第一篇 应用气候的意义
应用气候学的意义、内容和特点[1]
朱瑞兆
(中央气象科学研究所)
应用气候学是气候学基本理论结合生产或国防各部门的具体需要而发展起来的。到现阶段应用气候学中已形成了一些专门学科,如工业、农业、建筑、水利、交通通信、海洋、航空、大气污染和医疗卫生等。
应用气候学近二十几年来发展较快,但各国很不平衡,同时在内容和侧重方面各国也不完全一致,有些应用气候学科已经发展庞大,如农业气象学、海洋、航空、大气污染等在有的国家已作为独立学科,不再作为一般应用气候的内容。
在我国,1949年后,气候工作配合了国家社会主义革命和社会主义建设,开展了专业服务,并进行了一些问题的研究,尤其在60年代中期以后,在全国普遍开展了军事气候志和气候考察方面的工作。我国应用气候的最大特点是密切结合社会主义建设的实际开展分析研究。二十多年来,我国的应用气候工作积累了丰富的经验,需要我们科学地加以总结,并在今后的实践中继续提高。
一、应用气候学的意义
1.应用气候学能为国民经济建设达到经济、适用、安全提供有关参考数据。应用气候学研究出的一些指标值,如风压、雪压、采暖通风温度、暴雨强度等,如合理利用,就会在建设中给国家节约大量的财力、人力和时间;如果没有合理利用,就会影响建筑工程的安全,引起不必要的损失。
2.应用气候学与天气预报的区别:一个城市的规划、一个工厂的布置,甚至于一个烟囱的设计,无不考虑气候指标值,往往由于没有这些值就不能设计和施工。而天气预报则只是在施工或操作过程中需要考虑的气象条件。应用气候学是长期天气气候观测、预报、资料分析概括的结果,带有长期规划性、战略性。应用气候学与天气预报在实际应用上也是不同的,例如:
(1)1965年11月1日,英国约克郡的费尔桥,三个冷却塔(塔高114.3m)在大风中倒塌,其原因是由于设计的错误,风压取值比英国风荷载规范规定的值低24%。这一事故影响到英国的风压取值方法,由原来的1分钟平均风速改为3秒钟平均风速,世界上也有增加风压取值时距的趋势。
(2)1940年10月7日,美国华盛顿州的塔康马(Takama)悬桥,在风荷载的动力作用下,该桥崩毁。桥长1662m,是世界上最大悬桥之一,故该桥崩毁后,世界工程界震动很大。
(3)我国抚顺等城市,由于新中国成立前工业区不合理的布局,因而使一部分居住区经常受到工业企业排出烟尘的影响。
这些例子都是由于忽视了气候条件,至少是部分地忽略了气候条件,而出现了人命财产的损失。因此,若违背了气候特点,不可避免地会造成巨大损失。这时,天气情报与天气预报即使是正确的,也无法补救这种损失。
二、应用气候学的内容
国民经济建设的日益发展对应用气候学的研究提出了新的要求,气候学为国民经济建设服务的某些方面已发展成为独立的学科,如农业气象学、航空气象学、海洋气象学等,这些学科在有些国家就不包括在应用气候学范围之内。现就当前情况,大致将相关专业与气候的关系列图表示(见图1~图6)。
图1 建筑与气候的关系
图2 工业污染与气候的关系
图3 水利与气候的关系
图4 电力与气候的关系
图5 交通与气候的关系
图6 医疗与气候的关系
三、气候应用学的特点
从以上内容可以看出,应用气候学的特点是范围宽广、内容复杂、要求严格、发展快速、变化多样。但是仔细分析后大致又可分为两类情况:一类是使用单位直接从气象报表中查得就可以应用,如盛行风向、最大冻土深度、平均温度等;另一类是要经过研究后才能应用,如风压、风振、风随高度变化、雪压、暴雨强度、冰凌等。前者为气候资料服务,后者需要一定的气候研究。我们主要讨论的是后者。
从以上庞杂的气候服务中又可抓主要矛盾,分清轻重缓急,有重点开展工作。从以上内容还可看出,除医疗气象外,风的研究贯穿着各个专业;其次是降水(包括雪、雨凇)和温度。此外,关于气候资源利用的研究主要是太阳能和风能。
太阳每秒钟所放出的热量相当于烧11.6万亿t煤所发出的热量。这个热量是向四面八方辐射的,达到地球的能量仅二十亿分之一,即相当于每小时燃烧1988万t煤所发的热量。太阳所射到地球上的总能量,相当于1730亿MW,是目前全世界全部发电厂发出能量总和的1.8万倍。
人们可以利用的风能,仅按近地面一二百米之内的能量估计就有二三百亿千瓦左右(为全部风力的1%~2%),远远超过全球每年可利用水能和目前每年开采出来的各种燃料能的总和。我国对风能的利用已有悠久的历史,但对我国风力蕴藏量的研究却很少。
为了充分节约煤炭、石油等贵重燃料和防止大气污染,积极地开展对于太阳能、风能资源利用的研究,具有一定意义。
关于医疗气候的研究在国内发展较快,特别是60年代中期以后,有人专门研究气象与疾病的关系。
[1]本书收录在《全国应用气候会议论文集》,科学出版社1977年版。