自然资源一般是指天然存在的自然物,它是自然界中人类可以直接获得并用于生产或生活中的各种物质的总和。1972年联合国环境规划署将自然资源定义为“在一定的时间条件下,能够产生经济价值、提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称”。
自然资源是人类赖以生存的重要基础,同人类社会有着密切联系。它是人类社会生产原料、燃料等的重要来源。
自然资源包括天然存在的自然物如土地资源、矿产资源、水利资源、生物资源、气候资源等,但不包括人类加工制造的原材料。自然资源是一个变化的概念,随着生产力水平的发展和人类社会的进步,自然资源的范围将不断扩大。如过去被认为属于外在因素的空气、自然风景等,现在已经属于自然资源的范畴。再如随着海水淡化技术的进步,在干旱地区,部分海水和咸湖水有可能成为淡水的来源。
自然资源具有有限性、区域性、变动性和可扩展性等特点。
有限性是指可再生与非再生资源的数量都不是无限的。如矿产资源是非再生资源,是在数以百万年计的地质年代形成的,短时间内是不可能重复和再生的,会越用越少。而空气、水、生物等再生资源尽管可以循环再生,但是每一时期的循环量也是有限的,如果不合理利用,就会使资源质量下降,使可利用的资源量越来越少。
区域性指资源分布的不平衡,存在数量或质量上的显著差异,并有其特殊分布规律。如我国的耕地主要集中在东部季风区的平原上;草原资源多分布在内蒙古高原的东部等;铁主要分布于辽宁、冀东和川西,西北很少;煤主要分布在华北、西北、东北和西南区,其中山西、内蒙古、新疆等省区最集中,而东南沿海各省则很少。
变动性和可扩展性。自然资源会随着人类生产与生活的使用而处在不断变动之中。如1980年曾经估算世界的石油储量为3300亿~4700亿吨,到1991年测算,世界石油剩余可采储量为1600亿吨。另外,随着生产力的发展,自然资源的范围也不断扩大。
自然资源是人类生存发展的物质基础和社会物质财富的源泉,是可持续发展的重要依据之一。可再生、可更新、不可再生资源是以自然资源的增殖性能作为其划分标准的分类。我们还可以从其他方面对自然资源进行分类。如根据其形态特征,我们可以把自然资源分为有形自然资源(土地、矿产等)和无形自然资源(光资源、热资源等)。下面是两种常见的分类法:
根据其属性和分布情况,一般我们把自然资源划分为生物资源、土地资源、矿产资源、海洋资源、气候资源、水资源等。生物资源包括动物、森林、草场等,这类资源被人类使用之后可以通过本身的生产繁殖再生产出来,如能合理开发利用,科学经营管理,也能为人类永续利用。土地资源包括农用土地、城市土地等,它是人类赖以生存的劳动对象和劳动资料。矿产资源包括能源、各种矿物等,它是经过漫长的地质年代形成的,其储量有限,开发利用之后不能再生,利用一部分就少一部分,直至枯竭。
从自然资源数量变化的角度,自然资源又可分为耗竭性自然资源、稳定性自然资源、流动性自然资源等。耗竭性自然资源是蕴藏在某些地点,并且随着人们的使用逐渐减少,直至最后消耗殆尽的资源。矿产资源就是一种典型的耗竭性自然资源。稳定性自然资源是具有固定性和数量稳定性特征的自然资源。如土地资源。流动性自然资源是以一定的速率不断再生,同时又以一定的速率不断消失的资源。如阳光、森林等。
从图可知数百万年来煤是如何形成的。
可再生自然资源又称非耗竭性资源,是指通过天然作用或人工活动能再生,为人类反复利用的自然资源,如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等等。
可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下能持续再生更新、繁衍增长、保持或扩大其储量,依靠种源而再生。一旦种源消失,该资源就不能再生,从而要求科学合理利用和保护物种种源,才可能再生。比如土壤属可再生资源,土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。但土壤又有不可再生的一面,如果水土流失和土壤侵蚀超过土壤的再生速度,在一定时间和—定条件下土壤也就成为不可再生的资源。
可更新自然资源是指可以通过自身繁殖、复原,能够不断推陈出新,持续利用的自然资源。资源的可更新性只有在对该种自然资源增长或繁衍有利的自然环境与人类活动的影响下,才能得以保存;在相反的条件下,这种特性就会丧失。因此,应该有计划、有限制地加以开发利用。
一般有生命的资源实体,如各种动植物、微生物等都具有可更新性,土壤也具有这种特性。可更新自然资源更新速度受自身繁殖能力和自然环境条件的制约,不同的可更新自然资源在可更新速率上也存在着很大的差异。如微生物的更新速度大大快于高等动植物,一年生草本植物快于多年生草本,高等木本植物的生长速率一般慢于草本植物。
受各种基因控制的任何一种生物资源,一旦被耗尽,就永远无法再生和复原。因此,对可更新自然资源,必须强调生态保护原则。
不可再生资源是指人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生的自然资源。主要包括自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如煤、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。
不可再生资源是在地球长期演化过程中,在一定阶段、一定地区、一定条件下,经历漫长的地质时期形成的。与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢;与其他资源相比,再生速度很慢,或几乎不能再生。
人类对不可再生资源的开发和利用,只会消耗,而不可能保持其原有储量或再生。其中,一些资源可重新利用,如金、银、铜、铁、铅、锌等金属资源,另一些是资源不能重复利用的,如煤、石油、天然气等化石燃料,当它们作为能源利用而被燃烧后,尽管能量可以由一种形式转换为另一种形式,但原有的物质形态已不复存在,其形式已发生变化。
气候是人类生存与发展的重要环境条件,也是人类物质生产不可缺少的一种自然资源。不过,气候资源容易发生变化,且变化比较剧烈。有利的气候条件是自然生产力,是资源;不利的气候条件则破坏生产力,是灾害。因此,我们可以把气候资源定义为有利于人类经济活动的气候条件,是指广泛存在于大气圈中的光照、热量、降水、风能等可为人类直接或间接利用,具有使用价值的各种气候。
气候资源有农业气候资源和气候能源,包括太阳辐射、热量、水分、空气,风能等。我国有五个气候带,气候资源丰富多样,风能、太阳能、空中云水资源等都有巨大的开发潜力。
气候资源是一种清洁、无污染的可再生能源,在其应用过程中不会排放温室气体。因此,以气候资源代替石油、煤炭和天然气等常规能源,可以从根本上减少污染物的排放,也是我国减排、应对气候变化、促进人与自然和谐共处的重要举措。
气候资源是一种可再生资源性、清洁性资源,但其价值只有在使用中才能得以体现。因此,我们要对其进行开发与利用,只要使用开发得当,它将为我们带来持续的效益。
人类的生产生活与气候资源密切相关。农业生产离不开光照和水灌溉,交通运输要关注每天天气的变化,商业活动也会因天气的改变而出现变动,一些气候所产生的美景会促进旅游的发展,增加国民收入。这一切要求我们对气候资源进行开发,加以利用。
气候资源对生物群落的形成和发展有着潜移默化的影响。在保持环境与经济协调发展的前提下,使用合理的气候指标和充分利用气候资源,既可获得很大的经济、社会和生态效益,又可预防气候灾害。适宜的气候是宝贵的资源,光、热、水、风可无偿提供给任何人。但是,随着人类社会经济的发展,一些能源的大量消耗、工业生产排放污染物和温室气体的增加,由此产生的环境和气候变暖问题已经对社会经济可持续发展造成了严重影响。因此,我们在开发利用气候资源的同时,要合理适度,使其可持续循环利用。
气候的好与坏直接关系到国民经济建设和农作物产量的高低。农业生产的整个活动过程都是在自然条件下进行的,必然受到气候、土壤、地形、植被等自然条件的影响,尤其是气象条件的影响更为显著。因为天气和气候条件在时间上的变化可以使农业生产具有明显的季节性,在空间上的变化则使农业生产具有明显的地域性。因此,农业生产必须充分利用各种农业气候资源,以获取最佳效益。
气候资源对农业生产的影响是多方面的:气候资源决定了各种作物在地理上的分布、种植制度和耕作方法;气象条件对农业生产活动的各个环节有着直接的关系,如整地、播种、施肥、收打等活动都与天气的好坏有着直接的关系;各种农作物每个发育阶段都要求一定的气候条件,如一定的光照时数、热量和水分条件;作物对养分的吸收和利用也依赖于气象因子(光、热、水)的配合,比如没有水分,养分不能向作物中输送和被作物吸收、利用;低温、旱涝、冰雹、大风等各种气候灾害会给农业生产造成不同程度的影响。
建筑是人们工作、学习的场所,要保证其舒适,就要求建筑物能充分利用当地有利的气候条件。建筑的规划、布局、地基基础、结构、设备、供水、排水和施工等,都需要考虑建筑物所处地区的气候条件。气候对建筑物影响最大的是气温、太阳辐射、风、降水。
气温对建筑物影响甚大,一个地区气温的变化决定着建筑物外围结构保温或隔热设计,决定着建筑室内通风或空调的设计等。
太阳辐射对建筑的影响表现在太阳辐射中的可见光部分可影响建筑物的采光和室内照明;紫外线作用使许多建筑材料,特别是塑料等有机材料老化而损坏。
风直接影响到建筑物的经济、安全和适用。风向和风速关系到建筑物的布局、自然通风效果。
降水量和降水强度关系到屋面、地面和地下排水系统的设计;另外,雨水通过墙壁上的缝隙向室内渗透时导致墙体内部发潮,使屋面油毡鼓泡、变形、裂缝,造成渗漏,使墙面出现斑迹,影响美观,甚至使面层剥落。
不同走向的楼宇,其两侧窗户的朝向不同,采光特点也不一样。因此,在进行城镇规划和建筑设计时,要充分利用日照资源。建筑物的日照条件与街道方位有关,这是因为街道方位影响到建筑物的朝向,进而影响建筑物的日照条件。
太阳直射点每年在南北回归线之间作回归运动,北京所在地的纬度位置大约在北纬40°附近,位于太阳直射点以北。因此,东西走向的楼宇朝南的窗户光照条件较好,东北—西南和西北—东南走向的楼宇其两侧窗户的光照条件也都比较好,而朝北的房屋,光照条件较差。
因为楼宇的走向与街道方位有关,所以,在北方,为了保证居住区街道两侧所有建筑物都有较好的日照条件,城镇街道宜采取南北方向和东西方向的中间方位,即街道与子午线成30°~60°的夹角。
风既可以使大气中污染物浓度降低,又可能把其输送到其他地方,扩大其污染范围。因此,为了尽可能地减少工厂排出的烟尘、废气对居住区的污染,在城市规划时应充分考虑当地的风向。
对于常年盛行一种风向的地区,进行城市规划时,应把污染源布局在盛行风的下风向,居住区布局在上风向。如西欧常年盛行西南风,所以,应把向大气排放污染物质较多的工业企业布局在城市的东北方向,即下风向;居住区在西南方向,即上风向。
对于风向随季节变化的地区,应使向大气排放有害物质的工业企业避开冬、夏季对吹的风向,布局在当地最小风频的上风向,居住区布局在下风向。如我国天津市属温带季风气候,冬季盛行西北风,夏季盛行东南风。城市规划时,应考虑季风问题,向大气排放污染物质较多的工业企业其布局应避开冬、夏季的季风对吹风向。
城市规划在考虑风向的同时,要不断提高向大气排放有害物质的工业企业的技术水平,达标排放,实现经济与环境协调发展。
气候条件与交通有着密切联系,因为不管是陆地、海上、空中交通都要穿过各种气候区,一些不利的气候条件可能会对交通产生重大影响。比如2008年底中国南方地区遭遇暴风雪袭击,海陆空交通大受影响。道路出现积雪,引发多起交通事故,造成人员伤亡。铁路、公路、机场航班等出现大面积延误。
山地地区——例如北美的落基山脉和内
