登陆注册
46305400000009

第9章 气象技术(2)

消雹可以利用飞机、高射炮、火箭等。在雷达的监测下,利用高射炮、火箭发射人工成冰剂,在我国与前苏联(现在以俄罗斯为主)比较常见。俄罗斯有专用消雹火箭和专用雷达。此雷达能在300公里以内确定是否有冰雹,并能确定雹区面积、移动速度、降雹强度,甚至可以算出冰雹的平均直径来。我国也在1980年研制成了JFJ—I型降雨防雹火箭。

需要澄清的一点是,人工消雹也可以采用空中爆炸作业的方法。爆炸发生后,由于冲击波的作用,大冰雹会粉碎,过冷却云却会直接冻结下降,于是消雹的目的也就达到了。

人工消雾

雾给交通带来的损失是巨大的。飞机怕雾,有雾飞机无法起飞和降落;在飞行中,无法看清目标,会发生撞山等可怕的事故。1948年圣诞节,从武汉到上海的飞机,因大面积降雾一天就出现了三次事故。轮船怕雾,海上浓雾会使船只触礁失事;汽车怕雾,高速公路上汽车追尾事件的罪魁首常常就是雾。机场上一有雾,飞机无法起飞,其直接损失是以每分钟多少万元来计算的。1993年11月中旬有两天,北京首都机场因雾取消航班183个,直接损失300万元。有雾就要消雾,所以今天有了人工消雾的新鲜事。

和云一样,雾也有冷暖之分。在0℃以下的冷雾,目前科学家已经有较为成功的办法进行消除;而对于0℃以上的暖雾,对付它的有效办法还没有找到。

消冷雾的原理是瑞典气象学家1933年提出来的。他认为,在云雾中必须有冰核存在,水汽才能以它为中心,结成冰晶降落下来。但是如果雾中没有冰晶,可否用人工方法将冰晶引入雾中使之消散呢?当然可以办到,这就是人工消冷雾。

实际上,第一次人工降雪的道理正好与此类似。那是1946年11月,美国科学家谢弗乘一架小飞机,在层云上沿一条4.8公里的航线撒下了1.36公斤的干冰,使整个云层变成了白雪。干冰是二氧化碳在-78.5℃时凝结成的固体,把它洒在云雾中,可使云雾的水汽温度降低到-40℃以下,并凝结成小冰晶,最后形成雪花掉下来。雪花掉下来,等于说消雾工作获得了成功。

消冷雾的关键问题是要产生冰晶,但产生冰晶必须使温度达到-40℃以下。一克干冰大约可以产生一万亿个小冰晶,另外如丙烷、液氮可以使云雾气温下降到-70℃、-196℃,所以它们的消雾效果也不错。俄罗斯、我国消雾工作就曾用过液氮。与此同时,让空气对流速度达到1.5~2.0马赫(声音传播速度)时,据说温度也可以降到形成冰晶的程度。

人工消雾也有直接采用降雨方法的,如使用碘化银为代表的冰核就是这样。碘化银的晶体和冰晶相似,这可以使水汽凝结在其上面。有一种方法是燃烧,即用高温把碘化银烧成小的烟粒,使它在饱和的低空雾中长成小冰晶,最后形成雨。我国气象科学研究院研制出高效的碘化银烟剂,每克碘化银可以产生1015个冰核,是干冰的14倍。

实际上消雾时常常要在地面设置多个催化剂撒播点,在地面上数米高度上施放催化剂,但这关系到风向和风速问题。国外的一些国家常布置多个撒播点,根据具体情况自动调整位置。

至于消暖雾,科学家们还在努力探索。国外曾有机场采用加热焚烧的办法驱雾,如巴黎奥利机场有一大群燃烧炉,在消雾时能自动点火,可耗油量很大,而且效果不明显,所以并不十分可取。法国戴高乐机场还把喷气式飞机派上了用场,在有大雾时,工作值班人员开动喷气发动机,利用高温喷气来驱赶浓雾。另外,还有利用声磁波消雾的方法,但没有达到实用的程度。

