只有当适当的条件存在时狂暴而强大的飓风才会产生。基本前提是温暖的水(至少26℃/79°F)、地球的风场的干扰以及导致风螺旋式前进的动力(科氏力)。最温暖的大洋水出现在赤道的热带区。然而,因为赤道地区的科氏力可以忽略,所以此处不会形成飓风。但在赤道以南和以北的地区,条件是成熟的,尤其在炎热的夏天期间,因此飓风倾向于夏季在地球的这两个地带形成,一是在北纬4°~30°,另一个是在南纬4°~30°。风暴可能也会在边界形成,但通常其发源地是中间一条窄窄的区域。通常形成飓风的一种典型的风扰动是东部信风的大气波。
在大西洋的飓风季节内(6~9月),每3~4天,信风中出现一次东向信风。当风从非洲吹到美洲时,海面附近的空气汇集成低压区,升高,在大气中形成了一个峰。东向波有时会毫无危害地移到北部,但是如果在峰下面有大量的温暖海域和温暖潮湿的空气,东向波可能会形成不断升高的狂暴。在下面的温暖海水至少有60米(200英尺)深;否则风造成的混合作用将把冷水带到表面,从不断增长的暴风雨中吸收热量和能量。
如果条件正好,海洋上温暖的空气将上升并携带下部潮气进入不断加强的风暴中。随着空气上升,来自底部的空气被不断吸入,表面风开始向东向波产生的低压区汇集。由于无处可去,汇集的空气上升,从热的海面上吸收更多的潮气。在更高的空中,上升的潮气及温暖的空气冷却浓缩,产生厚重的云和大量雷雨。云的形成释放了巨大的能量,导致上升空气的密度降低,上升得更高。在海面,更多的空气被吸收,进入一个不断增长的上升云柱,从而使海面上气压降得更低。在海面汇集上升的风,开始围绕中央低压旋转并且形成暴风雨的中心。
在风暴中心,风几乎是垂直的,因而它表面上看起来一片沉静。但是在其外围——风墙区域风旋转极快。在北半球,风围着低压逆时针旋转(风向向下并向右偏转);在南半球,它们顺时针旋转。在温暖潮湿的海面上,旋风速度加快,导致更多的水蒸发。汇集的风携带大量湿气旋转越来越快,在不断增长的风暴中上升。再向上,更多的雷雨产生导致下层更多的空气被吸收。只要下面的温暖海水能不断提供水蒸气,风暴就能达到飓风的强度并且继续增长。如果上层大气中存在剪切风,就能破坏正在积累的风暴;或者正在逼近的前锋可以引导较凉的海面上的风暴。但是,如果条件适当,且没有以上两种情况,飓风就可以形成,加强,张牙舞爪地向陆地移动。
1998年,米奇飓风袭击了中美洲,尤其是洪都拉斯和尼加拉瓜。一万多人丧生,损失约数十亿美元。由于暴风雨减速,滞留,在这个地区上空盘旋了数个小时,倾泻了巨量的降雨,便这次暴风雨的影响大大加重。在强暴雨作用下,山洪暴发,农业崩溃,急速的泥河埋葬了数以千计的房屋和人。
安德-鲁飓风,在1992年8月袭击了南佛罗里达,也导致了数十亿美元的损失以及数千无家可归的人。但幸运的是,由于及时警报和疏散,仅43人死亡。在强烈的暴风下,损失并不是来自雨水——仅17.8厘米降雨(7寸)——而是猛烈的旋风和下沉气流。幸运的是,安德-鲁飓风移动得非常快,可达每小时32公里(20mph);不幸的是,它聚集的风速在200公里/小时(124mph)以上,并且产生了2~5米高的风暴潮(7~16英尺)。
飓风和其他袭击海岸的风暴能产生危险的风暴潮。当海平面上升,海水向岸奔涌且向陆地扩张时,风暴潮就会产生。风暴潮发生时,会导致洪水、巨浪、险流以及大面积的冲蚀。
风暴潮由几种海洋和大气条件引起。当风暴向海岸移动时,它的低气压区与风暴周围的正常气压区形成压力差,将海水压人低压区,形成水柱。汇集风将海水不断带入水柱,大量聚集的海水从水柱流出冲向海岸。强风也能产生撞击海岸的大浪使海平面抬升得更高。这种由压力引起的海面上升和强风结合而成的风暴潮造成的后果是灾难性的。当风暴过去,风螺旋似的离开海岸,水退回到海中,此时风暴潮更危险。急速危险的水流冲蚀着陆地,携带海水到达陆地,在海底向海岸逐渐倾斜的区域,海底摩擦能增强风暴潮。1815年,在一次6米风暴潮顶部浪高达3米的飓风袭击了长岛。近4米高的水沿着海岸向北冲击,直冲入罗德岛州的大街小巷。正在欣赏音乐会的人们爬到了戏院的包厢上才幸免于汹涌的洪水。近700人死亡,数百个家园被毁。
