灾害链警钟：小冰期和长白山火山喷发的关系

                              杨冬红，杨学祥

一、研究：长白山下岩浆面积抵2个首尔忧火山喷发

　　环球网综合报道据韩国MBN电视台2016年4月18日报道，近日，日本爆发大地震，韩国也不再是地震安全地区。有研究称长白山天池下存在的岩浆面积相当于2个首尔市大，韩国内对火山喷发的忧虑也在增加。

科学杂志《Science Advances》16日刊文称，长白山天池5-10千米以下的地下存在岩浆。岩浆面积相当于两个首尔市大。许多学者主张长白山是活火山，近期朝鲜、英国和美国三国研究团队共同分析的结果给这一主张提供了强有力的支撑。

http://roll.sohu.com/20160419/n444938142.shtml

二、日学者称长白山20年内火山爆发韩学者质疑

   据2012年5月25日出版的《环球时报》报道据韩联社23日报道，日本东北大学名誉教授谷口宏充近日发表研究成果，称受到去年日本大地震影响，未来20年内长白山火山喷发概率为99%，此言论遭到韩国媒体和学者质疑。

   据韩国《中央日报》报道，谷口宏充表示，通过对长白山过去1100年间火山喷发的情况进行调查后发现，自10世纪发生火山大喷发后，在14世纪至20世纪之间长白山共发生6次火山喷发，而喷发的时间总是与日本大地震“有很大关系”。因此谷口宏充认为，受2011年3月日本东部大地震影响，长白山在2019年前发生火山喷发的概率为68%，在2032年前喷发火山的概率为99%。

   韩国《朝鲜日报》称，韩国有关专家对谷口宏充的研究成果表示怀疑，并认为长白山虽然是一座活火山，地下也确实有岩浆涌动，但预测具体的喷发时间没有科学依据。韩国全北大学教授赵奉坤说，根据日本地震和长白山喷发时间的历史统计预测未来喷发时间，作为科学家来说，这种预测有些牵强附会，是毫无科学依据的主张。韩国釜山大学教授尹成孝也表示，从科学角度看，预测具体时间是很冒险的做法，要慎重看待。韩国地质矿产资源研究院的火山学家李云洙也认为，基于现有不多的观察数据，很难预测火山喷发的具体时间。

韩联社称，谷口宏充23日表示，虽然外界对自己的推测有不同看法，但自己是在“精确事实”基础上得出的结论。他还称，长白山火山即使在20年内爆发，爆发指数也只是4-5，也就是中型火山爆发。据了解，火山喷发指数由小到大分为0到8级，每增加一级，破坏力增加10倍。根据美国地质调查局的资料，当火山喷发指数达到5或以上时，便可视为严重。

http://news.163.com/12/0525/02/82AN3NK30001121M.html

三、中國與南韓科學家警告：中國長白山 2014年恐大噴發

   中國與南韓科學家警告，位於中國與北韓交界的長白山（韓國稱白頭山），在數年內爆發的可能性極大，而且帶來的損失可能超過三月時的冰島火山爆發。南韓氣象廳決定採取國家級應對方案。

中韓學者警告威脅超越冰島

   韓國聯合新聞通訊社報導，釜山大學地球科學系教授尹成孝，在南韓氣象廳十六日舉辦的一場研討會中指出，中國火山學者們認為，長白山在二○一四到二○一五年間爆發的可能性極大。目前長白山被認為正處於休眠狀態，尹成孝表示，由於無法獲得詳細資料，不能預測正確的噴發時期，但可以肯定的是，在不久的將來，白頭山噴發的可能性極大。

   尹成孝指出，二○○二年六月，中國東北吉林省汪清縣發生芮氏規模七．三地震後，長白山的地震發生頻率增加十倍以上，天池的地形逐漸變高，天池和周邊森林時常噴發氣體。另外，以地震波分析，長白山地下的岩漿有四處重疊分布，且位置就在天池的下方。

   尹成孝指出，今年春天冰島艾雅法拉火山爆發時的排放物總量僅為○．一一立方公里，由於產生大量的水氣、不斷噴出火山灰，造成較大的破壞。但考慮到長白山頂部的天池有二十億噸水，其爆發威力將遠遠超過冰島火山。

10世紀爆發威力是冰島火山一千倍

   依照日本學者的推論，十世紀後半長白山的大規模爆發，當時的排放物總量約有八十三到一一七立方公里，是冰島火山的一千倍。

尹成孝呼籲政府正視這項問題，並尋求各國的協助，加強設置觀測裝備，以降低災害帶來的損失，參加研討的南韓氣象廳人士對尹成孝的意見表示認同，今後將採取國家層次的應對方案。

http://news4.pchome.com.tw/internation/libertytimes/20100619/index-12768984237486025011.html

