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烈日灼心,怎一個『熱』字了得

2022-11-03 07:56本刊綜合
發(fā)明與創(chuàng)新 2022年31期
關(guān)鍵詞:環(huán)流熱浪神器

◆本刊綜合

2022年夏天,你最大的感受是什么呢?一定是熱,很熱,非常熱。的確,今年夏天,是氣象觀測史上最炎熱的夏天,堪稱世紀性高溫事件。

今年夏季,我國多地進入“炙烤模式”,中央氣象臺連續(xù)發(fā)布高溫預警40余天,其中連續(xù)發(fā)布高溫紅色預警12 天,國內(nèi)40 ℃以上高溫城市屢見不鮮。干涸的河床、板結(jié)的土壤、燃燒的森林……“熱浪”帶來的影響遠不止這些,經(jīng)受“烤驗”的遠不止我國。

北半球多國相繼出現(xiàn)持續(xù)高溫熱浪事件,多地氣溫突破歷史極值。北極溫度一度飆升至32.5 ℃,格陵蘭島單日融冰約60億噸,3天融冰量可填滿720萬個奧運會標準游泳池,歐盟約47%的土地處于“警告”狀態(tài),歐洲正在經(jīng)歷可能是五百年來最嚴重的干旱。

本期策劃讓我們共同關(guān)注那些烈日灼心背后的事。

“熱浪”下的北半球

今年6月,全球平均氣溫較往年偏高約0.4 ℃,為1979年以來最高。其中俄羅斯北部、歐洲西部等地偏高2 ℃以上。西班牙、法國和意大利等地的日最高氣溫超過40 ℃,多個城市刷新高溫紀錄。

截至8月28日,我國有23個省(自治區(qū)、直轄市)出現(xiàn)40 ℃以上高溫,366個國家氣象站日最高氣溫持平或突破歷史極值。高溫成為晝夜不休的“勞模”,呈現(xiàn)“白+黑”復合型特點。人們想在“一早一晚”覓得幾分清涼,逐漸成為奢望。

在持續(xù)高溫天氣的影響下,以“濕熱”著稱的重慶變成以“干熱”為主,“汛期反枯”成為今年盛夏新的關(guān)鍵詞。在長江流域,多處水位創(chuàng)有記錄以來新低,洞庭湖、鄱陽湖提前“入枯”,僅一個月時間“縮水”近70%;下游的上海長江口出現(xiàn)罕見夏季咸潮。此外,用電需求激增、水電產(chǎn)能下降、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受阻等,高溫干旱帶來的更多連鎖反應越來越深入地影響人們的生活。

圖1 鄱陽湖同期水域面積對比圖(圖/江西省生態(tài)氣象中心)

此外,航班停運、鐵路限速、山火蔓延……極端高溫天氣帶來的一系列影響,成為北半球人們共同面對的危機。在英國,民眾經(jīng)歷了40.3 ℃這個創(chuàng)紀錄高溫,柏油路面熔化、鐵軌彎曲變形。在意大利,人們同時經(jīng)受著熱浪和電荒的考驗。在西班牙,超過2000人死于這次罕見高溫。

圖/圖蟲創(chuàng)意

圖2 干涸的西班牙錫哈拉水庫 (圖/新華社 孟鼎博 攝)

持續(xù)的高溫還導致干旱與山火相伴而生。法國盧瓦爾河部分河段幾乎完全干涸,部分運河被迫關(guān)閉;萊茵河水位大幅下降,面臨斷航;意大利最長河流波河水位創(chuàng)歷史新低,稻田水干涸或?qū)е滤臼粘伞把鼣亍?。今?—8月中旬,歐盟被燒毀的森林面積創(chuàng)2006年開始相關(guān)記錄以來的同期新高,整個北半球都在此次高溫以及高溫帶來的連鎖反應中“掙扎”。

高溫天氣給動物們也帶來了威脅。動物園的管理員不得不采取各種措施,幫動物們降溫:讓它們待在空調(diào)房,泡在水中,趴在冰上,……西班牙馬德里動物園的工作人員還給園內(nèi)的獅子、海豹提供用牛肉或魚制成的冰棒,大熊貓“冰星”則吃上了西瓜冰棒,等等。

熱浪”因何而來

在此次極端“熱浪”天氣中,大氣環(huán)流異常是高溫形成的基礎,“拉尼娜”事件推波助瀾,不斷為高溫輸送“燃料”,全球氣候變暖大環(huán)境下的增暖放大與調(diào)制作用顯現(xiàn),是這次高溫事件的成因。

大氣環(huán)流異常——“火力十足”

今年夏天,北半球大氣環(huán)流系統(tǒng)出現(xiàn)異常,呈現(xiàn)一致性的暖性高壓環(huán)流系統(tǒng)控制狀態(tài)。暖性高壓環(huán)流系統(tǒng)是高溫的直接來源,在其影響下,熱空氣滯留在地面附近,吹不走、散不去,導致氣溫持續(xù)升高。

換言之,在今夏的北半球,西太平洋副熱帶高壓、大西洋副熱帶高壓和伊朗高壓均階段性增強,形成大范圍的整體環(huán)球暖高壓帶,以往各自為“戰(zhàn)”的高溫形成“統(tǒng)一戰(zhàn)線”。

“拉尼娜”事件——推波助瀾

“拉尼娜”事件即太平洋中東部海水異常變冷,它導致了一系列連鎖反應:首先導致熱帶緯圈環(huán)流加強,從而引發(fā)緯圈次級環(huán)流的齒輪效應,導致副熱帶高壓進一步增強。今春以來,“拉尼娜”事件持續(xù)增強,其間,印度洋的海溫也出現(xiàn)異常,兩者對大氣環(huán)流異常起到推波助瀾的作用。

