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雪晶的形状与它们形成时的温度、湿度条件有关

来源:http://www.lytshx.com 作者:冠亚体育br88 时间:2019-05-30 18:01

  现代实验方法

  有一种现象不知道大家注意到没有:当我们面对一块玻璃或镜子呵热气时,玻璃、镜子表面会变得模糊不清;当我们打开冰箱时,有时会发现冰冻的食物上带有冰屑。这是怎么回事?好多人会迫不及待地解释:这是空气中的水汽凝成了水滴,或者水滴结成了冰。看来,只要有条件,我们自己也可以模拟地制造雨水和冰雪。科学家们也正在沿着这条路日夜兼程。云室,一种对云进行实验模拟研究的主要设备,就是证明。

  云室是用来模拟自然云的各种现象的。譬如,云滴是如何增长的、冰晶是如何产生和发展的、云中的雷电是怎么回事,等等。云室有大有小,小的只有几十毫升,大的可达上千立方米。它的研究对象很多,涉及到水汽的,有扩散云室和对流云室;涉及到温度的,有冷云室(低于0℃)、暖云室(高于0℃)、等温云室(温度分布均匀)、梯度云室(温度在垂直方向不同);涉及到雾的,有混合云室和膨胀云室。

  云室并不能代替真正的云,它只是一种模拟,这种模拟是有限的,但是它可以近似地反映云的各种实际现象,有利于人们弄清它的活动规律。我国在1985年就建有亚洲最大的综合性中性云室,约有96立方米。这个云室的温度、湿度、气压可以进行调节,云室顶部还装有风洞。另外,我国还有一些等温云室和小云室。等温云室可以对人工降雨的催化剂进行研究。

  利用云室,科学家们取得了一些科学研究成果。日本科学家曾在一个同心圆柱形的对流云实验中发现:雪晶的形状与它们形成时的温度、湿度条件有关。如果温度在-5℃,雪晶会长成枝状。因而,科学家们认为,改变云室的温度、湿度,就可以制造出不同图案的雪晶;反过来,通过雪晶的状态,就可以判断云层的温湿度。

  再比如,美国科学家们通过混合云室发现,干冰可以使云冷却冰晶化、碘化银具有很好的成冰性能。正是从此处得到启发,气象工作者的人工降雨催化剂首先选就是干冰和碘化银。

  当然,建造云室只是人工模拟的一个方面。其实,不要说短期的天气现象可以模拟,信不信由你,气候变化也可以人工模拟呢!

  气候模拟与现代大型电子计算机的出现分不开。本世纪第二次世界大战后,由于各个国家工业飞速发展,造成“三废”“(废水、废气、废渣)对环境的严重污染,人为因素也在一定程度上造成全球的大气温度升高、气象灾害频繁等气候变化。为了探测未来气候变化的结果,提高人们的防范意识,一些国家的气象学家纷纷求助于大型电子电子计算机,他们把一些人为的因子引入气候模式,然后进行人工模拟。

  这种气候模拟应该说比较可信。因为一些因子的反馈作用也被考虑进去了,这就使该模拟处于一种动态的系统中。比方说,由于温室效应作用,全球大气温度上升;大气温度上升,海面蒸发加剧,这样云量增多,削弱了太阳辐射,地面温度也因此相应降低,而大气主要吸取的是地面热量,所以大气温度的剧增也受到牵制。

  目前,美国国家研究理事会的平衡气候模式模拟结果引人注目。他们认为未来气候会有以下变化:

  (1)平流层温度降低(平流层指对流层以上的一个层次)。

  (2)全球地面平均气温增高。

  (3)全球平均降雨量增多。

  (4)海冰减少。

  (5)极地气候变暖,特别是在冬季。

  (6)大陆气候变干燥,犹其夏季最为明显。

  (7)高纬度地区降雨量增多。

  (8)全球海平面上升。

  这些模拟结果,与近些年来全球某些气候变化的趋势相吻合。但是,一些气象学家却抱着审慎的态度。他们认为,未来气候变化是否真正如此,还需要实际来检验。

  天公可以作美

  天公不作美。雷声轰轰,叫人心惊胆颤;漫天的大雾,令飞机、火车望而却步,成了“睁眼盲人”;还存在那久晴无雨的日子,干旱把人畜急得到处乱窜……忽然,几声炮响,久旱后的天空下起了小雨;一阵飞机马达声响过,机场上的大雾消散……这是咋回事呢?原来这是在进行人工降雨、人工消雾活动。人工影响天气,驱灾避灾的办法很多,比较成熟的有人工降雨、人工消雾、人工消雹、人工避雷等方面。