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=336917

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-574830.html

事实上，2014年长白山火山并未喷发。

四、韩媒称若长白山火山爆发将造成大规模洪水灾害

　　环球网记者张哲报道据韩联社2010年9月26日消息，韩国消防防灾厅日前向韩国国会提交的一份资料显示，若长白山火山爆发，将会对鸭绿江和图们江一带造成大规模洪水灾害。

　　报道称，长白山若喷火爆发，火山爆发指数(VEI)会达到6。火山爆发指数1属小规模爆发，2-3属中规模，4以上则为大规模。韩国防灾厅预测说：“长白山在火山爆发后会以水灾、火灾、地震和火山灰的顺序出现灾害。天池的20亿吨水会对图们江、鸭绿江和松花江附近地区会造成洪水灾害。”并称：“长白山喷火1个小时后，鸭绿江和图们江将受此影响而泛滥，在3个小时20分钟内淹没灾区的半径可达30公里，朝鲜的部分宾馆、公寓和医院等主要设施将会遭到淹没。”

根据韩国防灾厅提交的资料，若长白山火山爆发，喷火112个小时后，洪水会沿着图们江流向61公里处，并在128小时后，沿着鸭绿江流向127.5公里处。

http://international.dbw.cn/system/2010/09/26/052743726.shtml

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-367322.html

五、长白山火山研究进展

中国地质学家刘嘉麒院士等（2015）指出，长白山火山位于中朝边界,由数以百计的火山锥和广袤的熔岩台地组成,是一个庞大的火山群,总面积达12 000km²。自中新世以来有10个火山幕,近代历史期间仍有过多次喷发,喷发时间分别为：公元946和947年两次喷发、公元1597、1668、1702、1903年4次喷发。现为处于休眠状态的活火山;该火山受东北亚板块体系制约,与太平洋板块俯冲和东亚大陆裂谷系密切相关。目前适逢地质构造的活动期和千年大喷发、百年小喷发周期的节点,存在着潜在的再喷发危险。

六、次小冰期增大长白山火山喷发的可能性

早在20世纪70年代，竺可桢就曾经对我国5000年来的气候做过研究，发现我国近5000年来，就有四次温暖期和四次寒冷期交替出现，平均周期为1250年。

图1 5000年来中国气温变化曲线（竺可桢，1972）

早在20世纪70年代，竺可桢就曾经对我国5000年来的气候做过研究，发现我国近5000年来，就有四次温暖期和四次寒冷期交替出现。

第一温暖期

公元前3000年-公元前1000年前左右，这个时期我国大部分时间的年平均气温比现在高2℃。

第一寒冷期

从公元前1000年左右到公元前850年（周代初期），有一个短暂的寒冷期，年平均气温在0℃以下。

第二温暖期

从公元前770年到公元初年，又进入一个新的温暖时期。

第二寒冷期

从公元初年到公元600年，即东汉、三国到六朝时代，又进入第二个寒冷时期，在当时的南京，冬天温度比现在要低，结冰是很常见的。

第三温暖期

从公元600到1000年，即隋唐五代时期，是第三个温暖期，当时在中国的首都长安，广泛种植着喜热喜雨的竹子。

第三寒冷期

从公元1000到1200年，即宋朝是第三个寒冷期，温度比现在要低1℃左右。

第四温暖期

从公元1200到1300年，即宋末元初，是第四个温暖期，但这次不如隋唐时那样温暖，表现在大象生存的北方限，逐渐由淮河流域移到长江流域以南，退到广东、云南等地。

第四寒冷期

公元1300年以后，即明清时代，是第四个寒冷期，温度比现代低1-2℃。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-536809.html

从图1和表1中可以看到，长白山火山在公元946和947年两次喷发、公元1597、1668、1702、1903年4次喷发，处于中国气温低值时期和小冰期时期及其始末边界。

杨冬红等（2011, 2013）指出，近20年的研究发现，潮汐极大期、地震火山活动频发期、太阳黑子超长极小期和全球低温有很好的对应关系。6次时间的一一对应表明其相关性和处于同一激发机制（见表1）。

表1 太阳活动、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

多因素叠加是小冰期发生的根本原因。导致15-17世纪小冰期和2020年“次小冰期”出现的原因有五：

其一、处于太阳黑子超长极小期

杨冬红等（2013）指出，国外资料显示，太阳将进入不寻常且时间较长的“超级安静模式”，大约从2020年开始，太阳黑子活动或许会消失几年甚至几十年。太阳黑子活动或许将进入“冬眠”，这种情况自17世纪以来从未出现。目前处于200年气候周期的变冷初期。

