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卷首 | 早预警、早行动 共筑防灾新防线

“天地不仁，以万物为刍狗”。人类从诞生之初，就面临着天地间的各种自然灾害，整个人类社会的发展史，就是不断与自然灾害对抗以图存的历史。 其实，中国古代思想家老子的这句话的意思是，天地对待世间万物是公平的，暴雨、干旱、地震、泥石流、龙卷风……没有哪一片土地能逃过所有灾害。所不同的是土地上的人类，是否发挥了主体能动性、是否具有行为前瞻性，这决定了最终结果的差异性。 2021年一开年，北美地区就遭遇强

特别策划 | 科学之力，辨象问天　张珂

是“谁”告诉你风、雨、雷、电将要发生？又是“谁”告诉你洪水、干旱将会来临？这些都依赖于精准地获取气象和水文信息。那么，如何获取这些信息呢？获取这些信息和发布灾害预警又需要哪些探测、通信等高科技设备和人工智能技术呢？哪些带有高科技元素的防灾减灾设备是普通老百姓能用到的呢？小到温度计、雨量计，大到气象雷达、地球观测卫星等，都具有获取、采集气象和水文信息的功能。让我们揭开各类高科技气象设备和仪器的神秘面

特别策划 | 当“水文”遇到“气象”

从天上水到地上水 水文气象学是研究水文循环的大气和陆地部分的学科，包括降水、蒸发、径流、土壤水、蒸腾等水分平衡和能量平衡，也是涉及水文学和气象学的交叉学科。 水文气象学侧重研究水循环中大气和陆地之间的相互关系，即从天上水到地上水以及地上水如何分配的过程。“大风起兮云飞扬”“人往高处走，水往低处流”，空中的水是随着大气运动的，而陆地水文的水受到地势的制约，是有流域边界的。大气具有混沌特性（又称“

特别策划 | 气候能否承受其“变”

地球一直在“发热”！ 2022年1月19日，根据世界气象组织整合的6个主要国际数据集，尽管受拉尼娜现象的影响，2021年仍是有记录以来最暖的7个年份之一。监测数据表明，2021年非洲北部、亚洲南部以及南美洲南部均突破当地地面最高温度。北极升温速度比全球平均快3倍，加速了海平面上升，并导致永冻层释放更多二氧化碳和甲烷等温室气体，进而加剧了全球变暖。温室气体排放所产生的热量，逾90%被海洋吸收，

特别策划 | 水循环兄妹越高原

你知道吗？水循环有一对“子女”，分别是水汽和水滴，他们能在大气、土壤、河流、湖泊内流动。水汽和水滴的活动与气候变化密切相关。他们是如何运动的，如果他们“结伴”去青藏高原游玩，又会给高原带去哪些影响呢？ 从天而降的水 大气的运动能把海洋蒸发出来的水汽姑娘从遥远的地方传输到大陆。由于受到地形等因素的影响，大气中的水汽会凝结成水滴，水滴和空气中的气溶胶等离子结合会形成云。由于温度越低，气溶胶能够

特别策划 | 性格古怪的“淘气包”：东北冷涡

春季北方的沙尘天气、7月华北的暴雨、8月东北夏季的低温，这些看似毫无关系的天气现象，都有一个共同的“指挥官”——东北冷涡。 东北冷涡是个什么“涡”？它的“脾气性格”如何？它又是如何“指挥”上述那些天气现象的？除了“调皮捣蛋”——引发沙尘、暴雨、低温，它还做了哪些“好人好事”？让我们一起来认识一下它。 像个电风扇？ 东北冷涡中的“东北”说的是其位置：北纬40～50度，东经110～125度;

特别策划 | 不畏风雨的无人机“战士”

特别策划 | 能掐会算的海洋之“芯”

孔明先生也犯难 古人预测天气主要依靠天气现象，比如在中国古典名著《三国演义》中有“借东风”的情节：蜀汉丞相诸葛亮通过连续观测，结合史书上对长江流域天气变化的记载推算规律，准确地预测出东风的到来。他的操作即为标准的天气预报原理：从历史观测中总结规律，再结合临近的观测数据，然后预报未来的天气变化。 “借东风”实非易事，因为大气海洋运动覆盖的时空范围实在是太大了，信息量远非常人能够处理。而且仅凭

