自然灾害博客

今天发一篇稍微长一点的文章，主要就这次中国中部和南部的低温雨雪冰冻灾害，稍微展开并介绍一些科普性知识，尽可能用图片来说明道理，请继续往下看。 一、什么是冻雨，有什么危害 冻雨是指过冷却水落在地面或暴露物体时，迅速凝结为冰的天气现象。冻雨与冷暖气流的相遇有关，它的形成通常需要两个条件： (1) 水汽充足。美国的东北部和加拿大中东部地区是世界著名的冻雨灾害区，靠近它们的五大湖区正是暖湿气流的来源。 (2) 地面温度低于 0 ℃，高空则有逆温层。下冷上热的气温条件使雪落到地面之前融化为水滴，而地面低温使水滴落地时又能迅速凝结成冰。 冻雨可以在物体表面形成一层透明的冰覆盖层，这种冰覆盖层被称作"雨凇"，又称"冰挂"。 图1 两冷包夹一暖的"三明治"气层是冻雨的理想"温床"。冻雨开始时以雪的形式落下，在下降过程中遇到暖气流层而完全融化为雨滴，随后在更低的高度上又遇到温度低于零摄氏度的冷气流层，此时雨滴不再凝结，而是形成过冷雨滴。过冷雨滴一旦遇到低于0 ℃的任何物体就会立刻凝结，形成细长条状的冰挂。 图片来源： University of Illinois wiki来源 冻雨会使路面覆冰，铁路、公路、航空等交通运输因此陷入停顿；冻雨落在屋顶以及各种裸露的户外公共设施上，公共设施因为承载过重而倒塌。特别值得一提的是冻雨严重威胁着电网设施，当冻雨附在输电铁塔和输电线路上结冰时，电线因负载超过设计标准而拉断；中国电力顾问公司总工程师吴云说，像双回线这样的( 铁塔) 的重量大概是6 吨，但是结了冰以后，重量大概达到50 吨，是原来的6 倍（数据来源于 CCTV ）。另外，附在电线上的冰面使得电线在风力作用下"迎风舞动"，很容易拉倒铁塔进而造成供电中断，一旦供电不畅，就会引发一系列连锁反应，如果发生事故的电塔在山区，维修起来及其不便。2008 年1 月中国南部和中部遭受严重的气象灾害，其中一大部分损失由冻雨造成。 图2 这是贵州某地区的冻雨图，冻雨在贵州并不少见，但持续时间没有今年这么长。冻雨附在电塔上凝结成冰后，时间一长就可能压垮电塔，特别在南方地区，设计标准没有考虑到极端的天气情况。当前清理这些附冰最有效的办法是人爬上去敲掉冰挂，这类工作具有危险性，湖南有三个...

图1 GPS卫星总是高高在上，位于地球10000公里以上。而一般的气象卫星不过几千公里的高度。为什么呢？因为如果要更好地观测地球，他们就要尽可能贴着地面，太远了分辨率自然就降低了，而且越靠近地球，飞得也越快，这样一天就能覆盖更多的范围。比如图上这颗卫星，距离地球1336km，每秒钟飞7km左右，约10天就可以把全球所有的海面覆盖一遍。当然，这颗卫星的轨道，也就是自己的高度，是由高高在上的几颗GPS卫星精确给定的。那为什么不让卫星飞得再低点呢？太低很容易掉下来啊，太低了被人拿竹竿子（或导弹）捅下来怎么办？（图片来源：NASA） 1973年，人类历史上第一颗测高卫星Skylab S-193（天空实验室）由美国发射升空，人类进入空间卫星测高的年代，但是卫星测高一开始的精度并不高，为什么呢？如果卫星连自己的高度都测不准，那又怎么精确地测地面的高度呢？ 当然，人类要想办法解决这个问题。早在50年代，GPS（全球定位系统）就开始走进了科学家的视野。1989年2月4日，在经历很多颗试验卫星后，第一颗GPS卫星正式发射成功，随后，他们彻底改变人们对时间和空间的精度概念，改变了世界。 1992年，一颗名叫 Topex/Poseidon 的卫星由 法国和美国联合发射成功，这颗卫星身负一个重要的使命，就是精确地测量海平面高度。在GPS卫星的协助下，这颗卫星的测量精度可以高达4-5cm，于是，从1992年开始，我们就有了全球海平面高度变化的精确资料（验潮站也有资料，但是验潮站通常位于海边，受到干扰多）。请看下面视频，为1992-2007年的海平面高程变化，红色的表示比多年平均值高，蓝色的表示比多年平均值低，这些资料不仅仅来自 Topex/Poseidon，还包括2001年发射的Jason-1卫星测高资料。 测量海面高度的基本原理就是，卫星向地面 发射电磁波，然后接收地面（或海面）对电磁波的反射波，根据距离=光速×时间，就可以求出卫星距离地面的高度了，而卫星自己的轨道高度可以由GPS卫星精确给出，相减就可以得到地面的高度。（见图1） 1997年 11月，正当秘鲁的渔民又开始为反常的气候烦恼不已的时候。科学家在这颗卫星身上发现了有意思的东西：卫星记录的太平洋赤道两端的海水高度和往年大不相同（请你再回头观看视频，注意1997年的时候）！这立刻引起了科学家极大的注意：是什么原因引起...