  (1)人工降雨:

  人工降雨,就是指根据云和降水形成的机制,通过播撒一定数量的催化剂,从而达到激发和增加降水的目的。

  人工降雨的原理很容易理解。我们知道,云是由大量的小水滴构成的;但这些小水滴并不一定凝结成冰晶,即使温度在0℃以下也可能只是枉然。但如果云中一旦存在冰晶,它就会吸收水滴蒸发的水分而迅速增长,进而形成雪降落下来。雪下降时可能融化,导致降雨。

  但是云有暖冷之分,因而对冷云和暖云实施催化降雨的方法是有区别的。例如,在我国北方和冬季的云大多是冷云,它们是由经过冷却的云滴(0℃以下)和冰晶共同组成的。此时要使云中产生更多的冰晶,由无雨转向有雨,或使雨量增大,必须使云中冰晶增多。可以向云中撒干冰,使局部温度下降,或者引入碘化银,使水汽分子在此冰核上凝结形成冰晶。至于暖云,则要设法使云中水滴重力变大,破坏云的稳定状态。有三种方法,一是撒吸湿性物质如食盐,使水滴凝结增大,二是干脆从飞机上直接将水泼入云中,加速降雨的产生,三是利用樟脑等表面活性物质,抑制蒸发作用产生降水的,等等。

  根据统计表明,人工催化适宜增雨的云,可以使降水量增大10%~30%。有人因此估算,在一个平均降水量为300毫米的1万平方公里的面积上,可以增加6亿立方米的水,这可是个不小的量。

  人工降雨引入催化剂有几种方式,或用飞机在云顶或云中选好合适的位置,直接播撒干冰、盐粉或碘化银;或者用气球把碘化银与火药红磷混合物带入云中;或者干脆用高射炮和火箭把催化剂射入云中。此外,据说用地面燃烧的办法,也可以把碘化银烟粒送到云中,但条件是这种云必须很低。

  当然,人工降雨的问题也不少,关键是要判定是什么云和在云的什么部位引入催化剂的效率最高。

  (2)人工消雹:

  人工消雹在两百多年前就有人开始尝试。消雹其实只起对雹“以大化小,以小化了”的作用。具体地说,就是向云中施放碘化银或碘化铅等催化剂,它们会使云中冰晶数目增多,冰晶形成雹胚时会消耗大量的过冷云滴,结果使所有的雹胚都无法长得太大。雹块下降时有的会融化,这就形成了水滴,或者缩小成小冰雹,于是消雹的目的就达到了。和人工降雨一样,也有使用吸湿性物质消雹的,如食盐,它们会吸收云中的水分,使雹胚不致于膨胀得太大,及时降落到地面。

  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。

  (3)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,因大面积降雾一大就出现了三次事故。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灾首常常就是雾。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月中旬有两大,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。如果雾中没有冰晶,对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。我国气象研究院研制出高效的碘化银烟剂,每克碘化银可以产

  15生10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。

  致于消暖雾,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,也没有达到实用的程度。

  (4)人工防雷:

  防雷这种提法是否准确,有待于探讨。但人工防雷已有几百上千年的历史了。

  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作实验,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,会使周围的物质带电产生破坏作用。为此有人认为,1926年美国彼卡订尼军火库的火灾、1967年埃尔寒贡多储油库的火灾,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”研制出了新型“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80年代末已研制出新型消雷器。

  (5)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!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充量才不致洪水泛滥。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,便可以蓄积 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。

  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;无机硫大部分以硫形式存在,其中主要有黄铁矿 (FeS)。生物学家们认为,利用微

  2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,投资较小,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。

