《全球风暴》

2018-12-20 06:29林莉文
中学科技 2018年11期
关键词:人工降雨寒潮海啸

林莉文

About Flim

2019年,全球各地出现了大规模的极端天气事件,洪水、干旱、飓风……为了应对这些天灾,科学家杰克·罗森联合全世界的科学力量,携手共建了一个控制气候的人造卫星网络——“荷兰男孩”卫星系统。系统建成了,极端天气得到了控制,但罗森却因为没有事先请示上级命令、擅自行动等原因而被解雇,他的弟弟麦克斯接替了他的职位。3年过去,“荷兰男孩”一直运行良好。直到有一天,阿富汗沙漠中的一个村庄忽然遭遇了极端严寒天气,几百个村民被冻成了冰雕。麦克斯追查发现,这是因为控制该处天气的卫星出了故障,错误地进行了降温操作。人们不明白为什么会出错,只好请罗森重新出山,到太空站去调查卫星系统出了什么问题。

过了几天,香港急剧升温,造成地下煤气管道爆炸。“荷兰男孩”香港站的工作人员郑龙发现,虽然这像是卫星故障导致的天气控制失误,但实际上与一份名为“宙斯计划”的极端天气实验设计有关。如果“荷兰男孩”继续执行“宙斯计划”,全球各地都将受到极端天气的袭击。郑龙想将这一信息告知麦克斯,却在会面时当场遇刺身亡。接着,全球各地陆续爆发了各种天气灾害——里约热内卢海滩遭受寒潮,瞬间冰封;东京被冰雹袭击;孟买龙卷风肆虐;迪拜海啸来袭……麦克斯意识到这一切都不对劲,同时罗森在太空站因为发现了一些线索而遭到暗害。幕后黑手究竟是谁?人们怎样才能从这场浩劫中逃脱出来?

Real Story

极端天气的舞台

在电影《全球风暴》中,展现了一些视觉效果令人震撼的极端天气现象,我们大概一生都未必会遇上一次。

例如里约热内卢海滩上的寒潮,它首先出现在海面上,仿佛一个巨大的冰冻魔鬼追逐海浪而来。呼吸之间,海浪冻结,冰雪蔓延攀爬,奔跑的人们一个个被冻成了雕塑,天空中飞鸟噼里啪啦地落下,最后甚至掉下来一架大飞机!

电影中称其为冷锋,其实不太正确,它应该更接近异常的寒潮。来自极地或寒带的寒冷空气,像潮水一般大规模地向中、低纬度侵袭,就形成了寒潮。一次寒潮,意味着冷空气过境的24小时内,气温下降10℃以上,且最低气温下降到5℃以下。冷锋是冷暖气团相遇,冷气团占优势出现的天气现象;而寒潮的形成与冷暖气团无关,它是冷高压流向热低压的一股寒冷气流。虽然两者结果都是降温,但寒潮带来冰雪、冻害,而快行冷锋则带来暴雨。

在现实生活中,也发生过突发寒潮使炎热地区降雪的事件。如2016年,非洲撒哈拉沙漠中的一个小镇忽然下了一场雪,离上一次下雪足有37年。这是因为此地海拔较高,当时有冷气团和强风经过,形成了适合降雪的条件。要像电影里那样,一下子从烈日炎炎变成冰天雪地,气温得从二三十度降到零下十几度,这样的天气灾害比寒潮预警信号的红色级别还要高很多级,目前为止还未见发生过。

除了寒潮之外,电影里麦克斯带着总统在奥克兰逃跑时,闪电从天而降,密密麻麻的电光在天地之间舞动,这也是现实中几乎不可能见到的景象。我们可以把这一场景与电影中东京的冰雹、孟买的龙卷风合起来讨论,因为它们都和雷暴有关。

雷暴是一种强对流天气,一般伴随着闪电、大风、降水,甚至冰雹。其中超级雷暴的规模和危害最大,会带来冰雹、暴雨甚至龙卷风。当温暖潮湿的气团,遇上较重的冷气团,温暖的气流猛烈上旋,激荡的湍流酿成风暴,就形成了陆龙卷。因此,我们会在龙卷风里看到闪电;在被冰雹袭击时可能遭遇暴雨;在以上两种情况中都会遭受大风袭击。可以猜想,“荷兰男孩”对东京、孟买和奥克兰的大气所做的操作,应该基于同一原理。

龙卷风和冰雹其实还算正常,奥克兰的闪电就有点过于夸张了。这种云层与大地间的放电现象,又称为地闪。它会产生火花,在易燃、易爆环境中引发灾难,还会破坏电气系统。但城市中的楼房几乎都安装避雷针,将周围的雷电导入地面,所以城市中很少有雷电击人的事件发生。不可能像电影里那样,闪电在行驶的汽车周围不断出现,除非周围装着避雷针的建筑都倒塌了。