图 这是TRMM卫星根据空气中的水汽得到的龙卷风三维图，最高处为13km多（一般的高云为6km左右）。这里暖气来自墨西哥湾，拉尼娜可能起了"推波助澜"的作用。 ©NASA TRMM全称是Tropical Rainfall Measuring Mission satellite ，热带测雨任务卫星。 美国的卫星通常都是带着一定的使命（Mission）上天的。 全球下雨最多的地方主要分布在热带和亚热带，在TRMM卫星发射之前，我们不能准确地知道一个地方到底下了多少雨。有人可能会说，不是有气象卫星吗？ 是的。虽然有些气象卫星可以拍摄气象云图，但是有云的地方不一样下雨，即使下雨，也并非所有雨都能够顺利地降落到地面，可能在半空中就挥发了，而且，这些气象卫星通常不能穿透云层。（?）（注：这些气象卫星搭载的传感器可能是可见光（和人眼看到的差不多）和红外遥感（适合用来测量温度），他们波长短，不容易穿透云层，都对云层"望而生畏"。） 因此，科学家希望能有一颗能够穿透云层，测量一个地方降雨量的卫星。于是就有了这颗TRMM卫星，原理是通过测量地球或大气的微波辐射能量（任何物体都会发射电磁波辐射能量，因此有颜色有温度，但微波波长长，可穿透云层，具体细节我还不清楚）。如果知道了降雨量，就可以用来预测风，洋流，洪水或干旱。 发射时间 ：1997年11月27日，在日本发射 轨道 ：和赤道35度角，距海平面350km 周期 ：91分钟一圈。24小时可以转16圈，尽可能地覆盖热带地区。 上图是NASA的TRMM卫星所获取的美国南部龙卷风（兼暴雨）所经地区的降雨量密度分布图，从图上我们可以知道某一个地区某一小时的降雨量。 几天前我在文章 2008年2月美国南部遭遇龙卷风图片 中提到过这次龙卷风灾难，TRMM卫星的另一个例子是 热带气旋Gula ，卫星极大的扩展了人类的"视觉"。 TRMM卫星的主页在 这里 ，更多TRMM介绍在 WIKI 。 Technorati : America , NASA , TRMM , Tornado