  气象导航

  利用气象导航,并不只是像一些人想象的那样,仅仅只替飞机、船舶的位置进行定位。气象导航说到底,可以提供两种航线。一是经济航线,即整个航行中,从一个港口到另一个港口,哪个航线时间最短,所花费的燃料最少,效益最高;一个是最舒适航线,即航行中哪儿风平浪静,晴空万里,最能避免台风、海浪、飓风的袭击。不用说,第一条航线为货运提供了方便,第二条航线为旅客提供了安全。

  可别认为导航只是闹着玩。这里摘录两个例于,通过比较你就知道了差别:1980年底,我国某远洋公司两艘船舶分别从加拿大回国,其中有一艘船采了气象导航机构推荐的高纬度航线。途经白令海峡,该船速度快,只用了半个月左右就到达了目的地;而另一艘船却采用了中纬度习惯航行,一路顶着狂风巨浪,损失了几十万美元的货物不说,还多用了两个星期才回到港口。

  气象导航要利用全球的天气监测网资料,结合船舶的具体航行要求,提出各种提议,它具有很大的实用价值。其实,气象导航本身是在为远洋航行提供综合的气象信息服务。这显示了很大的发展潜力。我国在1987年成立了气象导航中心,并在沿海气象台设立了分中心,组织成立了遍布全国沿海各大港口的海洋气象导航服务网,取得了可喜成果。

  卫星遥感技术

  气象卫星的估算应用比较广泛。前面说过,气象卫星还能够对农作物长势、病虫害及冻害进行监测,但这只是一方面。气象卫星能够对灾害面积进行估计,对农作物收成作出估算,甚至对各种资源,如渔业资源,能进行遥感探测,显示出其独特的本领。

  举例说,早在1991年,在江淮地区发生特大洪水时,江苏省气象局农业气象中心利用接收到的气象卫星资料,估计出江苏省受淹农田面积为53.3万公顷。江苏省民政厅正是参考了这个遥感结果来分发救灾款物的。

  利用卫星进行估产不是最近的事,早在二十多年前,美国为了研究国际市场的小麦价格,在麦收前两个月,利用卫星对前苏联小麦进行了测算,认为苏联产量约为9140万吨,结果后来进行核对,误差不到1%。

  气象卫星是怎么利用遥感信息资料进行估产的呢?原来,植物的绿叶是进行光合作用的基本器官。一般地说,植物叶面积越大,光合作用就越强,经济产量就可能越高,这是一种植物生理机制,这种生理机制反映的信息也就通过其反射光谱的不同波段反映出来。当作物叶子遭受干旱、病虫害时,叶片的含水量会减少,叶绿素减少,光合作用也相应减弱,此时叶绿素吸收蓝光、红光能力降低。同时,作物在不同的生长和发育阶段,由于叶片的叶绿素含量和内部结构不同,它们的光谱反映曲线也会不同。根据这种原理,气象卫星就可以捕捉到作物的生长情况,进而推算未来的收成。

  美国的第三代业务极轨气象卫星,在作物估产方面成绩不小。该卫星在运行过程中,每天有四次扫过同一具体地点,在无云的地区,它们可以很快地反映植物叶绿素对光的吸收率和反射率,通过反射率值可以算出绿度值,通过绿度值就可以监测作物生长状况,进而估计作物产量。

  1985年我国就在天气系统开展了遥感综合测产项目,1990年正式投入业务运行。实践证明,该技术对农作物的估产具有迅速、宏观、准确的特点,可以弥补传统农业估产时间长、效率低的不足。

  利用气象卫星遥感渔业资源的原理与小麦估产有所不同。应用气象卫星可以用红外遥感仪器测出海水表面温度,在绘出海水表层温度分布等值线图后,就可以根据鱼类生活规律与海水温度的关系来确定渔场位置,并绘成渔海况速报图。美国、日本已有渔海况速报系统,它包括卫星海况图和渔海况图。它们可以作为渔民海洋捕捞业的重要参考。

  跨世纪的造福工程

  面对灾害,虽然我们有种种措施和办法,但不管是天气预报也好,监测也好,人工影响局部天气也好,其实都只是一种治标不治本的办法。按医学的一句话,就叫“头痛医头,脚痛医脚”。恩格斯曾有一句话说,人类对大自然的每一次索取,都会受到大自然的报复和惩罚。这一点也不为过。由于人类滥伐森林,过分采取地下水,人口膨胀,大量排入二氧化碳和二氧化硫,使世界气候日益恶化。有科学家认为,目前的一些异常气候现象,就与人类对气候环境的破坏,特别是与温室效应有关。

