几种重要的气候效应

金建辉

一、自然原因形成的气候“效应”

焚风效应运动着的暖湿气流遇到山地阻挡时，在山地迎风坡被迫上升，在上升过程中空气中的水汽遇冷凝结形成降水，由于水汽凝结要放出潜热能，因而上升气流温度降低较慢，每上升100米，温度约降低0.6℃(湿绝热递减率)；气流越过山顶后，在背风坡成为缺少水汽的于空气，它沿坡下沉升温的速率约是1℃／100米(干绝热递减率)，从而形成又干又热的干热风，通常称为焚风。这种在迎风坡成云致雨，在背风坡形成干热风的整个过程称为“焚风效应”。亚洲的阿尔泰山、欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山等都是著名的焚风出现区。我国的天山、太行山、大兴安岭等焚风出现也比较明显。焚风冬季能造成雪崩，春季则加速积雪融化，温暖季节促进农作物早熟，强烈时可使植物枯萎，甚至引起山火。

绿洲效应沙漠地区炎热干燥、水源稀少。因此不适宜生物生存。如果沙漠中有水源，水分与空气混合，就能降低空气温度，提高相对湿度，湿润的空气适合生物生长，就可形成适宜人类居住的条件。这种水与空气混合产生降温增湿的结果与沙漠中绿洲的形成十分相似，因此称为“绿洲效应”。在干旱或半干旱地区，进行大面积的人工灌溉可以引起气候变化，产生“绿洲效应”。如自20世纪30年代以来，美国在62000千米²的土地上进行灌溉，结果使当地初夏增雨10％。

盆地效应温暖炎热时期，在盆地内部，常因地势低、空气密度大、稠密大气阻挡了地面热量向高空的辐射冷却，加之周高中低的地势不易散热，使气温升高。在寒冷季节的夜间，若是底部面积不大的盆地，常因周围山坡冷空气密度大，在重力作用下顺山坡下滑至盆地底部汇集，使底部气温低于周围坡地。若盆地封闭性不强，则因其位置和开口方向不同，阻挡或汇集的气流性质不同，而产生增温或降温的不同反应，叫做“盆地效应”。我国长江中下游平原一月平均气温比同纬度的四川盆地要低，就是明显的“盆地效应”。

狭管效应当气流由开阔地带流入峡谷地带时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大，这种地形峡谷对气流的影响作用，称为“狭管效应”。在山区峡谷中和城市中较为常见。城市中高层建筑物越多、体积越大、间距越近，出现“狭管效应”的机会越大。气象部门测试显示，在城市刮起六七级大风时，“狭管效应”能使通过高楼之间的瞬间风力达到12级，“身单体薄”的广告牌和一些院墙很难抵御。山区由于“狭管效应”产生较大风力的地区适宜建设风力发电站。

冷岛效应近年来。科学工作者发现在地球上的干旱地区，夏季时，绿洲、湖泊的最高气温比附近沙漠戈壁低30°度左右，蒸发量大约少一半。这是由于戈壁沙漠较绿洲的比热小，在阳光照射下地面增温比绿洲快得多。戈壁沙漠上空被加热的暖空气，通过局地环流作用输送到绿洲上空，形成一个上热下冷的逆温层，使下层冷空气保持稳定，形成了一个比较凉爽、湿润的小气候，这种特殊的气象效应，称为绿洲的“冷岛效应”。绿洲上空的这种效应，使湍流发展较弱，抑制了植物的蒸腾和地面的蒸发，非常有利于植物的生长，对于干旱地区的绿洲节约水源、种草种树和发展农业都极为有利。

二、人为活动原因引起的气候“效应”

温室效应大多数科学家认为，半个多世纪以来，由于工厂、交通运输以及家庭等大量燃烧煤、石油等化工燃料，再加上滥伐森林，使大气中的二氧化碳浓度逐年增加。二氧化碳能够透过太阳短波辐射到达地面，使地表温度增加；同时，它又能吸收地面长波辐射后使气温升高，再以大气逆辐射的形式射向地面，对地表起到保温作用，叫做“温室效应”。“温室效应”的产生，使全球气温逐渐升高，两极冰川部分融化，全球海平面升高，危及部分岛屿和大洲沿海低地的安全。

阳伞效应人类的生产生活、战争、森林草原火灾等活动，向大气排人大量的烟尘，这些弥漫于大气中的烟尘能散射并削弱到达地面的太阳辐射，这种作用犹如地球的一把“遮阳伞”，被称为“阳伞效应”。“阳伞效应”的产生使地面接受太阳辐射能减少，且阴、雾天气增多，影响城市交通等。据联合国政府间气候变化委员会的评估报告，包括人类活动在内造成的地球大气中烟尘粒子的“阳伞效应”，其降温值相当于全球温室效应升温值的20％。换句话说，如果没有烟尘粒子的“阳伞效应”，人类活动造成的全球变暖幅度将更大。

热岛效应城市中的气温明显高于外围郊区的现象叫做“热岛效应”。“热岛效应”使城市年平均气温比郊区高出1℃，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6℃以上。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性。这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。城市工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温。

雨岛效应“热岛效应”的存在，使城区气压相对四周气压偏低，当大型环流微弱时，这种因局部温度场而产生的气压梯度，导致热岛环流，即四周的气流聚合到城区，城区气流上升，并在四周下沉，再流向城区。上升气流中一旦水汽和其条件适合时(如有足量凝结核)，便可产生城区的对流雨，此现象叫做“雨岛效应”。“雨岛效应”会使城市降雨的次数比城市化前增加10％～20％，另外，暴雨和冰雹的次数也会大幅增加。近年来，北京城区降水量大于郊区平原的趋势也日趋明显。自20世纪90年代以来，城区年降水比郊区多60毫米，相当于每年多了一场暴雨雨量。“雨岛效应”会加剧城市积水、内涝的危害。