前几天一位网友给我传了一张照片，问我照片里的浪大概有几米高？应该如何计算浪高？ 首先我很佩服她不怕危险勇敢地拍下了这张照片，中国专门拍摄自然灾害的摄影师好像还没有 :-)，其次我觉得能够思考一些科学问题比较好，特别是思考发生在身边的事，学科学更要用科学。 有些表面看起来很简单的问题，比如如何计算浪高，实际并不好回答。我没有好好思考过这个问题，据有限的知识给她回信说： 一种就是卫星测高，精度可以很高（精确到4-5cm），例如2004年底的苏门答腊地震海啸发生后，一颗叫Jason的卫星就把海啸波的高度记录了下来，最高和最低的地方却只有1m不到，比你照片上的海浪要低。但是这里1m指得是波浪在大海还没到海边的波浪高度，到了海边，可以形成5-6米的浪高。 再想想看，我们都说温室效应，海平面升高了，那他们怎么测量海平面升高了呢？除了卫星，水文站当然也可以测，我没见过水文站，我猜他们是在一个和外面海水相通的管子里放上一个浮标，浮标的高度可以用电子信号记录下来，这样每一天，每一分钟，水面的高度都有，还可以画出曲线。但是一个浪打过来，浮标就会升高，因此要测量总体海平面升高，还需要扣除这些随机干扰，做一个长时间尺度的平均。 今天我就顺便简单介绍一下Jason。 世界上有两颗卫星是专门用来测量海平面高程（Ocean Surface Topography）的，一颗叫TOPEX/Poseidon，另一颗叫Jason。TOPEX/Poseidon是1992年发射的，Poseidon是希腊神话中海洋之王波士顿的意思，Jason是2001年发射的，它为什么叫Jason呢？ 本来这个卫星计划在7月份（July）发射，可由于后来不断拖延，经过 J uly A ugust S eptember O ctober和 N ovember，直到12月份才发射，于是科学家就将这颗卫星所耽误的这几个月的首字母组合起来，取名Jason。这个卫星的精度可达到2cm，每10天重复同一个轨道。卫星的可视区域在地球上的投影是一条宽宽的线，这条线的宽度就是2km。 下面第一个视频是Jason卫星在2002年-2003年期间连续测得的海平面高度。红色的表示比多年平均值高，蓝色的表示比多年平均值低。这里想说明： 海平面的高度同样可以指示海洋表面温度 ，高温的海水使海平面升高。因此，你可以看到2002年太平洋赤...

点击看大图 ， 图像获取时间：2008年1月30日 如果你不看上面那些蓝色的点，只看下面一层白色的云，你会发现这个热带气旋看起来有点怪。我们很难确定哪个是它的中心，也就是风眼。没有眼睛的台风，确实不多见。 这就是Gula热带气旋，它正在印度洋上准备南下，下面的两个小岛，一个是Mauritania毛里塔尼亚，一个是Reunion留尼旺岛，都可能被扫到。现在的卫星可以帮助人类非常准确地捕捉到这些破坏力极大的家伙的不轨行为，让我们及早做好准备。 拍这张照片的是美国的TRMM（ Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星，这颗卫星是1997年11月发射的，是一颗低轨道卫星，它可以测量某一个地区的降雨量。图下的Rain Rate指得就是降雨量，每24小时内降雨量超过50mm称为暴雨。通过雨量图，我们就可以发现这个热带气旋还是有风眼的。 因此，我们人类看不到的，并不表示不存在，我们可以通过技术延伸我们的视野。 图片来源： NASA

