、「前人稱說」和「救荒事宜」四部分,王勛有《撲蝻凡例》等。
捕殺蝗蟲,是當時最主要方法。例如:嘉慶五年,「九月蝗至,邑西若坑十八都、十九都、二十都皆有之。知縣華中伯祭劉猛將軍廟,蝗被鳥啄,遂息。」道光四年旱蝗,「官民協捕,且焚且瘞,尋有群鴉及蝦蟆爭食之,殆盡,禾苗獲全。」

2010年10月23日 星期六

氣體噴發

氣體噴發,又稱為湖泊噴發,是一種罕見的自然災害,是由於二氧化碳(CO2)突然從湖底噴發,造成野生動物、牲口及人類窒息而死。科學家相信山崩、火山活動、或是爆炸可以引起這類型的噴發。


史前紀錄



尼歐斯湖邊死亡的牛隻至今,這樣的現象共發生過兩次。第一次發生在1984年喀麥隆的莫瑙恩湖,造成居住於湖邊的37人窒息死亡。第二次發生於1986年鄰近的尼歐斯湖,這次造成1,746人及約3,500牲口窒息死亡。



由於這種自然災害的特性,要確認氣體噴發是否發生於其他地方是相當困難的。然而,在剛果民主共和國及盧安達交界的基伏湖,湖中發現大量溶解的甲烷與二氧化碳,這使得基伏湖成為第三
個有可能發生此類噴發的湖泊。



原因
要使得此類噴發發生,湖水必須接近氣體飽和。在兩個已知的個案,氣體的主要的成分是二氧化碳。二氧化碳可能由逸出的火山氣體在湖底累積,或是湖底有機物的分解所產生。當湖水抵達氣體飽和,便會非常不穩定,一點刺激便會引發噴發。在1986年尼歐斯湖的案例,山崩被懷疑是觸發氣體噴發的原因,但是火山噴發、地震、或甚至暴雨都有可能是原因。

海水倒灌

海水倒灌是指海水經地表到達陸地的水文現象,普遍出現於沿海低漥地區。其成因主要是與地層低陷與潮汐有關,颱風季節或豪雨時亦很容易引發海水倒灌。

海水倒灌現象一般只在內河入海口處發生,可引發鹹潮現象,威脅河流淡水水質。隨著全球海平面的上升,海水倒灌勢必越來越嚴重,所帶來的可能是沿海地區土壤惡化腐蝕和淡水鹽鹼化等問題。

原理

Ghyben-Herzberg 關係海水倒灌是沿海河口常見的水文現象。一般來說,內河水位與海水水位是有落差的。但如果落差不存在,海潮水位就可能高過內河水位。漲潮時,海水水位會升高,當其高度超過了內河水位,海水就會入侵直到水位高過海潮的河段[2](即倒灌)。內河進了海水,鹽度上升,就引起鹹潮現象。如內河入海口上游為平原,地勢落差不大,而內河水位較低,鹹潮便會溯河而上,海水往上入侵到內河很遠的距離。[2]如風向與海潮方向一致,更可擴大海水倒灌的影響範圍。

2010年10月22日 星期五

海嘯

 
海嘯是如何形成?
  海嘯一般是指因海海底斷層發生大地震,使得海底突然的隆起或下降,引發海水運動而成。由於日本經常發生海嘯,日文中海嘯的英文拼音為tsunami (日文漢字寫成『津波』) ,此一詞成為國際共通語。另外,一般歐美國家也以「潮浪」(tidal waves)稱之,然這種潮浪與潮汐(tide)卻毫無瓜葛。



  除了地震以外,因為海底火山的噴發、海岸附近的砂土崩落流入海中、海底山崩以及核爆等所引起的海水面較大的波動,有時也列入海嘯。但是這些因素的影響範圍較小,並且能量無法傳太遠。不像地震所造成的海嘯,往往會造成與震央相距很遠的沿海地區也會受到波及。至於因為颱風等氣象因素所引起的暴潮,僅海平面受到較大的影響,與海嘯是從海底整層海水的移動不同。

 

海嘯的性質

  海嘯被歸類為淺水波,此與我們一般在海邊看到因為風吹所造成的波浪不同。因為風吹所造成的波浪週期(也就是從一次波峰到達,到下一次波峰到達的時間差)多半為5到20多秒,波長多為100到200公尺。但是海嘯的週期可以從十分鐘到兩個小時都有可能,波長則大約超過500公里。因為這種波浪的波高在深海處也許只高數公尺,但是因為波長很長,所以波浪的起伏看來較平緩,所以可視為淺水波。淺水波通常指的是波浪的波高與波長比例很小時。