全球變暖——從“幕后”到“臺前”

在全球變暖的背景下,全球氣候系統(tǒng)不穩(wěn)定性加劇,極端天氣氣候事件頻發(fā)、廣發(fā)、強發(fā)和并發(fā)。未來十年,高溫熱浪天氣或?qū)⒏l繁、更強烈。這場持久不退的“高燒”背后有著無數(shù)個氣候異常因子影響,而所有異常因子的產(chǎn)生,都與全球變暖的氣候大環(huán)境息息相關(guān),人類活動正在成為地球升溫的無形“推手”。

“熱浪”之下,如何防控

極端氣候雖難以把控,但在科技高速發(fā)展的今天,人們可通過高溫和高溫中暑預警,借助各種防暑抗旱的“神器”,為“熱浪”天氣提供“涼”策。

氣象先導供“涼”策

在此次高溫事件中,我國氣象部門在高溫初見端倪之時,借助雷達、衛(wèi)星、自動氣象站等設備組成一體化監(jiān)測網(wǎng)絡,準確把握高溫發(fā)展勢頭,借由高分辨率數(shù)值預報、智能網(wǎng)格預報與融合人工智能、大數(shù)據(jù)等科學預測未來各地高溫發(fā)展態(tài)勢,為相關(guān)部門提供決策依據(jù)。此外,高溫中暑氣象等級預警還能依據(jù)溫度、濕度等氣象條件,預報高溫氣象條件對人體中暑的潛在影響。

多個國家建立了基于氣團分類的熱浪監(jiān)測預警系統(tǒng)。美國費城根據(jù)熱天氣健康監(jiān)測預警系統(tǒng)運行效果的評估,及時做出預警。日本研發(fā)了基于天氣的熱障礙預測系統(tǒng),通過輸入用戶的身體狀況與生活方式等信息,可獲取定制的中暑等級預測信息及預防和治療建議。

圖3 街頭的噴水消暑裝置(圖/新華社張笑宇 攝)

“追云布雨”有“神器”

人工增雨是根據(jù)各地云層特征和地形條件,選擇對應的裝備,再搭配合適的催化劑使用,促進云滴迅速凝結(jié)或碰并增大成雨滴,降落到地面的過程?,F(xiàn)在讓我們一起看看這些化云為雨的“神器”吧。

神器一:增雨飛機

擅長本領:直接入云播撒

特點:機動性強、作業(yè)面積大

圖4 空中國王350增雨飛機(圖/中國氣象局人工影響天氣中心)

神器二:地面火箭

擅長本領:對流云作業(yè)

特點:播撒路徑長、性能穩(wěn)定

神器三:高炮

擅長本領:冷云作業(yè)

特點:發(fā)射高度高、作業(yè)集中

神器四:地面煙爐

擅長本領:山區(qū)作業(yè)

特點:不受空域影響

科技助力 智慧應“烤”

面對來勢洶洶的高溫干旱氣候,我國在農(nóng)業(yè)抗旱、城市和人體降溫等方面都有哪些妙招?

農(nóng)業(yè)“智”抗旱

妙招一:我國科學家發(fā)現(xiàn)了讓水稻更抗旱的基因——OsRINGzf1,它能通過減少細胞上的水分通道來減少細胞失水,提高植株在干旱條件下的保水能力。

妙招二:以微噴、滴灌、管灌和水肥一體化為主的高效節(jié)水灌溉設施取代以往的大水漫灌方式,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉用水集約、高效,讓每一滴水發(fā)揮最大的作用。

圖5 高效節(jié)水灌溉設施助力農(nóng)民增產(chǎn)增收(圖/新華網(wǎng) 劉肖坤 攝)

妙招三:新型大棚噴淋設備利用壓力閥實現(xiàn)雨滴狀噴灑,較傳統(tǒng)灌溉可節(jié)水30%~40%。此外,升級遠程控制水肥一體機還能完成自動兌水、兌肥、兌藥。

城市“智”降溫

妙招一:多功能抑塵車搭載的噴霧“大炮”通過前后風扇葉轉(zhuǎn)動,將噴出的水霧化,為城市和市政養(yǎng)護工人室外作業(yè)進行防暑降溫。

妙招二:地鐵站配備站內(nèi)通風空調(diào)系統(tǒng),具備實時調(diào)節(jié)的控溫功能,提供了較為舒適的搭乘環(huán)境,吸引人們前來納涼,成為新晉“避暑勝地”。

此外,專業(yè)的送風裝置、“行走”的冰馬甲、清涼口罩貼等,為抗“疫”一線的醫(yī)護人員送去一絲清涼。

圖6 工作中的多功能抑塵車 (圖/《余杭晨報》官方賬號)

延伸閱讀

人工增雨的那些事

人們習慣稱人工增雨為人工降雨,然而一字之差,意思大不相同。人工降雨只能加快降雨的時間,并非增加云中水的含量,所以,稱人工降雨為人工增雨更具科學性。

☆雨如何“增”

人工增雨主要是針對目標云系選擇合適時機,通過增雨飛機、地面火箭和高炮、高山煙爐等,向云中播撒碘化銀、干冰和鹽粉等催化劑,使云層降水或增加降水量。

☆想增就能增嗎

只有當云系發(fā)展到一定的厚度(大于2千米),云中具備一定的過冷水(低于0 ℃且未結(jié)冰的水)含量,且云中存在上升氣流,通過地面火箭、高炮或飛機將催化劑輸送到云中的有效部位,才能起到人工增雨的作用。

☆人工增雨一定會下雨嗎

不一定。人工增雨作業(yè)后,一般有效時間在3~6小時,不一定會立竿見影形成降雨。

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