雷电、龙卷、台风、寒潮、雪暴等是四季常见的气象灾害。这些灾害之所以成为灾害,是因为灾害本身蕴藏着巨大的能量。气象科学家正试图利用这些能量,趋利避害,变气象灾害为新资源。“降服”雷电
雷电是大自然的一种放电现象,就我国而言,以7―9月份居多。据统计,地球上每小时约有1800―2000次雷雨,每秒钟约发生
有人测算,一次普通闪电释放的能量,足以把7万公斤重的货物举起2米高。美国某工程物理研究所的研究证明,雷电产生冲击力,可夯实松软的大面积地基。日本借助雷电进行大面积爆破开采试验已获得成功;由于煤矿导电性强,利用雷电电荷还可以探矿。
雷电发生的一瞬间,能产生大量的臭氧,高空大气中的臭氧层是地球生命的保护伞,它可以吸收掉大部分宇宙射线,使地表生物免遭紫外线的危害。
雷电是一种巨大的声波,它可使空气中的细菌和微生物丧声。雷雨后的空气显得特别洁净清新,病菌含量可减少90%,将大大减少植物病害的发生。同时,轰鸣的雷电所产生的巨大声波,还能震松土壤,促进土壤中的有机肥料的分解,便于农作物吸收。
雷电还是高效的“天然肥料”,雷电发生时,空气中的氮和氧电离化合成一氧化氮和二氧化氮,并被雨水溶解成亚硝酸和亚硝酸盐,降到地面化合成易被植物吸收的氮肥。有人估计,每年因雷电落到地面的氮肥有4亿吨之多,相当于10万个小化肥厂的产量。雷电可引起地面与高空的电位差,加速植物的光合作用与呼吸作用。有人模拟试验,发现闪电处理的豌豆比未处理的提前分枝,开花期提前10天左右。玉米抽穗提前7天。可见对雷电潜在能源的科学利用,将是人们今后研究的重大课题。
雷电有时还扮演神气的“手术师”,治愈多例不治之症。1984年7月10日,上海一位叫王小妹的老大娘,在一次雷电后,因患严重白内障而瞎了14年之久的眼睛突然重见光明。原来,雷电把盲人已经脆弱的眼球晶状体联系韧带震断,眼球晶状体落入眼眶玻璃体内。患有严重白内障而失明的人,本来可以通过手术摘除白内障晶状体或使晶状体易位落入玻璃体内,使眼睛复明。现在雷电代替了眼科手术刀,完成了晶状体易位术。法国一位患风湿症的旅馆经理,四肢都不能行动,但在一次被雷击昏苏醒后,却发现已健康如初。英国肯特昂一位瘫痪已达20年的中年男子,在一次被雷击后突然能下床行走了。意大利一位耳聋的人,在一次阵耳炸雷后突然恢复了听觉。医疗气象专家正试图探究其中的奥妙,以充分利用这位神气的“手术师”。“龙卷”发电
龙卷,就是人们常说的“象鼻”,每当夏秋季节,常常神出鬼没,所到之处,横冲直撞,摧毁房屋,毁坏农田,扭翻铁轨,破坏机场,残害人命。1956年9月24日,在上海,一次龙卷把一个11万公斤重的大储油桶举到15米的高空,然后象掷铁饼一样,把它轻易扔到120米以外的地方。难怪有人形容龙卷的能量可与核爆炸相比。
由于龙卷中心的气压极低,风速达100―200米/秒,气流猛烈地旋转,当涡旋直径为200米时,龙卷中旋流功率达3万兆瓦,相当于10座巨型电站的功率。产生如此巨大的能量,人类如何模仿利用呢?空气动力学家严隽森博士据此研制了一种龙卷风机模型:设想一个塔型可旋转的建筑,四周全由板条间隔成方格的小窗,朝风的小窗开着,背风的关着。风吹进塔后开始旋转,形成小龙卷风。塔底部装一个螺旋风动叶轮,使发电机发电。这种龙卷风机发出的电能比同样大小的风动叶轮风车功率高10倍。
俄罗斯的科学家又着重研究了龙卷风以其巨大的力量把江、河、湖、海水收拢形成漏斗状旋涡并升送到寒冷的大气层,水在那里速冻而释放出热量的过程,并模拟利用。他们曾在人造龙卷风中心加入水,不仅靠人造龙卷的旋转力发电,而且把随龙卷风旋转而冻结的水所放出的热量也变为电能。计算表明,这种人造龙卷风在每小时消耗60吨水后能产生2000兆瓦的能量。
此外,还有的科学家提出了建造太阳能龙卷风发电站的设想,功率可达100万千瓦。“积蓄”暴雨
灾害与资源实际上是暴雨作用中相互矛盾的两种性质。如何使之变成资源,关键在于就地蓄积雨水。假设在地面没有任何蓄积雨水能力的山区,则在1万平方公里内每次100毫米的暴雨就会有10亿立方米的雨水,而且会迅速汇集到溪谷河流中。如果洪水日行100公里,则需要流量超过1万立方米每秒,才能在一天内排出区外不致泛滥。因此暴雨所形成的洪水是巨大的。1977年7月5―6日黄河中游一次强度达100毫米左右的大暴雨,造成死亡失踪134人,飞机场被冲毁,灾情十分严重。
如何减轻暴雨洪灾,主要在于就地蓄水,特别是把洪水积蓄在山区,使之变成宝贵的水资源,同时也避免了洪水成灾。经验证明,工程措施与生态措施并举,不但能保护自然界的蓄水能力,而且还可以大大加强这一能力。利用这两种措施可以建设不同层次的蓄水工程。
鱼鳞坑、水平沟与水平梯田等工程结合指数造林、培养植被是第一层次,也是最基本的。由于鱼鳞坑等是小型贮水工程,规模小,工程容易,故可漫山遍野,到处挖掘,因为数量多,也可以形成很大的贮水能力。同时,由于鱼鳞坑等有较好的水分条件,有利于树木成活。树木成长、根系发达有利于形成良好植被,而良好植被又可以保护鱼鳞坑等不被泥沙破坏,这就起到了互相支持的作用。若在10平方米的汇流面积内挖一个或多个总容量近1立方米的鱼鳞坑,就能使100毫米的大暴雨不下山。鱼鳞坑及水平沟、水平梯田结合植被已在多处试验成功,起到了水土保持及减轻洪水的作用。
第二层次是山间水库或塘坝。如在每10平方公里汇流区中修一个或多个山间水库,使总库容达100万立方米,还可蓄往100毫米的雨水。
第三层次是流域大水库。在10万平方公里的面积内修一个或多个总库容达100亿立方米的大水库,便可再蓄100毫米的雨水。
以上各层次的蓄水量加起来,再考虑近地层蓄水能力,就可以把300毫米或更大暴雨的全部雨水蓄积起来。这样既可免去洪水的危害,又可积蓄更多的雨水抵御旱灾。这样,暴雨从一种可怕的灾害就转变为一种极其宝贵的资源。
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