2020年气候变冷高峰：潮汐和地震的制冷作用

            杨冬红，杨学祥

2004年12月26日印尼地震海啸后，全球低温冻害和暴雪灾害频繁发生。“潮汐调温说”和“深海巨震降温说”是一种合理的解释。根据“潮汐调温说”和“深海巨震降温说”理论，2005年以后全球气温将因为地震海啸和强潮汐南北震荡而降低。2009年11月至2010年1月低温暴雪袭击北半球，西方科学家也承认2000-2010年气候的自然变化抵消了全球气候变暖效应这一客观事实。潮汐振荡可以解释全球气温的准60年变化，海洋及其边缘的强震能够将深海冷水翻上表面，使全球气候变冷。所以，强震和强潮汐与低温密切相关。

北半球2010年初受到强烈寒流和创纪录的大雪侵袭，从中国、韩国到俄罗斯，从西欧到美国大平原，都因酷寒和暴雪而遭灾。亚洲东北部雪势最严重，使这个地区陷入六十年来最严酷的冬天，全球变暖面临空前的挑战。

1.       海洋对气候变化的影响

    计算表明，每立方米的水和空气温度降低一度所释放的能量分别为4180000J和1290J，前者是后者的3240倍。这个巨大差别可从海洋性气候和大陆性气候的比较中看到。瓦伦西亚岛和赤塔同在北纬52度附近，前者位于爱尔兰的大西洋岸，属于海洋性气候，后者位于亚洲大陆内部，属于大陆性气候。虽然纬度相近，但温差在一年内的分布相差悬殊。一年内最冷和最热月份温度的差值，在瓦伦西亚只有7.9度，在赤塔则为46.1度，大于前者5.5倍之多。前者年均温度为摄氏10.3度，后者为零下3度，差值为13.3度。这说明海洋的内能多于大陆，海洋是大气热量的主要供应者^[1-3]。

海水因为含有平均约3.5%的盐分，所以它的最大密度约出现在摄氏负2度左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底，冷水领域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。我们称这个过程为海底藏冷效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度^[16]。目前海洋底层温度为摄氏2度，它为大气提供了充足的冷源^[1-3]。

2.       强潮汐降温作用

在十五世纪至十七世纪的二百余年内，全球强震发生频繁，其它自然灾害也很集中，如瘟疫流行，低温冻害严重，被称为小冰期时期。这个时期也正是太阳黑子蒙德极小值时期^[4]，太阳活动处于低值状态，有人把它看作是小冰期气候产生的原因。

2000年查尔斯·季林（Keeling）提出，强潮汐把海洋深处的冷水带到海面，使全球气候变冷，形成的全球气候波动周期大约为1800年。季林认为，地球、月亮和太阳相对位置的变化会引起潮汐强度的逐渐变化，其周期与邦德提出的“气候周期”是一致的。当日、地、月排成一线且相互距离最小时，日月引潮力相互加强而变为最大，地球海洋潮汐规模也最大，这时就有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。当日、地连成的直线与月、地连成的直线相互垂直时，太阳潮汐减弱月球潮汐，使地球海洋潮汐变小，这时海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和。据季林的计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，从那以后逐渐减弱，直到3100年潮汐又达到最大值。这个周期是过去1万年气候变迁的主要动力。这个效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到24世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷^[5-6]。

潮汐高低潮还有200年左右的明显周期变化。其中，1425年、1629年两次峰值对应小冰期时期，1770年的峰值对应18世纪的低温，1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷。特别是54-56年周期（太平洋十年涛动周期），在全球气候变化中有非常明显的作用^[3]。

目前处于1800年周期中的变暖高峰，200年周期中的变冷初期，60年周期中的30年变冷中期阶段，2020年为变冷高峰，类似20世纪60-70年代的变冷期。

3.       深海巨震降温

2002年郭增建提出“深海巨震降温说”：海洋及其周边地区的巨震产生海啸，可使海洋深处冷水迁到海面，使水面降温，冷水吸收较多的二氧化碳，从而使地球降温近20年。20世纪80年代以后的气温上升与人类活动使二氧化碳排放量增加有关，同时这一时期也没有发生巨大的海震。巨震指赤道两侧各40^o范围内的8.5级和大于8.5级的海震^[7]。2004年12月26日印尼地震海啸后，全球低温冻害和暴雪灾害频繁发生。郭增建的“深海巨震降温说”是一种合理的解释。