"真像是到了世界末日！" 听到这句话，我不禁打了个冷颤。难道这越来越极端的气候真的就是世界末日来临的警告？ 南部非洲在发洪水 ， 非洲西部在猛烈吹着沙子 ， 中国1/8的土地被积雪覆盖 ， 热带气旋袭击斐济 ，很多地方都在下雪。这么多灾害，害得我手忙脚乱地更新博客。 在爱丁堡2个月，没有几天是阳光普照的，不是阴霾小雨，就是飞雪迎春。我怀疑雅典也是，因为爱丁堡号称"北方雅典（Athens）"，否则就是名不副实，果然，这几天的卫星拍到希腊的山头也是白雪皑皑。 看高分辨率图请点击 (2.98MB) （图片来源:NASA） 这是2008年1月30日 TERRA 卫星获得的美国南加州山上的积雪覆盖图，CNN报道说这个山上下了近60cm的雪，这差不多相当于一个屁股的高度，我听女朋友说南方也下了这么厚的雪。上面一张图是自然色，但白色部分并非都是雪，最上边的是云。因为红外短波对温度感应灵敏，因此下图是利用红外短波波段得到的假彩色图，就把白云和白雪分开了，红色的是雪，白色的是云。在卫星图像处理的时候，研究者通常根据不同的研究对象选择不同的波段。看自然色大图请点击 这里 (4.6 MB JPEG)，看假彩色大图请点击 这里 (3.8 MB JPEG)。（图片来源:NASA） 以下一些标题是我一天内随便翻翻就看到的新闻，我再一次觉得一个好的标题是多么重要！但是，我呼吁请新闻记者不要再 为了吸引眼球而老在标题上琢磨 ，好好把内容充实一下！看这些垃圾新闻，真的有些浪费时间！我今天也用了一个噱头的标题，但只是为了呼吁，我们自己别老是十大，n大的，我自己下不为例！ 最后，我推荐熊蕾老师的一篇博文： 灾害中，新闻报道更应该关注谁？ 世界上 最 幽默的两只母狮 表情极其怪异(组图) 全球 最贵 书 一页纸售价高达900万英镑 美国男子造出 最大 铅笔 重9988公斤(图) 水星 巨型 "蜘蛛" 惊呆 天文学家(组图) 汉武帝的25个 首创 ：第一个提出要游牧民族臣服 西北 首家 风能太阳能资源评估中心成立 美国《大众科学》：世界 最大 望远镜揭秘 两大 气候原因造成当前罕见低温雨雪冰冻灾害 Technorati : nasa , snow , terra

View Album Get your own 国外媒体每年都拿中国的过年做新闻，他们中的很多人一辈子也估计都见不到那么多人，声势浩大地，不约而同地从一个地方转移到另一个地方，而且是那么地锲而不舍。我猜他们是无法理解中国的这种过年情结的，因为他们没有深入骨髓的"根"的思想和亲情。 恰好这次碰上了全球性的极端气候，中国很多省市的大雪，又为新闻媒体提供了素材。 时代 周刊自然不放过，一下公布了18张图片，并且取名China's Deep Freeze（有人翻译为中国的极度深寒）。要看原版图片说明请看 这里 。极度深寒是一部电影，可以到VeryCD 下载 。 中国的雪灾到底是怎么回事？是拉尼娜还是大气振荡周期？新闻媒体喜欢拉尼娜，于是现在网上到处都是关于所谓对雪灾原因的剖析文章，说来说去关键就那么几句话，不仅无趣，而且没有深度。 去Google上搜： 南方雨雪的真正罪魁是谁 ？你会看到这篇文章到处被转载。作者是 杨禹 老师。 我猜 杨禹 老师是学文科的，所以在我的眼里文章中描写成分太多，虽然有想法，但不够科学严谨。举几个例子： 1，"这相当于人类目前对地震的把握程度--可以做出趋势判断，可以解答理论成因，但还无法准确预测一次具体地震的时间、位置。"地震的成因至今是不明确的，而且地震不能预报和气象预报不准确的原因不同。这是臆断！ 2，"北极、南极、青藏高原，这是地球的三个冰库。"竟然没有说格林兰岛，地理知识实在太缺乏了，如果不懂，搜一搜也行，可见文者喜欢自由发散，不喜欢证据，想到哪里算哪里。但是，这会误导很多人！而且，北极的冰雪融化并不会造成海平面升高（参考这篇文章 为什么全球海平面升高速度不一样 ）。这是错误的自由发挥！ 3，"这些异常，必然会把巨大的尾巴，扫到咱陆地上来。"这句话很形象，可惜我不清楚这一扫怎么只扫到一些地方，另一些地方就没有扫到。这是空泛！ 4，"巴格达、孟加拉、我国南方，正好环绕在青藏高原的周边。"地图到底看了没有，我国南方算什么地方？浙江也在青藏高原周边吗？巴格达也在青藏高原周边吗？这是糊涂！ 5，" 我国的东部、中部腹地，恰恰处于青藏高原与太平洋--这全球气候变暖的两个核心区的夹击之中。"...

