精准预测天气有多难

      人们渴望预知天气变化，真正做到“未雨绸缪”，但“天有不测风云”，精准预测天气确实不是一件容易的事。

      影响天气预报准确率的基本原因是大气运动自身具有随机性。大气变化是一个复杂的运动过程，充满了各种各样的可能性。对此，美国气象学家爱德华·罗伦兹有个生动的比喻：“巴西丛林的蝴蝶扇动一下翅膀，可以引起美国德克萨斯州的飓风。”这就是大家熟知的“蝴蝶效应”。在随机性的多重影响下，任何一种预测结果，都是要担风险的。人们对天气形成初始状态的观测，总是会有某些误差，而哪怕是很小的误差，也会使预测的结果大相径庭。

      各种复杂地形也会给大气运动带来影响。如青藏高原地势较高，受到太阳辐射后温度上升，尤其是夏天，它便成为高空大气环流的一个热力源；当气流经过时，要么从上面越过去，并被加热，要么从旁边绕流过去，从而形成天气系统比如西南涡等，这些，使得整个大气环流形势变得十分复杂。可见错综复杂的地形地貌，也是个爱添乱的“捣蛋鬼”。

      何况，不同的天气类型，预报准确率差异很大。像高温、寒潮、梅雨这些空间范围较大、时间尺度较长的天气，预报准确率就比较高。全国24小时晴雨预报和最高、最低，温度预报，能够做到“八九不离十”。但有些天气发生得突然，具有很强的局部地域性特征，例如强对流天气，也就是短时间内发生的冰雹、强降雨、强雷电、龙卷风等，预报准确率就非常低。

      在多种因素的影响下，预报的难度当然就增大了。这如同玩拼图：如果只有8个板块，儿童也能拼出来；如果是800块，成人可以拼出来；但如果是8000万块，甚至更多，那“神”也都无法拼出来了。

      不过，随着计算机的普及和数值预报手段的改选，天气预报准确率正在不断提升。英国气象局正在开发一种新的计算机模型，气象人员可以利用它发布面积仅为1平方公里地区的天气预报。不久的将来，人们可以即时获取更小区域内精确的天气信息。届时，气象学家发布温布尔登网球赛天气预报时，将不会像现在这样，只能预报温布尔登所在的伦敦东南部的天气，而可以把精确度定在比赛场地500米的范围内。

放射性同位素——核辐射的主角

    ①同位素就是一种元素存在着质子数相同而中子数不同的几种原子。由于质子数相同，所以它们的核电荷和核外电子数都是相同的，并具有相同核外电子排布。由于最外层电子数相同，因此原子核的某些物理性质也有所不同，例如放射性，并不是所有同位素都具有放射性，有放射性的同位素称为“放射性同位素”，没有放射性的则称为“稳定同位素”。大多数的天然元素都由几种同位素组成，目前已知的稳定同位素约___种，而放射性同位素竟达____种。

    ②一般来说，原子质量很大的金属，像钚、铀、镭等，都具有较强的放射性，在化学元素周期表中，锕系元素和镧系元素以及铀元素全部带有放射性。另外某些原子质量小的同位素也带有放射性，如碳14、钴60。

    ③放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放出射线，直至变成另一种稳定同位素，这就是所谓的“衰变”，放射性同位素在进行衰变的时候，可放射α射线、β射线、γ射线，α射线、β射线对人体危害不大，而γ射线对人体有较大的伤害，会诱发人体基因突变。

④放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期。换言之，半衰期是指某个样品中一半的原子核发生衰变所需的时间，不同放射性同位素的半衰期差异很大，短的只有几天、几个小时、几分钟，甚至不到1秒钟。长的却达几千年、几万年，甚至是几亿年、几十亿年，例如，日本“3·11”地震及海啸引发的核辐射中的碘131的半衰期约为8天，铯137为30年，钚239为24000年，铀238则为44.7亿年。半衰期越短，其原子越不稳定。