所以我们进行海陆空交通设计时,要尽量避开气象灾害的多发区,以保证运行的安全和较大的经济效益。如机场应该选择在低云、低雾和暴雨出现频率最少的地方,同时,因为飞机要逆风起飞,跑道须沿盛行风方向修建。公路、铁路的建设应该避开地质条件不稳定地区,远离泥石流、滑坡多发地带,以保证行车及乘客的安全。
此外,针对不利的天气现象,我们应该做好防范工作。如在大雪覆盖的公路上应针对暴风雪设置较高的指示牌标明道路,以帮助行人和机车员认清路线。
旅游业是投资巨大、收入丰厚的新兴产业,其目的是给人提供特殊的物质和精神享受,有助于人的身心健康。旅游业与气候密切相关,气候是旅游业中不可缺少的一种资源,旅游活动受到气候的各种影响。良好的气候条件(如温度适宜、阳光明媚)可吸引游客,促进旅游发展;而不利的气候条件(如严寒、酷暑)则限制旅游活动的开展。
气候作为自然要素可直接或间接参与旅游景观的形成。如冬日雪景、夏日雷电、秋高气爽、春暖花开。在特殊气候条件下会形成特殊景观,如北京香山红叶、洛阳牡丹驰名全国。
旅游时多会有户外活动,一般需要宜人的气候条件。在我国,阳光明媚的春季与天高云淡的秋季特别适宜人们外出旅游。目前我国以春、夏、秋(每年4~11月)为旅游旺季,冬季(每年12月至次年3月)为旅游淡季。
海水中已发现的化学元素有80多种,不过,大部分属于微量元素,浓度比较低。目前,从海水提取的化学资源主要有食盐、镁、溴等。
海盐是重要的化工原料,也是人们日常生活必不可少的调料。目前,世界上拥有海岸的国家几乎都在生产海盐,中国的海盐产量居世界第一。
海盐的提取主要有盐田法、电渗析法和冷冻法三种,其中盐田法是最主要的方法。盐田法是指修筑像稻田一样的盐池,然后把海水引入盐田,利用日光、风力蒸发浓缩海水,使其达到饱和,并进一步使食盐结晶出来的方法。
镁在海水中的含量仅次于氯和钠,总储量约为1.8×10 15 吨,主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。从海水中提取镁并不复杂,只要将石灰乳液加入海水中,沉淀出氢氧化镁,注入盐酸,再转换成无水氯化镁就可以了。电解海水也可以得到金属镁。镁是制造飞机和快艇的重要材料,还可以用来制作镁光灯、信号弹,甚至火箭的燃料;在农业上,镁还是一种重要的肥料。
在海水中,溴总是以溴化镁和溴化钠的形式存在。提取溴的方法常用空气吹出法,即用硫酸将海水酸化,通入氯气氧化,使溴呈气体状态,然后通入空气或水蒸气,将溴吹出来。
海洋矿产资源又名为海底矿产资源,它包括分布于海滨、深海、浅海、大洋盆地和大洋中脊底部的各种矿产资源。
海洋矿产资源按照矿藏的成因和储存状况可分为砂矿、海底自生矿产和海底固积岩中的矿产。砂矿主要来源于陆地上的岩矿碎屑,经河流、海水、风或者是冰川的搬运与分选后,在海滨或大陆架沉积成矿。砂矿中著名的有砂金、金刚石、砂铁矿,以及钛铁石、金红石等共生复合型矿产。海底自生矿产主要是由化学、生物和热液作用等在海洋内生成的自然矿物,如磷灰石、海绿石、海底锰结核等。海底固积岩中的矿产大多属于陆地矿产向海下的延伸,如海底的煤和石油资源等。
海洋探测是指人类利用科学方法在海面上或海面下对海洋资源、海底地质构造等进行的各种勘测的总和。海洋探测着重于海洋石油、天然气和其他矿藏的开发与利用。海洋探测的工具包括海面进行探测的海洋探测船、自动浮标站、水下的各种潜水仪器和海洋空中探测仪器。
我国海洋石油探测发展的方向是:大力发展海洋油气地质勘探技术,完善海洋油气勘探理论;加快海洋地球物理勘探技术的发展,促进海洋油气增储上产;发展海上稠油油田开发工程技术,突破渤海稠油开发难题;发展深水开发工程技术,充分利用南海深水油气资源;发展海上边际油田开发工程技术和海洋天然气开发利用技术,缓解陆上天然气供应压力。
海洋动力资源通常是指海洋中所蕴藏的潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和盐差能等可再生的自然资源。目前,海洋动力资源主要应用为潮汐能、波浪能,而对潮流、海流、海水压力差、海洋盐度差等的开发利用尚处于试验准备阶段。
潮汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。主要分布在浅窄的海湾、海峡及河口区域。潮汐能的利用方式主要是发电,利用海湾、河口等有利地形,建筑水库,大量蓄积海水,并在坝中或坝旁建造水利发电厂房,通过水轮发电机组进行发电。
1912年,世界上第一座潮汐能发电站在德国布斯姆建成。潮汐发电的主要研究与开发国家包括法国、俄罗斯、加拿大、中国和英国等,它是海洋能中技术最成熟和利用规模最大的一种。全世界潮汐电站的总装机容量为265MW。
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季,可以利用的波浪能能量也最大。波浪发电是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。
海洋中大约有20万种生物,其中已知鱼类就有1.9万种。目前,海洋生物资源的开发主要集中在海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源的开发。
海洋渔业是重要的海洋产业之一,包括海水养殖、海洋捕捞等。海洋渔业资源主要集中在大陆架,因为这里海水较浅,阳光透入好,水温较高,宜于浮游生物繁殖。同时,河流从陆地上带来了丰富的营养盐类供养浮游生物。世界海洋渔业产量的90%来自于仅占海洋面积8%的大陆架水域。
海洋渔业资源丰富的海域,也往往是寒暖流交汇的地方。西北太平洋渔场是世界最大的渔场;日本暖流和千岛寒流交汇处的日本北海道和我国东部沿海渔场,占世界渔场面积的四分之一;东北太平洋渔场由北太平洋暖流与阿留申寒流交汇形成;以纽芬兰为中心的西北大西洋渔场,是墨西哥湾暖流和拉布拉多寒流汇合处;以北海为中心的东北大西洋渔场,则是北大西洋暖流与北冰洋寒流的交汇处。
海洋生物资源不但丰富,而且其中很多种生物具有药用功能。如海带是重要药物原料碘的主要来源,其他如鲍可平血压、治头晕目花症;海蜇可治妇人劳损、积血带下、小儿风疾丹毒;海马和海龙补肾壮阳、镇静安神、止咳平喘;龟血和龟油可治哮喘、气管炎。另外人们还从海洋生物中提取出了治疗白血病、高血压、骨折、天花、肠道溃疡和某些癌症的有效药物。
随着世界人口的不断增长,陆地可开发利用空间越来越狭小。而海洋却拥有潜力巨大的空间资源。
海洋可利用的空间包括海上、海中、海底三个部分。相对于陆地,海洋空间具有更复杂的环境及生态条件,如海面上气象与海水运动变化无常,海底具有黑暗、高压、低温、缺氧等不利条件,此外,海水的腐蚀性比较强,海冰的破坏性大。因此,海洋空间资源的利用需要投入大量资金,而且技术难度高、风险比较大。但从另一个方面讲,广阔的海洋空间对于缓解沿海人地矛盾,开发海洋资源,拓展人类生存空间具有重要的意义。
围海造陆是指利用堤坝将一片海域与海洋隔开,将其中海水排出,形成封闭的陆地。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有1/5的土地是从通过填海造陆获得的。
填海造陆是指在沿岸浅海水域,通过堆积砂石、泥土等建造陆地。我国澳门地区在100多年前就通过填海造陆的方式来扩大土地面积,澳门现在有一半的土地是来自于填海。
有的人造陆地与海岸分离,称为人工岛。日本是世界上建造人工岛成绩最为显著的国家之一,其中最著名的是神户人工岛,它是世界上最大的一座人造海上城市。
北大西洋航路:由美国佛罗里达起,沿美国东海岸北上至加拿大纽芬兰,横跨大西洋至英国,然后分成南北两线。南线入地中海沟通西欧、南欧和北非各国;北线入波罗的海,连接北欧和中欧各国。世界上有1/3的商船航行在这条航线上。
亚欧航路:也称苏伊士运河航路,连接西欧和亚太地区,途径地中海、苏伊士运河和红海。出红海后分成三条航线,第一条进波斯湾,第二条经马六甲海峡至东南亚和东亚各国,第三条由红海或印度洋直达大西洋各国。它是西方国家出口工业品和进口战略物资的海上生命线。
南北美航路:也称巴拿马运河航路,是沟通大西洋和太平洋的捷径,对美国东西海岸的联络和运送阿拉斯加的石油至美国东海岸具有特殊的意义。委内瑞拉的石油和铁矿石、巴西的咖啡、智利的铜、美国的工业品多由此航路转运输出。
海洋面积辽阔,海岛景色美丽,海滨气候宜人,旅游开发潜力很大。同时,海洋空气中含有一定数量的碘、大量的氧、臭氧、碳酸钠和溴,灰尘极少,有利于人体健康,适于开展各种旅游活动。
以距离陆地的远近为标准,我们可以把海洋旅游分为滨海旅游、近海旅游和远洋旅游。其中,滨海旅游是最基本的,也是最具有魅力的。阳光、海滩、海水、海岛等是滨海旅游资源的主体,游客可在海上看日出日落,开展划船、海水浴,以及各种体育和探险项目,如游泳、潜水、冲浪、钓鱼、驰帆、赛艇等。
加勒比群岛属于热带气候,很多岛屿由
滨海地区已成为当今世界最发达的旅游带,涌现出一大批的滨海旅游胜地。美国的夏威夷,印尼的巴厘岛,泰国的普吉岛和帕塔亚,马来西亚的槟榔岛,菲律宾的宿务,澳大利亚布里班斯的“黄金海岸”,古巴的巴拉德罗,黑海海滨,意大利亚得里亚海滨,法国芒通的“蓝色海岸”,西班牙的“太阳海岸”和“地中海浴池”等都是世界级的滨海旅游胜地。
一般地,我们可以把土地的定义分成广义的和狭义的。狭义的土地,仅指陆地部分,较有代表性的是土地规划和自然地理学家的观点;广义的土地,不仅包括陆地部分,而且还包括光、热、空气、海洋等要素。英国经济学家马歇尔指出:“土地是指大自然为了帮助人类,在陆地、海上、空气、光和热各方面所赠与的物质和力量。”综合起来,我们可以把土地定义为:地球表层的陆地部分及其以上、以下一定幅度空间范围内的全部环境要素,以及人类社会生产生活活动作用于空间的某些结果所组成的自然—经济综合体。
土地资源是指在目前的社会经济技术条件下可以被人类利用的土地,它是一个由地形、气候、土壤、植被、岩石和水文等因素组成的自然综合体,也是人类过去和现在生产劳动的产物。我国国土辽阔,土地资源丰富,而且土地类型齐全,为我国因地制宜发展农、林、牧、副、渔生产提供了有利条件。但是,由于我国人口基数比较大,人均土地资源占有量小,人地矛盾比较突出。
耕地是指种植农作物的土地。耕地主要包括以下三个方面:一是熟地、新开发复垦整理地、休闲地、轮歇地、草田轮作地等;二是以种植农作物为主,间有零星果树、桑树或其他树木的土地;三是平均每年能保证收获一季的已垦滩地和海涂。此外,耕地中还包括相关的的沟、渠、路、田埂,以及临时种植药材、草皮、花卉、苗木等的耕地和其他临时改变用途的耕地。
一般来讲,耕地分为灌溉水田、水浇地、旱地三种类型。种植水稻、莲藕等水生农作物的耕地称为水田;水浇地指有水源保证和灌溉设施,在一般年景能正常灌溉,种植旱生农作物的耕地;旱地是指无灌溉设施,主要靠天然降水灌溉旱生农作物的耕地。
林地是指主要用于林业生产的地区或天然林区,包括用材林、经济林、薪炭林和防护林等各种林木的成林、幼林和苗圃等所占用的土地,但不包括农业生产中的果园、桑园和茶园,居民绿化,以及铁路、公路、河流沟渠的护路、护草林等的占地。世界的天然林区主要分布在热带雨林带和亚寒带针叶林带,以及中、低纬度的山区。
林地大致可分为有林地、灌木林、疏林地、未成林造林地、迹地和苗圃六类。
有林地是指生长着各种不同性质的森林(天然林或人工林)、竹林及经济林(乔木或灌木)的土地,它是森林资源面积中的主要部分;灌木林是指主要以灌木为主体的林地类型;疏林地是指由乔木树种构成且郁闭度在0.1~0.19之间的林地;未成林造林地是指人工造林和飞播造林后不到成林年限,造林成效符合相关条件,苗木分布均匀,尚未郁闭但有成林希望的林地;迹地是指森林采伐、火烧后,五年内未更新的土地;苗圃是专门提供林木种苗的林地。
草地是主要用于牧业生产的地区或自然界各类草原、草甸、稀树干草原等的统称。世界草地面积约占陆地总面积的1/5,是发展草地畜牧业的最基本的生产资料和基地。我国各类草地面积达4亿公顷,约占全国总面积的23.5%。
