全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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全球变暖的最大威胁:青藏高原冰川消融导致中国强震频发

已有 763 次阅读 2019-11-12 14:35 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流| 青藏高原冰川消长, 冰川地壳均衡, 中国强震分布特征, 全球变暖威胁

 全球变暖的最大威胁:青藏高原冰川消融导致中国强震频发

                             杨学祥,杨冬红(吉林大学)

 

关键提示:青藏高原是兴都库什-喜马拉雅大冰原的所在地,冰雪含量仅次于南极和北极,约占全球冰雪总量的15%。冰川增加,山地下沉;冰川消融,山地上升。而东部平原受海洋地壳升降影响,产生反向运动。我们称之为冰川地壳均衡。

IPCC即将发布一份基于30多个国家100多名科学家调查研究后撰写的冰冻圈特别报告,向全世界提出了重磅警告:地球第三极——青藏高原的冰川本世纪末将会有三分之二消失,由此引发的冰川地壳均衡运动将导致中国西部和台湾地区强烈的地震活动。

 

1.       青藏高原冰雪含量仅次于南极和北极

 

地球上中低纬度地区的冰川主要集中在高原上,青藏高原冰川覆盖面积约4.7万平方公里,占全国冰川总面积80%以上。主要有:喜马拉雅现代冰川、念青唐古拉山现代冰川、昆仑山现代冰川、喀拉昆仑山现代冰川、横断山现代冰川、唐古山现代冰川、冈底斯山现代冰川、羌唐高原现代冰川和祁连山现代冰川。

青藏高原是兴都库什-喜马拉雅大冰原的所在地,冰雪含量仅次于南极和北极,约占全球冰雪总量的15%。自1970年以来,青藏高原四分之一的冰川已经消失,如果气候变暖继续这样下去,80年后青藏高原将会有三分之二的冰川彻底消失;即使实现巴黎气候协定的奋斗目标——气温上升控制在1.5摄氏度,青藏高原的冰川仍将融化三分之一。

 

2.       青藏高原冰川消长导致中国强震频发

 

1889年以来,全球大于等于Ms 8.5级的地震共22次。在1889-1924PDO“冷位相发生61900年以来国外数据:2)次,在1925-1945PDO“暖位相发生11)次,在1946-1977PDO“冷位相及其边界发生11(7)次,在1978-2003PDO“暖位相发生0次,在2004-2030PDO“冷位相已发生6次。规律表明,PDO冷位相时期是全球强震的集中爆发时期和低温期。2000年进入了PDO冷位相时期,2000-2030年是全球强震爆发时期和低温期。郭增建的深海巨震降温说PDO冷位相与低温冻害对应的物理原因。

强震与全球气候变化关系的地球物理解释是:全球变暖导致的海平面上升和青藏高原冰川融化,破坏了地壳的重力均衡,引起加载的海洋地壳均衡下沉,卸载的青藏高原均衡上升,由此而引发的深海强震和海啸又将迫使深海冷水上翻到海洋表面,从而将会引发全球变冷。这就是大自然的自调节作用。


              a 大洋海水减少                            b 大洋海水增加

1-新洋壳,计算时因忽略了与陆壳连接部分,因而计算值比实际值小;

2-旧洋壳,插入大陆壳下或推动大陆分离部分。

海平面变化造成的垂直运动和水平运动

Fig. 1  vertical and horizontal movement by the changes of sea level 

 

由图4中可以看到,相同的圆心角在不同半径的球面所对应的弧长是不同的,由于海水增加,海洋地壳A’B’弧下降到AB弧时,圆心角变大,只能发生两种结果(见图b[13]

其一、大洋地壳AB弧的多余部分插入大陆地壳之下,形成俯冲消减带,是地震频发的地区,其类型为环太平洋俯冲消减带和地震火山带。

其二、大洋地壳AB弧的多余部分象楔子一样劈开大陆,推动大陆向两边分离,对应的圆心角增大,其类型为大西洋两岸的快速扩张。

其三、反之,当海洋地壳AB弧上升到A’B’弧时(见图a),由于弧长增大,其增大部分就是海底扩张产生的新洋壳。

 

青藏高原冰川消长导致的地壳均衡运动

 

 

3.       中国8.5级以上地震发生在拉马德雷冷位相时期

 

 1890-2012年全球8.5级以上地震数据表明,15-17世纪小冰期结束后,全球变暖导致全球8.5级以上地震频繁发生,集中在拉马德雷冷位相时期(见表1)。其中有两次发生在中国西部。

 

1  1890-2012年全球8.5级以上地震(按时间排列)

