雾霾与地震的关系：关注杜乐天的地球排气理论

                             杨学祥，杨冬红

2013年一则“严重雾霾预示将出现大旱和频繁地震”的说法在网络上流传开来，引起种种疑虑。该观点认为，我国近期大面积、长时间雾霾现象的成因与地球软流层的活动有关，出现大范围雾霾后，地震、干旱等其他灾害也可能接踵而至。此说法科学吗？雾霾的成因与地质运动有关吗？

人民日报记者查阅发现，该说法源自姜冬梅在“天大研究院”网站发表《雾霾之后警惕大旱多震》一文。

　　姜冬梅引述中国地震局地球物理研究所研究员王健的软流层活动理论认为，地球软流层的活动可以解释大面积、长时间雾霾现象的成因。据了解，王健在2012年4月份发表的《地球内部深层次动因及其影响与气候变化》提出，地球软流层的涌动推动了板块运动，进而引起了地震、火山爆发、干旱等灾害现象频繁发生。

　　记者查阅王健的文章发现，该文章没有提到地球软流层的涌动会导致雾霾的产生。

　　姜冬梅认为，依据王健的理论推导，在软流层活跃的情况下，地球软流层会使岩石圈释放出大量的水蒸气；而水蒸气积聚在近地面，结合大量的污染物后就产生了雾霾。除了雾霾，地震、干旱等其他灾害性现象也可能接踵而至，相关部门应提前做好准备。

　　对此说法，一位长期研究地震的专家告诉记者，目前研究还没有发现雾霾与地震的发生存在必然或显著联系。他表示，将雾霾现象与地震联系在一起比较牵强。

中国地震局地球物理研究所副所长张东宁认为，通常所说的地球内部活跃期，往往表现为火山地震多发。从固体地球物理学的监测看，最近十年火山地震比之前一段时间并无增加。“地球内部活动进入活跃期”的认定还缺乏证据，距离地表100多公里的软流层，目前也尚无研究证明其近期特别活跃。

王健的文章没有提到地球软流层的涌动会导致雾霾的产生，但是，杜乐天的地球排气理论提出地球排气是雾霾发生的重要原因之一。

研究雾霾发生的条件和规律

雾霾发生的条件有两个：其一、污染物排放量达到一定标准，其二、静稳天气条件不利于污染物扩散。所以，在污染物排放稳定的条件下，天气条件就是重要因素。天气变化遵循自然规律，因此，雾霾发生也与自然条件有关，存在自然规律。

雾霾的18.6年月亮赤纬角周期

学者蒋大和最近指出，中国“雾霾”的首要来源在“烧煤”中排放的二氧化硫和氮氧化物。

2014年中国大陆消耗煤炭1962.4（百万吨油当量），美国453.4，印度360.2。因此中国消耗煤炭是美国的4.33倍，印度的5.45倍。但是人口呢？中国2013年底13.6782亿，美国2013年4月3.1574亿，中国也差不多是美国的4.33倍。因此，从总量看，中国消耗煤炭惊人，世界第一。但从人均看，中国每人消耗煤炭和美国人持平。但是石油和天然气呢？

所以，他认为，不能简单指责我们烧煤多：我们人口多。美国人按人均算，烧煤和我们相当（1:1），大大多烧了石油（6.96 : 1）和天然气（19.7 : 1）！

2014年人均能源消耗比较（下载应用了联合国人口署2014年的数据），单位：吨石油当量/人。因为沙特和新加坡的人均耗油量太高，在图中去除了，以便和其他国家比较。美国、加拿大和澳大利亚人均消费高是在意料之中，但韩国比较日本人均消费高是较少想到的。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=609047&do=blog&id=935004

图1 中国大陆1965年以来化石能源消费的年变化：

空气污染浓度与污染物排放量和空间大小有关，科学的划分应该以这两种因素为主。中国“雾霾”的首要来源在“烧煤”中排放的二氧化硫和氮氧化物。以2014年化石能源消费的年变化量计算，中国领土面积为960万平方公里，美国为963万平方公里，印度为298万平方公里，计算结果表明，中国空气中污染物的平均浓度为美国的4.33倍，印度的1.7倍，是污染程度最大的国家。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-934649.html

辽宁和东北的雾霾与冬季采暖有关，四川没有冬季燃煤采暖，也没有冬季雾霾增强的报道。东北2015年11月雾霾新纪录为燃煤增加雾霾提供了证据。

http://www.ithome.com/html/it/188517.htm

图2  2001-2014年中国主要污染物排放量的变化趋势

从图1-2中可以看到，2011年以来中国主要污染物排放量直线下降，2014年中国大陆消耗煤炭也进入抛物线的峰值，为什么2013年开始中国雾霾会更加严重直线上升？

从图3中可以看到，1959-1960年、1977-1979年、1995-1997年、2014-2016年为月亮赤纬角最小值，对应中国雾霾的峰值，1968-1970年、1986-1988年、2005-2007年为月亮赤纬角最大值，对应中国雾霾的谷值。

http://news.sina.com.cn/green/sd/2015-11-16/doc-ifxksqiv8389165.shtml

   图3  1960-2014年雾霾演变趋势图

2014年气象主播宋英杰展示了一张50年以来的雾霾演变趋势图（见图3）），

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4934cc2b0101sehs.html?tj=1

http://club.kdnet.net/dispbbs.asp?f=w&ctid=134826&boardid=1&id=9989754

比较图2和图3，中国大陆1965年以来化石能源消费的年变化在2001年开始提速，在2011年达到峰值，2012-2014年持续下降，与雾霾“直到2003年之后开始“提速”，尤其在2012~2013年度，突然出现了一个可怕的直线增长并不一致。但是，化石能源消费的年变化不是直线式增长，而是抛物线式增长，在2013年达到顶点，三条曲线并非完全一致。这表明其他因素的作用非常强劲。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-737194.html

