其中60%~65%都为硫酸。硫酸主要是因为燃烧矿物燃料释放的二氧化硫,人类工业中的发电厂、钢铁厂、冶炼厂等,是二氧化硫最大的排放源。此外还有人们日常使用的小煤炉。据统计,现在每年全世界人为释放的二氧化硫约有1.6亿吨。其次是硝酸,约占30%,这是氮氧化物和水作用的结果。氮氧化物气体主要是在高温燃烧的情况下产生的,像汽车发动机燃烧室中,以及矿物燃料在高温燃烧时都会放出氮氧化物。氯化氢紧随其后,占到了约3%。氯化氢会生成盐酸,它的来源除了使用氯化氢的工厂以外,焚烧垃圾(塑料制品中有大量的氯)和矿物燃料燃烧时都会释放这种气体。
总的来说,酸雨的发生和浓度与大气污染程度成正比。工业生产会排放出很多废气,这些废气中就含有大量的酸性物质,像二氧化硫、氮氧化物等,都是造成酸雨发生的罪魁祸首。煤炭等石化燃料燃烧时,排放的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOχ)等污染物与大气中的水蒸气结合,生成硫酸和硝酸。当这些污染物随着降水落下时,就会形成低PH酸雨、酸雪。
大自然本身具有一定的自我清洁能力。一定量的污染,大自然可以通过自身的系统消化掉。就好比吃饭一样,饭量再大也还是有个限度的。污染量太大,大自然就承受不起了。雨水酸化,给人类的生活环境带来了很大的危害。
首先,对人类来说,二氧化硫和二氧化氮的射出物会导致哮喘、干咳等呼吸道疾病,还会刺激人的眼睛。
其次,酸雨还会腐蚀各种建筑物,使钢铁锈蚀,使水泥或大理石溶解。它的酸性粒子沉积在建筑物或雕像上,会对它们的表面造成腐蚀,使各种历史遗迹受到不可弥补的损坏。据调查,雅典著名的重要文物巴合农神庙也受到了酸雨的损害。中国四川峨眉山的林木有80%也遭到了酸雨的损害,著名的四川乐山大佛也因酸雨而“遍体鳞伤”。
再次,酸雨会严重地破坏生态环境,使土壤酸化,农作物减产,林木枯死;使湖泊河流的水质酸化,水中的水生物死亡。酸雨会影响植物的生长,会导致其生长缓慢,甚至死亡。土壤中的金属元素也会被酸雨溶解,造成矿物质大量流失。高山区由于经常有云雾缭绕,因此酸雨区高山上森林受害最重,经常出现成片死亡的情况。
目前,全世界有三大酸雨区:北美地区、欧洲地区、中国南方地区。中国大量使用煤炭燃料,南方使用的煤炭燃料又多为高硫煤,致使酸雨区的降水酸度仍在升高,面积仍在扩大,并有“北上东移”的倾向。中国每年由于酸雨造成200万平方千米农田受害,经济损失达200亿元人民币左右。
虽然,目前还不能有效地控制酸雨的发生,但世界各国都在积极地进行着建立酸雨监测系统的工作。一些国家为拯救被酸化了的湖泊和河流,每年要花费几千万美元向水域里投放石灰。1979年,为减少二氧化硫的排放量,由联合国欧洲经济委员会发起,在日内瓦签署了长距离跨边界大气污染条约。中国从20世纪70年代开始对酸雨进行监测,并控制燃煤,改燃煤为天然气,减烧高硫煤使用等方面采取了行动,目前已经取得了显著的效果。
四、厄尔尼诺与拉尼娜
对墨西哥来说,1995年是一个多灾多难的年头,从年初至5月几乎滴雨未下,出现了近百年来最严重的旱情。全国有近2.6万平方千米的耕地未能按时播种,家畜大量死亡,森林火灾频频发生,烧毁森林13.2万平方千米。专家们分析,这次灾害的发生主要应归结于“厄尔尼诺”现象。
近年来,“厄尔尼诺”成为各类媒体越来越关注的一个气候学名词。众多气候现象与灾难都被归结到厄尔尼诺的肆虐上,例如印尼的森林大火、巴西的暴雨、北美的洪水及暴雪、非洲的干旱等等,它几乎成了灾难的代名词。可是厄尔尼诺究竟是什么呢?