一般地,可以把草地分为天然草地、人工草地、次生草地、林间草地等类型。天然草地指植被自然生长未经改良的草地;人工草地是指在牧区和农区由人工种植的用于放牧牲畜或割草,植被覆盖度在5%以上的草原、草坡、草山;次生草地是在森林砍伐后,自然演替形成草本植物群落为主的草地;零星分布在郁闭度0.3~0.6森林中或林缘的草地称为林间草地。
建设用地,是指建造建筑物、构筑物的土地,它是利用土地的承载能力或建筑空间,不以取得生物产品为主要目的的用地。建设用地包括城乡住宅和公共设施用地,工矿用地,能源、交通、水利、通信和其他基础设施用地,旅游用地,军事用地等。
建设用地按其使用土地性质的不同,可分为农业建设用地和非农业建设用地;按其土地权属、建设内容不同,又分为国家建设用地、乡(镇)建设用地、外商投资企业用地和其他建设用地;按其工程投资和用地规模不同,还分为大型建设项目用地、中型建设项目用地和小型建设项目用地。
土壤存在于地球的表层,它具有一定的肥力,能够生长植物的疏松层。土壤是地理环境各要素的产物,它处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈紧密联系的过渡地带。地表的大多数物质循环和能量转换都是在土壤中完成的,它使有机环境和无机环境完美地衔接了起来,同时也改造了整个地球的外貌。
土壤是由矿物质、水分、空气和有机质四种成分组成的。矿物质是土壤的基础,是土壤中养分的主要来源。土壤中的水分和空气存在于土壤的空隙当中,因而经常处于流通的状态,并且,随着外界气候条件或者其他因素的影响,土壤中的水分和空气的比例总在不断地变化。土壤中的有机质含量并不高,但它却直接影响了土壤肥力的生成变化。土壤中有机质的含量是衡量土壤肥力的一个重要标志。
尽管土壤只是一种固体的形式,但土壤含有的这些成分却固体、液体、气体都有,这些成分如果按合理的比例配合起来,就会有利于植物的生长,从而为地球上的生物提供了最初的营养源。
亚欧大陆地带性土壤类型东西延伸,由北至南依次为:冰沼土—灰化土—灰色森林土—黑钙土—栗钙土—棕钙土—荒漠土—高寒土—红壤—砖红壤。但在东、西两岸略有差异:大陆西岸从北而南依次为:冰沼土—灰化土—棕壤—褐土—荒漠土;大陆东岸自北而南依次为:冰沼土—灰化土—棕壤—红、黄壤—砖红壤。
非洲土壤以荒漠土和砖红壤、红壤为最多,占65%以上。因赤道横贯中部,非洲土壤由中部低纬度地区向南北两侧成对称纬度地带性分布,其顺序是砖红壤—红壤—红褐土和红棕壤—荒漠土,至大陆南北两端为褐土和棕壤。
北美洲西半部土壤表现为经度地带性分布,由东而西的土壤类型依次为湿草原土—黑钙土—栗钙土—荒漠土;东部因南北走向的山体不高,土壤又表现出纬度地带性分布,由北至南依次为冰沼土—灰化土—棕壤—红壤、黄壤。
南美洲在南回归线以南地区,土壤类型为南北延伸,自东而西依次大致为:红壤、黄壤—变性土—灰褐土、灰钙土,再往南则为棕色荒漠土。安第斯山以西地区土壤类型是南北向排列和延伸的,自北向南依次为:砖红壤—红褐土—荒漠土—褐土—棕壤。
澳大利亚土壤分布呈半环形,自北、东、南向内陆和西部依次分布热带灰化土—红壤和砖红壤—变性土和红棕壤—红褐土和灰钙土—荒漠土。
大面积砍伐森林会对地貌造成毁灭性的损害
土壤资源是具有农、林、牧生产性能的土壤类型的总称。它是土地资源的重要组成部分,是农业生产的基础。土壤资源的特征有:
土壤资源的相对不可再生性。土壤资源名义上是可再生资源,但从自然属性来看它是不可再生的,是有限的。
土壤资源数量的有限性。土壤资源位置固定,面积也相对固定,随着土地被占用的面积逐渐扩大以及人口剧增,土地资源越来越紧张。
土壤资源质量的可变性。土壤肥力会在物质循环和平衡中不断获得发育和提高,但如果无休止的向土壤过度索取,土壤肥力将逐渐下降。
土壤资源空间分布上的固定性。覆盖在地球表面的各种不同类型的土壤,在地面空间有相对的固定性位置,在不同生物气候带内分布着不同的地带性土壤。
在湿润或半湿润地区,由于不利的自然因素和人类不合理的经济活动,植被遭到破坏,土壤因此受到不同程度的侵蚀,再加上雨水和地表水的冲刷,出现水土流失现象。我国的水土流失面积已经达到190×10 4 平方千米,黄土高原90%的区域水土流失现象严重。
土地沙化是在干旱、半干旱地区,因气候变化和人类活动所导致的天然沙漠扩张和沙质土壤上植被破坏、沙土裸露的过程。人们过度利用土地,土地沙化现象越来越严重。我国沙化土地主要分布在西北、华北北部和东北西部。
由于不合理的开垦荒地和发展灌溉农业,土地盐碱化面积增加。我国由于人口压力大,在大力发展生产的同时,不注意排灌工程的配套、用水的管理和调节,土地盐碱化面积仍在不断扩大。
土壤肥力是指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气、热量的能力。由于土壤侵蚀和人们对土地的过度利用,土壤中有机质含量下降、营养元素短缺,造成土壤肥力下降,使土地不断退化。
近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物在土壤表面堆放和倾倒,有害废水在土壤中渗透,大气中的有害气体及飘尘也随雨水降落在土壤中,导致了土壤污染。
由于人口增长以及国家基建用地、乡村集体基建用地和农民建房用地,占用越来越多的耕地面积,人均耕地已逐年减少,人类的生存空间也将越来越小。
矿物质又叫无机盐,是地壳中自然存在的化合物或天然元素。人体内几乎含有自然界存在的所有元素,人们对矿物质的认识也多与对人体的研究有关,因为矿物质是构成人体组织和维持正常生理活动的重要物质。因为它们在人体中含量很少,生理需要量也很少,所以人们习惯把矿物质称为微量元素。
人们对矿物质的认识也是一个漫长的过程。铁是人们最早发现的人体必需的矿物质,后来人们又发现了碘。到20世纪60年代,人们已经认识了9种动物和人体必需的矿物质。同时,对矿物质在生命过程中的生理功能、代谢过程、缺乏症和中毒症等,都有了比较详细的了解。
矿物质可以分为主要矿物质和次要矿物质两大类。主要矿物质包括钠、钾、氯、钙、磷、镁及硫等,这些矿物质存在于人体的量相对来说比较多,人们对这些矿物质的需求量,每天也都大于100毫克;次要矿物质在人体内的量相对来说较少,如铁、锌、碘、氟、铜、硒、锰等,人们对这些矿物质的日摄取量通常都小于100毫克。
另外,像锡、镍、矽等矿物质,是否为人体所需要,人们还在进一步研究之中。
矿产泛指一切埋藏在地下或分布于地表的、或岩石风化的、或岩石沉积的、可供人类利用的天然矿物或岩石。矿产资源指经过地质成矿作用,使埋藏于地下或出露于地表、并具有开发利用价值的矿物或有用元素的含量达到具有工业利用价值的集合体。按其特点和用途,通常分为金属矿产、非金属矿产和能源矿产三大类。矿产资源属于非可再生资源,其储量是有限的。目前世界已知的矿产有1600多种,其中80多种应用较广泛。
矿产资源是重要的自然资源,是社会生产发展的重要物质基础。它是发展采掘工业的物质基础。矿产资源的品种、分布、储量决定着采矿工业可能发展的部门、地区及规模;其质量、开采条件及地理位置直接影响矿产资源的利用价值、采矿工业的建设投资、劳动生产率、生产成本及工艺路线等,并对以矿产资源为原料的初加工工业(如钢铁、有色金属、基本化工和建材等)以至整个重工业的发展和布局有重要影响。矿产资源的地域组合特点影响地区经济的发展方向与工业结构特点。
金属矿产是矿产资源的一种,是指可从中提取某种供工业利用的金属元素或化合物的矿产。
根据金属元素的性质和用途可将金属矿产分为黑色金属矿产,如铁矿和锰矿;有色金属矿产,如铜矿和锌矿;轻金属矿产,如铝镁矿;贵金属矿产,如金矿和银矿;放射性金属矿产,如铀矿和钍矿;稀有金属矿产,如锂矿和铍矿;稀土金属矿产和分散金属矿产等。
中国金属矿产资源品种齐全,储量丰富,分布广泛,已探明储量的矿产有54种。其中,铁矿资源已探明储量的矿区有1834处,总保有储量463亿吨,居世界第五位;锰矿资源有213处,总保有储量5.66亿吨,居世界第三位;铜矿资源有910处,总保有储量6243万吨,居世界第七位;金矿资源有1265处,总保有储量4265吨,居世界第七位;银矿资源有569处,总保有储量11.65万吨,居世界第六位;稀土资源有60余处,总保有储量约9000万吨,居世界第一位。
非金属矿产指的是除金属矿石、能源矿产以外,具有经济价值的任何种类的岩石、矿物或矿物集合体。根据其用途可将非金属矿产分为七类:机械加工工业非金属矿产、仪器仪表工业非金属矿产、电气工业非金属矿产、化学工业非金属矿产、硅酸盐工业非金属矿产、天然石材工业非金属矿产、美术工艺非金属矿产。
在我国,非金属矿产利用比较广泛。在工业方面,玻璃、化工、导弹等诸多部门,对非金属矿产的需求十分大。如制造玻璃需要大量硅石和长石,火箭、导弹的装置中耐热材料是石墨,石墨还在许多方面用作机械运转的润滑剂。在农业方面,农田中大量使用的由磷、钾矿石生产的磷肥和钾肥对于提高农作物产量有重要作用。此外,非金属矿产在建筑、冶金工业、陶瓷工艺等都有着非常广泛的应用。
能源矿产又称燃料矿产、矿物能源。是指赋存于地表或者地下的,由地质作用形成的,呈固态、气态和液态的,具有提供现实意义或潜在意义能源价值的天然富集物。据相关统计,我国国民经济生活中92%的一次能源取自矿物能源,石油、天然气和煤等能源矿产资源同时也是工业的重要原料。
中国能源矿产资源种类齐全、资源丰富,分布广泛。已知探明储量的能源矿产有煤、石油、天然气、油页岩、石煤、铀、钍、地热等8种。其中,煤炭资源有5345处,保有储量总量10025亿吨,居世界第三位;石油资源有油区32个,探明地质储量有181.4亿吨,剩余探明可采储量22.41亿吨,居世界第十一位;天然气资源量约70万亿立方米,剩余可采储量0.7060万亿立方米,居世界第二十一位;铀矿资源较少,探明储量居世界第十位之后;地热资源分布较广,在距地表2000米以上的范围内,约有相当于13711亿吨标准煤的能量;油页岩资源有64处,总保有储量315亿吨;石煤资源有93处,总保有储量42.56亿吨。
矿物是指地壳中存在的具有相对固定的化学成分和性质的天然单质或化合物。矿物是组成岩石的基础,目前已知的矿物约有3000种左右,大部分是固态的(如铁矿石),有的是液态的(如自然汞)或气态的(如氦)。
我们根据矿物的化学元素的组合可将矿物分为八大类。一,自然元素矿物。它又细分为金属、半金属和非金属。金属如自然铜、自然金等;半金属如自然铋等;非金属有自然硫、石墨等。二,硫化物及其类似化合物矿物。它又细分为:硫化物矿物,如黄铜矿;硒化物矿物,如硒碲矿;锑化物矿物,如锑铜矿;砷化物矿物,如砷锑矿;碲化物矿物,如碲金矿;铋化物矿物,如铋车轮矿。三,卤化物矿物。它又细分为:简单的卤化物矿物,如石盐;氧卤化物矿物,如氯铅矿。四,氧化物及氢氧化物矿物。它又细分为:氧化物矿物,如石英;氢氧化物及其类似的化合物,如水镁石。五,含氧盐矿物。它又细分为:硝酸盐矿物,如钠硝石;碳酸盐矿物,如方解石;硼酸盐矿物,如硼镁石等。六,硫酸盐矿物,如重晶石;碲酸盐矿物,如碲酸铁矿;铬酸盐矿物,如铬酸铅矿;钼酸盐矿物,如钼酸钙矿;钨酸盐矿物,如钨酸铅矿。七,磷酸盐矿物,如独居石;砷酸盐矿物,如臭葱石;钒酸盐矿物,如钒酸钡铜矿。八,硅酸盐。
矿石品位是衡量矿床经济价值的主要指标。它指单位体积或单位重量矿石中有用组分或有用矿物的百分含量。一般以重量百分比表示(如铁、铜、铅、锌等矿),有的用克/吨表示(如金、银等矿),有的用克/立方米表示(如砂金矿等),有的用克/升表示(如碘、溴等化工原料矿产)。
矿床有时也可称为矿体,是指由地质作用形成的、有开采利用价值的有用矿物的集合体或富集地。它是地质作用的产物。与一般的岩石不同,矿床具有经济价值。
