2007/08/20

《科學人》第99期 全球暖化,助長超級颱風?

2007/08/20 第99期 訂閱╱退訂 看歷史報份
科學頭條新聞 氣候越暖  颱風越強
發燒新鮮事 輕鬆打造鑽石般堅硬的材料
科學家觀點 和解共生:生物科學家的宗教觀點
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氣候越暖  颱風越強

全球暖化讓海面溫度升高,助長了颱風威力!

撰文/川柏斯(Kevin E. Trenberth
翻譯/林筱雯

 

重點提要:

1.人類活動導致全球暖化,讓海洋溫度上升,

   並增加海面的蒸發速率,這兩個因素讓颱風

   強度更強。

2.海洋只要暖化一點點,就可能使更多的熱帶

   擾動升級成颱風,熱帶風暴的威力會增加,

   並帶來更多雨水。

3.然而,一年的颱風總數有多少,和聖嬰、反

   聖嬰現象(海洋與大氣週期性的耦合過程)大有

                                                                               關係;聖嬰現象使2006年大西洋的颶風數量

                                                                              異常稀少。

2004年的夏天似乎是個嚴重警訊:這年,四個颶風襲擊美國弗羅里達州,前所未見;十個颱風登陸日本,比過去的最高紀錄還多四個。科學家嚇壞了,提出各種理論,解釋熱帶氣旋為何增加。這些理論彼此矛盾,而對於全球暖化如何影響熱帶氣旋,意見更是分歧。

大自然就像脫韁野馬,2005年,北大西洋的夏季颶風數量再度打破紀錄,其中包括破壞力強大的卡崔娜和莉塔颶風。2006年,美國東南部的房屋保險費用大漲,但颶風總數卻遠低於預期。如全球暖化真對颶風有影響,為什麼2006年的颶風那麼少?

科學家分析天氣型態並提出理論,同時說明為什麼颶風在20042005年大幅增加,在2006年卻意外地平靜。不幸的是,理論也預言了未來我們將遇上麻煩。颶風的前身是熱帶大氣的擾動。當擾動發展成有組織的雷雨系統,開始旋轉,風速超過每小時62公里,氣象學家就會為它命名。如果系統最大風速超過每小時119公里,則稱為熱帶氣旋,大西洋和東北太平洋地區使用的名稱是「颶風」,西北太平洋地區稱「颱風」,印度洋地區則簡單稱為「氣旋」,在本文中,我會交替使用這些稱呼。

科學家必須先了解熱帶風暴如何形成,才能討論全球暖化對颱風的數目、大小、強度(也就是風速)有什麼影響。過去幾年,科學家發展出更細緻的模式,模擬颱風如何生成。颱風需要溫暖的海水,所以大多在熱帶地區形成。在熱帶,太陽近乎直射地球,海水吸收大部份的入射能量,並主要以蒸發作用將多餘的熱排出,當水蒸氣凝結形成雨,會釋放潛熱到大氣中。冬天,風把熱送到高緯度,再輻射到太空;但是在夏天,潛熱會一直留在赤道,並透過對流,上升到高空,對流過程造成許多現象,從積雲到雷雨都有可能,當環境適當時,雷雨群可以組成渦旋,從海洋汲取大量熱能,並形成颱風。

大氣中必須先有擾動,才能觸發渦旋形成。北大西洋的大氣擾動通常由非洲中部的西海岸傳來,非洲內陸的沙漠和海岸山脈的森林之間的溫度差異,會造成大氣擾動。其他有利於渦旋形成的條件,還包括海面溫度必須高於26℃、水氣要充足、洋面有低壓帶,以及高低緯間的風切微弱(太強的風切會撕裂新生氣旋)•••more

【意猶未盡嗎?欲參閱本文,請閱《科學人》雜誌2007年8月號】

 

 
輕鬆打照鑽石般堅硬的材料
製造超硬材料通常需要極大的壓力。

撰文/艾胥黎(Steven Ashley
譯/
甘錫安

圖片說明:                                                              現在單靠加熱即可將二硼化錸粉末(圖左)轉化為硬度足可刮傷鑽石的小團塊。