特别策划 | 气象灾害预警服务你我他

全球温度上升加速了世界各地极端天气的发生 预警就要早、快、准！ 中国是世界上受气象灾害影响最严重的国家之一，气象灾害的种类多、影响范围广、发生的频率高，所造成的损失占到了自然灾害损失的70%以上。尤其是在全球变暖的背景下，气象灾害所造成的损失更大，造成的影响更重，防灾减灾已然成为气象工作的重点。 在中国，气象事业是服务国家经济社会发展、护佑人民安全福祉的重要保障。目前，国家已经建成全球

特别策划 | 南极气象观测知多少

科学考察，从“知彼”开始 位于地球最南端的南极是地球上唯一没有人员定居的大陆，也是风暴最频繁、风力最大的大陆，风速每小时100千米以上的大风在南极十分常见，因此南极又被称为“风极”。 低温和强风给各项科学考察活动带来极大的限制。因此，开展南极气象观测并摸清当地气候特点，是人们在南极开展各项科考活动的先决条件。长期连续的气象观测，可以有效增强南极天气气候监测能力，可以提高南极天气预报和气候变化评

特别策划 | 3.5亿年前冻灾的始作俑者

3.5亿年前远古植物景观复原图（供图/中国科学院南京地质古生物研究所） “温室”变“冰窖” 显生宙 （指“看得见生物的年代”）持续时间最长、规模最大的成冰事件是发生在距今约3.5亿～2.6亿年的晚古生代大冰期，这次冰期以冰碛岩（由冰川作用形成的碎屑岩）在冈瓦那大陆（曾存在于南半球的古大陆）广泛分布，以及旋回性沉积（由冰川消长控制的海平面频繁变化导致一系列重复旋回性的沉积）在低纬度地区广泛分布

特别策划 | 少年气象学家养成记

我与气象二三事 回想起来，我似乎从小就与地球科学结下了缘分——家中一本和地理有关的图册陪伴了我刚识字的时光。到了小学高年级，我每次去阅览室都会寻找相关书籍，读起来觉得十分有趣。高中时，我遇到了一位幽默风趣的地理老师，他不仅教授我知识，还让我对地球科学的兴趣持续增加，学习热情高涨。最终，我大学本科选择了大气科学专业，踏上了气象这条路。 不同于高中时对气象知识的基础描述，本科阶段的系统性学习将

特别策划 | 兴安杜鹃：干枝花也有春天

冬去春来，很多人会购买鲜花装点居室，把春的气息带到身边。近几年，花市上有一类叫干枝花的花束，颇受大家的欢迎。而2021年9月，干枝花中的一种——兴安杜鹃“升格”为国家重点保护二级野生植物。让我们一起来认识这种遇水即有“枯木逢春”魔力的珍稀植物。 偏爱寒冷的兴安杜鹃 兴安杜鹃是杜鹃花科杜鹃花属半常绿灌木。杜鹃花属的植物有超千种，“家族势力”遍及亚洲、欧洲、北美洲和大洋洲。兴安杜鹃是杜鹃家

探索发现 | 海昏侯的食物清单

海昏侯墓是西汉第九位皇帝刘贺（被废后，赐封爵位海昏侯）的墓葬，位于江西省南昌市。s、保存最好、内涵最丰富的汉代列侯等级墓葬，于2015年成功入选“中国十大考古新发现”，于2021年被评为“百年百大考古发现”。 海昏侯墓的考古成果为人们了解西汉时期的社会生活提供了窗口。这一次，让我们把目光聚焦在那些作为食物的植物身上，跟随小小谷物，穿越千年时光，一起去看看海昏侯刘贺的食物清单里都有哪些果蔬佳肴

探索发现 | 大运河中的科技之光

大运河始建于春秋时期的邗沟，由京杭大运河、隋唐大运河和浙东运河3部分组成，从开凿到现在已有2500多年的历史，是世界上开凿时间最早、流经距离最长、规模最大的古代运河。千百年来，无数能工巧匠将他们的毕生精力奉献给了这项伟大的水利工程。就让我们一起去探究大运河中的科技之光吧！ 一河通南北 如果说长城是中华民族挺立的脊梁，大运河就是流动的血脉，它的通航，极大促进了中国南北经济的交流和发展。 从

探索发现 | 山间寻春

侧金盏花的精细解剖图 在中国的东北部，城市的早春从灰头绿啄木鸟类似笑声的鸣叫开始。如果非要用大自然中盛开的花朵来确认季节的更替，我们可以跟着笔者一起寻春，走出城市，向山间去。 早春使者——侧金盏花 积雪覆盖在林间，但在林下的雪地里，鲜黄的花朵利用土壤中融雪带来的水分开始“探头探脑”，昭示早春的回归，现在是侧金盏花绽放的季节。 这种矮小的草本植物具有较大的黄色花朵，以期在更远的距离给传