郭增建等人指出，9级和9级以上地震与北半球和我国的气温有很好的相关性。1868年以后的北半球温度下降与1868年和1877年间的智利两个M_t9.0级大地震有关。1900年以后的北半球的温度下降可能与1906年厄瓜多尔M_w8.8级大地震以及太平洋和印度洋周围大量M_s8级以上的大地震的数量特多有关。1952年之后的温度短时下降以及1960年以后的明显的长时段下降可能与1952、1957、1960和1964年的4次M_w9.0~9.5级的环太平洋大地震有关。由于1960年智利特大地震为M_w9.5级，1964年阿拉斯加大地震为M_w9.2级，所以1960年以后北半球和中国气温下降明显，而且持续时间也很长。1833年苏门答腊9级地震、1837年智利瓦尔的维西9.25级地震和1841年堪察加9级地震组成一个9级以上地震小高潮，对应1833年之后气温的低水平段^[8]。

2004年12月26日印尼苏门答腊9.1级特大地震和海啸拉开了新一轮9级地震的序幕，2005、2007、2012年又连续发生3次8.5级以上地震，2011年2月27日智利发生8.8级地震，2011年3月11日日本发生9级地震。

我们在2008年指出，2004-2018年是全球特大地震频发期^[9]，目前已经得到完全证实。根据深海巨震降温说，2004-2018年的特大地震频发将导致2020年前后全球气温变冷进入高峰。

4.       拉马德雷冷暖周期中的海温变化

“拉马德雷”（Lamadre ）是一种高空气压流，在气象学和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”（PDO），其“暖位相”和“冷位相”两种形式分别交替在太平洋上空出现，每种现象持续近二十年至三十年。近一个世纪以来，Lamadre 已经出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生在1890年—1924年，而“暖位相”发生在1925年—1945年；第二周期的“冷位相”发生在1946年—1976年，而“暖位相”发生在1977年—1999年^[22]。2000年进入第三周期的“冷位相”。Lamadre是西班牙语“母亲”的意思，即她是El Nino和La Nina的母亲。其形成原因尚待研究。

西北太平洋十年际气候变化受PDO（亦称拉马德雷现象）支配。PDO的特点在于海水表面温度，海平面气压及风场的变化。PDO可分为暖位相（暖相）和冷位相（凉相）。PDO位于暖位相时，赤道附近及北美洲沿岸的海水表面温度异常温暖，北太平洋中部的海水表面温度则异常清凉。PDO的冷位相与暖位相的海水表面温度相反。每个PDO的位相一般持续20-30年。在PDO暖位相和冷位相时，冬天海平面温度（颜色代表），海平面气压（等线代表）以及海表风力（箭头代表）异常的典型分布，见图1。

拉马德雷冷暖位相图示

     图1 太平洋十年涛动的暖位相（暖相）和冷位相（凉相）温度、气压和风力分布

香港天文台。气候变化。香港天文台制作的《气候变化》教材。http://203.129.68.8/climate_change/resources_c.htm

 

         西北太平洋海温变化导致北极涛动异常，是拉马德雷冷位相时期北半球低温暴雪频发的重要原因，巨大的温差导致北极寒流南下，形成中国严重低温冻害，如1947-1976年拉马德雷冷位相时期的1954、1957、1969、1972、1976、1977年，2000-203年拉马德雷冷位相时期的2008年。它们都是拉尼娜年或厄尔尼诺年。2012年厄尔尼诺发生后，中国的低温冻害值得关注。http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-557178.html

参考文献

1.       杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春：吉林大学出版社,1998。

2.       张家诚。气候变迁及其原因。北京：科学出版社，1976.

3.       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。2011，54（4）：926-934.

4.       马宗晋, 杜品仁. 现今地壳运动问题[M]. 北京: 地质出版社, 1995, 10: 99-102.

5.       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.

6.       Fred Pearce, Tidal warming: Is the moon turning up the Earth’s thermostat? New Scientist, 2000, 166 （2232）: 12

7.       郭增建. 海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一[J]. 西北地震学报. 2002, 24(3): 287

8.       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.

9.       杨学祥, 杨冬红. 全球进入特大地震频发期. 百科知识2008.07上,《百科知识》2008/07上, 8-9. http://www.jllib.cn/library/magazine/20080707k.htm