  那么,有人也许会问,有没有办法恢复原来的气候,或者更恰当地说,能否采取人工措施去改造气候向良性方向发展呢?当然可以。其实,如前面几节所述的,一些国家开始限制二氧化碳、二氧化硫的排放,就是减少酸雨和温室效应产生的办法,从长远的角度来看,它们是会对未来气候产生影响的。

  可是,还有别的影响气候的有效措施吗?有。植树造林,绿化家园,大量种草,兴修各种水利工程就是一种可取的方法。我国在这方面做得很有特色,如兴建三北防护林,设立了一个植树日(3月12日)。经过几十年努力,我国的森林覆盖率上升了几个百分点,这是了不起的成就。实际上,植树造林、绿化祖国,本身是造福子孙的世纪工程。过去有一句话说,“前人栽树,后人乘凉”,不就是说增加了大气湿度,降低了大气温度、使气候好转了吗?

  但是,改造气候本身是一个系统工程,它需要我们的不懈努力。在大力种草、植树、搞绿化的同时,还应合理砍伐树木,修好各种水利设施,以利于防洪泄涝,减少植被的破坏。而且,如减少大气污染,限制废气排放量,合理用水,利用清洁能源,如风能、电能、核能等,也不是能容易做到的事。此外,由于大气没有国界,海水也无国界,真正要使气候向良性方向发展,还需要全世界各国的携手努力,单就某个国家是不行的。

  绝妙的人造气候

  有利的气候条件能使工作效率大大提高,而不利的气候条件会使工作效率明显下降。比如,阴雨连绵会使人情绪低落,甚至意志消沉,从而严重影响人们的工作效率。大自然的气候虽然不可抗拒,但我们却能用现代科学方法创造有利的气候条件,来提高人们的工作效率。为了克服不良气候的影响,世界上许多国家出现了“人造气候热”。

  如在法国,每当阴雨连绵的天气,刚上班时,一些工厂在车间里用灯光把车间打扮成旭日东升、曙光万道的景象;临近中午时,华灯齐射,呈现出晴空万里、“阳光”灿烂的气氛;快下班了,车间里又是一番“太阳”西沉,晚霞四射的景象。科学家们指出,这样能振奋人的精神,使工作效率提高10%。

  让我们浏览一下日本大阪的一条地下街吧。这条街叫“虹”,它长1000米,宽50米,高6米。全街由4个广场和3个商场相隔排列而成。入口处是

  “爱的广场”。广场顶部华灯高悬,地上花坛星罗棋布,四周墙壁上装饰着以古代爱情传说为主题的浮雕和壁画。穿过一个商场,便来到了“光的广场”。广场中央是一个养鱼池,广场顶部悬挂着由1600只彩灯组成的“星空”。池水与灯光辉映,构成一幅奇幻的图画。再过一个商场,便是“水的广场”,广场顶部2000只喷口向下的喷射水柱,宛如悬挂的瀑布。在七色灯光照射之下,“瀑布”上映出一条弧形的“彩虹”,景象绚丽迷人。这条街因此而得名为“虹”。再穿过3个商场,便来到出口处“绿的广场”。这里绿树如茵,花草满地,显示出一派东方园林的风格。试想,当人们置身这里,工作效率又怎么能不提高呢?!

  “人造气候”是当代科学的结晶。它不仅可以提高工作效率,还可以用来防治疾病。科学家们根据名山大川、海滨盆地能治病强身的道理,建立起了“人造气候室”,用人工办法来模拟特殊的气象条件,治疗疾病,取得了很好的效果。这是“人造气候”的又一妙用!