科学微距 | 鸟类的驱动力之谜

鸟儿鸣唱不一定为了求偶，有时候只是因为“爱唱” 自发驱动力对人类社会发展和历史进程起到了重要作用。不同于本能的神经反射和生理调节——饿了要吃、困了要睡，自发驱动力让我们对更为复杂的世界产生好奇、进行探索。同时，基于哺乳动物的研究指出，“越做越想做”和“没做但想做”在大脑内是完全不同的两个神经活动过程，受制于不同的神经递质：“越做越想做”受到阿片肽的影响，而“没做但想做”则被多巴胺调控。 然

科学微距 | 恒星“入侵”为哪般

近日，科学家们使用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）和卡尔-G-扬斯基甚大天线阵（VLA）在恒星系统中罕见地探测到了恒星飞越事件：不受约束的星体入侵者靠近并与恒星周围的环境相互作用，导致在周围的盘中形成混沌伸展的尘埃和气体流。 加拿大维多利亚大学的天文学家表示：“因为飞越事件发生得很快，因此很难实时捕捉证据。我们的观测所做的相当于捕捉闪电击中一棵树的瞬间。”这些研究为我们提供了一个了解

科学微距 | 农业养虫

科学家预测，2050年全球人口将增长到100亿，而可用土地面积依然保持不变。因此，未来人类直接食用的蛋白质替代品可能就是昆虫。 吃陆生昆虫的做法在世界大部分地区被广泛接受。在某种意义上，大多数可食用的陆生昆虫比螃蟹、龙虾和虾更干净，因为它们以新鲜植物和木材为食，而不是腐肉。当然，食用昆虫并不会取代牲畜，它只是一种更可持续的选择。昆虫的寿命很短，繁殖速度快，并且只需要简单且最少的栖息地和营养需求，

科学微距 | 声音·数字·趣闻

声音 人类文明史就是一部大河文明史、人类治水史，治水兴利是人类文明可持续发展的永恒主题。 —钮新强 中国工程院院士 2022年1月初，国家正式部署启动长江国家文化公园建设。作为三峡工程主要设计负责人之一的钮新强院士谈到，长江是中华民族的母亲河，也是中国水资源配置的战略水源地。人类认识和开发利用长江的历史，是长江文明得以丰富与传承的重要基石。水利工程在为人类带来经济效益的同时，还以保护环境、

科学有科 | 地图也能有“春天”

伊拉克发现的巴比伦泥板世界地图 地图在演变 为了解GIS技术，我们先来回顾地图绘制学科的发展史与地图功能的演变史。 制作于公元前6世纪的巴比伦泥板世界地图，被认为是目前发现的最古老的世界地图之一。它由两个同心圆组成，内圆代表陆地，陆地被代表海洋的外圆环绕。自上而下，有两条平行线，代表古幼发拉底河。巴比伦位于地图中央偏上方位置。对于古巴比伦人来说，这张地图代表了整个世界，它不仅是现实世界，也

学海新知 | 来！ 听恐龙“唱歌”

鸣管——鸟儿鸣叫的秘密 众所周知，恐龙已灭绝了6000多万年，但恐龙家族其实并没有“绝后”，地球上仍活跃着它们的后代——鸟类。准确地说，白垩纪末灭绝的是非鸟恐龙，鸟类自侏罗纪末从小型兽脚类恐龙演化而来，一直延续至今。所以，想要了解恐龙的叫声，我们不妨从鸟类入手。 鸟儿的叫声在觅食、求偶和育雏等行为中起着极为重要的作用。鸟类为何拥有如此美妙的“歌喉”呢？ 原来，在鸟类的气管和支气管交界处，环状

学海新知 | 揭秘如梦似幻的 水下瀑布

令人惊叹的毛里求斯“水下瀑布” 大自然的鬼斧神工 毛里求斯（非洲东部的一个岛国）的勒姆恩海岸附近有一处“水下瀑布”。坐在飞机上鸟瞰波光粼粼的大海，你会发现汹涌的海水从四面八方汇聚过来，犹如脱缰的野马，从一个海沟的边缘倾泻而下，呈扇形向外扩展，激起白色浪花。与著名的尼亚加拉瀑布（位于加拿大安大略省和美国纽约州的交界处）相比，也毫不逊色。 光学幻象的巅峰之作 但是，令人疑惑的是，海水气势磅礴