人工防雷

防雷这种提法是否准确,有待于探讨。但人工防雷已有上千年的历史了。

有人曾经指出,在我国古代建筑的各种楼阁上存在着避雷装置,这并非不可信。可是避雷并不等于消雷;严格地说,它还没有达到满足人们真正防雷的要求。

1749年,美国科学家富兰克林用风筝做实验,揭示出了雷电的秘密。后来,他把一个尖铁棒架在高物上,铁棒下面还接有一根接地的铁丝,从而形成了世界上第一个“避雷针”。

“避雷针”实际上是在引雷和招雷,因为它在雷雨放电时,会使周围的物体带电产生破坏作用。为此有人认为,1926年美国彼卡订尼军火库的火灾,1967年埃尔赛贡多储油库的火灾,就是避雷针“引火烧身”产生的破坏结果。

后来,人们发现了“避雷针”的症结所在,即单根避雷针不能容纳巨大电荷的通过,要想有效地避雷,必须设置更多的通道。为此20世纪中期,美国的“消雷公司”研究出了新型“消雷器”。此消雷器把避雷针的针尖数量增多,并进行了合理排列,下面再用导线接上触地装置。在雷雨发生时,地面电荷和雷雨云的电荷因异性相吸,开始相互流动。在此过程中,雷电中的电场强度会受到削弱,雷击事件因此减少。

我国在20世纪70年代开始消雷技术研究,并且在云南、贵州、湖南、浙江、福建、河北等地进行了一些试验,并取得了很大的成功。例如,昆明气象站在太华山已建有一座25米高的“避雷针”建筑物,由于此地雷雨经常发生,且能量很大,几乎每年都有雷击伤人的事件,1967年到1979年就发生了五起事故。1979年后,自从该地安装了一座6.5米高的消雷器后,就再也没有发生过雷击事故。我国在20世纪80年代末已研制出新型消雷器。

人工防暴雨

前面说过,人工能降雨、消雹,能否在多雨季节人工减少降雨呢!这的确是个有意义的话题。应该说,这并非不可能。其实,不要说人工减少降雨,连人工削弱台风、人工改变台风路线都可能实现呢!现在一些科学家们正在努力进行各种尝试,争取把这些美好的愿望变成现实。

但是,人工消除暴雨还只是一个梦想,还没有哪个国家在这方面真正做过成功的试验。可另一方面,人工却可以减少暴雨的直接冲刷力,进行人工蓄水,变暴雨为资源,这却是的的确确能够做到的事。

对付暴雨,主要在于就地蓄水。据推算,一万平方公里的暴雨约有10亿立方米的雨水汇集到河流中,以洪水日行100公里进行估计,必须存在容纳每秒超过一万立方米的流量才不至洪水泛滥。但实际情况是,我们根本达不到这样的条件。如1977年7月5日~6日,黄河中游经历的一次大暴雨,在延水甘谷驿以上5981平方公里的流域上,最大洪峰达每秒905万立方米,一天洪水量达1.38亿立方米,而且每立方米含泥量达800公斤。如此大的洪水冲刷,造成飞机场被毁,纪念馆文物被冲走,人员失踪,就不足为怪了。

我们进行人工蓄水是有科学根据的。一般地,每一米厚的土层可以蓄积100毫米的水量;我国黄土高原的蓄水量更大。鱼鳞坑、水平沟、水平梯田是蓄水的小型工程,采用植被结合,效果会更好。10平方米的汇流面积内有一个或多个容量近一立方米的鱼鳞坑,能够拦住100毫米的大暴雨。鱼鳞坑挖掘简单,规模很小,它也有利于各种植物的成活。

挡住暴雨是一回事,还要建立各种山间水库和塘坎,以便于贮水。有人统计,每10平方公里汇流区修一个山间水库,使总库容量达100万立方米,便可以蓄住100毫米的雨水。如果有条件,还可以建立更大的流域性水库,贮积更多的雨水。这些雨水干旱时可以抽取利用,平时也可以开库放水,甚至发电,一举两得,何乐而不为呢。

新技术带来的希冀

练拳击的人都知道,要想打倒对方,就要避其锋芒,善于抓住对方的空虚,找出其致命的弱点,反戈一击。对气象灾害也是这样。有些灾害,如酸雨,要是能找到一种克星就好办了,现代生物技术就是对付酸雨的一剂良药。

再如对于台风、海雾等灾害,人们斗不过它们,却可以躲过它们,于是有了导航技术。还有一些灾害,比如农业方面的,可以用现代气象技术进行各种估算,做到心中有数,争取把减灾工作落实得更有效。

生物技术

酸雨的危害一直引起世界各国的普遍关注,目前世界上已形成三大酸雨区,它们是:以德、法、英等国家为中心,涉及大半个欧洲的北欧酸雨区;以美国、加拿大为中心的北美酸雨区;这20年来发展的覆盖我国四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江苏、浙江、青岛等省市的酸雨区。