序号

地震时间

地震地点

震级

拉马德雷

洲籍

1

1896-06-15

日本

8.5

冷位相

亚洲

2

1906-01-31

厄瓜多尔

8.8

冷位相

南美洲

3

1920-12-16

宁夏海原

8.5

冷位相

亚洲

4

1922-11-11

智利

8.5

冷位相

南美洲

5

1923-02-03

俄罗斯堪察加半岛

8.5

冷位相

亚洲

6

1938-02-01

印尼班大海

8.5

暖位相

亚洲

7

1950-08-15

中国西藏

8.6

冷位相

亚洲

8

1952-11-04

俄罗斯堪察加半岛

9.0

冷位相

亚洲

9

1957-03-09

阿拉斯加

8.6

冷位相

北美洲

10

1960-05-22

智利

9.5

冷位相

南美洲

11

1963-10-13

俄罗斯库页岛

8.5

冷位相

亚洲

12

1964-03-27

阿拉斯加威廉王子湾

9.2

冷位相

北美洲

13

1965-02-04

阿拉斯加

8.7

冷位相

北美洲

14

2004-12-26

印尼苏门答腊

9.1

冷位相

亚洲

15

2005-03-28

印尼苏门答腊

8.6

冷位相

亚洲

16

2007-09-12

印尼苏门答腊

8.5

冷位相

亚洲

17

2010-02-27

智利

8.8

冷位相

南美洲

18

2011-03-11

日本

9.0

冷位相

亚洲

19

2012-04-11

印尼苏门答腊

8.6

冷位相

亚洲

 

2 1890年以来特大地震活跃期和拉马德雷(PDO)冷位相对应关系

年代

8.5级以上地震次数

9级以上

地震次数

PDO时间位相

气候冷暖

 地震

全球

中国

1890-1924

64

1

0

1890-1924

低温期

 活跃期

1925-1945

11

0

0

1925-1946

温暖期


1946-1977

117

1

4

1957-1976

低温期

 活跃期

1978-1999

00

0

0

1977-1999

温暖期


2000-2012

66

?

2

2000-2030

低温期?

 活跃期

特大地震为Ms 8.5级以上强震,括号内为国外数据,?表示预测

 

4.       中国8级以上地震分布规律

 

中国8级地震的重复期有长有短,从表3中数据来看,最短重复期为一年,西藏1950年和1951年分别发生8.5级和8级地震,707年以来仅发生过一次。中国8级地震的平均重复期为37年,前370年平均60年发生一次,后175年平均15年发生一次。前600年发生8次,后100年发生10次。8级地震重复期有明显的逐渐缩短的趋势(见表1)。

从表4中可以发现,中国8级地震的分布特征非常明显:小冰期时期集中在中国东部,温暖期时期集中在中国西部(台湾除外)。这为我国抗震防震指明了方向。

 

3 中国M≥8.0地震基本信息表(部分为推算震级)

序号

发震时间

地名(部分为古地名)

纬度

经度

震级

 气候特征

01

1303-09-17

山西 赵城、洪洞

36.3

111.7

8

 小冰期

02

1556-01-23

陕西 华县

34.5

109.7

8

 小冰期

03

1604-12-19

福建 泉州海外

25.0

119.5

8

小冰期

04

1668-07-25

山东 郯城、莒县

35.3

118.6

81/2

 小冰期

05

1679-09-02

河北 三河、平谷

40.0

117.0

8

 小冰期

06

1739-01-03

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

小冰期

07

1833-09-06

云南 嵩明

25.2

103.0

8

 温暖期

08

1902-08-22

新疆 阿图什

40.0

76.5

81/4

温暖期

09

1906-12-23

新疆 玛纳斯

43.9

85.6

8

温暖期

10

1920-06-05

台湾 花莲海外

23.5

122.7

8

温暖期

11

1920-12-16

宁夏 海原

36.5

105.7

81/2

温暖期

12

1927-05-23

甘肃 古浪

37.6

102.6

8

温暖期

13

1931-08-11

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

温暖期

14

1950-08-15

西藏 察隅

28.4

96.7

81/2

温暖期

15

1951-11-18

西藏 当雄

31.1

91.4

8

温暖期

16

1972-01-25

台湾 新港东   海中

23.0

122.3

8

温暖期

17

2001-11-14

新疆 若羌、青海交界

36.2

90.9

8.1

温暖期

18

2008-05-12

四川 汶川县

31.0

103.4

8.0

温暖期

 

(资料来源科学出版社1977年出版的《地震学基础》第910页,部分资料来自中国地震目录,CEIC.ac.cn制图)

 

4 中国M≥8.0地震基本信息表(部分为推算震级)与地域特征

 

序号

发震时间

地名(部分为古地名)