其二、处于全球强震频发时期

郭增建（2002）指出，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°范围内的Ms 8.5级和大于Ms 8.5级的海震。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。20世纪4场最强的特大地震在很短的时间内都发生在环太平洋地震带的沿海地区：1952年堪察加地震，1957年阿拉斯加阿留申群岛地震，1960年智利地震，1964年阿拉斯加威廉王子海峡地震，与50-70年代低温期相对应。

其三、处于全球火山活动频繁时期

杨冬红等（2013）指出，现代火山活动有明显致冷的记录：小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。因为火山灰和二氧化硫等火山喷发物到达平流层后，较小的气溶胶可在数月内传播到全球，并可在平流层内持续漂浮1~3年，使太阳直接辐射减弱，造成大气降温。最新发表的研究报告显示火山喷发导致了“小冰期”的到来。研究报告称，1275年到1300年之间，热带地区经历过四次大规模火山喷发，喷发出来的大量硫酸盐颗粒进入大气层上空反射了太阳辐射，使地球气温降低；1430年到1450年，也发生了一轮大规模火山喷发，与地震活动一样，火山喷发与气候冷暖变化导致的冰盖消长有关（见表2）。

其四、地球轨道周期

任振球(1997)指出，木星、土星、天王星和海王星使地球冬至时的公转半径发生相当稳定的准周期变化，与全球尤其北半球气温变化的间隔60年振动相一致。在20世纪初的低温期和60~70年代相对偏冷期，当时（1901和1960年）地球冬至时的公转半径分别延长了94(相当于日地距离的0.6%)和57万公里；在30-40年代和80年代后的暖期，地球冬至时的公转半径（1940和2000年）分别缩短了76和44万公里。2000-2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，他推测2020年前后全球气候将进入相对冷期。

韩延本（2003）指出，分析了美国宇航局公布的起自19世纪中期的全球及南北半球的温度异常变化资料，得到它们存在约60年的准周期性波动的初步结果。该周期是它们的中周期波动的主要周期分量之一，它对调制温度的总体变化趋势可起到重要作用。分析表明，该周期分量是时变的，周期长度在19世纪略超过60年，之后缓慢变短，到20世纪后期月在55年至60年间。所谓人类活动造成的温室效应的加剧似乎并未有打乱这一周其分量的存在。这一周期与拉马德雷周期相对应。

其五、处于强潮汐活动时期

Keeling（2000）指出，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。在十五世纪小冰期时期，潮汐强度为最大值，以后开始减弱，直到3100年潮汐强度又将达到最大值。潮汐调温效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到二十四世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷。今后400年处于变暖高峰，下次小冰期将在3100年出现。

杨冬红等（2011）指出，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。特别是潮汐54-56年周期（与太平洋十年涛动的50-70年周期对应），在全球气候变化中有非常明显的作用。

杨冬红等（2014）指出，潮汐变化还有月亮赤纬角最大值变化18.6年周期，与气候变化18.6年周期对应。杨冬红等（2008，2014）指出，1998年最热年记录与1995-1997年的月亮赤纬角最小值时期有关，此后16年气候变暖间断的原因之一是2005-2007年为月亮赤纬角最大值时期，2014-2016年月亮赤纬角最小值时期变暖增强，2023-2025年月亮赤纬角最大值时期变冷达到高潮。2014年和2015年最热年新纪录证实了理论预测的可靠性。

根据以往记录，21世纪太阳黑子超长极小期过程还将持续30年以上。2000-2030年为拉马德雷冷位相，百年极寒有可能发生，但规模较小，变冷规模要小于道尔顿极小期（见表2）。我们称之为“次小冰期”。综合因素表明，2020年气候变冷将达到高潮。

数据对比表明，长白山火山在公元946和947年两次喷发、公元1597、1668、1702、1903年4次喷发，处于中国气温低值时期和小冰期时期及其始末边界。

次小冰期的到来将增大长白山火山喷发的可能性，必须引起东亚各国的高度重视。

次小冰期敲响了长白山火山喷发的警钟！

气象-地震-火山-经济超级灾害链值得关注。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

长白山火山喷发将加剧东亚气候变冷。

参考文献

竺可桢. 1972, 中国近五千年来气候变迁的初步研究.考古学报,2(1):15-38

刘嘉麒，陈双双，郭文峰，等。2015。长白山火山研究进展。矿物岩石地球化学通报。（4）：710-723.

杨冬红，杨学祥. 2013. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展, 28(4): 1666-1677.