鑽石是已知硬度最高的物質,很適合用以切割岩石及其他硬物。不過鑽石價格昂貴,同時在加工含鐵金屬時,會產生較軟的鐵碳化物而逐漸消磨。切削鋼鐵的最佳選擇是立方晶系的氮化硼,它的硬度和鑽石相仿,可承受400~500億帕的壓力(鑽石則可承受700~1000億帕)。但氮化硼必須在1500℃和50億帕的高壓下,才能製造出來,因此價格相當昂貴。

有一種低壓法將能以成本較低的方式製造這種硬度超高的材料。美國加州大學洛杉磯分校物理化學家托伯特表示:「我們希望能設計出新的高硬度材料,而不是用嘗試錯誤的方式慢慢尋找。」鑽石和氮化硼的超高硬度來自長度很短的共價鍵,使組成原子緊密結合,在各個方向都十分硬。某些「延展性超高」的金屬在兩度空間相當硬,由於其中的電子互斥力很強,因此可抵擋壓擠。但這類金屬通常較軟,因為原子成層狀排列,各層間可互相滑動。托伯特和同事發現一種提高這類金屬硬度的方法,就是添加可與原子層共價結合的元素,防止原子層滑動,但不影響其抗壓縮性。

005年,團隊成員在1000℃和大氣壓力下將鋨與硼結合,製造出抗壓縮程度與硬度幾乎等同鑽石的材料。他們在今年420日發行的《科學》發表研究報告,指出以價格較低的錸取代鋨製造出二硼化錸,其硬度約480億帕,足可刮傷鑽石,抗壓縮性也不相上下。這種方法將可製造出成本更低的超硬化學材料。


【本文轉載自科學人2007年8月號】 

 
和解共生:生物科學家的宗教觀點

宗教的出現是社會生物演化的一個現象;

而教義的變化則是適者生存的一項表現。

撰文╱曾志朗

上週末下午,頂著豔陽天,在38.6的高溫中搭高鐵南下,應邀到台中自然科學博物館做一場科普演講。因為講演主題是有關個人科普寫作經驗的心得分享,就不由自主的話說當年,回憶起20幾年前應《中時晚報》之邀請,寫了第一篇有關6000萬年前恐龍家族忽然間從地球上消失的滅門血案,由不同領域、各有專長的科學家扮演現代偵探,抽絲剝繭的去尋找究竟「誰謀殺了恐龍?」,是天外來的煞星?還是被地底下奔湧而出的怒火所吞噬?

那篇文章居然引起相當多讀者的興趣,也啟動了我寫科普文章的業餘嗜好,從此就在「要使人人都成為科學人」的使命下,努力把科學新知和研究方法上的一些基本概念,以生活逸事的手法,介紹給普羅大眾。其中有關生物演化的故事,我特別用心也介紹最多,因為我發現國人普遍對演化論的基本內涵欠缺深刻了解,雖然「物競天擇,適者生存」的八字真言人人會「背」,但對「自私的基因」為何會有「犧牲小我,完成大我」的「美德」出現在「毫無腦袋」的蟻蟲行為上就不很了解,對於「博弈理論」和物競天擇之間的關係更是毫不知情!所以我就利用寫文章、做演講時,廣為宣傳近代生物演化研究上的成就,有時也會提到生物演化和人創文明之間「突槌」的趣事。

例如,我曾經寫過一篇〈哈伯先生,做不了Spelling Bee又如何?〉的文章,介紹患有先天性失讀症的人在學習閱讀和拼字方面的缺陷,他們智力正常,計算能力(只要不是用文字寫的應用題)也不差,口語說話也很流利,就是對學習認字及閱讀文句有困難。這樣的人在以文字掛帥的現代社會當然會有適應的困難,但如果他們生活在一個沒有文字系統的社會中,則那會有什麼「症狀」可言?難怪,哈伯先生在影視為主的天地大放異彩,一口氣拿了六個大獎,包括人人稱羨的「艾美獎」!•••more

【意猶未盡嗎?欲參閱本文,請閱《科學人》雜誌2007年8月號】

 

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