纬度

经度

震级

地域特征

01

1303-09-17

山西 赵城、洪洞

36.3

111.7

8

中国东部

02

1556-01-23

陕西 华县

34.5

109.7

8

边界

03

1604-12-19

福建 泉州海外

25.0

119.5

8

中国东部

04

1668-07-25

山东 郯城、莒县

35.3

118.6

81/2

中国东部

05

1679-09-02

河北 三河、平谷

40.0

117.0

8

中国东部

06

1739-01-03

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

边界

07

1833-09-06

云南 嵩明

25.2

103.0

8

中国西部

08

1902-08-22

新疆 阿图什

40.0

76.5

81/4

中国西部

09

1906-12-23

新疆 玛纳斯

43.9

85.6

8

中国西部

10

1920-06-05

台湾 花莲海外

23.5

122.7

8

台湾岛

11

1920-12-16

宁夏 海原

36.5

105.7

81/2

边界

12

1927-05-23

甘肃 古浪

37.6

102.6

8

中国西部

13

1931-08-11

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

边界

14

1950-08-15

西藏 察隅

28.4

96.7

81/2

中国西部

15

1951-11-18

西藏 当雄

31.1

91.4

8

中国西部

16

1972-01-25

台湾 新港东 海中

23.0

122.3

8

台湾岛

17

2001-11-14

新疆 若羌、青海交界

36.2

90.9

8.1

中国西部

18

2008-05-12

四川 汶川县

31.0

103.4

8.0

中国西部

 

 

5.       中国7级地震分布规律

 

1947-1976年拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震发生50次,平均每年1.73次,1977-1999年拉马德雷暖位相时期我国7级以上地震发生12次,平均每年0.55次。拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震是拉马德雷暖位相的3倍以上。2000-2035年拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震又进入新的活跃期,2001年昆仑山口8级地震和2008年四川汶川8级地震是两个明确的强震频发的信号。2000-2035年不仅是全球强震爆发时期,也是中国7级以上地震频发时期。

1947-1976年拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震发生情况来看,前10年发生20次(包括两次8级以上地震),后10年发生20次,中间10年发生10次,前后10年的地震相对频发值得关注。

      更值得关注的是,除台湾外,前10年强震多发生在中西部,后10年东部地区也有强震发生,如1975年辽宁海城地震和1976年河北唐山地震。2000-2030年为拉马德雷冷位相时期,2020-2030年为其后十年。

      因为考虑到全球变暖导致的海平面上升可能超过历史的记录。由此导致的地壳均衡运动也可能超过历史的规模。这是比温室效应更危险的变化趋势和变化后果。

   http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-966726.html

 

6.       结论:冰川地壳均衡运动是中国8级地震频发的主因

 

温暖期造成的冰盖融化和海平面上升,将产生加载的海洋地壳下沉,卸载的原冰盖陆壳上升,形成洋壳下降和陆壳上升的均衡运动。青藏高原冰川的融化是中国西部地震频发的主导力源。

青藏高原和珠穆朗玛峰被称为世界第三极,其冰川的消长可产生强烈的地壳运动:气候变冷,冰川增加,将增大青藏高原的转动惯量,导致其自转减速,挤压其西部地区,引张其东部地区;气候变暖,冰川融化,将减少青藏高原的转动惯量,导致其自转加速,挤压其东部地区,引张其西部地区。这是小冰期时期中国8级地震集中发生在中国东部及其边界,全球变暖时期中国西部频发8级地震的原因。

对于北京地区而言,这是天大的好消息:近2000年的地震资料显示,北京地区强震集中发生在小冰期时期,15-17世纪小冰期结束以来,北京地区强震处于休眠期,休眠期将持续到24世纪变暖高峰。而下次北京地区的强震活跃期将发生在下次小冰期,其高峰时期在3107-3452年。中国8级以上地震分布给出了相同的结论:东部地区集中发生在小冰期时期;西部地区和台湾地区集中发生在全球变暖时期。两组统计数据的一致结论表明其科学性,冰川地壳均衡是形成机制。

中国西部为青藏高原,有全球最大的山地冰川(两极除外)。冰川增加,山地下沉;冰川消融,山地上升。而东部平原受海洋地壳升降影响,产生反向运动。

IPCC即将发布一份基于30多个国家100多名科学家调查研究后撰写的冰冻圈特别报告,向全世界提出了重磅警告:地球第三极——青藏高原的冰川本世纪末将会有三分之二消失,由此引发的冰川地壳均衡运动将导致中国西部和台湾地区强烈的地震活动。

http://www.cq.xinhuanet.com/2015-12/03/c_1117338166.htm

 

参考文献

 

1.       Keeling C D, Whorf T P. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change [J]. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819.

2.       杨冬红,杨德彬,杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011544):926-934. Yang D H, Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climate changes. Chinese Journal of geophysics (in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

3.       郭增建, 郭安宁, 周可兴. 地球物理灾害链[M]. 西安地图出版社, 2007: 111-114,146-158.

4.       杨冬红,杨学祥全球气候变化的成因初探地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earths climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

 



http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1205859.html

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