学海新知 | 看见声音的形状

你知道声音也有形状吗？18世纪，德国科学家恩斯特·克拉德尼发明了一种方法，将声波的振动可视化，首次证明了声音是通过波来传播的。本期我们将通过在家中自己动手制作克拉尼图形实验，带你看看声音的形状。

艺术中的科学 | 跟着气象摄影师辨风识云

赞叹自然之力 想要从事气象摄影工作，必须具备专业的气象学知识。我从4年前开始探究与气象相关的摄影题材，深入风暴中心拍摄气象照片，希望让更多人了解剧烈天气的真实场面。目前，我拍摄最多的就是强对流天气，包括雷暴、大风和冰雹。 金黄的太阳光射到高层云上 而风暴摄影主要是着眼于拍摄云体的结构，记录对流云团发展的过程。一个风暴开始发展，系统不断巩固、壮大，也会发生形态转换，之后就会到达一个高潮鼎盛

艺术中的科学 | 古诗中藏着的万千“气象”

古诗中的冷与热 花是节气时令变化的使者。梅是冬天的君子，“闻道梅花坼晓风，雪堆遍满四山中”，傲立寒风，迎接春天;桃花、杏花是春的主角，“红杏枝头春意闹”的明丽春景令人神往;夏日的荷花、秋天的菊花绽放出每个季节最美的模样。四时变换，花开花落，都被诗人敏锐地捕捉到了。 毫无疑问，一年中日照条件的变化，确实会影响植物开花的时令。然而，花的开落也不全跟随节气变化，地形等因素也会对其产生影响。为人们

艺术中的科学 | 生物宝石

美丽生命的开始 事实上，蝴蝶的一生需要经历卵、幼虫、蛹、成虫4个不同的虫态时期，在生物学上称为完全变态发育。每一个时期其形态结构和生活习性有着很大的差异，而蝴蝶卵就是蝴蝶发育的第一个阶段。 大多数的蝴蝶卵大小在0.3～2毫米之间，很难用肉眼发现，以至于我们常常会忽略它们的存在。但是从微观角度观察，我们就会惊讶地发现，在如此之小的蝴蝶卵上，有着极为丰富的色彩以及美轮美奂的纹理结构，它们是自然界的

兵器与谋略 | 长津湖战役的终极博弈

战局逆转 美军落荒南逃 如果用一个词来形容1950年11月底的美国海军陆战队第1师（以下简称“美陆战1师”）的话，那就是狼狈。 就在一周前，美陆战1师还在沿着长津湖向北进攻。但短短几天时间，战场局势急转直下，北进新兴里的美军第7师31团挨了中国人民志愿军（以下简称“志愿军”）当头一棒，这支绰号“北极熊团”的骄横部队，连团旗都被志愿军缴获了。 长津湖战区简图 虽然美陆战1师的战场位置相对靠

行知天下 | 去大别山找“大别”

古今之别 地球形成之后的很长一段时间内，岩浆遍地，还伴随着似乎永无止境的陨石撞击。经过漫长的时间，地球逐渐降温，地表固结，古老的岩石缓慢形成，有一些岩浆冷却后就形成了岩浆岩。岩浆岩常见的种类有花岗岩、玄武岩、流纹岩等。 可能好奇的你会提问：“这些古老的岩石和大别山有什么关系呢？”别着急，我们穿过岩层，继续向下“走”，去远古大别山所在的位置，寻找岩石和大别山最初的故事。 约28亿年前，有一

科学起航 | “火炸药王”

王泽山，中国工程院院士，中国著名火炸药学家，发射装药理论体系的奠基人，突破多项世界性的瓶颈技术，在火炸药领域做出突出贡献，人们称他为“火炸药王”。 投身兴国强军梦 1935年，王泽山出生于吉林省。当时东北三省正处于日本的殖民统治之下，面对山河破碎的惨状，他从小就意识到，一个国家必须有强大的国防，才能保卫自己的人民。兴国强军的信念，促使他报考了中国人民解放军军事工程学院（现哈尔滨军事工程学院