简单地讲,厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物,它原是指赤道海面的一种异常增温,现在其定义为在全球范围内,海气相互作用下造成的气候异常现象。由于这种现象经常发生在年末圣诞节前后,所以当地人称为“圣婴”。厄尔尼诺发生时,由于水温高、浮游生物减少,鱼儿得不到食物而大量死亡,所以以鱼儿为食的海鸟也将死亡或迁徙。
“厄尔尼诺”现象又称厄尔尼诺海流,是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。它的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高,海水水位上涨,并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域,结果引起海啸和暴风骤雨,造成一些地区干旱,另一些地区又有降雨过多的异常气候现象。正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲,使太平洋表面保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每过几年便会被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,出现所谓的“厄尔尼诺”现象。
在20世纪60年代,很多科学家都认为“厄尔尼诺”是区域性问题,它主要影响太平洋东部的南美沿海地区和太平洋中部的澳大利亚沿海地区。然而,20世纪80年代以后,通过气象卫星的观测发现,“厄尔尼诺”在世界很多地方都出现。由于海水表面温度平均每升高1℃,就会使海水上空的大气温度升高6℃,造成大气环流异常,严重地影响世界各地的气候。所以,每当厄尔尼诺现象发生时,世界上很多地方都会发生诸如冷夏、暖冬、干旱、暴雨等异常气候。
厄尔尼诺现象总是呈周期性出现的,每隔2年~7年出现一次。自1997年的20年来,厄尔尼诺现象分别在1976-1977年、1982-1983年、1986-1987年、1991-1993年和1994-1995年出现过5次。
其中,1982-1983年间出现的厄尔尼诺现象是20世纪以来最严重的一次。东太平洋赤道海域的海表面温度持续高于正常温度,引起了全球气候异常。全球一部分地区发生了几十年甚至几百年不遇的严重旱灾,另一部分地区却遭受了多年未遇的暴雨和洪水。台风、冰雹、雪灾、冻害、龙卷风等灾害也在全球各地频频发生,在全世界造成了大约1500人死亡和80亿美元的财产损失。进入20世纪90年代以后,随着全球变暖,厄尔尼诺现象出现得也越来越频繁。
与“厄尔尼诺”现象相反,“拉尼娜”现象也是赤道附近东太平洋水温反常变化的一种现象。“拉尼娜”的字面意思是“圣女”,它也被称为“反厄尔尼诺”现象。其特征恰好与“厄尔尼诺”相反,指的是洋流水温反常下降。它的发生是由于信风持续加强,吹走了赤道东太平洋表面的暖水,导致深层的冷水上翻作为补充,于是表面海水的温度就降低,引发拉尼娜现象。
拉尼娜与厄尔尼诺现象都已成为预报全球气候异常的最强信号。两者通常是交替着出现,不过相对而言,拉尼娜发生的次数相对较少。从20世纪初到1992年期间,拉尼娜现象共发生了19次,每3年~5年发生一次,但也有时间间隔达10年以上的。拉尼娜多数是跟在厄尔尼诺之后出现的,前述19次拉尼娜现象,有12次发生在厄尔尼诺发生的次年。
由于厄尔尼诺和拉尼娜现象给全球带来巨大的灾害,这种现象已成为当今气象和海洋界研究的重要课题。
五、“酷”不堪言的地球高烧
我们所居住的这个叫做地球的星球变得愈益怪异起来。天气就是一个典型。
例如,2003年地球再度发起了高烧,热浪席卷处于夏季的北半球:
--2003年,法国经历了百年以来罕见的最炎热的一个夏季,一些城市气温高达40℃以上,首都巴黎的温度出现了1873年有记录以来的最高值。法国殡仪馆称,持续半个月的高温已经导致1.36万队死亡。各地的太平间和墓地因不堪重负,政府不得不启用超市的冷藏库暂存尸体。巴黎南部朗吉斯一个占地4000平方米的冷藏库就被征用为临时太平间。