    ⑤经过连接的几个半衰期后，放射性同位素的活度会因衰变而减至初始活度的l/2、1/4、1/8，等等。这意味着我们可以预测任何时候的剩余活度。随着数量的减少，放射性同位素所发出的辐射也相应地减少。

    ⑥放射性同位素释放的放射线能够破坏活的细胞，对人体造成巨大的伤害，但在医疗上，可以用来杀菌消灭微生物，并且可以用来杀灭癌细胞等。放射线也具有很强的贯穿能力，它可以用来观察固体内部的目标，就像X射线那样用于病灶的检查。在工业上，放射性也有很多应用，例如用β射线来测量纸的厚度，用γ射线照片来检查机器内部结构等。

    ⑦当然，如果应用不当，核辐射也会造成难以估计的损失。

空气发电技术

    人们常将风力发电视为最洁净、无污染的发电技术之一，但风力发电也有它的不足，在风力微弱的情况下，风车翼片无外力推动，就会静止不动，无法发电。另外，如果联网的风车群有部分不工作，只有几台运转就可能出现过载现象。电给人们带来诸多便利，如果没有电，后果难以设想。可是，电通常只能是发多少，消耗多少，难以存储。虽有一些存储方法，但成本昂贵，难以普及。

    在深夜，居民和企业用电均处于低峰，如果是核电站或热力电站，便可以将水压进位于高处的储水站，当需要用电时将水排出，推动涡轮发电机发电。那么，风力发电能否也仿照上述方式，将空气存储起来，到需要时再使用呢？德国工程技术人员找到了一种存储空气的新方法，即在地下建一座大型储气站，用空气压缩机将空气压缩，进行存储。需要时打开阀门，由高压空气推动涡轮机发电。空气排放前，如果再用燃气加热，效率将更高。

    70年代末，德国就建成了世界上第一座空气发电站，它的两个储气站位于地下658米和800米，储气量为31万立方米，足够供功率290兆瓦的发电机组工作3小时。美国Norton电站储气站在地下800米，储气量达900万立方米，可发电2700兆瓦，相当于两个大型核电站的峰值发电量，可满足68万户居民的两天用电。

    目前，该技术除了能应用于空气电站应急发电外，也是一种获取洁净能源的办法。如果将其与风力发电机组合使用，它将开辟一条全新的提供能源的途径。一个风力发电机群加上压缩空气电站，无论从技术还是从经济角度看，均可以与油、燃气、煤或核能一比高下。如我国的内蒙地区，风力资源丰富，建造风力发电机群，加上空气电站，将有取之不尽的能源。风速高时，风力发电机群同时工作会出现电力过剩情况，这时就可以将空气压缩进地下储气站，到需要时再放出。

    空气发电技术现在还少有人问津，原因是目前矿物能源的价格太低，以致人们还无需去考虑。一旦矿物能源耗尽，政府对二氧化碳排放标准严加限制，对洁净能源的需求就会骤然而升。当然，空气发电也并非是零排放，但与热力发电相比，仅是它的二十分之一，每度电的二氧化碳排放量为10至15克。如果该技术能够投入使用，那么它将是生态能源领域的一项新突破。

【材料一】2019年中国国际大数据产业博览会于5月26日至29日在贵阳举行，国家主席习近平向会议致贺信。习近平在贺信中指出，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术蓬勃发展，对各国经济发展、社会进步、人民生活带来重大而深远的影响。

【材料二】所谓大数据就是指从海量的互联网信息中通过运用统计学、概率论的原理去伪存真而得出的有用信息。这些有用信息经过云计算，可成为指导有关部门决策的依据。许多人认为大数据是一个比较模糊的概念，其实大数据与我们的生活息息相关，例如你今天买了什么，看了什么，都可以叫做数据，所有人的这些数据集合在一起，统称为“大数据”。