  气象与商业

  村越是日本一家超级市场的经理,以前,他因无法确定每天的进货品种和数量而愁眉不展。后来,一个在气象协会工作的朋友找到他,帮他开发了一个叫“第二天来店购物人数预测体系”的软件。这个软件只要把次日的天气预报输入电脑,这个体系就能准确测出第二天顾客的多少。试用1个星期后,村越一扫愁容。每天下午3点,他根据“体系”测出的数据吩咐采购员去进货,总是很合适;店里因过剩食品造成的浪费降到了最底限度,生意越来越兴隆了。

  气象学在现代经济生活中就这样发挥着日益重要的作用。国外已有很多企业把商业与气象学的关系列入了必修课,企业家们则巧妙运用这门科学,更好地制定经营策略。

  极小的气温变化对人体影响可能微不足道,但对全球经济却会产生意想不到的结果。假如世界平均气温下降1℃,那么:

  ——全球棉花歉收,损失达22亿美元;

  ——全球水稻歉收,损失达10亿美元;

  ——全球海洋资源收入减少1862亿美元。

  据日本气象专家的调查结果表明,大多数商品的销售量都受气温的影响。各种商品最畅销的气温是:10℃时是防寒衣料,15℃时是长袖女罩衫,20℃时是空调机、夏装,22℃时是啤酒,23℃时是浴衣,24℃时是游泳衣、凉鞋、拖鞋,26℃时是蚊蝇杀虫剂,27℃时是西瓜,29℃时是阳伞,30℃时是刨冰。商场老板因地制宜,巧妙地运用气象信息,有的放矢组织货源、销售,使盈利大增。

  1994年武汉商场支付3000元信息费,与武汉中心气象台签定了气象信息供需合同,及时得到“今年夏季气温比常年偏高”的信息,便果断决定进大批空调机扩大销售。而其他商场因无气象信息,对一下变“火”的空调机措手不及,痛失获利良机。武汉商场3000元信息费换来了百倍的利润。随着市经济的深入发展,上海一些老板的“气象意识”也大大增强。上海第六百货商店的经理们“看天做生意”,把气象预报用于决策经营。1990年他们根据上海气象台提供的“夏季上海将出现高温早,持续时间长”的信息,举办电风扇展销会,仅20天时间,销售额突破百万元。

  如今,国外发达国家十分重视气象信息的利用,并把它作为衡量市场竞争能力的重要因素。德国一些啤酒公司都专门设有气象研究室,把气象信息做为调整啤酒销售量的重要参数。据分析,盛夏气温上升1℃,啤酒销售量增加230万瓶,日本开发的“第二天来店购物人数预测”软件,每天下午3点预测次日来客人数多少。预测结果表明,雨天的顾客至少要比平日减少20%。

  随着商业气象学的悄然兴趣,中外许多精明的企业家、大亨们已巧妙地利用气象信息生财致富,仅借“雨”生财就成为商界一个景观。

  借雨促销

  有一年冬季,广州南方大厦经理从气象台得知来年春季广州地区雨量多、雨季长的气象信息后,便叫采购员打听哪里有雨伞供货。采购员不知何意,奉命从事。几经打听,得知深圳一家公司积压了20万把雨伞,正苦于无法打发。经理当机立断,要采购员将雨伞全部兜揽过来,采购员当时感到十分惊讶,将这20万把雨伞100多万元巨款的赌注压在老天爷身上,简直有点太玄了!第二年春天,果然如预报所言,广州地区进入了多雨季节,那雨一场紧似一场。由于许多商店事先未备好货源,城里的人为买雨伞都纷纷往南方大厦跑。20万把雨伞一售而空,净赚了60多万元。南方大厦终于以借“雨”营销赢得了一场市场竞争的胜利。

  雨中看美人

  “下雨天也要打扮!”这是雨季后东京举行的“雨季时装大会”的口号。

  他们由6名模特儿表演的“雨季时装”,展出40款雨衣、30款雨伞、雨帽,令人目不暇接。一款由两种颜色和花纹搭配的方雨伞,配上外套、裙裤,给人以和谐、美丽、潇洒之感。难怪有人说,目前在东京的下雨天气也有“雨中看美人”的情趣。雨天同样能给商人带来良好的经济效益。

