5.龍卷風(fēng)的力量

一名男子正在美國(guó)伊利諾斯州哈里斯堡查看已故岳母的住宅廢墟。這座被毀的住宅遭受了龍卷風(fēng)襲擊，這是上周從美國(guó)中西部和南部地區(qū)經(jīng)過(guò)的幾十場(chǎng)龍卷風(fēng)中的一場(chǎng)。這場(chǎng)龍卷風(fēng)導(dǎo)致5個(gè)州至少39人喪生。速度高達(dá)每小時(shí)180英里(290公里)的這場(chǎng)龍卷風(fēng)直徑大約275碼(250米)，在哈德斯堡著陸時(shí)強(qiáng)度是4級(jí)，藤田級(jí)數(shù)的強(qiáng)度一共5級(jí)?？偛吭O(shè)在俄克拉荷馬州紐曼美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局暴風(fēng)雨預(yù)測(cè)中心的名譽(yù)退休主管約瑟夫-謝爾費(fèi)博士稱，它包含的能量相當(dāng)于16萬(wàn)千瓦時(shí)。這是美國(guó)5000戶普通家庭一天消耗的電量。

龍卷風(fēng)能夠產(chǎn)生更具破壞性的能量。2011年5月22日那場(chǎng)摧毀密蘇里州喬普林的異乎尋常的5級(jí)龍卷風(fēng)，可能風(fēng)速高達(dá)每小時(shí)200英里(320公里)。謝爾費(fèi)表示，據(jù)估計(jì)它蘊(yùn)含的能量可能是襲擊哈里斯堡的那場(chǎng)龍卷風(fēng)的2倍。龍卷風(fēng)的強(qiáng)度與它的直徑有關(guān)。暴風(fēng)雨預(yù)測(cè)中心的格雷格-卡爾斌說(shuō)，過(guò)去20年間發(fā)生的龍卷風(fēng)，其平均直徑只有100碼(91米)。其中一個(gè)例子是1999年在德克薩斯州坦比科郊外著陸的一場(chǎng)龍卷風(fēng)。這場(chǎng)龍卷風(fēng)未造成任何傷亡，也未造成經(jīng)濟(jì)損失。與之相比，典型龍卷風(fēng)的直徑通常有300英里(483公里)。

6、巨型海嘯

2011年3月11日，巨大的水墻推進(jìn)到日本巖手縣東北地區(qū)的宮古。在距離日本仙臺(tái)這座城市東部大約80英里(129公里)處發(fā)生的大地震引發(fā)的巨型海嘯，徹底摧毀了這個(gè)島國(guó)東部沿海的很多城市。二戰(zhàn)結(jié)束時(shí)在日本上空爆炸的原子彈的破壞性根本無(wú)法與之相比，尤其是海嘯引發(fā)的大洪水摧毀了日本福島第一核電站的備用制冷系統(tǒng)，引發(fā)級(jí)別僅次于1986年烏克蘭發(fā)生的切爾諾貝利核事故的核危機(jī)。

據(jù)地質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)專家伊利諾斯大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家蘇珊-基弗兒說(shuō)，這場(chǎng)海嘯釋放的能量事實(shí)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了1945年轟炸廣島和長(zhǎng)崎的原子彈的破壞力。這次海嘯蘊(yùn)含的能量可能也超過(guò)了一兆噸黃色炸藥發(fā)生爆炸釋放的能量，大約相當(dāng)于兩顆轟炸日本的原子彈的總能量的28倍。不過(guò)基弗兒稱，也許它的破壞性更加強(qiáng)大，可能是10兆噸或者相當(dāng)于兩顆原子彈釋放能量的280倍。這種差異主要取決于海嘯持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短，據(jù)她估計(jì)，海嘯持續(xù)的時(shí)間在100秒到1000秒之間。

在最上限時(shí)，海嘯蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于690萬(wàn)桶原油，或者相當(dāng)于日本每天消耗的總石油的50%。這種評(píng)估結(jié)果還考慮了波浪的速度，據(jù)基弗兒估計(jì)，海浪的速度大約是每秒220米，30分鐘抵達(dá)海岸線。她利用海浪估計(jì)開闊海域的浪高是7米，并估計(jì)波浪的長(zhǎng)度大約是800英里(1300公里)，或者相當(dāng)于本州島海岸線長(zhǎng)度的一半。

