陳颙主編自然災害第五章

第五章氣象災害

萬物復蘇的春天突然刮起沙塵暴，陽光明媚的夏天突然下起了暴雨。類似的臺風、熱浪、寒潮、強對流天氣等氣象災害種類多、頻度高、影響大、損失嚴重。據(jù)中國氣象局1990~2000年統(tǒng)計，氣象災害每年造成的經(jīng)濟損失約2000億元，約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3%~6%。

大自然經(jīng)常千變?nèi)f化，如萬物復蘇的春天突然刮起了沙塵暴，陽光明媚的夏天突然下起了暴雨。這種短時間內(nèi)大氣變化的現(xiàn)象，被稱為“天氣”。什么是天氣？

自然界不僅有短期的大氣變化，還有長期的變化，如一年有春夏秋冬四個季節(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)長時間的天氣的特征和現(xiàn)象被稱為“氣候”。什么是氣候？1、地球的大氣圈2、全球尺度的大氣運動3、季風（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）4、氣團（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，保持相對固定的組成和結(jié)構。

組成成分：氮氣約占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、地球大氣圈保護地球上的生物不受太陽輻射的紫外線的傷害；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，大氣效應依然存在。1、大氣運動的最重要的原因：太陽能。2、大氣（全球尺度）如何運動及其原因：（1）運動：在全球范圍內(nèi)，熱空氣由赤道向兩極運動，而冷空氣則從高空由兩級流回赤道。這個過程具有全球性長期性。全球尺度的大氣運動（2）原因：入射到地球的太陽能，在地球上分布是不均勻的，面對太陽的一面接收的能量多，背向太陽的一面接收少。

但是由于地球不斷自轉(zhuǎn)，而自轉(zhuǎn)軸和公轉(zhuǎn)軸存在一個角度，所以若以一年為期計算，赤道接收的太陽能多兩極接收的太陽能少，地球輻射出的能量則不同，基本上整個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（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）東亞季風區(qū)的天氣和氣候受東亞季風的影響非常顯著，冬季寒冷、干燥、少雨，夏季高溫、濕潤、多雨。正常情況下，東亞季風決定了這個地區(qū)旱季和雨季的存在，我國的華南前汛期，江淮的梅雨及華北、東北的雨季，都屬于夏季風降雨。東亞季風規(guī)模和強度的變化，使得這個地區(qū)容易誘發(fā)干旱、洪澇、極端高溫和其他氣象災害。

季風（地區(qū)性天氣系統(tǒng)）氣團----局部性天氣系統(tǒng)如果冷氣團運動能量大，鋒面向暖氣團方向移動，氣溫降低，大面積降雨，降雨大小隨鋒面移動速度而增加；反之，當暖氣團運動能量大，鋒面向冷氣團方向移動，氣溫升高，并造成持續(xù)不斷的降雨；當冷暖氣團雙方勢均力敵，鋒面滯留、徘徊在某一地區(qū)，無法快速移動，這時就會出現(xiàn)持續(xù)很久的云雨天氣。

特別注意的是，當冷氣團遇到暖氣團時，在它們交匯處往往會產(chǎn)生帶狀界面，氣象學上稱為“鋒面”。鋒面帶，短的幾百千米，長的幾千千米，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----局部性天氣系統(tǒng)

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

天氣是指發(fā)生在較短時間（幾個小時或幾天）之內(nèi)的大氣圈的運動和狀態(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)定的變化多是很復雜和非線性的，他屬于混沌動力學的研究范圍，用常規(guī)的線性動力學理論難于解釋。認識到天氣系統(tǒng)的這種特性就可以知道：預報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站的密度和加大計算機能力的技術問題，從學科發(fā)展的角度，氣象學家正處在發(fā)展非線性科學的前沿位置上，提高氣象災害準確性有賴于混沌動力學的發(fā)展。

可預報性問題

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家和地區(qū)，幾乎都受到過熱帶氣旋的影響。臺風和颶風是指中心附近最大風力達到12級或以上的熱帶氣旋，只是因產(chǎn)生的海域不同而稱謂有別。5.2臺風實際上，臺風就是在大氣中圍繞著自己的中心急速旋轉(zhuǎn)的同時又向前移動的空氣漩渦。它在北半球作逆時針方向轉(zhuǎn)動，在南半球作順時針方向旋轉(zhuǎn)。氣象學上將大氣中的漩渦稱為氣旋，因為臺風這種大氣中的漩渦產(chǎn)生在熱帶洋面，所以稱其為“熱帶氣旋”。臺風

按世界氣象組織統(tǒng)一規(guī)定，熱帶氣旋共分5級。按風速從小到大分別是：熱帶低壓、熱帶氣旋、熱帶風暴、強熱帶風暴和臺風。其中，中心最大風力達到8~9級的熱帶風旋被稱為熱帶風暴，風力超過12級的被稱為臺風和颶風。蒲氏風速表