  淺水波的傳遞速度是V= (V:波速,g:重力加速度 980公分/秒2),h:水深),所以海嘯在水深之處的傳遞速度特別快。例如,假設在海水深6公里之處,海嘯的傳遞速度約可達每小時將近900公里,約與噴射機的速度相當。而因為波浪隨時間所損失的能量也與波長成反比,所以波長很長的海嘯在傳遞時所損失的能量較少。因為傳得既快能量也不易損失,所以可以穿越很遠的距離,甚至可以從太平洋的一岸花不到一天的時間就傳到另一岸。

 

當海嘯傳到岸邊時

  當海嘯從較寬廣較深的海域傳到海岸時,則會變形。當海水傳到岸邊時,因為水深變淺,所以波浪的傳遞速度變慢。當前一波海浪的速度變慢後,後一波因為速度未降追了上來,所以變成波高變高。所以即便在深水區不高的波浪,到了岸邊波高卻會增加許多。

  當海嘯到達海岸時,看來很像加速版的潮汐的起落。如果波高太高時波浪則會碎掉,或是可以看到很高的水牆。不過海嘯一般很少在岸邊成為如塔般很高的水牆,或是看到明顯的破浪,因為有時波浪是在離岸較遠處就已破碎了。另外海嘯來襲時波浪若進入淺水海灣或河流出海口,也可能看到類似階梯狀波浪的湧潮(bore)出現。這些都會造成海岸邊的海水高度升高。若震央較近海岸時,甚至有觀測到升高相當於十層樓高的。’

  至於海嘯所造成的淹水區域甚至可以淹到離海岸超過300多公尺之處,造成近岸許多地區淹水及土石碎屑遍佈。當水退之時,也會將岸上的物品及人沖到海裡。每一波海嘯之間的相隔時間從十分鐘到半個小時都有可能,所以整段海嘯侵襲的時間可能為數小時以上。

  另外海岸邊如果有珊瑚礁、海灣、河流出海口、海底較複雜的地形或是海底的坡度等都會造成海嘯減緩。例如台灣雖位於太平洋邊緣,並且外海地震頻仍,但是因為台灣島的東側海岸地形陡峭,不利於海嘯之生成,因此甚少遭受海嘯侵襲。

 

海嘯的預警系統
  既然海嘯如此嚇人,很多人要問,如果在海邊時,要如何看出是否有海嘯來襲呢?答案是很難,因為海嘯波浪遠遠看來相當平緩,而其傳播的速度又很快。所以當在海邊從事活動的人發現不對勁時,不論是人游泳的速度或是船舶的速度都遠不及它。因此海嘯的預警,無法單靠在岸邊的人提高警覺就可做到。現在世界上如美國及日本都有海嘯的預警系統。也就是當海底有規模較大的地震時,在其附近的測站若測到後,立刻可算出震央的位置,並且預估其傳播的速度,在海嘯未到達前,可以對海嘯可能侵襲之近海地區,立刻提出警告。而此預警系統除了消息的發布之外,還應該包括關於人員疏散的路線規劃、讓民眾知道若有災害應該向何處求援、各救難部隊的組織、另外還必須有預防海嘯災難的演習。台灣位處地震帶,雖然近百年來並未有重大海嘯災情,但是不代表未來就不會發生,這次的南亞大海嘯事件可為殷鑑。

暴風雪

暴風雪,-5℃以下大降水量天氣的統稱,且伴有強烈的冷空氣氣流。

暴風雪的形成類似於與暴風雨相似。在冬天,當雲中的溫度變得很低時,使雲中的小水滴結凍。當這些結凍的小水滴撞到其他的小水滴時,這些小水滴就變成了雪。當它們變成雪之後,它們會繼續與其他小水滴或雪相撞。當這些雪變得太大時,它們就會往下落。大多數雪是無害的,但當風速達到每小時56千米,溫度降到-5℃以下,並有大量的雪時,暴風雪便形成了。

火山爆發

火山噴發和人類的活動息息相關。火山作用具有毀滅性的破壞力,不僅造成人類財產的損失,更會危及人類與大自然動、植物的生命;如西元79年義大利維蘇威火山爆發,大量的火山灰覆蓋了鄰近的龐貝城,導致龐貝城在歷史上絕跡,到17世紀才被世人發現。又如西元1991年的日本雲仙火山的爆發,造成數千名居民無家可歸,以及奪走了35條人命;菲律賓的皮納吐坡火山的爆發,使得美國不得不放棄在西太平洋最大的海、空軍基地等。

