臺風天好煩!我們?yōu)槭裁床蝗斯た刂婆_風呢?

人工智能
2019
08/11
22:31
中國天氣網
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來源:中國天氣網

據中國天氣網,臺風利奇馬今天凌晨登陸浙江!臺風過境給沿岸居民的生產生活帶來諸多不便甚至災害,那能不能想辦法人工控制臺風,讓它變弱或走掉?

截圖來自 @人民日報微博

每次臺風來襲,我們能做的難道只有默默挨著嗎?人工都可以降雨,那有沒有人工控制臺風呢?

歷史上,還真有不少控制臺風的想法和嘗試。

武力征服臺風

簡單粗暴然并卵

20 世紀 40 年代,就有人提出過用軍艦消滅臺風的計劃。他們認為用大量的軍艦圍住臺風,采取 " 萬炮齊轟 " 的戰(zhàn)術,臺風也許會乖乖地繳械投降。

武力征服臺風 | 中國天氣

有句詩說得好,抽刀斷水水更流。空氣和水相似,都是流體,臺風就是空氣運動中的一種渦旋,它發(fā)展的能量主要是來自熱帶海洋的暖濕空氣。靠飛機大炮圍攻臺風,聽起來簡單粗暴,然而并沒有什么卵用。

往臺風眼里扔原子彈

蚍蜉撼大樹

在第一顆氫彈爆炸成功后,核武器的巨大威力,又燃起了一些人征服臺風的希望。他們想象如果將原子彈送入臺風中心引爆,將可能把臺風炸毀。

臺風的能量主要來自于水蒸氣凝結釋放的熱量。其實臺風就是自然界中的巨型蒸汽機,它蘊含的能量非常驚人。一個臺風的能量相當于成百上千顆原子彈,投放幾個原子彈,屬于蚍蜉撼大樹。

一個臺風的能量等于多少個原子彈?原子彈的能量一般采用 TNT 當量來折算,一千克 TNT 爆炸時產生的能量約 4190 千焦。1945 年投放在廣島的原子彈折合 14000 噸 TNT,產生的能量約 5.87*1010 千焦。水蒸汽凝結為液態(tài)水釋放的潛熱為 2500.8 焦耳 / 克。臺風有 1 千克的降水,相當于釋放了 2500.8 千焦的能量。假設臺風中心半徑附近 100 公里以內均出現(xiàn)了 50 毫米的暴雨(實際上可能還會有大暴雨、特大暴雨),降雨均勻灑在圓形面積上,大約每小時 2 毫米降雨折算為 6.28*1010 千克的水,對應 1.57*1014 千焦能量,也就是臺風每小時釋放的熱量對應 2600 多顆廣島原子彈爆炸的能量。

往臺風眼里扔原子彈 | 中國天氣

另外,如果用原子彈炸毀臺風,那原子彈造成的核輻射和核污染怎么辦?姑且不說能不能開心吃海鮮,要是以后一來臺風就放原子彈,想想當年日本 311 大地震核泄漏,全國人民是不是又要瘋狂搶鹽了?

卷云計劃

傳說中慘遭颶風報復的實驗

1946 年,曾獲諾貝爾化學獎的科學家歐文 · 朗繆爾提出,用飛機在臺風適當部位大量播撒碘化銀等催化劑,使臺風內部的能量重新分布,以減弱臺風的風速。在他的說服下,1947 年,美國通用、美國陸軍通信兵、美國空軍和美國海軍合作進行了第一個人工影響颶風的實驗—— " 卷云計劃 "。但結果,受人工影響,原本正在遠離美國大陸的颶風突然轉頭向西,并在佐治亞州和南卡羅來納州登陸。這釀成了巨大災禍,引起了公眾的強烈不滿。

卷云計劃 | 中國天氣

不過,由于時間久遠,看不到當時的大形勢,不好判斷掉頭向西是環(huán)境場的變化,還是什么其他的原因。這好比給病人吃了一味安慰劑,不起任何效果,結果病人突然去世了,這個事情怨到安慰劑頭上,顯然是冤枉。個人以為,還是環(huán)境場的調整導致了臺風路徑的變化。

狂飆計劃

目前為止人工影響臺風最有效的方法

1963 年,美國進一步實行 " 狂飆計劃 "。試驗人員根據 " 角動量守恒定律 ",用飛機在臺風的不同部位撒播碘化銀、干冰、尿素、水滴等催化劑,結果使臺風眼區(qū)擴大了 6-7 倍,眼區(qū)周圍風速也隨之減弱。1969 年 8 月 18 日,美國對 " 黛比 " 颶風的試驗效果更為顯著,撒播催化劑后,最大風速由 50 米 / 秒降到 35 米 / 秒,減少了 30%。