看大图请点击 图片获取时间： 2008年1月29日 美国田纳西州发生沙尘暴。图片地点位于新墨西哥附近。 图上的红框是温度较高的热点，说明那个地方有火灾。 田纳西州的森林管理处人员说1月29日有20多起大火事件，面积达18,700 英亩。这次沙尘暴发生在火灾之后。 图片来源： NASA 图 美国田纳西州的消防员在高速公路上，准备冲进森林火灾现场。

  图 2008年1月25日和2007年12月24日的南部非洲降雨量对比图。绿色表示雨量比2007年多，蓝色部分雨量最集中的部分。红色的线条是我画的赞米比亚河主干道，雨量最集中的地方分布在赞美比亚流域。(图片来源： NASA ) 2008年1月份，南部非洲地区大雨不断，特别是在赞美比亚，津巴布韦，马拉维和莫桑比亚地区。迄今已经有12万人被迫迁移，45人丧命。 非洲本来就穷，饥饿，疾病，再加上自然灾害肆虐，我想他们的穷除了受劳动力剥削外，自然条件恶劣，生存环境不佳，自然灾害都是重要的原因。真的是屋漏偏逢连夜雨，财富不均，灾害也不均。 因此，联合国人道协调厅特别重视，发了好几篇新闻表示将援助非洲。 1 2 非洲，一个值得我们去关注的世界。可惜，中国的新闻网站对这么大的灾害几乎无人问津和撰写。去Google上搜索“非洲南部 洪灾”，发现，那些平时抢着发头条，搞噱头，到处招眼球，很黄很暴力的 新浪 等各大知名门户网站，相关新闻却很少。我只能感慨这个社会的弱肉强食。这些网站做新闻报道压根不是想激发人们去产生爱，他们只是想吸引更多的眼球，一天又一天炒作，再炒作！ 有原因说这是拉尼娜引起的，我就奇怪了，厄尔尼诺和拉尼娜是太平洋中东部海水温度的变高和降低，而非洲两边是大西洋和印度洋，和这什么关系呢？NASA说因为影响到太平洋进而影响到全球，他是从全球的角度考虑的。因此，厄尔尼诺和拉尼娜看样子不是地区现象，而是全球现象。 另外，这可能是一种叫Madden-Julian Oscillation（MJO）的天气类型引起，这个单词还没有确切的中文解释，它是大气模式中30-60天的大振荡。 Technorati 标签: South Africa , flood , La Niña , MJO

2008年1月12日以来，受强冷空气影响，我国部分地区出现入冬以来最大幅度的降温和雨雪天气过程。苦了要放假的学生，不但要雪天买票，而且很多道路被堵，那些民工更是受苦，有的不得不在车站过夜滞留。 据民政部23日发布的灾情信息，此次雪灾到今天为止已造成湖南、湖北、贵州、安徽等10省区3287万人受灾，倒塌房屋3.1万间；因灾直接经济损失62.3亿元。 具体新闻看 这里 ，图片来源：NASA

11月15日晚，强热带风暴袭击了孟加拉国的南部和西南部地区，最高时速每小时240km。现已经造成至少1100多人死亡。当风暴过后，山区的降雨将会导致更多的地方受灾。约600，000人已经撤离了南部沿海地区。 上图是NASA的MODIS Terra卫星拍摄的2天前风暴登陆前的照片。这是 250m (6 MB) 分辨率的图片。也可以 下载 坐标，在Google Earth上看卫星图。 这是 Guiweather.com 提供的热带风暴的行进路径。 孟加拉国是热带风暴频发地区：1966年的一场热带风暴夺去了50万人的生命；1991年，13万8000人在热带风暴中丧生。 简易的教室根本挡不住巨大的风暴。 图片来源：AP Technorati : Sidr , 孟加拉国 , 热带风暴