现在科学家们利用计算机模型,海洋学仪器以及海底和海岸地图能预测风暴潮。对于位于海平面上或低于海平面的城市,例如新奥尔良,风暴潮预测灾害预防很重要。一种模型表明,如果3号飓风,正好袭击美国东北部,在纽约附近的某些区域,它则能产生8米(26英尺)的风暴潮,接近肯尼迪机场,水面可高达7米(23英尺),海港达6米(20英尺)。
今天我们有精密的卫星遥感技术、飞行侦察机以及计算机模型来帮助预测飓风的形成和路径。卫星图片被用于确认和定位正在形成的风暴。为了得到更精确的风暴强度的图像,美国空军预备队和国家海洋大气部派飞机直接飞入不断增高的海浪中。为了测量变量,诸如风、气压以及风暴内的湿度,飓风探测机配备了特殊装备。随后,风暴数据被输入计算机模型,此模型也考虑了以前的飓风路径、海面温度、上部的主导风等。计算机模拟被用于预测飓风可能的路径。因为有几种不同的飓风模型,有时它们并不一致,因此,在做官方预报以前,科学家们会运行所有的模型,看看大部分得到的结果是什么。对于大部分飓风,计算机模型已经相当精确;然而,自然界仍能不时地出乎我们的意料。某些已经被了解的飓风,会出人意料地撤退、转弯、环行或向前急冲。为了能更好的预测飓风的路径和强度改变,我们要了解的还有许多。最近,包括精密测量及对飓风内云和雨进行三维绘图的高超技术无疑将为我们了解飓风的行为提供新的信息。
一般,每年只有大约10%的东向波能发展形成足够规模的飓风。有些人忧虑,全球变暖也许会提高每年形成的飓风的数量和强度。不可避免地,飓风将发展、加强、威胁性地向海滨移动。一次又一次,地球将在海洋和天空中释放它的强有力的本性。作为地球的居民,我们在他的仁慈之下生活着,但是通过对飓风形成、移动和袭击的方式有明确的了解,我们就能理智的准备,警告处于危险的人们,尽力把生命、土地和财产的损失降到最小。
钱塘江大潮
钱塘江是浙江省第一大河。它入海的杭州湾,是典型的喇叭形海湾,是生成风暴潮的多发区。每当大潮时,特别是朔望大潮期间,如恰逢台风从东南方向侵入,江水东流与海潮西进相顶托,风起潮涌,常以排山倒海之势向湾顶冲南。据统计,在清代267年期间,钱塘江口发生风暴潮灾共131次,平均两年发生一次灾害。1953年秋季,一次风暴潮曾冲上8米多高的石塘,将盐官镇塘堤旁的一座重1500多公斤的“镇海铁牛”冲出10多米远。当时群众为防御潮灾的侵袭,从2000多年前的秦代开始,在钱塘江两岸修筑了一条长达400多公里的石堤,大大减缓了潮灾的危害。这条石堤被誉为“防潮长城”,长期屹立在钱塘江边。
由于钱塘江口的独特地势,平时形成的潮夕也与众不同,在朔望大潮期间,即使风平浪静的日子里,潮势也以迅猛高大著称,古代文人墨客对此曾大加赞誉。唐宋大诗人刘禹锡;苏东坡等均对钱塘大潮的雄伟壮观描绘地得有声有色:“八月涛声吼地来,头高数丈触山回,须叟却入海门去,卷起沙堆似雪堆。”以及“八月十八潮,壮观天下无”等诗句,完美地描述了钱塘大潮的雄威。
钱塘大潮的雄伟壮观,是由潮水喇叭口状的河口形成的。钱塘江口处于杭州湾顶,湾顶的宽度从湾口的100多公里紧缩至2~3公里,如同一个放倒的大口瓶子。涨潮时,潮水自东向西,河口急剧缩狭,河床迅速抬高,水深变浅,平均水深仅二三米,有利于涌潮的发生。
当较大潮波进入河口后,经狭槽一束,溯江而上,水体进入窄道,能量高度集中,再加上河床突然上升,滩高水浅,大量潮水涌进时,前面的潮浪受阻减速,后面的潮浪紧迫上来,后浪赶前浪,一层叠一层,潮水进到瓶口处的盐官,竖起一道直立的白色水墙,远远望去犹如一排银链,从浩渺的江口向内翻滚,潮头涌起,浪花飞溅,响声如雷,汹涌澎湃,形成了奇伟无比的钱塘怒潮。