--西班牙许多地区超过40℃,南部城市科尔多瓦超过了45℃。一个名为“保护病人协会”的病人权益监督组织说,死于高温的已达2000人,远远超过官方公布的数字。媒体推测死亡人数将可能高达6000人。
--葡萄牙经历了历史上酬热持续时间最长的一个夏季,从7月底开始的高温天气持续两周,40℃以上的酷热天气持续了近10天。卫生部公布的死于高温的该国人数为1316人。
--德国西南地区创下40℃高温。
--瑞士6月份气温创250年来最高,降雨量至少百年罕见。
--岛国英国亦经历了1999年后的最热天气,伦敦气温达到37.2℃。官方统计的死于高温的该国人数为907人。
--气候相对温和的荷兰,据报告也大约有500~1000人死于酷暑。
这里之所以首先对西部欧洲的高温灾情详加罗列,是因为在世界气候类型的分布上,西欧位于北纬40~60度之间,常年受西风带影响,风从大西洋吹拂过来,属于典型的温带海洋性气候。这种气候类型的特征是:冬不严寒,夏无酷暑,气温年较差小,降水充沛且全年分配均匀,一向被公认为是世界上最舒适、最宜人的居住环境和地区之一。然而,这些教科书式的描述,却与上面展现的情景卯榫不合。也许这样的高温气候只是偶尔的反常,但是气象学家认为这种现象今后将经常出现。
世界气象组织在2003年7月发表了一份带有研究性和概括性的紧急报告,指出全球气候其实正在发生“极端改变”,20世纪北半球气温的升高幅度是过去1000年中最大的;1990年至2000年是最热的十年;2003年则很可能成为最炎热的年份。
瑞士科技学院的克里斯托弗·斯加博士针对2003年欧洲发生的酷夏现象,指出:“此类事件很可能会在未来成为一种普遍现象。根据我们进行的模拟试验结果显示,欧洲未来所经历的任何一个夏天都有可能要比2003年的夏天热。”斯加与来自瑞士气象服务机构的科学家们利用了过去150年的数据对未来欧洲的气候进行了硎究,其论文发表在科学杂志《自然》的电子版上。果真如此,那么教科书今后若不想误人子弟的话,就有必要着手进行修改了。
本是气温宜人的西部欧洲都成了这个样子,那么其他地方肯定更惨。例如,美洲的墨西哥,其中部的圣路易斯波托西州和西部的格雷罗州,2003年气温分别高过48℃和46℃。亚洲的印度,到6月12日,死于酷暑的人数已超过1500人。高温使人们的生产和生活陷入瘫痪状态,街道上车辆行人稀少,很多人都泡在河流或池塘里,以躲避暑热天气。
六、何日风沙不再来
1934年5月12日,一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起,狂风卷着黄色的尘土,遮天蔽日,向东部横扫过去,形成一个东西长2400千米,南北宽1500千米,高3.2千米的巨大的移动尘土带,当时空气中含沙量达40吨/立方千米。风暴持续了3天,掠过了美国2/3的大地,3亿多吨土壤被刮走,风过之处,水井、溪流干涸,牛羊死亡,人们背井离乡,一片凄凉。这就是震惊世界的“黑风暴”事件。
“黑风暴”也称沙尘暴或沙暴。在美国发生过若干起,主要是由于美国拓荒时期开垦土地造成植被破坏引起的。可悲的是人类的拓荒并没有因为沙尘暴的发生而偃旗息鼓,沙尘暴也没有因此而销声匿迹。在世界上的许多国家都因毁林垦荒、植被破坏而屡次受到过风蚀的侵袭。
那么,沙尘暴到底是怎样形成的呢?
沙尘暴是沙暴和尘暴二者的总称,是指强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度低于1千米的天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的夹沙风暴;尘暴则是大风把大量尘埃及其他细粒物质卷入高空所形成的风暴。
有关研究指出,沙尘暴的形成必须具备四个条件:一是地面上的沙尘物质,它是形成沙尘暴的物质基础;二是大风,这是沙尘暴形成的动力基础,也是沙尘暴能够长距离输送的动力保证;三是不稳定的空气状态,这是重要的局地热力条件,沙尘暴多发生于午后傍晚说明了局地热力条件的重要性;四是干旱的气候环境。沙尘暴多发生于北方的春季,而且降雨后一段时间内不会发生沙尘暴是很好的证据。