第6章 自然灾害的由来(1)

自然灾害是自然界中所发生的异常现象，自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。它们之中既有地震、火山爆发、泥石流、海啸、台风、洪水等突发性灾害；也有地面沉降、土地沙漠化、干旱、海岸线变化等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害；还有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类活动导致的环境灾害。从科学的意义上认识这些灾害的发生、发展以及尽可能减小它们所造成的危害，已是人类社会的一个共同课题。

暴怒的狮子——龙卷风

龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋，是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云（龙卷）产生的强烈的旋风，其风力可达12级以上，最大可达100米每秒以上，一般伴有雷雨，有时也伴有冰雹。

龙卷风影响范围虽小，但破坏力极大。它往往使成片庄稼、成万株果木瞬间被毁，令交通中断，房屋倒塌，人畜生命遭受损失。龙卷风的水平范围很小，直径从几米到几百米，平均为250米左右，最大为1千米左右。在空中直径可有几千米，最大有10千米。极大风速每小时可达150千米至450千米，龙卷风持续时间，一般仅几分钟，最长不过几十分钟，但造成的灾害很严重。

看过电影《龙卷风》的人一定记得其中的许多场景。有一个情节是龙卷风袭击了农场，一头强壮的牛被卷到空中，随风旋转；庄稼被一扫而空；一棵大树被连根拔起，像一棵草一样被抛到了很远的地方；一辆飞驰中的汽车被风卷起，摔成一堆废铁……这些虽然是电影特技，但的确真实地反映了龙卷风的神奇威力。

那么，龙卷风的这种令人惊惧的威力是怎样产生的呢？为什么龙卷风又如此短促呢？人们经过长期的观察研究，对龙卷凤产生的原因已经有所了解。龙卷风其实就是产生在雷雨云中的一种急速旋转的空气旋涡。这种空气旋涡像一只巨大的漏斗从云底伸下来，有时伸伸缩缩地悬挂在云下；有时则拉得长长的以致触到地面，就像大象的鼻子一样。

龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时，尤以下午至傍晚最为多见。袭击范围小，龙卷风的直径一般在十几米到数百米之间。龙卷风的生存时间一般只有几分钟，最长也不超过数小时。风力特别大。破坏力极强，龙卷风经过的地方，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时把人吸走，危害十分严重。

1970年5月27日，龙卷风在湖南澧县刮起来了，一个30多米高、几十平方米大的水柱在澧水江心被卷起，在短短的时间内河底竟然都露了出来。

在上海青浦的一次龙卷风中，一位正在驾驶室值班的轮船驾驶员亲身经历了龙卷风的突然袭击。龙卷风吹过后，他打开驾驶室舱门一看，发现驾驶室已脱离船体，被搬到离河很远的岸上，而他却安然无恙，毫发无损。

龙卷风长期以来一直是个谜，正是因为这个理由，所以有必要去了解它。龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测。

龙卷风的风速奇大无比，根本不能用风速仪直接测定，即使是最坚固的仪器，也会被龙卷风打得粉身碎骨。人们想知道风速，只能用间接的办法，就是到被它破坏的现场去估算它的最大风速。据估计，龙卷风速度可达每秒100～200米，几乎不比声速逊色。如此巨大的速度，使得一根松树棍在龙卷风的驱动下，可以击穿1厘米厚的钢板；一片三叶草借助龙卷风的力量能深深地嵌入泥墙。

龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。

然而，关于龙卷风形成的具体原因，长期以来众说纷纭，至今还没有一个定论令众人信服。但这并不妨碍对这种自然现象的模仿和利用。随着人们对龙卷风研究的深入，真正的龙卷风也一定能为人所用，变害为宝。

最痛的颤抖——地震

地球的结构就像鸡蛋，可分为三层。中心层是“蛋黄”——地核；中间是“蛋清”——地幔；外层是“蛋壳”——地壳。地震一般发生在地壳之中。地球在不停地自转和公转，同时地壳内部也在不停地运动变化。由此而产生力的作用，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，于是便发生地震。