人工影响天气

“荷兰男孩”是怎么控制、制造这些极端天气的呢?按照电影的描述,“荷兰男孩”系统中的卫星对大气发射无数小炮弹,用声波降低大气分子运动速度,让一个风暴气团散去;或者使用激光,加热大气,使气温急剧升高……气体的温度可以看作是大量气体分子热运动的集体表现,它反映了分子运动的剧烈程度。所以“降低大气分子运动速度”相当于降低大气温度。通过卫星来操纵、控制大气温度,就会产生不同温度的气团,从而实现控制天气的目标,这倒也说得过去。当然,现在的科技是做不到的,我们只能够用人为干预的手段来影响天气,如人工降雨、人工消云散雾消冰雹、人工防霜冻等。

以人工降雨为例,有时候我们会在新闻里看到某个地方进行了一次人工降雨,但更多的人工降雨不会在新闻里出现,因为这一技术已十分成熟,人们也不会觉得有多么了不起。然而人工影响天气并不能像空调调节温度一样,按一下按钮,想下雨就下雨,我们仍然需要付出一定代价,而且不是什么时候都能成功。

单从设备来说,人工降雨需要火箭发射架和火箭弹。每具火箭加上配套的牵引卡车,价值15万元左右。箭弹2000元一枚,用于人工降雨的碘化银焰弹每发价值1000元。其中火箭弹属于军火,运输费、押送费、保管费、发射费等都是不小的开支。除了设备费用,还要考虑进行人工降雨的天气条件,这就需要使用气象雷达、卫星云图、探空气球等,得到数据再进行天气分析。

如何判断天气是否适合人工降雨作业?首先,天上要有云,而且不是一般的云,必须是能下雨的云。这样气象工作人员才能往天上发射炮弹或者火箭,将化学制剂播撒到天空中,轰击云层,产生强大冲击波,使云滴(半径小于100μm的水滴)发生碰并,变成雨滴落下来。当然,从理论上来说,也可以用飞机直接播撒制剂,但是成本太高,所以现在一般还是用炮弹。不过,一般大旱需要人工降雨的时候,整个天气大背景本来就是缺乏水汽的,要找到能下雨的云并没有那么容易。就像电影《超人总动员》里的酷冰侠,在火灾现场变不出冰来,就是因为周围空气太干燥,没有足够的水分供凝结成冰。

其次,云来了以后,要判断是否值得打炮弹上去。我们可以事先通过雷达回波来观察云状,并预测降雨趋势。但是预测未必全中,有时候扑个空,云飞走了,也只能垂头丧气地回来继续看雷达回波,等待下一个机会。所以人工影响天气不仅成本高,而且成功率也较低。

寒潮预警信号分四级,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。其中最高级别的红色,代表24小时内最低气温将下降16℃以上,最低气温小于等于0℃,陆地平均风力可达6级以上;或者已经下降16℃以上,最低气温小于等于0℃,平均风力达6级以上,并可能持续。

但笔者相信,人工影响天气的技术会越来越先进。今年是中国人工影响天气事业发展的第60个年头,我们不仅装备“鸟枪换炮”,高炮、火箭、飞机等一应俱全,模拟大气和云环境的云室、风洞等云降水综合实验设施也日趋完善。在科学开发云水资源、农业抗旱防雹、森林草原滅火、生态环境保护、重大活动保障等方面,中国人工影响天气行业做出了重要贡献,发挥了“趋利避害”的独特作用。

False Tale

令人望而生畏的海啸

《全球风暴》里出现的多数极端天气还是有科学依据的,但其中迪拜的巨型海啸就有点超出科学范畴了——这场海啸的海浪甚至比迪拜的哈里法塔(塔高828米)还高!

一般来说,海啸超过5米就会带来灾难,超过10米就会造成大范围的沿海经济损失和人员伤亡。例如2004年底的印度洋大海啸,其浪高才不过十多米,就导致了22.5万人遇难。

不管是地震海啸、火山海啸还是滑坡海啸,通常都无法造成千米级别的海啸。智利大地震的震级达到了9.5级,只不过把海啸推到了25米高。要制造像电影里那样高的海啸,所需能量极大,估计得是小行星或者彗星撞击地球才行。直径超过1千米的小行星如果以极快的速度撞击地球并且落到海洋中的话,倒是很有可能在撞击的地点造成千米高的海啸。另外一种可能的情况就是将巨型氢弹在海底引爆,这能造成千米以上的巨浪。如果有这样的海啸巨浪发生的话,基本上也就意味着地球生物大灭绝的悲剧要上演了。

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