在隨后 21 年里," 狂飆計劃 " 追蹤了超過 15 個颶風,并對 4 個颶風嘗試云種播撒試驗。不過,這個計劃幾次所謂 " 成功干擾颶風強度 " 的播撒試驗,沒有辦法證明它們是不是正好碰到颶風自身演變。最后,不得不承認,無論是云物理學還是統(tǒng)計學上,這個方法都是不可靠的。1983 年," 狂飆計劃 " 被正式叫停,不過它留下很多寶貴的觀測資料設備和八卦故事,供后來的研究者反復引用。

狂飆計劃 | 中國天氣

雖然被叫停了,但這應該是目前為止人工影響臺風最有效的一種方法。簡單來說,就是讓臺風 " 內訌 "、" 權力分散 ",能量無法集中在臺風中心附近,從而削弱臺風,或抑制其發(fā)展加強。這個 " 狂飆計劃 " 就是通過在最大風速區(qū)半徑以外的地方,播散催化劑,促進臺風眼壁以外的對流發(fā)展,相當于把臺風核心區(qū)域的加熱分散,從而削減或抑制臺風發(fā)展。

但也有科學家認為,臺風強度的自然變率和播散實驗的變率在量級上是相當的,因此不能完全肯定,該實驗當中,完全是人工影響導致了臺風強度減弱 30%。

低壓引導法

想跟臺風他爹較勁

有的科學家還提出了引導法。根據臺風總是偏斜地向低壓方向運動的特點,用人工方法在臺風未來移向的某一個方向制造出低壓區(qū),使臺風移向這個低壓區(qū),從而使一些重要地區(qū)免受臺風的襲擊。用這種方法,還可以把臺風引導到我們希望它去的地方,讓它豐沛的降水造福人類。

低壓引導法 | 中國天氣

引導臺風前進的,往往是副熱帶高壓,這是個環(huán)繞地球的、屬于行星尺度的系統(tǒng),比臺風還要大很多很多。和副熱帶高壓較勁?別逗了,人連臺風都玩不過,何況跟副高較勁。況且,制造低壓引起臺風的路徑偏轉,這個低壓的大小強度應該和臺風接近。之前提到,臺風的能量相當于上千顆原子彈,哪有這么大的能量來制造低壓呢?為了避開臺風,放出來上千顆原子彈,臺風還沒有消失,人類估計已經沒了。

給大洋鋪上化學薄膜

腦洞和大海一樣寬廣

還有人提出,在經常產生臺風的洋面上鋪上一層化學薄膜,以抑制海水蒸發(fā),切斷臺風的能量供應,使臺風不易生成、發(fā)展。

給大洋鋪上化學薄膜 | 中國天氣

但問題在于,臺風是移動的,臺風的低壓環(huán)流也是龐大的。水蒸氣是從廣闊的海面上源源不斷輸送進來的,并不僅僅來源于臺風腳下的地方,甚至有些水汽是來自于印度洋的西南季風,經過南海,進入臺風內部。所以,這要鋪多大的膜啊?差不多把印度洋、南海、西北太平洋都罩上算了。那么問題來了,世界上哪家造膜技術能造如此大的膜?不用找藍翔,他們也沒戲。

還有一個問題,一旦海洋上都覆地膜,海洋的水汽無法輸送到陸地上完成正常的水循環(huán),我們沒有被臺風折騰死,也直接先旱死了。

海上風電場削弱臺風

削弱能力有限

最近幾年,斯坦福大學和特拉華大學的研究人員采用計算機模擬表明,成千上萬個風力渦輪機組成的海上風電場可能削弱現(xiàn)實生活中颶風的力量,顯著降低它們的風力及伴隨的風暴潮,并且可能防止數十億美元的損失。

海上風電場 | 中國天氣

不過,在風電場下游幾十公里處,風速就基本恢復到之前的水平了。并且,臺風是立體的,從地面到對流層頂,高達萬米,而風電機組也就是地面十幾米到幾十米。臺風通過內部的對流,將動量下傳,很容易把大風速向下傳導。所以在沿海地區(qū),利用臺風的風力發(fā)電,這個顯然是趨利避害的手段,但是削減臺風強度,還是很難的。

未來有無限可能

利用臺風趨利避害

控制臺風,乃至控制天氣,在目前的科學水平下還無法實現(xiàn)。但就這些想法和實驗來說,確實是勇氣可嘉。就像目前的天氣預報還不能 100% 準確一樣,不應該沮喪和放棄,而是繼續(xù)努力、研究和解決很多問題。未來,隨著研究臺風云物理過程、積云和臺風尺度運動間的相互反饋作用、催化劑播散新方法和新材料的深入,積累更多的野外實驗案例,或許人工影響、干預臺風會變得更加有效。

未來有無限可能 | 中國天氣

換個角度來說,臺風的風雨未必都是災害,有時也是一種資源,給干旱少雨區(qū)帶來水資源、沿海地區(qū)風力發(fā)電等等。相比削弱臺風、控制臺風,如何去更有效地利用臺風的風雨資源,實現(xiàn)趨利避害,同樣值得研究和應用。

THE END
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