地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生地震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样，是地球上经常发生的一种自然现象。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的波浪，称为海啸。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次，给人类生活造成很大影响。

地震共分为构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震四种。

构造地震是指在构造运动作用下，当地应力达到并超过岩层的强度极限时，岩层就会突然产生变形，乃至破裂，将能量一下子释放出来，就引起大地震动，这类地震被称为构造地震，占地震总数90%以上。

火山地震是指在火山爆发后，由于大量岩浆损失，地下压力减少或地下深处岩浆来不及补充，出现空洞，引起上覆岩层的断裂或塌陷而产生地震。这类地震数量不多，只占地震总数量7%左右。

陷落地震是由于地下溶洞或矿山采空区的陷落引起的局部地震。陷落地震都是重力作用的结果，规模小，次数更少，只占地震总数的3%左右。

人工地震和诱发地震是由于人工爆破，矿山开采，军事施工及地下核试验等引起的地震。由于人类的生产活动触发某些断层活动，引起的地震称诱发地震，主要有水库地震，深井抽水和注水诱发地震，核试验引发地震，采矿活动、灌溉等也能诱发地震。

我国是地震灾害的频发国，地震灾害造成的死亡人数也相当高。令我们刻骨铭心的是1976年7月28日的唐山7.8级大地震和2008年5月12日发生在四川省汶川县的8.0级强烈地震，这两强烈的地震给我们带来了严重的生命和财产损失。

有统计数据显示：

1976年7月28日3时42分2秒，河北省唐山市发生震级为7.8级的大地震。死亡24.2万人，重伤16万人，一座重工业城市毁于一旦，直接经济损失100亿元以上，为20世纪世界上人员伤亡最大的地震。

2008年5月12日14时28分，四川省汶川县（31.0°N，103.4°E），发生震级为8.0级地震，直接严重受灾地区达10万平方公里。四川汶川地震已造成：69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪。紧急转移安置1500.6341万人，目前累计受灾人数4624万人。经济损失已经超过8000亿元人民币。

汶川地震给我们带来的伤痛还没有康复，云南又发生了地震。2009年7月9日19时19分13秒，云南省楚雄市姚安县左门乡苤拉村芹菜沟发生里氏6.0级地震，震中位于东经25.6度，北纬101.1度，距姚安县城约30公里。目前，地震造成的人员伤亡和财产损失情况正在统计之中。

地震为什么屡次带给我们严重的生命和财产损失呢？究其原因除了当地复杂的地质构造，活跃的地壳运动外，一个很大隐患是，当地基础建设、公共设施、民用房屋等大多采用传统的工程建筑模式，从未考虑防震方面的需要，所以，其防震功能非常脆弱。

我们的邻国日本的经验值得借鉴。日本是个岛国，处在活跃的火山带，发生地震较多，最大的关东地震引发东京、横滨大火，死伤无数。惨痛的教训使日本工程师和建筑师们认识到需要设计抗震的建筑物。他们的努力在1987年显示出来了，这一年东京遭受了一次大地震，震级达7级，但只造成2人死亡和53人受伤。

痛定思痛，我们今后应继续完善救灾体系、采取积极防控措施的同时，还要加强有效避震的研究。“亡羊补牢”为时不晚。

地球的终极毁灭者——海啸

海啸是一种具有强大破坏力的海浪。当地震发生于海底，因震波的动力而引起海水剧烈的起伏，形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带一一淹没的灾害，称之为海啸。

海啸同风产生的浪或潮有很大差异。微风吹过海洋，泛起相对较短的波浪，相应产生的水流仅限于浅层水体。猛烈的大风能够存辽阔的海洋卷起高度几米的海浪，但也不能撼动深处的水。而潮汐每天席卷全球两次，它产生的海流跟海啸一样能深入海洋底部，但是海啸并非由月亮或太阳的引力引起，它由海下地震推动所产生，或由火山爆发、陨星撞击、或水下滑坡所产生。海啸波浪在深海的速度能够超过每小时700千米，可轻松地与波音747飞机保持同步。虽然速度快，但在深水中海啸并不危险，低于几米的一次单个波浪在开阔的海洋中其长度可超过750千米这种作用产生的海表倾斜如此之细微，以致这种波浪通常在深水中不经意间就过去了。海啸是静悄悄地不知不觉地通过海洋，然而如果出乎意料地在浅水中它会达到灾难性的高度。

