幾種重要的氣候效應(yīng)

金建輝

一、自然原因形成的氣候“效應(yīng)”

焚風(fēng)效應(yīng)運(yùn)動(dòng)著的暖濕氣流遇到山地阻擋時(shí)，在山地迎風(fēng)坡被迫上升，在上升過程中空氣中的水汽遇冷凝結(jié)形成降水，由于水汽凝結(jié)要放出潛熱能，因而上升氣流溫度降低較慢，每上升100米，溫度約降低0.6℃(濕絕熱遞減率)；氣流越過山頂后，在背風(fēng)坡成為缺少水汽的于空氣，它沿坡下沉升溫的速率約是1℃／100米(干絕熱遞減率)，從而形成又干又熱的干熱風(fēng)，通常稱為焚風(fēng)。這種在迎風(fēng)坡成云致雨，在背風(fēng)坡形成干熱風(fēng)的整個(gè)過程稱為“焚風(fēng)效應(yīng)”。亞洲的阿爾泰山、歐洲的阿爾卑斯山、北美的落基山等都是著名的焚風(fēng)出現(xiàn)區(qū)。我國(guó)的天山、太行山、大興安嶺等焚風(fēng)出現(xiàn)也比較明顯。焚風(fēng)冬季能造成雪崩，春季則加速積雪融化，溫暖季節(jié)促進(jìn)農(nóng)作物早熟，強(qiáng)烈時(shí)可使植物枯萎，甚至引起山火。

綠洲效應(yīng)沙漠地區(qū)炎熱干燥、水源稀少。因此不適宜生物生存。如果沙漠中有水源，水分與空氣混合，就能降低空氣溫度，提高相對(duì)濕度，濕潤(rùn)的空氣適合生物生長(zhǎng)，就可形成適宜人類居住的條件。這種水與空氣混合產(chǎn)生降溫增濕的結(jié)果與沙漠中綠洲的形成十分相似，因此稱為“綠洲效應(yīng)”。在干旱或半干旱地區(qū)，進(jìn)行大面積的人工灌溉可以引起氣候變化，產(chǎn)生“綠洲效應(yīng)”。如自20世紀(jì)30年代以來，美國(guó)在62000千米²的土地上進(jìn)行灌溉，結(jié)果使當(dāng)?shù)爻跸脑鲇?0％。

盆地效應(yīng)溫暖炎熱時(shí)期，在盆地內(nèi)部，常因地勢(shì)低、空氣密度大、稠密大氣阻擋了地面熱量向高空的輻射冷卻，加之周高中低的地勢(shì)不易散熱，使氣溫升高。在寒冷季節(jié)的夜間，若是底部面積不大的盆地，常因周圍山坡冷空氣密度大，在重力作用下順山坡下滑至盆地底部匯集，使底部氣溫低于周圍坡地。若盆地封閉性不強(qiáng)，則因其位置和開口方向不同，阻擋或匯集的氣流性質(zhì)不同，而產(chǎn)生增溫或降溫的不同反應(yīng)，叫做“盆地效應(yīng)”。我國(guó)長(zhǎng)江中下游平原一月平均氣溫比同緯度的四川盆地要低，就是明顯的“盆地效應(yīng)”。

狹管效應(yīng)當(dāng)氣流由開闊地帶流入峽谷地帶時(shí)，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，于是加速流過峽谷，風(fēng)速增大，這種地形峽谷對(duì)氣流的影響作用，稱為“狹管效應(yīng)”。在山區(qū)峽谷中和城市中較為常見。城市中高層建筑物越多、體積越大、間距越近，出現(xiàn)“狹管效應(yīng)”的機(jī)會(huì)越大。氣象部門測(cè)試顯示，在城市刮起六七級(jí)大風(fēng)時(shí)，“狹管效應(yīng)”能使通過高樓之間的瞬間風(fēng)力達(dá)到12級(jí)，“身單體薄”的廣告牌和一些院墻很難抵御。山區(qū)由于“狹管效應(yīng)”產(chǎn)生較大風(fēng)力的地區(qū)適宜建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站。