导致酸雨的最主要物质是二氧化硫。一些国家已经认识到酸雨危害的严重性。曾有欧洲26个国家和加拿大等,在联合国欧洲经济委员会提出的新协议上签字,保证把本国的二氧化硫排放量减少80%。美国也承诺在2010年将二氧化硫排放量减少同一百分点。从这些可以看出来,减少二氧化硫的排放量是控制酸雨的最好办法。为此,全世界四十多个国家通过了有关法律,开始限制汽车排污。欧洲共同体甚至要求成员国在1996年前,全部使用无铅低硫石油。但是经济需要发展,自然资源的利用不应该减少,关键是要另找出路——有没有一种两全其美的办法,既可以利用资源,又可以保护环境不受破坏呢?当然有,生物技术就是由此脱颖而出的一种新方法,它给我们的困境带来了新思路。

1993年,在印度召开了“无害环境生物技术应用国际合作”会议。专家们认为,用生物技术治理环境有巨大的潜力。煤是一种重要能源,它燃烧时会放出二氧化硫等有害气体。在煤中,硫分有机硫和无机硫两种;无机硫大部分以硫物质形式存在,其中主要有黄铁矿(FeS2)。生物学家们认为,利用微生物脱硫,可以使单体硫变成硫酸。在这个领域有些国家已经取得了很大进展:

日本中央电力研究所人员从土壤中分离出一种硫杆菌,该菌能有效地去除煤中的无机硫;美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫,但不降低煤的质量;捷克还筛选出一种酸热硫化杆菌,可以除去黄铁矿中75%的硫。1991年进行统计时,利用生物技术可以脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%。

利用生物技术脱硫原理简单,投资较少,特别适宜于一些发展中国家使用。我国煤储量和年产量均处世界前列,煤在能源的结构中占有首要位置。

生物技术脱硫,在我国前景美好,需要大力研究和开发。

生物“气象员”

生物学家根据观察,发现水母是一个高度准确的“活气压计”。在暴风雨到来很早之前,它就急急忙忙地把身体隐藏到安全地带。

科学家仔细地研究了水母的身体,发现它有一个可以感觉超声波的“耳朵”。在暴风雨发生前10~15小时内,它的“耳朵”就能清晰地“听”到由水中传来的超声波。在水母的“耳朵”前端有根细细的棒状物,上面带一个圆球,充满液体,有一个小小的石头浮起,并同神经末梢接触。超声波首先被充有液体的圆球接收,然后由水泡中的小石子传给神经,于是水母就接收到大风警报的信息了。科学家根据水母“耳朵”的工作原理,制成了自动预报大风警报的“电子耳”装置。

同类推荐
  • 传播中国古代科学文明的使者:李约瑟的故事

    传播中国古代科学文明的使者:李约瑟的故事

    李约瑟(1900~1995),英国伦敦人,著名生物化学专家、汉学家,数次来到中国,先后任英国驻华科学参赞,中英科学合作馆馆长,1946年赴巴黎任联合国教科文组织自然科学部主任。著有《中国科学技术史》28卷册、《化学胚胎学》《中国科学》《科学前哨》及《中国神针》。
  • 智慧百科(动物卷)

    智慧百科(动物卷)

    本系列丛书一共为分9卷,分别主动物卷、奥运卷、航天卷、军事卷、植物卷、体育卷、历史卷、科学卷、人体卷。
  • 百科知识-科普新课堂:发明之旅

    百科知识-科普新课堂:发明之旅

    本书介绍了世界上早期的一些对人生产生活影响较大的重大发明以及一些科学家为人类进步、社会发展作出卓越贡献的过程。
  • 人与环境知识丛书:公共道德、知识与责任

    人与环境知识丛书:公共道德、知识与责任

    《公共道德、知识与责任》是“人与环境知识”丛书之一。《公共道德、知识与责任》内容涉及公共道德、知识、责任与环境的各个侧面,文字浅显易懂,生动活泼。
  • 探索未知-外国数学家故事