地震海啸较为常见，它通常由震源在海底下50千米以内、里氏地震规模6.5以上的海底地震引起。地震发生时，海底地层发生断裂，部分地层出现猛然上升或者下沉，由此造成从海底到海面的整个水层发生剧烈“抖动”。这种“抖动”与平常所见到的海浪大不一样。海浪一般只在海面附近起伏，涉及的深度不大，波动的振幅随水深衰减很快。地震引起的海水“抖动”则是从海底到海面整个水体的波动，其中所含的能量惊人。

海啸波长比海洋的最大深度还要大，在海底附近传播也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去。海啸在海洋的传播速度大约每小时五百到一千公里，而相邻两个浪头的距离也可能远达500到650公里。当海啸波进入陆棚后，由于深度变浅，波高突然增大，会掀起狂涛骇浪，高度可达10多米至几十米不等，形成“水墙”。因为，海啸波长很大，可以传播几千公里而能量损失很小，所以，如果海啸到达岸边，“水墙”就会冲上陆地，对人类生命和财产造成严重威胁。

2004年12月26日于印尼的苏门达腊外海发生里氏9级海底地震。海啸袭击了斯里兰卡、印度、泰国、印尼、马来西亚、孟加拉、马尔代夫、缅甸和非洲东岸等国，造成三十余万人丧生，准确死亡数字已无法统计。这是离我们最近、也是有史以来伤亡最严重的一次海啸。

目前，人类对地震、火山、海啸等突如其来的灾变，只能通过观察、预测来预防或减少它们所造成的损失，但还不能阻止它们的发生。

那么，海啸产生前有迹象可循吗？现在的科学技术完全可以探测出海底地震的具体位置，得知海浪速度。当海底地震一发生，相关仪器便会发出“海啸警报”，让民众事先能有所准备，减轻灾害。目前夏威夷设有太平洋海啸警报中心，专门监视海啸现象。

海啸来袭时，我们要学会保护自己，迅速逃生。

（1）地震是海啸最明显的前兆。如果你感觉到较强的震动，不要靠近海边、江河的入海口。如果听到有关附近地震的报告，要做好防海啸的准备，注意电视和广播新闻。要记住，海啸有时会在地震发生几小时后到达离震源上千公里远的地方。

（2）海上船只听到海啸预警后应该避免返回港湾，海啸在海港中造成的落差和湍流非常危险。如果有足够时间，船主应该在海啸到来前把船开到开阔海面。如果没有时间开出海港，所有人都要撤离停泊在海港里的船只。

（3）海啸登陆时海水往往明显升高或降低，如果你看到海面后退速度异常快，立刻撤离到内陆地势较高的地方。

（4）每个人都应该有一个急救包，里面应该有足够72小时用的药物、饮用水和其他必需品。这一点适用于海啸、地震和一切突发灾害。

吞噬土地的魔鬼——沙漠化

沙漠化是指土地上的生物其生产力衰退甚至丧失，原由植物覆盖的土地变成了不毛之地的自然灾害现象。此处所指的“沙漠”多数强调土地不适合植物生长或发展农业，而非因为地域本身干燥所造成的沙漠气候。不过，没有植物生长的土地由于不能蒸散分配水分，结果也可能反而导致干燥气候。

沙漠化现象可能是自然的。作为自然现象的沙漠化是因为地球干燥带移动，所产生的气候变化导致局部地区沙漠化。不过，今日世界各地沙漠化原因，多数归咎于人为原因；人口急速增长，所居土地被过分耕种以及牧畜，导致土地枯渴不适合耕种。