矿床种类繁多,固体矿床分布最广,液态矿床有石油、热卤水和地下水,气态矿床有天然气。按成矿作用方式,矿床可分为内生矿床、外生矿床和变质矿床;按矿产性质和工业利用情况,可分为金属矿床、非金属矿床和能源矿床。
以下条件的综合分析和评价决定着一个矿床的经济价值:一,有用元素或矿物的含量要达到最低可采品位。如铜的最低可采品位是0.4%,铁的最低可采品位一般是25%。二,矿体的形状和内部结构。有用物质在岩石中均匀分布,也在局部集中,对于采矿难易和成本大小影响很大。三,矿床规模。指可采矿石的储藏量。如果矿床规模比较大,通过开采就能取得很高的经济效益。
矿物的鉴定是指对矿物的名称、种类、成分等特征进行鉴别与判定的过程。不同的矿物有着不同的外表特征及物理性质,因此,一般我们可以从矿物的外形、矿物的光学性质、矿物的力学性质等方面来对矿物进行鉴定。对于一些外在物理特征表现不明显的矿物,我们可以借助相关仪器进行更复杂、准确的鉴定。
不同的矿物具有不同的物理性质。我们可以运用肉眼和一些简单的工具、试剂对矿物的物理性质进行鉴别。矿物的物理性质包括光学、力学等性质。矿物的光学性质是指矿物在可见光作用下所表现的性质,包括透明性、光泽、颜色、条痕;矿物的力学性质是指矿物受外力作用后所表现出来的性质,包括矿物的硬度、解理、断口,以及弹性、挠性等。
钻石是已知最硬的物质,也
金属矿物是指具有明显的金属性的矿物,表面一般呈金属或半金属光泽。金属矿物分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是指铁和铁基合金,有色金属是指除铁和铁基合金以外的一切金属的通称。有色金属又分为有色重金属、有色轻金属、稀有金属、贵金属及半金属五类。有色重金属是指比重大于4.5的有色金属,有铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋等;有色轻金属是指比重小于4.5的有色金属,有铝、镁、钠、钙、锶、钡等;稀有金属是指在地壳中含量少又比较分散的有色金属,如钛、锂、镓、钪、钍等;贵金属是指在地壳中含量少、比重大、熔点高、价格贵的有色金属,如金、银等;半金属是指介于金属和非金属之间的有色金属,如硅、硒、碲、硼等。
晶体是指特定的原子、离子或分子按照一定的周期性,在结晶过程中,在空间形成的具有一定规则几何外形的固体。晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。我们身边的固体物质中,除了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外,几乎都是晶体。如我们吃的盐是氯化钠的结晶,味精是谷氨酸钠的结晶,冬天玻璃窗户上的冰花和天上飘下的雪花,是水的结晶。
晶体有三个特征:晶体有整齐规则的几何外形;晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变;晶体有各向异性的特点。因此,我们也可以把晶体表述成具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质。
物质内部原子排列的明显差异,导致晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如,晶体有固定的熔点,当温度高到某一温度便立即熔化;而玻璃及其他非晶体则没有固定的熔点,从软化到熔化有一个较大的温度范围。
宝石指的是色彩瑰丽、晶莹剔透、坚硬耐久、稀少,并可打制成宝石首饰的单矿物晶体,包括天然的和人工合成的,如钻石、蓝宝石等。也有少数是天然单矿物集合体,如玛瑙、欧泊。还有少数几种有机质材料,如琥珀、珍珠、珊瑚、煤精和象牙,也包括在广义的宝石之内。
宝石矿藏是指色泽美丽、硬度高、在大气和化学药品作用下不起变化的石料或矿物。可作装饰品、仪表轴承、研磨剂等。
根据其用途可将宝石分为三个类别:彩色宝石、钻石和玉石。彩色宝石是指那些有颜色的宝石,比如红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石、猫眼宝石、珍珠等;钻石是指无色的宝石,由于钻石的产量很大,而且本身又是无色的,所以将钻石单独拿出来归为一个类别;玉石这一类别是专门针对中国人划分的,指翡翠和白玉等多晶体集合体矿物,有白玉、碧玉、青玉、墨玉、黄玉、黄岫玉、绿玉、京白玉等。
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。我国的《能源百科全书》是这样定义“能源”的:“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见,能源是一种呈多种形式的,且可以相互转换的能量的源泉。
能源亦称能量资源或能源资源,是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源,包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源,以及其他新能源和可再生能源。
能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源,通常凡是能被人类加以利用以获得有用能量的各种资源都可以称为能源。由此可见,能源是自然资源的一部分。但并不是所有能源都归属于自然资源,如核能就不属于自然资源。
常规能源又称传统能源,是指已经大规模生产和广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源。其中如煤炭、石油、天然气、核能等属一次性不可再生的常规能源,这些能源短期内不可能再生;而水电则属于可再生能源,只要河流、水库不干涸,水电资源就能源源不断地供应。
新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源,如太阳能、风能、海洋能、地热能等,与常规能源相比,新能源生产规模较小,使用范围较窄。但新能源是世界新技术革命的重要内容,是未来世界持久能源系统的基础。
常规能源与新能源的划分是相对的。以核裂变能为例,20世纪50年代初开始把它用来生产电力和作为动力使用时,被认为是一种新能源。到80年代世界上不少国家已把它列为常规能源。太阳能和风能被利用的历史比核裂变能要早得多,由于还需要通过系统研究和开发才能提高其利用效率,扩大使用范围,所以还是把它们列入新能源。
初级能源是指天然形成的能源,又称一次能源或天然能源,是自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。初级能源包括化石燃料(如原煤、原油、天然气等)、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。
初级能源又分为可再生能源和不可再生能源。可再生初级能源是指能够重复产生的天然能源,如太阳能、风能、水能、生物质能等,这些能源均来自太阳,可以重复产生;不可再生能源由于短时间内无法迅速生成,因而是有限的,基本上是利用多少就损失多少,这一类主要是各类化石燃料、核燃料。20世纪70年代出现能源危机以来,各国都重视不可再生能源的节约,并加速了对可再生能源及新能源的研究与开发。
石油又称原油,是从地下深处开采的油状可燃粘稠液体。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,是化石燃料的一种。
石油的颜色变化很大,在透射光下从淡黄到深褐、棕色、黑色(通常呈黑褐色)。密度为0.8~1.0克/立方厘米,粘度变化较大,从常温下接近水到稠油呈半固态状。凝固点为-60~30℃不等,沸点范围为常温到500℃以上。石油可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。
组成石油的化学元素主要是碳和氢,其余为硫、氮、氧及微量金属元素(镍、钒、铁等)。碳和氢形成的烃类化合物构成石油的主要成分,约占95%~99%,含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害,在石油加工中应尽量除去。
石油在中东地区-波斯湾一带储藏丰富,在俄罗斯、美国、中国、南美洲等地的储藏量也很大。中国是发现和利用石油最早的国家,建国后石油工业取得了巨大发展,石油年产量从1978年起都在1亿吨以上。
煤炭是固体化石燃料的一种。它是古代植物的枝叶和根茎长期埋藏在地下并与空气隔绝,在高温高压条件下,经过一系列复杂的生物化学和物理化学变化,逐渐形成的固体可燃矿物。煤炭不仅是重要的燃料,也是冶金工业和化学工业的重要原料,主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。
煤的种类很多,按煤的成因不同,可分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤和残植煤等。按用途、加工方法和质量规格共分精煤、粒级煤、洗选煤、原煤、低质煤等5大类、28个品种。工业上,根据煤的可燃基挥发分和胶质层最大厚度两个指标,将煤分成褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤、不粘煤、弱粘煤等10大类和相应的24个小类。在这10大类煤中,除了褐煤和无烟煤外,其他的都是烟煤。
世界煤炭资源丰富,在各大陆、大洋岛屿都有分布。但煤炭在全球的分布很不均衡,各个国家煤的储量相差也很大。中国、美国、俄罗斯、德国煤炭的储量比较丰富,它们也是世界上的主要产煤国,其中中国是世界上煤炭产量最高的国家。
天然气是古代生物遗体长期沉积地下,在适当的温度和压力条件下,经过漫长、复杂的变化过程而形成的气态碳氢化合物。广义的天然气是指地壳中一切天然生成的气体,包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等。石油工人所说的天然气多指油田气和气田气。
根据天然气中含油量的多少,可分为干气和湿气。如果只含有甲烷或甲烷含量高于90%,则称为干气;若甲烷含量低于90%,则称为湿气。将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来,就得到了液化石油气。
天然气的主要用途是作燃料,向家庭提供的天然气可用来烹饪和取暖,压缩天然气则可用作其他汽车燃料的清洁替代物。天然气还能用来发电,可缓解能源紧缺,减少环境污染。还可用于工业生产,如制造炭黑、化学药品和液化石油气等。同时它还是制造氮肥的最佳原料,具有成本低、污染少等特点。另外,天然气还被用于制造纤维、玻璃、钢铁、塑料、油漆以及其他产品。
2005年,全球已探明的天然气总储量为179.53万亿立方米。世界上天然气储量最丰富的国家有俄罗斯、伊朗、卡塔尔、沙特阿拉伯、阿联酋等,主要的生产国有俄罗斯、美国、伊朗、挪威、阿尔及利亚等。
太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。狭义的太阳能是指太阳辐射的光热、光电和光化学的直接转换。从广义上来讲,地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能、生物质能以及部分潮汐能都来源于太阳。
现在太阳能的利用还不是很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题;生活中利用太阳能主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房等方式。
新能源的利用示意图