    探索未知-外国数学家故事

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
热门推荐
  • 升仙堕魔随心随欲

    升仙堕魔随心随欲

    第一次无意中撞进他怀里,瞬间来自记忆深处的碎片如海啸席卷脑海却什么都没记起来;再见只有一个落寞的背景,她的心脏却悲伤的无法言喻。后来才知道只一眼就是缘定的情人杀声四起,“凝儿,坚持住”“别管我!家族的人不会把我怎么样的!”白雪皑皑的极北之地她已停留了百年!“该死的!这么久了他能被封印在哪!“再次相见,”这次,我不会在离开你了“”诺!说话算数哦,这次你要光明正大的娶我,否则,不跟你走呢“”好!我娶你,害你等了这么久。这次我看还有谁敢拦我!“他们有生生世世的纠缠,最后是否可以如愿相守,看女主专情倒追!
  • 我的末法纪元

    我的末法纪元

    当太阳毁灭之时,全世界都濒临黑暗。科学家们将这个世界成为末法世纪。唯一能够在这个世纪幸存的只有进化的人。没有成功进化的人,将会蜕变成原始,成为异人类。
  • 怪癖心理学

    怪癖心理学

    本书通过大量案例、现场试验解读日常生活中存在的种种怪诞现象背后的心理秘密,剖析了那些不易察觉的非理性行为。诠释了生活的本质与真相,并为读者提供了相应的应对措施,从而帮助读者更好地了解自己、读懂他人、透视社会,做到“见怪不怪”“以怪治怪”,化生活的“非常态”为“常态”,更好地驾驭学习、工作、生活。
  • 南滇的爱情

    南滇的爱情

    她冷艳的千金大小姐,他是这做城市里,闪耀的新星,俩人家族本是仇敌,却应为爱情,而续写的爱恨情仇。
  • 不死魔种

    不死魔种

    被封印千年的魔界凶兽,为何甘愿舍弃修为换自由?炼尸大阵中不腐不朽的仙尸,如何才能苏醒?一柄汇集世间邪恶的黑铁剑,隐藏着怎样的秘密?十三具独一无二的魔傀,流传千年的仙器,没有尽头的秽海,和那早已覆灭的佛国……缠绕修真界一千多年的恩怨风雨,从一个入赘的小国皇子开始……
  • 一生换你一句话

    一生换你一句话

    男主就是我们班班长哦,这个是真实故事,特别虐,我灵感爆棚
  • 世界尽头的勇士

    世界尽头的勇士

    一个光怪陆离的世界,人族、神族、魔族、龙族...众多古怪存在上演着一幕幕动人的故事,一起跟着我们平凡而又真实的主角来探寻这个世界的真相吧!
  • 埃德加纪元

    埃德加纪元

    第一纪元,神主带领着神明们来到了这个未开发的世界,创造出了世界万物。第二纪元,神主离开了这片世界,回到了云端之上的宫殿观察着整个世界,虽然神主离开这片世界,但祂的子嗣却留了下,帮祂管理着所留下的神藏。第三纪元,因神主不在管理人间的事情,祂的子嗣便越来越放纵,开始欺压除神裔以外的族群,因受那高高在上的神裔与神话生物的强势压迫,先古诸王开始反抗,最后带领着黄金族裔打败了神裔,创造了后世最为强大的国家——克雷孟帝国而这一切,不过是住在云端之上的那个神主蓄意已久的阴谋罢了……PS:本书创世流+幕后流
  • 影卫血狼

    影卫血狼

    这个世界最不值钱的就是命,最廉价的就是爱,多少人打着爱的旗号去伤害别人。我内心疯狂的想要全世界都毁灭,直到遇见你......你是我的救赎,我黑暗世界里的光明,我愿用我所有换你一生顺遂。
  • 奥州小道

    奥州小道

    人生如旅,造化随顺,风雅之诚。既是松尾芭蕉的创作精神,更是他人生哲学之精华。流传后世,与当代人的精神世界共鸣!与杜甫齐名的日本“俳圣”松尾芭蕉纪行文、俳文全集,媲美《源氏物语》的日本古典文学瑰宝!芥川龙之介、川端康成、谷崎润一郎、周作人等名家一致推荐!收录全部纪行文和俳文,包括纪行文典范《奥州小道》《更科纪行》《鹿岛纪行》《笈之小文》等五十多篇精美散文。典雅、闲寂、幽玄、枯淡……芭蕉笔下的日本,除了美,还是美。诗文并茂,美景共赏,来一场古典的日本之游。如果你热爱日本的自然风景、风土人情和文化遗产等,你必须读一读松尾芭蕉。三百多年过去,松尾芭蕉《奥州小道》被翻译为多国文字,持续感动着全世界。“奥州小道”也成为日本广受推崇的旅游路线之一。