熱帶海洋是臺風的老家，臺風形成的條件主要有兩個：一個是比較高的海洋溫度；二是充沛的水汽。臺風產(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，熱空氣開始上升，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)動的關系，流入的空氣便像車輪那樣旋轉(zhuǎn)起來。當上升空氣變冷，其中的水汽冷卻凝成水滴時，要放出熱量，這又助長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的失穩(wěn)過程中，就形成了臺風。

臺風出現(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，有利于臺風發(fā)展氣旋式環(huán)流和氣流輔合的加強。

一個臺風的發(fā)生需要具備一下幾個基本條件：1、要有足夠廣闊的熱帶洋面，在這個洋面，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，水溫都要超過這個數(shù)值；2、在臺風形成之前，預先要有一個弱的熱帶漩渦存在；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，故臺風發(fā)生地點大約離赤道5個緯度以上；4、在弱低壓上方，高低空之間的風向、風速差別要小。

上面所講的只是臺風產(chǎn)生的必要條件，具備這些條件不等于就有臺風發(fā)生。臺風發(fā)生是一個復雜的過程，至今尚未徹底搞清楚。

1966年亞洲東南部出現(xiàn)的HERB臺風是一個高能量的系統(tǒng)，其主要的天氣現(xiàn)象包括強風和暴雨，強風伴隨著大量的動能，而暴雨則帶著大量水汽凝結(jié)的潛熱釋放。臺風帶來大量降水所釋放的總潛熱能量是十分驚人的，通常比臺風環(huán)流的動能大一兩個數(shù)量級（10~100倍）。

臺風的能量

從上面的分析可以看出，臺風形成后，其攜帶的大量水汽上升凝結(jié)所釋放的熱能進一步加強了臺風的強度。有人估算：一個臺風的能量相當于幾顆原子彈的能量。

臺風的能量2005年8月29日破曉時分，颶風卡特里娜以233km/h的速度在美國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)，平時受防洪堤保護。中午，城內(nèi)工業(yè)運河的防洪堤有兩處決堤，大水涌進街道，水深3m。半夜，另一個防洪堤決堤100m，洪水吞沒了城市80％的地區(qū)，機場和高速公路都浸在水中，很多屋頂被掀翻，全城停電、停水，移動電話系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)。官方統(tǒng)計的這次臺風死亡總?cè)藬?shù)為710人，其中有2/3的傷亡人來自新奧爾良市。

2005年8月美國卡特里娜颶風全世界每年平均有80~100個臺風發(fā)生，其中絕大部分發(fā)生在太平洋和大西洋上。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，西太平洋臺風發(fā)生的源區(qū)主要集中在四個地區(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

臺風發(fā)生最多的地區(qū)，全年幾乎都會有臺風發(fā)生。

2、關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風生成，5月以前很少有臺風，6月和11~12月主要發(fā)生在群島以南附近海面上。

中國的臺風3、馬紹爾群島附近海面上（臺風多集中在該島的西北部和北部）。這里10月發(fā)生臺風最為頻繁，1~6月很少有臺風形成。4、我國南海的中北部海面。這里6~9月發(fā)生臺風的機會最多，1~4月則很少有臺風發(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風生成的地區(qū)，臺風生成頻率占全球的36％。中國是受臺風襲擊最多的國家，據(jù)近50年的統(tǒng)計，西北太平洋和南海每年平均有27~28個臺風生成，其中每年約有7~8個登陸我國。

夏秋季節(jié)，臺風是我國東南沿海地區(qū)最嚴重的災害，臺風在海上移動，會掀起巨浪，狂風暴雨接踵而來，對航行的船只造成嚴重的威脅。

當臺風登陸時，狂風暴雨會給人們的生命財產(chǎn)造成巨大的損失，尤其對農(nóng)業(yè)、建筑物的影響更大。

臺風主要通過強風、暴雨、風暴潮三種方式造成災害，同時還間接通過強降雨帶來洪水、泥石流、滑坡等次生災害，給社會和人民生命財產(chǎn)造成重大損失。

中國的臺風據(jù)1988~2004年統(tǒng)計，我國大陸平均每年因臺風造成的直接經(jīng)濟損失約為233.5億元，死亡440人，倒塌房屋30.7萬間，農(nóng)作物受災面積廣大。這就是說，每個登陸的臺風就可能使四十多萬公頃農(nóng)作物受災，六十多人死亡，倒塌房屋四萬多間，直接經(jīng)濟損失三十多億元。同時還應該看到，隨著經(jīng)濟的增長和社會的發(fā)展，損失有逐步上升的趨勢。

臺風對我國造成成的損失

但是臺風也并非全給人類帶來不幸，除了其“罪惡”的一面外，它也有為人類造福的時候。對某些地區(qū)來說，如果沒有臺風，這些地區(qū)莊稼的生長、農(nóng)業(yè)的收成就不堪設想。西北太平洋的臺風、西印度群島的颶風和印度洋上的熱帶風暴，給所經(jīng)之地帶來了豐沛的降水，造成了適宜的氣候