  引雨进屋

  为了“引雨进屋”,东京的一些大型体育馆均利用大屋顶收集雨水,然后送至地下大水池贮存,以备急用,既解难,又省钱。

  位于东京都的新建科技馆,每逢举行相扑大赛时,每天观众可达1.1万人。为此每天用于冷气机或厕所等的用水量超过200吨,一旦遇到缺水或水供给量受了限时,要举行相扑大赛就成了问题。于是,他们从8360平方米屋顶上收集的雨水贮存于容量1000吨的地下大水池内。该馆的年用水量为23700吨左右,其中杂用水9900吨,约占总用水量的40%,地下大水池总贮水量可达7200吨,约占杂用水总量70%。若按东京自来水费计算,可节约2523万日元!雨水成了“液体黄金”。

  借雨做广告

  日本著名的衣料店“越后屋”特备有很多雨伞。每逢下雨时,许多未带雨伞的顾客或过路的人行人纷纷聚集在屋檐下或店堂里避雨。此时店员便拿出一把把雨伞,“借”给他们,让他们能早点回家。这些雨伞上都印有醒目的“越后屋”三个大字。客人们打着这样的伞在雨中行走,路人都以为这满街的“越后屋”雨伞定是流行的“雨伞新潮”或质量过硬而受青睐的商品,于是纷纷前去该店购买。即便有人“忘”了归还雨伞也无妨,“越后屋”反倒乐得增加几个“永久的活广告”。店里损失了许多雨伞,但却引来了更多的顾客上门。

  雨水出口

  善于经营的日本商人发现,水在阿拉伯国家是贵重的商品。在那里,常年数月才下一点雨,唯靠淡水解救水荒,而一瓶淡水的价格相当于40瓶石油的价格,真是滴水贵如油!于是,便着手向阿拉伯国家出口雨水,从而标志着雨水利用已在日本显示出独特的价值。第一个向日本购买雨水的国家是阿拉伯联合酋长国,该国每年的雨水进口量为2000万立方米,主要用于农作物灌溉。此外,日本还积极扩大对其他阿拉伯国家的雨水出口,以求获得大量外汇。

  气象与军事

  关于气象在战争中的重要作用,早在中国春秋时期的《孙子兵法》中就有论述:

  “兵者,国之大事,死生之地,存亡之道,不可不察也。故经之以五事,极之以计而索其情:一曰道,二曰天,三曰地,四日将,五曰法。”“天者、阴阳、寒暑、时制也。”

  这里“阴阳”是指昼夜、晴雨等天时气象变化;“寒暑”指气温高低;

  “时制”则是四季时气的更替。孙子明确提出了将帅必须懂天时气象的观点。

  从古至今,气象战的范例比比皆是,像诸葛亮借东风火烧赤壁,二战中的莫斯科、斯大林格勒保卫战,气候都决定了战役的结果。1941年6月22日希特勒对前苏联发动闪电战,企图10天之内占领莫斯科。然而这个战争狂人对冬季作战却毫无准备。在漫长而寒冷的冬天,德军既无棉衣,也无取暖设备,冻死冻伤者不计其数;严寒还使德军的机械装备牢牢地冻在地上而无法使用。同时土生士长的前苏联士兵却不仅适应这种气候,还擅长雪地作战,最终打得德军节节败退。

  而现代战争节奏迅速、突击性强的特点对气象服务提出了更高的要求。

  海湾战争中,美军气象部门在伊拉克入侵科威特不久,就完成了海湾地区的气候分析报告,认为“对伊作战应选择在12月到次年的3月”,并具体分析了符合进攻条件的几个时段,结果,1月17日发动的首次进攻获得了成功。

  气象与体育

  1968年墨西哥奥运会上,美国跳远名将鲍勃·比蒙奋力跃出8.90米,超出原世界纪录0.55米,着实令人咋舌。但这一成绩其实是巧妙地借助了墨酉哥城的高海拔和当时2米/秒的顺风。中国的朱建华就无此幸运。1987年11月在广州举行的六运会期间,寒流突至,一夜气温骤降21℃,并刮起9~10级的阵风。赛场上朱建华全身发抖,动作走样,破世界纪录的雄心付诸东流。