太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,分布范围十分广泛且总量巨大。既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。但是,利用太阳能也存在一定的限制,到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能源密度很低,比较分散,开发与利用的成本比较高。同时,由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔等自然条件的限制,以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,太阳能又呈现出不稳定性,增加了开发利用的难度。
生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用,把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。
生物质能具有可再生、污染小、分布广泛、总量丰富的特点。依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为五大类:林业资源,主要是薪炭林,也包括森林工业的一些残留物如残留的树枝、树叶和锯末、木屑等,还有林业副产品果壳、果核等;农业资源,包括农业作物、农作物秸秆和农业加工业的废弃物如稻壳等;畜禽粪便,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物;生活垃圾,主要是城镇居民生活、商业和服务业的各种生活污水和固体废弃物,以及少量建筑业垃圾;工业有机废水和固体废弃物。
生物质能的应用十分广泛。农作物的秸秆、薪柴等可以直接用作燃料;动物粪便等可以通过微生物作用生成沼气,用于燃气或发电;生物质可以采用热解法制造液体和气体燃料,如燃料酒精、生物柴油等,也可制造生物炭等固体燃料。
地球上的生物质能资源极为丰富,而且生物质能是一种无害的能源,但目前的利用率还不到3%。
风能是指地球表面大量空气流动所产生的动能。风的产生是由于地面接受太阳辐射后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同引起各地气压的差异,导致高压区的空气向低压区流动。据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家,中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。
风能的利用主要用作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。
以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是投资少、工效高、经济耐用。目前,世界上约有一百多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许多牧场,都设有这种风力提水机。在很多风力资源丰富的国家,科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等。
利用风力发电,以丹麦应用最早,而且使用较普遍。丹麦虽只有500多万人口,却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国,世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦,世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术,丹麦是名副其实的“风车王国”。
地热是地热资源的简称,它是由岩石、热水、地质构造等因素形成的一种综合性能源。地球内部蕴藏着巨大的热能,这些热能相当于现在全球能耗的45万倍。火山与温泉都是常见的一些地热形式。
地热一般分为湿地热和干地热两大类。湿地热是指蕴藏在地下2000米以内岩层中的热水、热蒸汽,或出露地表成为温泉的地热;干地热则是指储存在地壳深部3000~5000米的高温岩石的炽热能。一般来说,从地面向下,平均每深100米,地温便会升高3℃,如果有些地方每深100米会增加几十度,这种地方就被称为地热异常区。
现在人们能够控制和利用的地热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层。利用方法主要有两种,一种是地热取暖,一种是地热发电。
温泉是指水温超过20℃的泉。水温超过当地年平均气温的泉也称温泉。温泉多是由降水或地表水渗入到地壳深处形成的地下水,吸收四周岩石的热量后成为热水,并上升流出地表形成的。温泉大多发生在山谷中河床上。
温泉可以按温度分为冷泉、低温泉、热泉、高热泉四种。低于34℃的泉水称为冷泉;34~38℃的泉水称为低温泉;热泉的水温在38℃以上;温度等于或略超过当地的水沸点的泉水称高热泉或沸泉。
地下温泉储存有大量热能,除医疗、洗浴外,还广泛用于工农业生产等方面。利用温泉水发电,不用消耗燃料,也不需要锅炉车间及其相应设备,无废渣,不会造成环境污染。在工业生产领域,丝织、印染、造纸、酿酒、皮革加工处理等工艺流程中利用温泉水,可节约资源,大大降低生产成本。低温泉主要用于农业方面的保温育苗、温室栽培、人工孵化、水产养殖和调节灌溉水温等。
中国已知的温泉点约2400多处。台湾、广东、福建、江西、云南、西藏等地温泉较多,其中最多的是云南,有温泉400多处。腾冲的温泉最著名,数量多,水温高,富含硫质。北京利用温泉有着悠久的历史,有许多著名的温泉,如延庆佛峪口温泉、昌平小汤山温泉、海淀温泉村温泉、密云司马台温泉等。
世界地热资源主要分布于以下五个地热带。
环太平洋地热带:世界最大板块的太平洋板块与美洲、亚欧、印度洋板块的碰撞边界,即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利,从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。世界许多地热田都位于这个地热带,如美国的盖瑟斯、墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽、日本的松川等地热田。
地中海、喜马拉雅地热带:亚欧板块与非洲、印度洋板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田、中国西藏的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。
大西洋中脊地热带:大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。
红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带:包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。
其他地热区:除板块边界形成的地热带外,板块内部靠近边界的部位在一定的地质条件下也有高热流区,可以蕴藏一些中低温地热,如中亚、东欧地区的一些地热田,中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。
核裂变又称核分裂,是指由较重的原子核裂变成较轻的原子核,同时释放出能量的一种核反应形式。原子核在发生核裂变时,能释放出巨大的能量,称为原子核能,俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。
只有那些质量非常大的原子核如铀核、钚核等,才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或多个质量较小的原子核,同时放出2~3个中子和很大的能量,中子再去撞击其他原子核使其接着发生核裂变。这个过程持续进行下去,称为链式反应。
由于第二次世界大战的需要,核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。目前,人们除了将核裂变用于制造原子弹外,还在努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福,让核裂变在人们的控制下进行,核电站就是这样的装置。
核聚变的过程与核裂变相反,是几个较轻的原子核聚变成一个较重的原子核,同时释放出能量的过程。太阳内部连续进行着氢聚变成氦的过程,它的光和热就是由核聚变产生的。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘(dao)、氚(chuan)等。
与核裂变相比,核聚变有两大优点。一是核聚变比核裂变放出的能量更大,而且地球上蕴藏的核聚变能比核裂变能丰富得多,约为核裂变能的1000万倍。核聚变所需的原料——氢的同位素氘可以从海水中提取,可以说是取之不尽的。据测算,每升海水中含有0.03克氘,地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。
核裂变反应过程示意图
核聚变的第二个优点是安全无污染。它不会产生污染环境的放射性物质,同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续稳定地进行,所以是安全的。
核聚变能释放出巨大的能量,但要利用这种能量为人类服务,就必须能够合理地控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。目前,美、英、俄、德、法、日等国都在竞相开发核聚变发电。
核燃料是指可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。重核的裂变和轻核的聚变是获得实用核能的两种主要方式。核燃料在核反应堆中“燃烧”时产生的能量大大高于化石燃料,1千克铀235完全裂变时产生的能量约相当于2500吨煤。
核燃料可分为两类。铀235、铀233和钚239是发生核裂变的核燃料,称裂变核燃料。其中铀235存在于自然界,而铀233、钚239则是钍232和铀238吸收中子后形成的人工核燃料。从广义上说,钍232和铀233也是核燃料。氘和氚是能发生核聚变的核燃料,称聚变核燃料。氘存在于自然界,氚是锂6吸收中子后形成的人工核素。由于至今还没有建成使用聚变核燃料的反应堆,因此通常所说的核燃料指的只是裂变核燃料。
氢是自然界中存在最普遍的元素,宇宙质量的75%左右都是由氢构成的。除了空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态存在于水中,而水是地球上最广泛的物质。据估计,如果把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还要大9000倍。因此,利用氢燃料被认为是21世纪解决能源危机问题的重要途径之一。
氢作为燃料除了能量储备大外,还有很多其他优点,比如发热值高、清洁无污染、利用形式多等。氢作为燃料具有其他燃料不能相比的优点,但氢燃料的开发和利用也存在着许多困难。首先,氢主要以化合物的形式存在,必须先进行提取。但氢的提取不但需要消耗众多能量,还会产生众多废气,而且制氢效率很低,到目前为止还没有找到廉价的制氢方法。其次,由于氢易气化、着火、爆炸,需要找到一种有效的方法来妥善解决氢能的贮存和运输问题。另外,科学家发现,使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4~8倍,这样可能会使云层增多,还会加剧臭氧洞的扩大。
虽然氢燃料有以上不足之处,但它的清洁、高效等优点仍然吸引着众人的目光。早在第二次世界大战期间,氢就被用作A-2火箭发动机的液体推进剂。1960年,液氢首次被用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料的。现在,氢已经是火箭领域的常用燃料了。