冷島效應(yīng)近年來?？茖W(xué)工作者發(fā)現(xiàn)在地球上的干旱地區(qū)，夏季時(shí)，綠洲、湖泊的最高氣溫比附近沙漠戈壁低30°度左右，蒸發(fā)量大約少一半。這是由于戈壁沙漠較綠洲的比熱小，在陽光照射下地面增溫比綠洲快得多。戈壁沙漠上空被加熱的暖空氣，通過局地環(huán)流作用輸送到綠洲上空，形成一個(gè)上熱下冷的逆溫層，使下層冷空氣保持穩(wěn)定，形成了一個(gè)比較涼爽、濕潤(rùn)的小氣候，這種特殊的氣象效應(yīng)，稱為綠洲的“冷島效應(yīng)”。綠洲上空的這種效應(yīng)，使湍流發(fā)展較弱，抑制了植物的蒸騰和地面的蒸發(fā)，非常有利于植物的生長(zhǎng)，對(duì)于干旱地區(qū)的綠洲節(jié)約水源、種草種樹和發(fā)展農(nóng)業(yè)都極為有利。

二、人為活動(dòng)原因引起的氣候“效應(yīng)”

溫室效應(yīng)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，半個(gè)多世紀(jì)以來，由于工廠、交通運(yùn)輸以及家庭等大量燃燒煤、石油等化工燃料，再加上濫伐森林，使大氣中的二氧化碳濃度逐年增加。二氧化碳能夠透過太陽短波輻射到達(dá)地面，使地表溫度增加；同時(shí)，它又能吸收地面長(zhǎng)波輻射后使氣溫升高，再以大氣逆輻射的形式射向地面，對(duì)地表起到保溫作用，叫做“溫室效應(yīng)”?！皽厥倚?yīng)”的產(chǎn)生，使全球氣溫逐漸升高，兩極冰川部分融化，全球海平面升高，危及部分島嶼和大洲沿海低地的安全。

陽傘效應(yīng)人類的生產(chǎn)生活、戰(zhàn)爭(zhēng)、森林草原火災(zāi)等活動(dòng)，向大氣排人大量的煙塵，這些彌漫于大氣中的煙塵能散射并削弱到達(dá)地面的太陽輻射，這種作用猶如地球的一把“遮陽傘”，被稱為“陽傘效應(yīng)”?！瓣杺阈?yīng)”的產(chǎn)生使地面接受太陽輻射能減少，且陰、霧天氣增多，影響城市交通等。據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)的評(píng)估報(bào)告，包括人類活動(dòng)在內(nèi)造成的地球大氣中煙塵粒子的“陽傘效應(yīng)”，其降溫值相當(dāng)于全球溫室效應(yīng)升溫值的20％。換句話說，如果沒有煙塵粒子的“陽傘效應(yīng)”，人類活動(dòng)造成的全球變暖幅度將更大。

熱島效應(yīng)城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象叫做“熱島效應(yīng)”?！盁釐u效應(yīng)”使城市年平均氣溫比郊區(qū)高出1℃，甚至更多。夏季，城市局部地區(qū)的氣溫有時(shí)甚至比郊區(qū)高出6℃以上。城市內(nèi)有大量的人工構(gòu)筑物，如混凝土、柏油路面、各種建筑墻面等，改變了下墊面的熱力屬性。這些人工構(gòu)筑物吸熱快而熱容量小，在相同的太陽輻射條件下，它們比自然下墊面(綠地、水面等)升溫快，因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。城市工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。城市中的機(jī)動(dòng)車、工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活，產(chǎn)生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些物質(zhì)會(huì)吸收下墊面熱輻射，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，從而引起大氣進(jìn)一步升溫。

雨島效應(yīng)“熱島效應(yīng)”的存在，使城區(qū)氣壓相對(duì)四周氣壓偏低，當(dāng)大型環(huán)流微弱時(shí)，這種因局部溫度場(chǎng)而產(chǎn)生的氣壓梯度，導(dǎo)致熱島環(huán)流，即四周的氣流聚合到城區(qū)，城區(qū)氣流上升，并在四周下沉，再流向城區(qū)。上升氣流中一旦水汽和其條件適合時(shí)(如有足量凝結(jié)核)，便可產(chǎn)生城區(qū)的對(duì)流雨，此現(xiàn)象叫做“雨島效應(yīng)”?！坝陯u效應(yīng)”會(huì)使城市降雨的次數(shù)比城市化前增加10％～20％，另外，暴雨和冰雹的次數(shù)也會(huì)大幅增加。近年來，北京城區(qū)降水量大于郊區(qū)平原的趨勢(shì)也日趨明顯。自20世紀(jì)90年代以來，城區(qū)年降水比郊區(qū)多60毫米，相當(dāng)于每年多了一場(chǎng)暴雨雨量。“雨島效應(yīng)”會(huì)加劇城市積水、內(nèi)澇的危害。