火山與氣候

火山噴出的二氧化硫如果進入平流層,逐漸轉化成含硫的懸浮微粒。一般而言,火山爆發,幾個月之後,懸浮微粒雲 (aerosol cloud)的影響達到最高點。懸浮微粒反射太陽輻射,但也同時吸收地球的長波輻射。由於它吸收紅外線的效率較高,因此含懸浮微粒的平流層(一般而言,20km-25km)溫度會昇高。

懸浮微粒對對流層氣候的影響就比較複雜。小顆粒( 半徑<1μm ) 反射太陽輻射的能力較強,因此產生冷卻作用; 大顆粒( 半徑>2μm ),則吸收地球長波輻射的能力較強,因此具有增溫作用。但是大顆粒受地心引力影響,幾個月之後,幾乎全部掉落至地表。因此,火山爆發之後數個月後,只剩下較小的懸浮微粒留在平流層。這些懸浮微粒可能停留在平流層達數年之久,不斷的將太陽輻射散射回太空,淨效應為冷卻作用,使地表溫度下降。

科學家估計1991年6月菲律賓的皮納吐波火山爆發使全球溫度下降了約0.5℃ 達兩年之久。原本節節上升的溫度在1991年之後止昇回跌,直到1994年才恢復上升的趨勢。科學家估計1991年皮納吐波火山爆發,造成了4Wm-2的輻射冷卻,使北半球溫度下降0.5℃。在短期之內,造成的影響,遠比工業革命以來溫室氣體增加,造成的溫室效應(2.5Wm-2)還要劇烈。

根據歷史記載,火山爆發之後,某些地區的氣候曾發生明顯的變化。譬如,冰島Laki火山於1783年爆發之後,美國及歐洲連續兩年的夏季氣溫都偏低。歷史上最有名的個案則是發生於1815年的印尼Tambora火山爆發。二年之內,太陽、月亮、星星的光度都明顯降低。隔年(1816)在美國及歐洲被稱為「沒有夏天」的一年( The year without asummer )。該年春季及夏季皆發生結霜現象,六月時在美國新英格蘭還下了一場6呎深的雪。

亞洲地區也出現異常氣候。譬如,台灣的新竹及苗栗在1815年12月曾結霜達一英吋厚,彰化在1816年12月有結冰現象。海南島的1815/1816年冬天又冷又乾,半數的樹因此死亡;1816及1817年中國的農業收成亦因惡劣氣候而顯著減少。我們無法判斷這些現象是否與1815年火山爆發有直接關係。但是,無庸置疑的是,該火山爆發之後,世界上許多地區確實發生異常的氣候。這些例子顯示,火山爆發可能短暫的影響氣候。

火山爆發

火山爆發可能影響氣候,但並不是每一次火山爆發都會如此。火山爆發對氣候影響的程度決定於留在平流層的懸浮微粒含量。一般而言,停留在平流層中的懸浮微粒會因重力牽引逐漸沈降至對流層而後消失。它停留在大氣的時間頂多2-3年。因此,單一火山爆發對氣候的影響只是短短幾年。

雖然單一火山爆發的影響極為短暫,如果年年有大型火山爆發,噴出含硫量極高的火山灰,仍可能影響較為長期的氣候變化。

火山爆發無疑的會帶來災害,縱使是溫和的火山作用,它所湧出的岩漿溫度也相當高,常達攝氏七百度以上,因此所經之處,所有動植物都會被吞噬。如火山爆發在人口稠密區附近,就算人畜能及時走避,財物上還是會遭受重大的損失。

劇烈的火山爆發為害更大,為數可觀的火山物質被極大的衝力帶到空中,又迅速地落下來,掩蓋了大陸的一切。

最近,有些科學家還提出:在地質時代上許多生物的突然滅絕,可能和超規模的火山爆發有關。例如﹕中生代的侏儸紀和白堊紀時,各種大型的恐龍遍佈地球﹔但到了中生代之後的新生代,恐龍卻突然完全消失。這可能是那個時候曾發生一次或一個階段的大災害,而災害可能就是個超級大規模的火山爆發。火山爆發使得天空佈滿火山灰,長期遮蔽天日,因而改變地球的生態環境,恐龍的大型生物無法適應,便在短期內絕種了。