  竞技场上的形势就是如此受着天气的左右。因为天气导致的体育悲剧也屡见不鲜。1912年斯德哥尔摩天运会的马拉松比赛中,葡萄牙选手卡梅德·拉萨罗因难耐高温而客死他乡;1990年10月在摩纳哥举行的第2届摩托艇世界锦标赛上,前届冠军卡西拉吉驾艇全速行驶时,被1.5米高的浪头抛出海面又打入水里,终致船毁人亡;1984年4月初,印尼雅加达正在进行一场足球赛时天气骤变,闪电击中球场,1名运动员当场毙命。

  气象对体育运动的影响是多方面的,日照、温度、湿度、气压、降水、大雾,都会影响比赛。以冰上和雪上运动为例:温度和太阳充足照射会影响雪的粘性,从而影响到高山和越野滑雪者对器具的选择;雾和降雪会降低许多室外项目特别是高山滑雪所需要的能见度;温度和湿度会影响滑冰、雪撬比赛中冰的质量以及人造雪的制造。在1984年萨拉热窝冬季奥运会期间,猛烈的北风风速达50米/秒,4天的积雪量达到50~90厘米,速降滑雪比赛被迫延期。而1972年在奥地利因布鲁斯克举行的第12届冬季奥运会上,却因降雪不多、积雪稀少,奥地利政府不得不出动军队和几百辆汽车,从意大利边界的布伦纳山运雪来建造滑雪跑道。

  1945年伦敦大雪造成一出闹剧。在一年一度的欧洲足球冠军杯赛上,英格兰阿森纳俱乐部队迎战前苏联迪纳摩队,两队旗鼓相当。距下半场结束还有10分钟时,2∶2的僵局仍未打破。这时,一场大雾突然袭来,场上一片混沌,球员看不清号码,球门也隐入雾中,双方都想趁乱取胜,但能见度实在太低,屡屡射门无果。眼看比赛就要结束,被罚下场的迪纳摩队球员瓦西里心急如焚,趁裁判不备,溜入场中,一脚截住不知是哪边传来的球,迅速突入禁区,起脚劲射破网,紧接着,比赛结束的笛声也响了。瓦西里一阵狂喜。谁料裁判却宣布阿森纳队获胜。原来瓦西里竟将球射入了自家的大门。

  1996年是现代奥林匹克运动会诞生100周年。世界气象日之所以选择“气象为体育服务”作为主题,目的在于强调天气气候信息对于人们的运动和休闲活动,以及有关此类活动的组织工作的价值和意义。事实上,人们已越来越重视天气和体育之间的关系。以奥运会所需的气象保障为例,提前数年就要由常规的国家预测网提供奥运会申办城市的一般气候信息;一旦承办城市选定,便立即开始研究整理当地的特殊气候信息,确定对各种不同比赛项目至关重要的天气要素,为每一个运动会场提供详细的气候资料,作为运动员备战训练时的参考。

  我国气象为体育服务正式开展是在1987年第6届全运会。但系统地进行气象与体育关系的研究是从1983年第5届全运会开始的。

  1983年第5届全运会原定于9月16日在上海江湾体育场进行。但天公不作美,从16日早晨开始连续下了两天暴雨,使江湾体育场变成汪洋一片,主席台下水深齐膝,场内跑道上也有20厘米深的积水,场地四周装上18台水泵哗哗向外吐水也收效甚微。为了使全国人民能在电视机旁看到隆重的开幕式,体育健儿时刻待命。体育场准备了10,000件雨衣。3个直径4米多的特大花篮被雨淋了,人们通宵达旦赶制纸花……可惜,暴雨如注,整个计划被打乱了。

  这次沉痛的教训,引起了气象科技人员的重视,开始广泛收集资料,进行气象与体育关系的研究,经过几年的奋斗已取得了一些初步成果,并运用到1987年第6届全运会气象服务中去。

  1990年,在北京举办的第11届亚运会的气象服务工作做得相当出色,国家体委主任伍绍祖曾对气象服务给予高度评价。这里只举几个例子:

  开幕式那天上午还在下小雨,而且北京四周都在下雨。傍晚开幕式是否会晴天?经过气象服务中心预报组的认真会商,很肯定地向组委会报告:开幕式时不会下雨。果然,开幕式开始前,天空豁然开朗。