【材料三】有了大数据，商家可以据此分析网页浏览模式以及消费记录，预测需求、定位消费人群、优化定价以及监控实时趋势。大数据可以给人们的生活带来便利。如网络订餐平台会根据以往的消费记录，为用户推荐更适合的美食，节省了用户选择的时间。健康大数据会根据医保、就诊医疗服务、电子健康档案、当地人群疾病特点、就医习惯等，对每位参保居民进行健康“画像”，“算”出其适合的就诊行为。

【材料四】在大数据时代，任何一个你想象不到的机构，都有可能获取您的个人信息，这些信息可能会落到网络黑客的手中，给你带来安全隐患和经济损失。比如说，我们在无人超市里留下了购物记录，在手机里存着很多个人隐私，在医院里留下了诊断和治疗记录，这些信息很可能被泄露而成为网络黑客的“金矿”。

藻类是动物还是植物

宋立荣

①藻类种类繁多，主要生活在水中，很多环境中都能见到它们。藻类在生态环境中非常重要，也是固碳的重要生物。

②说到生物分类，大家的第一反应常常是植物或动物。其实，还有一个特殊的类群，一度让分类学家颇为“头疼”，那就是藻类。

③提到藻类，大家一般会想起水面上分布的小小“颗粒”，它们随波荡漾，是鱼类的食物，也是水生态系统中的重要成员。其实，藻类不止这些，藻类家族中有非常高大的成员，最大的藻——巨藻长度通常可达几十米到上百米，形似海带，与海带是近亲。餐桌上常见的海带和紫菜，也是藻类。

④藻类通常是指一类没有真正的根、茎、叶分化，多数可进行光合作用，用单细胞的孢子或合子进行繁殖的生物。

⑤从生物分类学角度，藻类不属于特定的自然分类类群。早期的分类学家根据藻类色素类型，将藻类分为蓝藻门、绿藻门、红藻门等。虽然藻类的少数种类兼具植物光合自养以及动物异养和运动的特性，但传统上我们仍将藻类归为植物。

⑥藻类在生态环境中非常重要。蓝藻是地球上最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大作用。地球刚形成时，大气中缺乏氧气，二氧化碳的含量是如今的10—100倍。在相当长时间内，蓝藻作为唯一的利用大气中丰富的二氧化碳进行光合作用放氧的有机体在地球上大量繁殖。它们消耗二氧化碳，制造氧气。大气中的氧气逐渐积累，在紫外线作用下，一部分氧气可转变为臭氧。因此，大气层上空才会出现臭氧层，保护其他生命不被紫外线伤害，从而为地球上的需氧生物、真核生物的演化包括人类的进化和发展创造了必要条件。

⑦珊瑚礁的美丽颜色其实来自其体内的共生海藻。海藻通过光合作用向珊瑚提供能量。共生藻与热带、亚热带浅海珊瑚礁的主要建造者珊瑚虫互利共生，是珊瑚礁生态系统必不可少的元素。同时，共生藻还扮演促进造礁石珊瑚钙化的重要角色。如果共生藻离开或死亡，珊瑚就会变白，因失去营养供应而死。

⑧藻类也是固碳的重要生物。据估算，藻类（包括大型海藻和微藻）每年可固定二氧化碳约9.5乘以10的10次方吨，占全球净光合作用产量的47.5%。浮游藻类还是水中溶解氧的主要供应者，它启动了水域生态系统中的食物网，在水域生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用。

（《人民日报》2023年02月28日）

【链接材料】藻类和医学、农业也有很密切的关系。有的直接作为药用，例如褐藻中的海带、裙带菜等，都有防治甲状腺肿大的功效。此外，藻类是鱼类食物链的基础，鱼类的天然饵料，一般都直接或间接的来自浮游藻类。以藻类为原料所制成的产品，特别是藻胶酸盐，已广泛应用于工业生产中。例如琼胶在食品工业中可作为凝固剂和糖一起制成软糖，制面包时加入琼胶可以使面包保持长期的松软；制鱼、肉罐头时加入琼胶，可以保持鱼、肉的原形，不致在运输中散开。