火山帶來的利益
火山作用對我們並非完全有害無益。例如岩漿只要能留在地表下,就是很好的地熱來源。我們知道,火山附近常有溫泉或熱泉,這就是因為岩漿散發出的熱度使地下水變熱而形成的。這種熱源我們稱為地熱,規模大的可形成「地熱田」。

火山作用的另一個好處是為我們製造陸地。地球表面大約有71%被海水所覆蓋,海底火山經年累月不斷地冒出岩漿,冷凝成岩石,如此長期堆積,直到有一天岩石高出水面形成島嶼。夏威夷群島與冰島就是這麼形成的,至今,島上還有活動火山不時噴出岩漿。

2010年10月20日 星期三

饑荒

饑荒是指一個國家或地區在某一個時期(如戰爭、自然災害)內沒有足夠的糧食,因持續時間相當長的糧食短缺,導致局部或全局性的人們逃難,或因飢餓導致的佔人口比例較大的非正常死亡的現象。饑荒由自然災害或人爲因素引起,屬於災難。

如果發生,則對於這個國家或地區的人民生活造成極大的衝擊。糧食緊缺往往還伴隨著社會動蕩,大量人口將會從此遷移到別的地方。中國在1959年曾爆發三年大饑饉,因饑餓而死亡的人數至今仍無法確定,一般估計大約死亡超過3000萬人[2]。《人口與發展通訊》指出:「1958年至1961年中國的大饑饉是人類歷史上死人最多的一次。」

[編輯] 減少饑荒
食物如果按需要來分配,全世界的糧食足夠養活每一個人。但是根據估計,2007年全世界有9億2千3百萬人營養不良。糧價上揚更導致額外的7千5百萬人口陷於飢餓邊緣。

人類事實上並不缺乏糧食,其原因主要是現今多數糧食被拿來餵養禽畜,糧食等於是消耗在生產肉品上,導致農地無法養活所有人。

美國農業部曾計算,一英畝地可收成約一萬公斤的馬鈴薯。若是用來栽種牛的飼料,同樣的地只能生產75公斤牛肉。如果一年少消耗10%的肉類,就可以額外種植出1200萬噸穀類給人類食用,可以餵飽約6000萬人

龍捲風

從遠古時代的神話到現在的許多故事中都有對於龍捲風的描述,但說到龍捲風的破壞力那就不是天方夜譚了,你或許也看過美國好萊塢電影「龍捲風」這部片 子,整部戲中它運用了電腦特效製作出許多龍捲風的大自然現象,也將美洲大陸較常發生的幾種龍捲風型態,一一呈現在大銀幕之上,片中一場因為龍捲風的關係, 讓一隻乳牛在空中「遨翔」的畫面,相信也讓觀眾印象深刻。所以它能把房子吹得粉碎,把整列火車抬離,甚至把孩子從父母懷中捲走。在北美的中部平原上,龍捲 風的名字令人膽戰心驚,「綠野仙蹤 」的故事不就是因龍捲風而開始的嗎?美國的中、西部是全球發生龍捲風最多的地方,甚至於一個地方一天曾出現六次龍捲風的記錄。

龍捲風是大氣活動中能量最集中的天氣現象,龍捲風的破壞力可與颱風的強度相比,只是範圍及雨量不及颱風,性質也與颱風完全不同。龍捲風是一個低氣壓,範 圍很小,直徑從數十公尺到數百公尺不等,但其風速可超過每小時200公里(380公里/小時 ),風速已超過十七級風,相當於一個超級颱風的強度,可說是地球上最強烈的低氣壓,它的破壞力相當驚人。

龍捲風的生成原 因及內部結構,目前仍不清楚,只知它經常與鋒面雲帶相伴隨,所以產生許多預報上的困難。發生在海上的稱它為水龍捲,在陸地上的為陸龍捲。世界上龍捲風出現 最多的地方是美國的中西部,有時一日出現六~七次之多,台灣在每年的春季或梅雨季期,受鋒面雲帶強烈對流雲的影響,有時也會出現龍捲風,每年有二~三次, 以中南部出現機率較高。