钱塘怒潮的神奇影象,除地理因素外,潮汐本身的变化也助长了涌潮的发展。从天文因素看,每年的春分和秋分,也就是农历的三月和八月,是形成潮汐的引潮力最大的时期,因此,春秋分朔望日前后,容易形成特大潮。但春季钱塘江口西北季风劲吹,正与潮头流向相反,抵消了部分潮势,所以春潮并不特别壮观。在秋分前后,情况就不同了。那时,江水径流增大,东流入海,正与乘东南风而来的潮水相顶托,两者势力均较春潮为大,这两支水流犹如“两军对阵”之势,在狭窄的湾口对峙起来,潮水上涌,江水下泻;汹涌的浪流相交,爆发出震撼山河的轰隆声,响彻钱塘江两岸,形成“天下无”的奇观。
最小的鱼
有一种鱼叫吕宋神秘虎鱼,生活在菲律宾吕宋岛的河流和湖泊中,小得可怜,成鱼从头到尾只不过0.71~0.97厘米,重量仅4~5毫克,是世界上最小的鱼,可谓鱼中侏儒。其实这种鱼也是世界上最小的脊椎动物。它的身体几乎透明无色,五脏六腑都看得一清二楚。尽管这种鱼的个体微小,但其繁殖能力很强,因而数量非常可观,当地居民还是把它们捉来当作重要的食物。这种鱼可以饲养,捉来养在鱼缸中,喂以米汤,能活几个月。
虎鱼的家族都是“小个子”。海洋中的虎鱼,最小者是产于马歇尔岛的虎鱼,长为1.19~1.59厘米。产于萨摩亚岛的一种小虎鱼,长度为1.19~1.88厘米。两者均产于太平洋,后者最初发现于1940年,体重只有2毫克,17756条鱼凑在一起也只不过50克重。
虎鱼的种类很多,分布很广,海水里淡水里都有分布。可能就是因为个体小,它的活动范围更宽广,珊瑚里、石头缝隙里、小山溪里……都是它们生活的天地。甚至有的虎鱼栖息在海绵动物的“肚子里”,从海绵动物的大出水孔中自由进出。这种鱼的鳞片不发达,在沿体到后面的侧线有两行大而分离的鳞,鳞的边缘还长几个长刺。有人推测,虎鱼有了这种特别的结构,可以借此从海绵的胃水腔内向上攀登。
最大的海湾——孟加拉湾
在全球范围内,总面积超过200万平方公里的海湾只有1个,它就是印度洋东北部的孟加拉湾。孟加拉湾位于印度半岛和中南半岛、安达曼群岛、尼科巴群岛之间,孟加拉国就在它的北岸。此海湾面积约217.2万平方公里,由北而南逐渐加深,最大深度为5258米,平均深度2586米;表层水温一般为25~27℃;平均盐度30~40‰。发源于我国的恒河和布拉马普特拉河从北部注入湾中,形成宽广的河口。注人海湾的河流,还有印度的默哈纳迪河、戈达瓦里河和克里希纳河等。海湾沿岸地区有多种喜温生物,如斯里兰卡沿海浅滩的珍珠贝、恒河河口的红树林等。孟加拉湾是太平洋和印度洋之,可的重要海上通道,沿岸有印度的加尔各答、马德拉斯和孟加拉国的吉大港等重要港口。
运输最繁忙的海峡——英吉利海峡
位于英国和法国之间的英吉利海峡(法语称拉芒什海峡)和它东部的多佛尔海峡(法语称加来海峡)是世界海运最繁忙的海峡。两段海峡总长约6Q0公里(其中多佛尔海峡长30~40公里),西深东浅,最深处达172米。
英吉利海峡西临大西洋,向东通过多佛尔海峡连接北海,地处国际海运要冲,也是欧洲大陆通往英国的最近水道。海峡两岸工农业发达,水道密布,因此,海峡中国际船只往来不绝,平均每天有四五百艘船只通过海峡,年货运量有七八亿吨以上,这在世界上是独一无二的。良好的气候,细软的沙滩和富有吸引力的海滨。使旅游业得到发展。
英吉利海峡和多佛尔海峡地处西风带,海水自西向东流人,而海峡西宽东窄,从最宽处180公里到最窄处33.5公里,呈喇叭形,这就造成了很大的海潮,最大高度可达9~12米。
1966年,法国已在圣马洛湾附近的朗斯河口,建成了一座总容量达24万千瓦的潮汐发电站,每年可发电5.5亿度。