凡因自然变异引起的危害人类财产和生存条件等各类灾害性的事件都叫做自然灾害。按照引起各种自然灾害发生的因素及其表现形式来划分,自然灾害大致可以分为四大类:气象灾害,这类灾害主要由大气圈变异活动引起的;海洋灾害,这类灾害是由岩石圈活动引起的;地质灾害,这类灾害主要由岩石圈活动引起的;农林病虫害,这类灾害主要由生物圈变异活动引起的。
当然上述划分并不是绝对的,引发各种灾害的原因很复杂,一种自然灾害往往会同时受到来自太阳与其他天体的影响、地球的整体运动与变化、各个圈层整体运动所带来的影响等等。而且一种灾害往往会对其他圈层都会产生一定的作用,可能引发好几种不同的灾害。
不同自然灾害形成的过程有快有慢,根据其形成所需时间的长短,我们又可以将它分为两大类。一类是突发性自然灾害,如地震、洪水、冰雹、农林病虫害等,致灾因子往往在几个月、几天、几小时、几分钟甚至几秒钟之内就会发展为灾害;另一类是缓发性自然灾害,如土地沙漠化等,致灾因子通常需要几年甚至更长的时间才能发展为灾害。
自然灾害发生时,由于其巨大的破坏性,会给人体造成死亡、伤残等生理伤害。同时,自然灾害发生时,可能造成断水、粮食缺乏、房屋倒塌等后果,这样又会对引发人们恐惧等心理或精神伤害。据不完全统计,世界上每年有数亿人遭遇自然灾害的袭击,上千万人因此而失去生命。
自然灾害的发生会带来直接或间接的财产损失。自然灾害发生时,会对作物、林木、房屋、道路等造成不同程度的损毁,形成直接的经济损失。与此同时,自然灾害导致工厂停产停工、交通通信中断,造成物资生产流通、商贸等方面的损失,这些称之为间接经济损失。
自然灾害还会对自然资源和环境造成破坏。如火山喷发时喷出的火山灰和有毒气体会使周围的土地、森林遭到损毁,致使大气污染等。一般来讲,自然灾害对自然资源与环境的破坏相对于人员、财产的损失具有滞后性与隐蔽性,需要等到自然灾害发生一段时间后才会显现出来。
农林病虫害是指影响和破坏植物正常生长发育的病害和虫害,其中病害又包括真菌病害、细菌病害、病毒病害三种。
植物感染上病害后,有的会出现叶片变黄,有的因体内组织受到破坏而死亡,有的出现枝干、花、果实、嫩芽、根部腐烂,有的则整株或局部组织出现不正常的形态变化(即畸形),还有的则因叶片或全株失水而凋谢(即萎蔫)。而害虫对植物的危害也不小,它们聚集在植物的体内或体表,啃噬植物的叶子、嫩芽、茎、皮、根以及果实等,轻则影响植物的生长,造成农业和林业上的减产,重则导致植物体死亡。
要控制病虫害首先就要搞好管理,及时清理杂草、藻类和枯枝烂叶,集中放置垃圾,因为这些东西很容易寄生小虫和病菌;及时清除感染病虫害的植株。栽培时,应选用安全的种子、种苗,尽量选用对病虫害有抵抗力的品种。为了防治害虫,应保护害虫的天敌,如各种益鸟、益虫等。如果病虫害比较严重,可以适当地喷洒安全、高效的农药。
大气对人类生命财产、国民经济建设、国防建设等方面造成的直接或间接的损害,就是气象灾害。
气象灾害的特征主要有几下几点:种类多,主要的气象灾害有7大类20多种,若细分,可达数十甚至数百种;范围广,一年四季各种地貌上都可能发生气象灾害;频率高,我国每年都会发生旱、涝、台风等多种灾害;持续时间长,同一种气象灾害往往会连季、连年出现,如我国的春夏连旱;群发性强,某些灾害常在同一时段内的不同地区发生雷雨、冰雹、大风等灾害;连锁反应强,暴雨往往会引发洪水、泥石流、植物病虫害等灾害;灾情重,气象灾害造成的损失一般较大。
气象灾害分为天气气候灾害和气象次生衍生灾害两种。天气气候灾害,是指因台风、暴雨、冰雹、大风、沙尘、冻雨、霜冻、干旱、洪涝等因素直接造成的灾害;气象次生衍生灾害,是指由气象因素引起的山体滑坡、泥石流、森林火灾、酸雨等灾害。
世界上主要的气象灾害有20多种,主要种类有暴雨、干旱、干热风、高温、冻害、冻雨、雪害、雹害、风害、龙卷风、雷电、连阴雨、浓雾、酸雨等。
暴雨一般是指每小时降雨量16毫米以上,或连续12小时降雨量30毫米以上,或连续24小时降雨量50毫米以上的降水。我国气象上规定,24小时降水量为50毫米或以上的雨称为“暴雨”。按其降水强度大小又分为三个等级,即24小时降水量为50~99.9毫米称“暴雨”;100~200毫米为“大暴雨”;200毫米以上称“特大暴雨”。
暴雨来得快,雨势猛,而且经常夹杂着大风,不仅影响工农业生产,而且可能危害人民的生命,造成严重的经济损失。
暴雪一般是指在24小时内降雪量大于等于50毫米的恶劣的天气现象。2008年初,我国南方地区就经历了一场特大的暴雪灾害,给当地的交通、工农业生产、人们日常生活带来了巨大的影响。
暴雪预警信号分四级,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。12小时内降雪量将达4毫米以上,或者已达4毫米以上且降雪持续,可能对交通或者农牧业有影响时,是蓝色预警标准;12小时内降雪量将达6毫米以上,或者已达6毫米以上且降雪持续,可能对交通或者农牧业有影响时,是黄色预警标准;6小时内降雪量将达10毫米以上,或者已达10毫米以上且降雪持续,可能或者已经对交通或者农牧业有较大影响时,是橙色预警标准;6小时内降雪量将达15毫米以上,或者已达15毫米以上且降雪持续,可能或者已经对交通或者农牧业有较大影响时,是红色预警标准。
飑线是由许多雷暴单体(其中包括若干超级单体)侧向排列而形成的强对流云带,是一种排列成带状的雷暴群。其宽度最小可能不足一千米,最宽可以到几十甚至上百千米,长度一般在几十千米至几百千米之间,维持时间短则几小时,长则十几小时。
飑线产生于强烈不稳定的气流中,具有不同特征的两个气团相互碰撞时可能会产生飑线。因此,飑线多发生于急流区或风的铅直切变较大的区域。
飑线能量大,发生非常突然,很难预报,而且通常会伴有雷暴、大风、冰雹等过程,因此具有很强的破坏力,对企业生产和人们的生活会造成严重的灾害。
当接近地面的空气冷却至某种程度时,空气中的水气便会凝结成细微的水滴悬浮于空中,使地面的水平能见度下降,这种天气现象称为雾。大(浓)雾则是指在春、秋季或梅雨时节,在锋面到达前的高压回流影响下,出现的大范围而且持续久的雾。
大(浓)雾的出现,会降低能见度,如果能见度不到200米,就会对陆面、海上、空中等交通造成很大的影响。据统计,高速公路上因雾等恶劣天气造成的交通事故,大约占总交通事故的1/4左右。
杀人雾之名来自1952年发生在英国伦敦的烟雾污染事件。1952年12月5日~8日,伦敦出现大雾天气,空气中的煤烟粉尘及其中的SO2、SO3与雾混合在一起,彼此产生化学反应,使许多城市居民都感到呼吸困难、眼睛刺痛,仅四天时间内死亡了4000多人,在之后的两个月时间内,又有8000人陆续死亡。此后又发生数起此类事件,造成近万人死亡。由此,伦敦烟雾被形象地称之为“杀人雾”。
气象上称6级(12米/秒)及其以上的风为大风。长时间的大风会使土壤风蚀、沙化,对作物和树木产生机械损害,造成倒伏、折断、落粒、落果及传播植物病虫害等;大风还能吹翻船只,拔倒大树,折断电杆,倒房翻车,还能引起风暴潮,助长火灾等。这些将大大影响人们正常的生产、生活活动。
气象部门按大风来临时间迟早和风力大小分为四级(除台风外),分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。
蓝色预警的标准是:24小时内可能受大风影响,平均风力可达6级以上,或者阵风7级以上;或者已经受大风影响,平均风力为6~7级,或者阵风7~8级并可能持续。
黄色预警的标准是:12小时内可能受大风影响,平均风力可达8级以上,或者阵风9级以上;或者已经受大风影响,平均风力为8~9级,或者阵风9~10级并可能持续。
橙色预警的标准是:6小时内可能受大风影响,平均风力可达10级以上,或者阵风11级以上;或者已经受大风影响,平均风力为10~11级,或者阵风11~12级并可能持续。
红色预警的标准是:6小时内可能受大风影响,平均风力可达12级以上,或者阵风13级以上;或者已经受大风影响,平均风力为12级以上,或者阵风13级以上并可能持续。
干热风又叫干旱风、火风、热风,是在暖季出现的一种既干又热并且具有一定风力的灾害性天气。各地划分干热风的标准不同,多数地区以日最高气温≥30℃、14小时内相对湿度<30%(水稻区60%)、风速>3米/秒为标准。根据不同的表现特征,干热风可分为三种类型,一是高温低湿型,其特点是高温干旱;二是雨后枯熟型,其特点主要是雨后突然出现高温晴朗的天气造成小麦青枯或枯熟,多发生在华北或西北等地;三是旱风型,其特点是温度低风速大,但气温不一定高于30℃。
干热风多发生在春末夏初,中纬度地区比较常见。干热风能对农作物的生长产生危害,因为植物在持续高温、干旱的环境下,由于体内水分大量蒸腾和叶绿素受到破坏而无法进行光合作用,会很快萎黄枯死。更重要的是,它还能造成农作物大量减产。
为防御干热风造成的灾害,可以选择培育抗干热风强的品种,合理搭配早、中、晚熟品种,可以调整播种期,还可以通过营造防护林、搞好农田水利建设来改善局部的小气候,必要的时候可以适时喷洒草木灰水和化学制剂。
顾名思义,寒潮就是高纬度地区大规模的强冷空气如潮水般向中、低纬度入侵,造成所经地区气温急剧下降,出现大风、雨雪天气的现象。我国气象局规定,强冷空气入侵后,如果地面气温在24小时内下降10℃以上,并且白天最低气温在5℃以下的才称为寒潮,达不到这个标准的,则称为强冷空气活动或冷空气活动。
寒潮的故乡在北极地带、俄罗斯西伯利亚以及蒙古等地,这些地区由于地处高纬度,太阳的辐射热量较弱,特别是北极地区长期见不到阳光,而且长年被冰雪覆盖,就像一个天然的大冰窖,储存了大股冷气团,冷气团积累到一定程度时便向南方倾泻、泛滥,从而形成寒潮。寒潮一般出现在每年的秋末、冬季和春初。
寒潮是一种影响中、低纬度的自然灾害,它带来的大风雪扰乱了人们正常的生产和生活,而急剧降温则造成农作物和牲畜被冻死、冻伤,尤其是春、秋季节发生的寒潮更加危险,因为此时农作物正处在发芽或结果的关键时期,一旦遭遇寒潮,很可能造成重大损失。
冻害是指农作物及牲畜在越冬期间因遇到0℃以下或长期持续在0℃以下温度而发生生理伤害和死亡现象的一种农业气象灾害。
寒潮是引起大面积冻害的一个最主要的因素。这是因为在冬天大股的冷空气会从高纬度地区向低纬度地区扩张,使得所经地区出现大范围急剧降温和大风、雨雪天气。作为一种农业气象灾害,冻害的发生除了要受到寒潮强度和路径的影响外,还与农作物和牲畜等农业对象本身的抗寒能力密切相关,同时也与地理位置、地形、地势、地表性质等有着密切的关系。
根据灾害发生的时期,冻害又可以分为初冬冻害、严冬冻害、晚冬冻害三种类型。从初冬到冬至期间发生的冻害为初冬冻害;从冬至到大寒期间发生的冻害为严冬冻害;大寒以后发生的冻害为晚冬或初春冻害。严冬发生冻害的频率最多,但是从对农业生产的危害程度来看,则以初冬冻害和晚冬冻害最为严重,因为这时小麦、油菜等越冬作物在初冬和晚冬时期抵抗寒冷的能力较弱,容易受到伤害,而严冬时期它们的抗寒能力比较强,不容易受到伤害。
冻害持续时间长,波及范围广,危害严重,由于在降温的同时往往还会伴随着降雪或冻雨等恶劣天气,对农作物和牲畜都有危害,有时厚厚的积雪还会影响正常的交通运输。
干旱是指淡水总量少,不能满足人的生存和发展的气候现象。它与我们常说的旱灾不同,旱灾只是一种偶发性的自然灾害,甚至在降水量丰富的地区也会因一时的气候异常而发生旱灾。而干旱是一种长期的现象,它比较容易发生在降水量偏少的地区。
导致干旱的原因很复杂,其中高气压的控制是最重要的因素。长年处在高气压控制下的地带通常干燥少雨,气候干旱,如撒哈拉、阿拉伯、澳大利亚等沙漠就是因为长年处在副热带高气压控制下,降雨量少而造成的;而长年处在低气压控制下的地带雨水丰沛,气候湿润。另外,有无季风以及距离海洋的远近也是决定气候是否干燥的一个重要的自然因素,如我国的塔克拉玛干沙漠、蒙古戈壁以及中亚沙漠等就是因为远离海洋,海洋上吹来的带有丰沛水汽的湿润季风难以到达这个地区,因而造成了干旱气候。