  自行车比赛原定9月26日举行,但天气预报该日有雨,竞赛委员会根据预报改在27日晴天举行。果真27日天气异常晴朗,周玲美破了一公里计时赛的世界纪录。

  9月26日进行赛艇比赛时,天气下雨,气温又低。由于25日已预报出这种天气,中国队及时采取了措施,运动员换上厚衣,调正了划桨技术方案,囊括了14枚金牌。

  1993年第1届东亚运动会于5月9~18日在上海举行。为了确保运动会顺利召开,特地成立了气象服务中心。

  第1届东亚运动会开幕式成功与否非同小可。一是我国正在争取2000年奥运会主办权;二是世界著名人士、国际奥委会主席萨马兰奇要来参加开幕式。故开幕式决不能改期,并且要求保证在好天气下举行。

  4月25日,气象服务中心正式发布了开幕式的天气展望。虽然排除了有中等以上降雨的可能,但并未排除有小雨的可能性,因5月9日前后从气候上分析,上海下雨的概率还比较高。组委会副主席龚学平副市长获得上述信息后,多次向气象中心提出,万一5月9日下雨是否可以搞人工消雨?为此,气象服务中心咨询了北京中国气象科学研究院人工影响天气研究所的专家。5月2日,一份《关于东亚运动会开幕式时段上海上空人工消雨实施方案的建议》书送交给龚副市长。次日,龚副市长毅然决定在开幕式时做好人工消雨的准备,确保开幕式顺利进行。在短短几天里,既要请到北京人工消雨专家,又要取得中国人民解放军空军司令部的大力支持和驻沪空军的密切合作,动用侦察机、调用正在外地执行任务的专搞人工消雨的运输机等,还要购置必要工具、设备,以及需将几吨重的人工消雨催化剂送往机场……为确保开幕式人工消雨成功,5月8日和9日上午,进行了三次人工消雨作业,获得成功。5月9日下午开幕式终于在晴朗的天空条件下胜利召开,宏伟、壮观、气势磅礴的开幕式得到国家主席江泽民和国际奥委会主席萨马兰奇的高度评价。

  多次大型运动会的气象服务成功,标志着我国气象为体育服务已经逐渐成熟,气象为体育服务确实大有可为。

  1996年5月7日,被誉为“东方神鹿”的王军霞在南京举行的全国田径奥运选拔赛女子万米预赛中,以31分1.76秒的好成绩,创造了世界纪录,比1995年的世界冠军成绩快出3秒多。赛后,王军霞对采访她的记者说,教练本来只要求她在这一天破自己1995年的最好成绩,没料 7日天气那么好,气温适宜,没有太阳,又没什么风,觉着这是一个难得的好天气,于是就和教练商定,尽量把好成绩“放”在7日。翌日《新民晚报》以《好天气助我成功》为题,报道了王军霞创造佳绩的“秘密”。

  气象因素对长跑的影响是非常明显的。首先是气温:如果气温偏高,运动员的体内能量消耗增大,血浆量减少,易造成中枢神经疲劳,肌肉的活动能力显著下降;而气温过于偏低,肌肉又易发生痉挛,关节部位也容易损伤。专家研究表明,气温在8~15℃范围,对长跑最为有利。

  其次是湿度,空气湿度过大,不利于汗液的蒸发和身体的散热,容易使运动能力下降,甚至使人出现昏迷现象;湿度太小,空气过于干燥,长跑选手排汗过多,则容易脱水,自然也会影响成绩。比较适宜长跑的空气相对湿度范围是30%~60%。

  风对短跑的影响特别大,对长跑的影响则相对较小,只要风速在5米/秒以内,跑道又是环形,则风的利 (散热作用)和弊(逆向阻力)可以认为互相抵消,可忽略不计。如果风速过大或是单向路线而全程逆风,则要考虑风的不利影响。

  一些有经验的长跑选手和教练常常利用气象条件创造好成绩。在1986年的北京国际马拉松赛上,日本两名选手利用当天的良好天气(气温8.2℃,风速1米/秒),创造了在一次马拉松比赛中,同一国家的两名选手同时突破2小时8分大关的好成绩。时隔一年,在1987年的这项比赛中,因北京刮大风,冠军成绩比1986年差了将近5分钟。

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