台灣龍捲風的記錄最早是在乾隆17年的台灣縣志中,它曾有這樣的記載:「 海船中見有黑氣一條湧出海面,漸及半天名約鼠尾風,乃龍起也。」先民們可能覺得這條「黑氣」不夠大,所以不給它叫做「龍尾風」而叫「鼠尾風 」,一直沿用到現在。不過現在民眾卻把龍捲風稱「轉螺風(台語發音 )」為何如此稱呼,無資料可查。以字面解釋表示被它吹到會像螺絲一樣往上轉,會把人或物拋到九霄雲外,與颱風的強風把人或物吹倒其破壞性完全不同。颱風的 外形是廣泛的低氣壓雲帶,颱風眼的空氣是下沈的,是一個無風無雨的地帶。但龍捲風就不一樣了,我們所看到它的外形像漏斗一樣,從雲頂向下伸展,靠近地面或 海面的一邊呈細管狀,好似一條龍尾巴在擺動,是否因此而取其名,無可考證。龍捲風雲系中心的氣壓極低,且呈真空狀態,四周氣壓較高所以可以把巨大的房屋、 樹木、車輛…等物品吸到半空中,其旋轉時的風力又強,所以可以把它經過之處搞得昏天黑地、狂風暴雨、飛沙走石,令人恐懼。此時人、與物都可以被它吸上天空 摔到別處,破壞力極大。以前鄉下農村人會說乘龍升天了,所幸它的範圍很小,否則人類將遭到更大的災害。

另有一種說法認 為:「龍來自龍捲風」,龍對中國人而言牠是一種聖物,已流傳好幾千年了,誰也沒有親眼見過。根據佛家的描述,龍的形狀是長條形的,龍身常呈彎曲,跟龍捲風 的漏斗細管很相似。龍常與雲雨相伴,在雲雨中藏頭露尾,與龍捲風的漏斗細管也是從雲底延伸出來的情況大致相同。龍能興風作雨,且力大無窮,無所不懼,所 以:「 白龍掛,大雨下」的諺語,就是形容龍捲風所帶來的狂風大雨。

中國人對龍的觀念是龍能致雨,那水又從何來?其實它 是從海裡或大湖泊裡吸上來的,把吸上來的水及湖中的魚蝦帶到別處去,降下往往形成「魚雨」、「蝦雨 」…等奇怪的景像。台灣的龍捲風因範圍小,多在嘉南平原出現,對農作物的破壞較大。偶而也會出現在東部海域。且大多由漁民在海上觀測到所拍攝到的海龍捲。 台灣所觀測到的一次龍捲風為民國七十八年五月二日風速曾高達每小時七十七浬,風速十四級,相當於一個中度颱風的強度。當它經過嘉義機場時,曾把在機場上停 放的直升機槳翼都折斷、棚場也吹掉了,這是氣象單位唯一一次觀測到的龍捲風。

中國人見到龍是福,常稱自己是龍的傳人。若 真的碰到龍捲風請速避之,否則會帶你乘龍升天,事情可就大條了。龍捲風有時會結伴而來,它來無影,目前對它還無法預報,但去有蹤,所到之處會蕩然無存,我 們不得不去認識它。

冰雹

冰雹是在對流雲中形成,當水氣隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴,若隨著高度增加溫度繼續降低,達到攝氏零度以下時,水滴就凝結成冰粒,在它上升運動過程中,並會吸附其周圍小冰粒或水滴而長大,直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降,當其降落至較高溫度區時,其表面會融解成水,同時亦會吸附周圍之小水滴,此時若又遇強大之上升氣流再被抬升,其表面則又凝結成冰,如此反覆進行如滾雪球般其體積越來越大,直到它的重量大於空氣之浮力,即往下降落,若達地面時未融解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹,如融解成水就是我們平常所見的雨。


雹暴冰雹通常發生在風暴期間,如豆大的冰雹顆粒並不罕見。冰雹的降落往往會給人們帶來大小不同的災難。

儘管大多數冰雹的直徑只有幾毫米,有些冰雹的直徑可達幾厘米甚至更大。很少有冰雹得直徑會超過6厘米。旁邊的量尺告訴了我們這一顆冰雹的直徑約有6厘米,大概有一粒網球那麼大。

說到如此大顆的冰雹,其中最為眾人皆知的,就在印度北部地區和孟加拉一帶。據說在那兒,因為冰雹而導致死亡的新聞絕對比世界上任何一個地方都來得多;這裡也曾發現過目前為止所測量過的最大顆冰雹。在中國所發生的致命的冰雹雨也讓大家略有所聞。俄羅斯和大部分東歐地區較常出現大型冰雹。美國的平原州份及加拿大的鄰近州份 經常受到夾雜冰雹的暴風雨吹襲,當中包括有懷俄明州、科羅拉州、堪薩斯州和內布拉斯卡特別容易受到特別嚴重的雹暴侵襲. 這會對農作物做成嚴重的損害。非洲南部亦受到猛烈的冰雹影響。通常,小型的冰雹不一定都會隨著雷暴雨而來,特別是在冬天時分,在美國西北部地區和加拿大西部的沿海一帶,以及英國眾島嶼都可以遇到。