除了自然因素引起干旱外,人为的破坏也是一个很重要的方面。人口急剧增加,再加之人类活动造成水体污染以及用水浪费严重,导致有限的水资源越来越短缺。而森林、草原等植被遭到人类的破坏后,蓄水功能减弱,使得地下水和土壤水减少。
干旱带来的直接灾难就是水资源严重匮乏,继而导致农作物减产,生态系统恶化,因此一些环境和资源学家指出,水资源匮乏在未来将是影响人类生存和发展的最大威胁。
空气温度达到或超过35℃时称为高温,达到或超过37℃时称酷暑。高温灾害主要是气温太高而引起人员、动植物不能适应的现象。连续高温酷暑会使人体不能适应而影响生理、心理,甚至引发疾病死亡。
低温灾害是指温度下降到某种程度时,对作物产生胁迫影响或危害,造成一定经济损失的灾害。
根据低温现象发生的时空变化和对作物的影响特点,通常把低温灾害划分为冷害、寒害、霜冻、冻害等。同时可以将低温灾害划分为两大类型:零上低温型和零下低温型。零上低温型包括冷害与寒害,零下低温型包括霜冻和冻害。
大多数植物由于缺乏对低温的适应能力,当环境温度骤然降低时就会受到影响。低温会严重会影响植物的正常生长、发育甚至造成死亡。
江、河、湖泊、海洋等水体自然上涨,超过常规水位溢出来,淹没人类的农田、城镇等,从而危及到人类的财产和生命,便造成了洪涝灾害。
根据灾害引发的结果和带来的影响,洪涝灾害可分为洪水、涝害、湿害三种:洪水是指因连降暴雨引起山洪暴发、河水泛滥、淹没城镇和农田、毁坏公共设施及房屋、淹死人畜等现象;涝害是指雨水过多或过于集中造成积水成灾;湿害是指洪水、涝害过后由于排水不良,土壤内的水长期处于饱和状态,植物根系缺氧窒息而死所形成的灾害。
与其他自然灾害相比,洪涝灾害的发生具有明显的季节性、区域性以及可重复性的特点。例如我国长江流域中下游地区几乎每年夏季都要发生一次或若干次洪涝灾害,且每次引发洪涝灾害的原因基本上都相同,而黄河地区则表现出不同的特征。同时,洪涝灾害还具有破坏性大、波及面积广泛的特点。
灰霾又称大气棕色云,是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10千米,普遍有混浊现象,使远处光亮物微带黄、红色,使黑暗物微带蓝色的天气现象。黄淮海地区、长江两岸、四川盆地和珠江三角洲是目前我国灰霾发生比较严重的四个地区。
灰霾的组成成分非常复杂,包括矿物颗粒、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶等多种有害人类健康的大气颗粒物,对人们的身体及心理会产生不良影响。灰霾出现时,会导致室外能见度低,污染持续,由此产生交通阻塞、事故频发等危害。此外,灰霾会加快城市光化学烟雾污染进程,影响城市的生产生活活动。
结(积)冰是指由于低温、冻雨、下雪等天气而引起的河面、湖面、海面封冻,雨雪后路面结(积)冰的现象。应对结冰,我们应注意添衣保暖,出门最好穿防滑鞋,不骑自行车。开车时司机应注意路况,减速慢行,不要猛刹车或急拐弯,小心驾驶。不要在结冰的操场或空地上玩耍。
结冰会对供电网造成极大的危害,如天上落下冻雨,掉在电线上(当然还有其他)马上就结成坚实的冰,之后,结的冰柱会越来越大,越来越重,电线承受不了,最后成灾。结冰也会对交通运输产生很大的危害,由于路面结冰,易出现交通事故;一些河段结冰,会阻碍航运,严重的还会发生凌汛,可能造成重大损失。结冰会造成严重的霜冻灾害,冻坏农作物,影响农业生产。
雷暴是大气不稳定的产物,它是积雨云及其伴生的各种强烈天气(闪电、雷击、下雨等)的总称。雷暴多发生在下午。夜间因云顶辐射冷却,使云层内的温度层结变得不稳定,也可引起雷暴,称为夜雷暴。
根据大气的不稳定性及不同层次里的相对风速,雷暴可分为单细胞雷暴、多细胞雷暴及超级细胞雷暴三种。其中超级雷暴是由各种不同程度的雷暴组成,其破坏力最大,并且有30%的可能会产生龙卷风。
雷电是大气中一种伴有闪电和雷鸣的放电现象。雷电产生于积雨中,积雨云在形成过程中,某些云团带正电荷,某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应,使地面或建筑物表面产生异性电荷,当电荷积聚到一定程度时,不同电荷云团之间,或云与大地之间的电场强度可以击穿空气,开始游离放电,这在气象上称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的,当到达地面时,便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里,由于异性电荷的剧烈中和,会出现很大的雷电流(一般为几十千安至几百千安),并随之发生强烈的闪电和巨响,由此就形成雷电。
连阴雨是指初春或深秋时节接连几天甚至持续几十天的阴雨连绵、阳光寡照的寒冷天气现象。连阴雨同春末发生于华南的前汛期降水和初夏发生于江淮流域的梅雨不同,后两者虽在现象上也可称连阴雨,但温度、湿度较高,雨量较大;而连阴雨的主要特点是温度低,日照少,雨量并不大。
连阴雨又称低温连阴雨,低温是其主要特点,而低温对农业生产会产生不利的影响。如初春连阴雨,往往出现在水稻播种育秧时节,容易造成大面积烂秧现象;而秋季连阴雨如果出现较早,又会影响晚稻等农作物的收成。
雪崩是一种雪山冰雪的迁移过程,它是指当积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时,便向下滑动,引起大量雪体崩塌的自然现象。
大量积雪从山体高处受重力作用顺山坡向山下崩塌,一般速度可以达20~30米/秒,并且速度会随着雪体的不断下降逐渐加快,最快的雪崩达到97米/秒,也因此,雪崩具有突然性、运动速度快、破坏力大等特点。它能摧毁大片森林,掩埋房舍、交通线路、通讯设施和车辆,此外,它还能引起山体滑坡、山崩和泥石流等自然灾害。
越干燥的雪在雪崩时移动速度
1981年4月12日,一块体积约一栋房子那么大的冰块从阿拉斯加的三佛火山顶部冰川上滑下,落在旁边的雪坡上,造成数百万吨雪迅速下滚。这次雪崩将沿途13千米地区全部摧毁。据有关数据显示,该雪崩产生了长达160千米的粉末状雪云,是迄今为止纪录上最为严重的一次。
沙尘暴号称“黑色风暴”,它是指沙尘在风力作用下四处飞扬,使得地面能见度小于1千米的一种灾害性天气现象。全球有中亚、北美、中非和澳大利亚四大沙尘暴高发区,中国西北地区也是沙尘暴高发区。
沙尘暴的形成固然有气候方面的原因,如干旱少雨、气温上升等,但是自然环境恶化、生态系统脆弱、荒漠化加剧则是更为重要的原因。由于人口急剧膨胀,乱砍滥伐树木,过度放牧,以及不加保护地修路、开矿、建设房屋等使得地表土壤变得松散,地表裸露,遇到大风时就会尘土飞扬,容易形成沙尘暴。
沙尘暴的危害很多,它造成人畜伤亡,农田毁坏,农作物减产,建筑物倒塌,其危害不亚于台风和龙卷风。近5年来,我国西部地区一共遭受20多次沙尘暴袭击,死亡人数超过200多人,造成经济损失高达12亿多元。而且由于沙尘暴中含有不少于38种化学元素,散布在大气中,污染了大气环境,同时也对土壤及农业生产带来了长期的、潜在的危害。此外,农作物所赖以生存的表层土壤被刮走后,产量会急剧下降。
森林火灾是指失去人为控制的、在林地内蔓延的一种对森林、森林生态系统造成危害的火灾。它具有突发性强、破坏性大、处置救助困难的特点。
根据火灾发生后烧毁林木面积的大小,我们可以把森林火灾分为四种:森林火警,受害的森林或其他林地面积不足1公顷;一般森林火灾,受害森林面积为1~100公顷;重大森林火灾,受害森林面积100~1000公顷;特大森林火灾,受害森林面积为1000公顷以上。
森林号称地球的肺,具有极高的经济效益、生态效益和社会效益。目前,全世界几乎每年都要发生数万起森林火灾,被烧毁的森林面积高达数百万或数千万公顷。森林资源被大量烧毁后,严重破坏了生态系统平衡,威胁到野生动物的生存,继而影响到人类的生存和发展,这远比森林病虫害、乱砍滥伐要严重得多。
引发森林火灾的原因很多,既有自然原因,也有人为原因。先说自然原因,雷击树木、火山喷发、植物堆积发酵升温引发自燃、泥炭在异常干旱的年份发生自燃等,都会造成森林火灾。不过绝大多数的森林火灾都是人为原因引起的,例如工矿企业生产时进行爆破、用火不慎,农业烧毁林地开垦田地、烧炭,人们在林区吸烟、做饭、取暖,林区村镇的火灾蔓延等等都会引发森林火灾。
海洋灾害是指海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害。海洋灾害主要有灾害性海浪、海冰、赤潮、海啸、海水入浸和风暴潮等。与大气相关的海洋灾害性现象还有“厄尔尼诺现象”和“拉尼娜现象”、台风等。
引发海洋灾害的原因主要有大气的强烈扰动,如热带气旋、温带气旋等;海洋水体本身的扰动或状态骤变;海底地震、火山爆发及其伴生的海底滑坡、地裂缝等。海洋自然灾害不仅威胁海上及海岸,有些还危及沿岸城乡经济和人民生命财产的安全。
风暴潮又叫“气象海啸”、“风暴海啸”,它是指大风或气压急剧变化引起海平面上升,使得海水漫溢到陆地上而酿成灾害的现象。相反,如果海平面大幅度异常下降也会使海滩大面积裸露而形成“负风暴潮”灾害。
根据形成原因,风暴潮可分为热带气旋风暴潮(台风风暴潮)和温带风暴潮两大类。热带气旋风暴潮是由热带气旋(台风)引起的,多发生在夏秋季节,经常出现在热带海洋沿岸地区,它的特点是来势猛、速度快、强度大、破坏力强。温带风暴潮是由温带气旋引起的,多发生在春秋季节,经常出现在中纬度的温带沿海地区,尤其是欧洲北海沿岸、美国东海岸以及我国的北方海区沿岸,它的特点是涨水过程比较缓慢,强度也不及前者大,但是影响的范围较广。
风暴潮能冲垮沿海地区的码头、摧毁盐田、淹没农田、破坏建筑物以及工程设施,同时也是开发浅海油田时难以防患的大害。总之,它会对沿海地区人们的生命财产造成巨大的损害。
海啸是由海底地震、火山爆发或海底塌陷、滑坡所激起的巨大的具有破坏性的波浪。与因日月引力形成的潮汐不同,海啸的力量直接来自海底,因而在波浪中最具破坏性,以致日本人称它为“律波”,意思是涌向湾内和海港的具有破坏性的巨浪。
绝大部分海啸都是由海底大地震引起的,历史上有记载的地震海啸有80%都集中在太平洋地区,尤其是环太平洋地震带的西北太平洋海域最为集中。除了西北太平洋海域外,海啸在日本太平洋沿岸、太平洋的南部和西南部、夏威夷群岛以及中南美洲也经常发生,其中日本、智利、秘鲁、夏威夷群岛和阿留申群岛沿岸受海啸灾害最为严重。
海啸平均每年发生一次,给人类造成极大的损失。海啸形成的巨浪能所向披靡地越过海岸线,以摧枯拉朽之势摧毁岸边的城市和村庄,只在一瞬间,海滩上到处都是飘浮的尸体和坍塌的建筑物。
海啸
一般来说,人们将大西洋上形成的热带气旋称为飓风;将太平洋上形成的热带气旋称为台风。尽管台风和飓风的名字不同,但实质上是一样的,它们都是产生在热带海洋上的强大而深厚的暖性低压系统。
台风的直径通常在500~1000千米左右,最大时可达2000千米,高度可达几十千米,中心气压一般都在950毫巴以下。我国规定,凡台风中心附近地面或者是海面,最大风力达到8级的时候,就可以称为台风;风力达到12级以上的称为强台风。西北太平洋上终年都有台风,而袭击我国的台风则常发生在5~10月,平均每年在6次左右,其中7~9月最多。
台风发生时,会刮起风暴,掀起巨大海浪,对在海上航行的船舶造成严重的破坏。当台风移近海岸时,狂风带来的巨大海浪会淹没沿海城镇,严重时还会引起海水倒灌。台风登陆时不断向内陆推进,伴随有狂风暴雨,破坏庄稼和建筑物,威胁人类的财产和生命安全。