图1 2006年南极上空曾出现的臭氧洞面积很大，是1998年以来情况最糟糕的一年。(图片来源： NASA ) 图2 2002年南极上空的臭氧层空洞面积明显比较小，但是小并不意味着臭氧层在恢复，2006年情况就很糟糕。 　　气象组织在2007年10月17日表示，今年的南极臭氧空洞在面积和深度上相对较大，但是这并不意味着臭氧层在恢复。因为臭氧层受冬季平流层温度影响，温度低会加速臭氧层的消耗，而2007年平流层的温度不像往年那么低。 　　自1998年以来，只有2002年和2004年的南极臭氧空洞小于2007年的臭氧空洞。南极上空平流层中的臭氧耗减气体数量在2000年达到最多，此后以每年1%的速度减少。2006年南极上空臭氧空洞是有记录以来最糟糕的状态。 　　但是，目前南极平流层仍含有足以毁掉全部臭氧的氯和溴，因此预计今后十年至二十年中，南极臭氧空洞的情况仍有可能恶化；不过每年具体的情况将因平流层的气象状况不同而出现差异。 臭氧层作用 ：地球生物的"保护伞"，能够有效地保护地球大多数生物免受太阳紫外线辐射。紫外线辐射与皮肤癌﹑白内障和人体免疫功能破坏有关。有些作物和海洋生物也会受其不利影响。

图　这是2004年拍摄的高清晰度地球影像，分辨率高达500米/像素。（图片来源：NASA） 　　8月1日报道，美国宇航局（NASA）最近公布了迄今最为详细的地球真彩照片，这些清晰的照片是用一颗卫星拍摄的照片拼接而成，该卫星对地球的陆地表面、海洋、海冰和云进行了观测。 　　利用卫星拍摄到的这些画面，美国宇航局的科学家已经将地球表面的观测图像拼接在一起，并通过拼接制作了一幅地球的彩色拼图。利用收集起来的这些照片制成的彩图完整且详细地描绘出地球每一平方公里的景象。地球上的城市的亮光和海洋的浮游植物都清晰可见。 　　这些图像中所包含的多数信息来自一套叫做中分辨率成像光谱仪(MODIS：Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)的遥感设备。这套设备从地球上空700公里处拍下这些画面，它为科学家们观测和研究各种各样的地球生物提供了一整套工具。这些照片是根据在差不多3个月的时间里收集的观测结果或照片绘制的，而且每8天就收集一次，以保证云不会阻挡该传感器在任意一天的视线。 　　这些"蓝色星球"照片是美国宇航局"可视地球"目录的一部分，该目录也提供了地球夜间的照片，从太空展现了巴西境内森林砍伐的范围。

2006年南极上空曾出现的臭氧洞 (来源：NASA) 　　北京时间6月4日消息，据英国《泰晤士报》报道，英国研究人员表示，地球历史上出现的最大臭氧洞并非人类所为，而是2.51亿年前的一次火山爆发所"创造"的。 　　这个臭氧洞环绕在地球赤道周围，向北最远延伸至葡萄牙中部，向南最远延伸至阿根廷南部。它是因为西伯利亚的火山喷发形成的，这些喷发导致当时地球上出现规模最大的生物灭绝惨剧，加速了无数动植物种群走向灭亡。 　　根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪-三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止"入侵"大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。人类向大气中排放的破坏臭氧层的化学物质的作恶时间要更长一些。 　　由英国谢菲尔德大学大卫·毕尔林教授领导的研究小组在《皇家学会哲学汇刊》上刊登了他们的发现。(任秋凌） 来源： 新浪科技讯

　　NASA于23日 首次公布 了一批太阳的3D图像――这与我们平常看到的太阳图像决然不同。 　　这些图像是由NASA STEREO 双子飞船拍摄的，它们一个在地球之前，一个在地球之后，正绕着太阳轨道运转，这种距离，就像我们两眼之间的位置关系，能够让飞船获得纵深的感知能力，为拍摄3D图像提供了可能。全世界的互联网、博物馆和科学中心都可以获得和使用这些图片。 　　下面是NASA网页的截图，左边是太阳的二维图像，右边是三维图像： 来源：地理时间 http://www.comgeo.net/article.asp?id=588 日期:2007-04-25