7、有力的海浪

美國(guó)電力研究所(EPRI)的一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)，不斷沖擊阿拉斯加州太平洋海岸大陸架的波浪每年蘊(yùn)含1360太瓦時(shí)能量。這相當(dāng)于日本每年的電流總產(chǎn)量的40%，大約相當(dāng)于美國(guó)電流需求量的三分之一。阿拉斯加州的太平洋海岸線擁有的可利用波能比美國(guó)所有其他海岸線的總和更多。這是因?yàn)樗敲绹?guó)最大的海岸線，從阿留申群島一直延伸到威爾士王子島及其狹長(zhǎng)地帶。但是除此以外阿拉斯加近海還能獲得能量，因?yàn)檫@片海域被海洋學(xué)家稱之為“浪區(qū)”，海風(fēng)在開闊水域形成的波浪不斷拍擊這個(gè)美國(guó)最后邊疆(last frontier)。美國(guó)電力研究所用來(lái)研究波浪強(qiáng)度的浮標(biāo)得出的數(shù)字是阿拉斯加州近海每米平均高5.2萬(wàn)瓦特，大約是美國(guó)南大西洋近海最大讀數(shù)的7倍。

當(dāng)然，要想捕獲所有能量并非易事。獨(dú)立的非營(yíng)利組織美國(guó)電力研究所根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)學(xué)狀況，分析了從技術(shù)上來(lái)說(shuō)能夠捕獲多少能量。波浪發(fā)電這項(xiàng)商業(yè)技術(shù)目前還未被廣泛應(yīng)用，不過(guò)已經(jīng)有一些商用波浪能轉(zhuǎn)化裝置原型機(jī)被采用。他們通過(guò)漂浮或者浮標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行的這項(xiàng)研究工作，利用大洋涌浪的升降驅(qū)動(dòng)液壓泵。如果波浪太過(guò)劇烈，或者是太微弱，這些裝置就將無(wú)法工作，而且它們需要被布置在最合理的位置。也就是說(shuō)，在阿拉斯加州近海能夠發(fā)揮最大作用的波浪能轉(zhuǎn)化器，將與在喬治亞近海工作效率最高的裝置不太一樣。

考慮到這項(xiàng)技術(shù)的局限性，美國(guó)電力研究所的科學(xué)家得出結(jié)論，最終只有大約29%的阿拉斯加州大陸架外緣波浪能和46%的內(nèi)部大陸架的波浪能能夠被人類捕獲到。與之相比，美國(guó)東海岸南部地區(qū)大約有67%的內(nèi)部大陸架波浪能和78%的大陸架外緣波浪能可以利用當(dāng)前技術(shù)捕獲到。即便如此，阿拉斯加州的波浪資源仍非常龐大，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)可以捕獲的能量比大西洋南部近海的多15倍。

但是美國(guó)電力研究所的水力項(xiàng)目經(jīng)理保羅-雅各布森指出，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)能夠捕獲的能量并不一定就是“實(shí)際”可捕獲能量。很多地區(qū)可能都是未來(lái)波浪能項(xiàng)目禁止入內(nèi)的區(qū)域，這是因?yàn)樗鼈儾皇呛Ｑ蠛铰窛O區(qū)，就是因?yàn)榄h(huán)境非常脆弱，或者該海域的海洋生命會(huì)被波浪能收集裝置抑或它們的系泊處摧毀。如何淹沒和安裝輸電線，把從海洋收集到的能量輸送出去，為人所用的問題也很重要。

8、難以控制的野火

1988年，美國(guó)黃石國(guó)家公園里濃煙滾滾火光四起。大量較小的火苗導(dǎo)致大約80萬(wàn)公頃土地被燒或者部分被燒，該公園超過(guò)三分之一受到影響。羅徹斯特理工學(xué)院的副教授鮑勃-克萊門斯從事野火研究，據(jù)他說(shuō)，大部分破壞涉及到巨大的能量——野火持續(xù)71天，這期間產(chǎn)生大約779億兆焦能量。這是2200兆瓦時(shí)，相當(dāng)于加利福尼亞州和俄勒岡州在一個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生的電能之和。克萊門斯與美國(guó)農(nóng)業(yè)部林務(wù)局研究與發(fā)展部的米蘇拉消防科學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作，該部已經(jīng)為計(jì)算森林大火的蔓延速度和能量釋放率提供了數(shù)據(jù)和公式。

該實(shí)驗(yàn)室研究并繪制了美國(guó)荒地它們的生態(tài)它們與野火的關(guān)系，以及它們的燃燒潛能的圖表。這個(gè)機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目經(jīng)理科林-哈代說(shuō)，科學(xué)家還利用世界上最大的控制風(fēng)洞和燃燒室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究不同類型的植被和其他燃料燃燒產(chǎn)生的能量。這些數(shù)據(jù)有助于引導(dǎo)“野火行為分析師”評(píng)估野火燃燒的速度和方向，以及哪些資源存在被燒危險(xiǎn)。相同的數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)警系統(tǒng)做出了巨大貢獻(xiàn)，它通過(guò)煙熏熊標(biāo)志(Smokey Bear sign)和從綠(低)到紅(高)的顏色，提醒土地管理者和游客哪些區(qū)域存在發(fā)生森林大火的風(fēng)險(xiǎn)。