太平洋西部地区是发生台风最多的地区,每年这里发生的台风数量占到全球总数的36%。其他台风发生源地还有北太平洋东部(16%)、北大西洋(11%)、南太平洋(11%)、南印度洋西部(10%)、南印度洋东部(3%)、孟加拉湾(10%)、阿拉伯海(3%)。就季节来说,台风多发生在暖季,例如北太平洋西部地区的台风多发生在6~10月,占到全年的75%,其中8月份最多。
龙卷风,俗称“象鼻风”,是一种从雷雨云底伸向地面或水面的范围很小而风力极大的强风漩涡。它一般存在于近地面几十米厚的空气之中,气流从四面八方流入漩涡的底部,随后转变为绕着轴心向上旋转的涡流。
世界上龙卷风出现最多的国家是美国,平均每年出现约500次左右,被人们称为是“龙卷风的故乡”。龙卷风同时也是我国南方沿海地区的灾害性天气之一,常出现在7、8月份。
龙卷风多发生在夏季下暴雨的时候,尤其是下午到傍晚这段时间最为频繁。它的直径一般只有十多米到几百米,持续的时间一般只有几分钟,最长不会超过数小时,因此它影响的范围很小。但是由于它风力特别强大,中心附近的风速每秒可达到100米以上,最快时每秒可达300米,就是风速每秒30多米的12级大风跟它比起来也只是小巫见大巫。如此罕见的大风,造成的破坏力相当惊人。龙卷风所到之处能将树连根拔起,也能掀翻重型卡车,摧毁建筑物,有时还会把人畜卷走。
热浪是由反气旋或高压脊导致的不同寻常的天气现象。夏季里所出现的35℃以上的持续高温且常伴有湿度过高的暑热天气都可以称之为热浪。热浪通常是与地区相联系的,如对较热气候区可能是正常的温度,但相对一个通常较冷的地区来说可能是热浪。
一般来说,热浪会持续几天甚至几周,高温若超过人的身体极限会导致人死亡。世界各地大城市,每年都有数千人因热浪袭击致死,其中又以老年人为甚。
热浪对人们的生产生活也会产生重大影响,如高温酷热会使处于乳熟期的早稻逼熟,使其产量减少;棉花会因蒸腾作用加大,水分供需失调,产生了萎蔫和落蕾落铃现象;高温对蔬菜生长也不利。同时,高温酷热使城镇居民用水、用电量大增,出现水电紧张现象。
赤潮又叫红潮,是指海洋里的某些微小生物,包括浮游植物、原生动物、细菌的暴发性繁殖或高度聚集,引起海水变色的现象。
赤潮并不一定都是红色的,它因引发赤潮的生物种类不同而表现出不同的颜色。如夜光藻、中缢虫等形成的赤潮是红色的,角毛藻引发的赤潮多呈棕黄色,绿藻引发的赤潮则为绿色,裸甲藻引发的赤潮多呈深褐色或红褐色,而一般硅藻引发的赤潮多为棕黄色。
赤潮自古以来就有,但是随着人类社会经济发展,排入海水中的生活污水和工农业废水日益增多,使得赤潮的发生也越来越频繁和严重。引发赤潮需要同时具备三个因素,即海洋水体富含营养,有引发赤潮的生物,有适宜的水温、盐度等环境条件。沿岸海区由于有大量的污水排入,加之近年来海水养殖业的快速发展,大量的残余饵料和鱼类排泄物沉积起来,使得水体中含有丰富的氮和磷,导致海水富营养化,在持续高温天气下,特别是闷热的夏季,极易诱发赤潮。
赤潮一旦发生,高度密集的生物将要消耗水体中的大量氧气,导致鱼类和贝类因窒息大量死亡。另外,还有许多生物还能产生毒素,这些毒素在鱼类、贝类的体内富集,最终会危害到摄食这些体内积聚了大量毒素的海产品的人类和其他动物。
简单地说,厄尔尼诺是指赤道东太平洋表层海水温度大范围、长时间异常增温的现象。
由于厄尔尼诺现象通常发生在赤道东太平洋,东太平洋上的秘鲁渔民最早发现这一现象出现后将会影响正常的鱼汛,又因为这种现象多发生在圣诞节前后,于是称之为“厄尔尼诺”,意思是“圣婴降临,情况有变”。其实,厄尔尼诺现象在一年中的任何时间都可能发生,一般认为,如果东太平洋海域的水温比平常高出0.5℃以上,就可以判定厄尔尼诺现象发生了。虽然厄尔尼诺现象通常发生在东太平洋,可是它产生的灾害却是全球性的。
自上个世纪以来,地球上总共出现了17次厄尔尼诺现象。其中1982~1983年发生的厄尔尼诺是最严重的一次,当时全世界经济损失达到130亿美元,数千人在这次灾难中丧生,而且几乎全世界的大陆都不同程度地受到了它的影响。
究竟是什么原因造成了厄尔尼诺现象,目前还不清楚。不过,科学界大致提出了四种观点:一种观点认为厄尔尼诺现象是由大气层或海洋运动的周期性变化形成的;还有一种观点认为厄尔尼诺现象与地球自转速度的变化有关系;另一种观点则认为厄尔尼诺现象与太平洋海底地壳的运动有关;还有的人认为厄尔尼诺现象与全球气候变暖密不可分。
“拉尼娜”在西班牙语中是“小女孩、圣女”的意思,它是厄尔尼诺现象的反相,指的是赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象,表现为东太平洋大范围持续异常变冷,同时也伴随着全球性气候混乱。一般来说,拉尼娜现象出现在厄尔尼诺现象之后。
我们知道,海洋表层的运动主要受海面风的牵制,信风的存在使得大量暖水被吹送到赤道西太平洋地区,当赤道东太平洋地区暖水被刮走,海面以下的冷水就会进行补充。
信风加强时,赤道东太平洋深层海水上泛现象剧烈,导致海表温度异常偏低,使得气流在赤道太平洋东部下沉,而气流在西部的上升运动加剧,有利于信风加强,这进一步促进了赤道东太平洋的冷水发展,从而引发拉尼娜现象。
拉尼娜发生时,靠近拉丁美洲的赤道太平洋海面水温下降,而接近澳大利亚、菲律宾和印度尼西亚等地的赤道太平洋海面水温升高,周围地区可能形成强降雨和雷暴,并引起气压、季风和气温等一系列变化,在更广范围内引发灾难性天气。
地质灾害,是指由于自然或者人为因素影响下形成的地质作用而引起人民生命财产损失的灾害。由降雨、融雪、地震等自然因素诱发的称为自然地质灾害,由工程开挖、堆载、爆破、弃土等引发的称为人为地质灾害。常见的地质灾害有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。
地质灾害发生时,对其防治主要有四个环节:预防、躲避、撤离和治理。灾害发生前,如果技术可行,相关部门应及时发布警告,让大家能够及时撤离。灾害发生时,处于危险区的工程及人员应主动躲避,同时,相关部门要迅速组织人员撤离危险地区。如崩塌、滑坡灾害的应急防治措施为视险情将人员物资及时撤离危险区,及时制止致灾的动力作用,事先有预兆者,应尽早制订好撤离计划。灾害发生后,对灾害进行评估与总结,对一些能够改良的要进行相关治理,如对崩塌、滑坡地区应加固工程如锚固、减载、固化,或用粘土填充滑坡体上的裂缝或修地表排水渠。
地震所带来的大规模破坏是具有毁灭性的,它仍然是当今人类最凶恶的“敌人”,造成地面震动和断层,毁坏地面上的设施,伤及人畜。除了这些直接灾害外,地震还会引发出一系列的次生灾害:地震过后容易引起火源失控,导致火灾;坍塌的建筑物如果倒在河里,将会壅塞河道,引发水灾;一些特殊的装置被破坏后还会发生毒气泄漏;震后人们的生存环境遭到严重破坏,容易发生瘟疫;沿岸海域发生地震,还可能激起巨大的海浪,引发严重海啸灾害。
为了防患于未然,人类的祖先很早就开始重视对地震的观测,发现地震前会出现一些征兆,例如小震活动频繁、地壳运动异常、电磁场异常、井水喷出、动物习性异常、气候异常、出现地光、发出地声等。我国早在汉代还发明了最早的测量地震的仪器——地动仪,虽然只能在地震发生后测出地震发生的方向,但在当时也已经是难能可贵的了。如今,地震的观测水平已经有了很大提高,世界上一些多地震国家也相继建立了专门的地震观测台,但是仍然无法准确预测地震。
火山的喷发是没有规律可寻的,几乎每次火山喷发都会给人类带来极大的灾难。火山喷发不仅会直接毁灭周围的一切,它还会引发火灾、海啸、泥石流、洪水等一系列灾害。火山喷发出的火山灰能够随风飘到遥远的地方或长时间弥漫在空中,从而使能见度降低,导致飞机失事或者引发交通事故。火山灰遮挡了日光,还会使气候突然变冷。另外,火山喷发出的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等还会污染空气,形成酸雨,产生温室效应。
自有人类历史以来,全世界至少有20座城市因火山喷发而毁灭。从16世纪到20世纪的400年间,全世界死于火山灾害的人数多达190000人,其中1815年印度尼西亚坦伯拉火山喷发就造成了92000人死亡。
喷发的火山向空中喷射出烟
滑坡又叫山崩,是指斜坡上的土或岩石向下整体运动。滑坡多发生在坡度小于40°~50°的缓斜坡上。滑坡的类型有很多,按照组成物质可分为土质滑坡和岩质滑坡,其中土质滑坡又可以细分为黏土滑坡、黄土滑坡、破屑滑坡;岩质滑坡又可以分为沉积岩滑坡、风化岩浆岩滑坡、变质岩滑坡等等。
滑坡是一种常见的地质灾害,常常堵塞江河,毁坏农田、森林、道路、房屋、工农业生产和生活设施。除了这些直接危害外,滑坡还很可能诱发其他灾害。如截断河流,壅塞湖泊,使得水漫溢到岸上造成洪涝灾害;巨大的滑坡还可引发泥石流和重力型地震。
滑坡在世界各地都有分布,尤其以山区最为集中,此外大陆架和大陆坡的海底滑坡也比较密集。世界上发生滑坡灾害比较频繁的国家主要有中国、俄罗斯、美国、意大利、捷克、斯洛伐克、加拿大、美国、日本、瑞士、奥地利、英国、挪威、新西兰、印度和朝鲜等。
和滑坡一样,泥石流也是一种常见的地质灾害,它是天然爆发的饱含大量泥沙和石块的特殊山洪。泥石流的种类很多,按照形成原因可以分为降雨型、冰川型;按流体性质可分为黏性和稀性;按物质成分可分为泥石流、泥流、水石流。
一些地形陡峭、地势高、坡度大的山地上如果堆积着松散的石块、泥土,或因人类不合理的生产活动如乱砍滥伐森林、过度放牧,造成地表裸露以及随意堆放废弃物和土渣等,在遇到特大暴雨或大量冰雪融水时很容易形成泥石流。
泥石流常常突然爆发,来势迅猛,并且携带着巨大的石块和泥流高速前进,能量巨大,因而破坏性强,对人类的生命财产造成重大的损失。
进入20世纪以来,全球泥石流爆发频率越来越高,共发生了上百次,最大的有两次。1970年秘鲁的瓦斯卡兰山爆发的泥石流造成了2.3万人死亡,景象惨不忍睹。1985年哥伦比亚的鲁伊斯火山爆发的泥石流影响到3万平方千米的土地,造成2.5万人死亡,15万家畜死亡,13万人无家可归,经济损失高达50亿美元。
地面沉降也叫地面下沉或地面塌陷,它是指在一定的地表面积内发生的地面下沉现象。自然界中发生的地面沉降有一定的地质原因。例如,地表松散或半松散、地震,以及地质构造而导致地面凹陷都可能会导致地面沉降。但是,随着人类社会经济的发展,人口膨胀,人口密集的城市也越来越多,使得人为因素造成的地面沉降大大超过自然因素。尤其是近几十年来,人类大量开采地下水、石油、天然气已经被公认为是造成地面沉降的主要原因;其次,人类大量开采地下固体矿藏特别是煤矿、铁矿等沉积矿床,形成大面积的地下采空区,很容易形成地面沉降;再次,一些重大工程使得土地发生变形,从而引发地面沉降。
地面沉降除了会直接导致地面建筑物倒塌,破坏地下设施,给人们带来巨大的经济损失外,它还会引发其他一些灾害:一是将导致沿海地区海水倒灌,加重土壤的盐渍化和沼泽化,严重的话,还有被海水淹没的危险;二是内陆河流、湖泊的泄洪能力降低,如果遇到较大的洪涝灾害,城镇面临着被淹没的危险;三是造成排水管道弯曲变形或断裂,影响排水,部分地段水管破裂,污水溢出,不但污染了地下水,如果天降大雨,市区内还会大量积水。
地面沉降一旦出现,就很难恢复,目前所采取的补救措施主要是:严格控制开采地下水,适当地进行人工回灌地下含水层,市区内严格限制建设高层建筑物。
塌陷地震是地震的一种,占地震总数的百分之三左右。塌陷地震是指因岩层崩塌陷落而形成的地震,多发生于石灰岩等易溶岩分布的地区。主要原因是易溶岩长期受地下水侵蚀形成了许多溶洞,洞顶塌落从而引发地震。
一般来说,塌陷地震震源比较浅,震级也不大,影响范围及危害并不大。当然,这只是相对于震区外部来讲,在发生塌陷地震的区域,塌陷地震也会对区内人员的生命造成严重威胁,并直接影响人们的生产与日常生活。
2007年8月6日凌晨,美国犹他州一座煤矿发生塌陷事故,6名矿工被困。犹他州大学地震检测站当天凌晨检测到里氏3.9级的地震,研究人员起初以为是这起地震导致了塌陷事故,后来证明是塌陷引起了地震的发生。