2010年10月18日 星期一

乾旱

乾旱常常以其延續時間長、影響範圍廣、造成饑荒等特點而成為一種嚴重的自然災害。
  (一)乾旱現象

  乾旱是一種相對的概念。乾旱主要是相對於植物,特別是農業而言。若久晴不雨,植物體內水分大量缺乏,導致植物生長發育不良,農作物大幅度減產,這就是乾旱。乾旱可分為土壤(農業)乾旱和氣象乾旱兩方面。

  土壤(農業)乾旱是土壤水分不能滿足植物需要的一種乾旱現象。久晴不雨,長期氣象乾旱,是土壤乾旱的主要原因。土壤蓄水性能差,濫伐林木而破壞生態平衡,地下水位太低,耕作措施不當,這些都會加劇土壤乾旱。

  氣象乾旱是大氣溫度高,相對溼度低,久晴不雨。此時,土壤中不一定缺乏水分。但是長期的氣象乾旱會引起土壤乾旱。

  由上述之分析可知,土壤乾旱的主要原因是降水不足;氣象乾旱的主要表現也是降水不足。因此,降水不足是乾旱問題的癥結所在,是乾旱的根本原因。以下四方面:

  1、持續寬廣的下沉氣流:它是由大氣環流所決定。在南北半球的副熱帶緯度上,存在這種下沉氣流。地球上的主要沙漠帶,即處於這種下沉氣流下面,如墨西哥、非洲的撒哈拉沙漠、澳洲沙漠。最大下沉氣流的平均緯度,在南北半球的33度附近,與上面提到的沙漠帶非常接近。

  2、局部下沉氣流:這種局部下沉氣流,一般是由山脈或其它特殊地形所誘發的。在南美洲的安第斯山以西、智利北部和秘魯沿岸一條狹長帶內,幾乎總是存在著這種下沉氣流,它形成了著名的南美洲阿拉卡馬乾旱沙漠區。

  3、缺乏大氣擾動:即使在有潮溼空氣的地區,若缺乏促發降雨的大氣擾動,也會造成乾旱天氣。大氣的氣旋性擾動是產生降水的必要條件-它造成溼空氣的不斷輻合上升。大多數降水都是由於一個或多個擾動越過該地區而造成的。氣象學中把這種大氣的氣旋性擾動稱為降水系統。從墨西哥灣來的強大潮溼氣流,越經美國德克薩斯州和俄克拉荷馬州草原時,可以好幾個星期滴雨不下,其原因也是缺乏這種降水系統,它使得這一草原成為乾旱草原。著名的地中海夏季乾旱,主要也是由於缺乏這種大氣擾動所造成的。儘管當時空氣中並不缺乏水分。冬天,則因大氣擾動帶來降水,由此而形成夏乾冬溼的地中海型氣候。

  4、缺乏潮濕空氣:空氣潮濕不一定下雨,但反過來,如果沒有潮濕空氣,則一定不會下雨。潮濕氣流的存在雖然不是降雨的充分條件,但卻是必要條件。有些內陸地區距離水源地十分遙遠,或飽含水汽的氣流長途跋涉、途經乾旱沙漠地帶,或潮濕氣流被巨大的山脈所阻擋等等,均是乾旱氣候的直接成因;例如中亞的沙漠和草原被南面的喜馬拉雅山脈和西藏高原所阻擋,而使南來的溼潤之季風氣流也被切斷,因而成為乾旱氣候區。

  乾旱可分為連續性乾旱、季節性乾旱和突發性乾旱三類。連續不斷的乾旱使地面成為沙漠,在這種地方,不存在明顯的降水季節。在半乾旱或半溼潤氣候區,具有一短促的、降雨狀況多變的溼季,其他季節即為乾季。例如在季風性的非洲蘇丹-薩赫勒地區,降雨集中在夏季太陽高度角最高的季節,成為冬乾型區域。而在中東、北非、美國加州、智利、南非、澳洲西部和南部,降雨主要來自冬季的大氣擾動,屬於夏乾冬溼的地中海型氣候。在一些溼潤地區,有時候雨量的年際變化或季節變化也會造成乾旱的發生,其突發性較強,並不限於在某一季節出現。