生活解码 | 气象灾害 应急包 大拆解

城市生活中常见的气象灾害有暴雨、大风、大雾、台风、雷电、寒潮等，可能引发城市内涝、道路结冰等灾害，建议大家在应急包中准备最常用到的雨伞、雨衣。打雷闪电有可能引起电路故障，大家可以在家里准备储能电源、应急灯等照明设备。暴雨也有可能导致城市发生严重内涝，居民无法出行，因此家中配备些饮用水和方便食品是非常有必要的。家用车辆上应备有破车锤，以防车辆的电子系统被水浸泡失灵后，车门无法正常开启。 如果是

青春密语 | 何以进阶亚成年

青春期的你是否觉察到自身发生的诸多小变化？你或许有一颗急于独立的心，却又受到“束缚”，身处这一阶段的青少年朋友要如何面对自身的矛盾心理？家长又应该如何引导孩子顺利进阶亚成年呢？ 案例： 菲菲（化名）被妈妈带来做心理辅导的时候，母女之间的关系非常紧张，两个人已经冷战了两周。菲菲的妈妈跟我说，菲菲小时候特别听话，学习成绩一直名列前茅，带她去参加各类兴趣班从来都不拒绝，也不叫苦，几乎没有让父母操

漫画科学 | 未来食物展览会

水球内装的是可饮用的液体，可以按照自己的喜好，放入不同种类的饮品，比如果汁、纯净水、茶水等。薄膜由藻类制成，当我们口渴时，直接把水球放在嘴里就行，既方便又环保还非常有趣。如果不想喝了，可以扔到土壤中，用不了几个月就会被降解，不仅不会造成环境污染，还能被分解成肥料，进入自然循环。 谁都无法抗拒美食的诱惑，面包就是其中之一。为了让人们获取更多的营养，科学家研制出这种由黑米和各种蔬菜做成

漫画科学 | “飞行赛车”锦标赛

氢动力飞行汽车车身纤细，长5米，高约7米，可以容纳一名驾驶员。该飞行汽车使用氢燃料电池驱动，配备了6台35千瓦的电动机，最高时速可达250千米，它配备的半自动驾驶辅助系统可提高驾驶的安全性。

科幻空间站 | 黎明前的生机

当我走向老汤姆的店铺时，已是黄昏。迎面拂来的风带着冷意。一轮夕阳垂在天际，晚霞凄红。 我加快脚步，没多久，就看到店铺前排着的长队。人群里有很多我熟悉的面孔，他们捏着钱、踮着脚、伸长脖子，都使劲向店面看去。 我懊恼地走到队伍的尾部——唉，明天就是杀戮日了，所有人肯定都需要食品和饮用水，应该早些来排队。 陆陆续续也有人站在我身后，一直排到了市中心广场。曾经气派的广场，如今只是一片荒凉，残砖断瓦、

科幻空间站 | 狂风起于巅末

地球毁于20年前的超高温爆炸和大洪水。公元3017年，人类火星基地仅剩1人。 “咳咳……”病床上的男人最后看了一眼窗外灰蒙蒙的世界，“008……”他呼唤我的名字，“时光机调试好了，它可以带你回到2087年，回到地球还未毁灭之前，咳咳……去吧，代替我回去，看看还能不能改变什么……” 机器人是不会伤心和流泪的，但我似乎感受到了那种叫作悲伤的情绪。火星上卷起了风沙，他的生命定格在了那一晚。 我带了

科幻空间站 | 末日时刻觅生机

人类脆弱的生命面临着诸多未知挑战，气候的突变、彗星的撞击、外星人的入侵……都可能是灭顶之灾。让我们到科幻作品中去看看，当末日降临之时，人类是如何寻求一线生机的。 从自然历史的角度看，人类无疑是地球40亿年自然演化的“巅峰之作”。然而，人类在大自然面前，又是非常脆弱的。在上古时代，由于生产力低下，人类抵御自然灾害的能力非常有限，一场暴雨或是干旱，就可能让一个部落永远消失。而面对生存的压力，为争夺有

编读互动 | 知力小记者团“科学之力，辨象问天”主题优秀征文

风云变幻，潮起潮落，气象每时每刻都在我们的身边。有时它温柔可爱，有时它暴躁激动，个中缘由令人猜不透。让我们跟随小记者的笔触，看他们想用什么样的科学方法解读气象中的秘密。 梦穿未来——高科技大战沙尘暴 北京林业大学附属小学四年级（2）班 尤雪菲 指导教师：张郑国 2021年3月20日的早晨，我像往常一样跳下床、拉开窗帘，窗外的景象让我大吃一惊：一切都笼罩在黄色烟雾中。电视里传来播报：“根据