雾霾变化与地震周期相一致

数据统计表明，2004年12月26日印尼苏门答腊发生9.1级地震，2005年、2007年2012年又连续发生三次8.5级以上地震，2010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，与图3中2004年至2013年中国雾霾高发相一致，表明特大地震释放的地下气体和能量，是雾霾产生的重要构造活动背景。

印尼苏门答腊和日本是中国邻国，其释放的气体影响中国是必然趋势。

最近中国雾霾高发和亚洲地震高发，值得特别警惕。

杜乐天的地球排气理论值得特别关注。

表1  全球1890-2012年8.5级以上地震表

序号   地震时间     地震地点        震级   气象事件月亮赤纬角拉马德雷

1     1896-06-15  日本三陆            8.6    厄尔尼诺  最小值    冷位相

2     1906-01-31  厄瓜多尔            8.8    拉尼娜    最大值    冷位相

3     1922-11-11  智利                8.5    拉尼娜    最大值    冷位相

4     1923-02-03  俄罗斯堪察加半岛    8.5    拉尼娜    最大值    冷位相

5     1938-02-01  印尼班大海          8.5    拉尼娜              暖位相

6     1950-08-15  中国西藏            8.6    拉尼娜    最大值    冷位相

7     1952-11-04  俄罗斯堪察加半岛    9.0    厄尔尼诺  最大值    冷位相

8     1957-03-09  阿拉斯加            8.6   厄尔尼诺            冷位相

9     1960-05-22  智利                9.5              最小值    冷位相

10    1963-10-13  俄罗斯库页岛        8.5    厄尔尼诺            冷位相

11    1964-03-27  阿拉斯加威廉王子湾  9.2   拉尼娜              冷位相

12    1965-02-04  阿拉斯加            8.7   厄尔尼诺            冷位相

13    2004-12-26  印尼苏门答腊        9.1    厄尔尼诺            冷位相

14    2005-03-28  印尼苏门答腊        8.6              最大值    冷位相

15    2007-09-12  印尼苏门答腊        8.5    拉尼娜    最大值    冷位相

16    2010-02-27  智利                8.8    拉尼娜              冷位相

17    2011-03-11  日本            8.9-9.0     拉尼娜              冷位相

18    2012-04-11  印尼苏门答腊        8.6    拉尼娜              冷位相

http://en.wikipedia.org/wiki/Lists_of_earthquakes

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-976956.html

相关报道

人民日报:雾霾预示将出现地震说法无证据

2013年12月11日03:30  人民网-人民日报

   地球软流层理论没有提到软流层的涌动会导致雾霾的产生，也没有提出雾霾与地震的发生存在联系。图示内容来自《地球内部深层次动因及其影响与气候变化》制图：李姿阅

　　近日，一则“严重雾霾预示将出现大旱和频繁地震”的说法在网络上流传开来，引起种种疑虑。该观点认为，我国近期大面积、长时间雾霾现象的成因与地球软流层的活动有关，出现大范围雾霾后，地震、干旱等其他灾害也可能接踵而至。此说法科学吗？雾霾的成因与地质运动有关吗？记者采访了观点的提出者和其他有关专家。

　　大范围雾霾与地质活动有关？

　　【回应】仅是猜测；目前尚无研究证明近期地球软流层特别活跃，水蒸气不太可能因此突然增多并导致雾霾

　　记者查阅发现，该说法源自姜冬梅在“天大研究院”网站发表《雾霾之后警惕大旱多震》一文。12月9日，记者联系到香港金融管理学院副院长姜冬梅教授本人。她认为，环境污染固然加剧了雾霾的外在表现，但却绝非雾霾根本成因。

　　姜冬梅引述中国地震局地球物理研究所研究员王健的软流层活动理论认为，地球软流层的活动可以解释大面积、长时间雾霾现象的成因。据了解，王健在2012年4月份发表的《地球内部深层次动因及其影响与气候变化》提出，地球软流层的涌动推动了板块运动，进而引起了地震、火山爆发、干旱等灾害现象频繁发生。(如图示)

　　记者查阅王健的文章发现，该文章没有提到地球软流层的涌动会导致雾霾的产生。

　　姜冬梅认为，依据王健的理论推导，在软流层活跃的情况下，地球软流层会使岩石圈释放出大量的水蒸气；而水蒸气积聚在近地面，结合大量的污染物后就产生了雾霾。除了雾霾，地震、干旱等其他灾害性现象也可能接踵而至，相关部门应提前做好准备。

　　对此说法，一位长期研究地震的专家告诉记者，目前研究还没有发现雾霾与地震的发生存在必然或显著联系。他表示，将雾霾现象与地震联系在一起比较牵强。

　　中国地震局地球物理研究所副所长张东宁认为，通常所说的地球内部活跃期，往往表现为火山地震多发。从固体地球物理学的监测看，最近十年火山地震比之前一段时间并无增加。“地球内部活动进入活跃期”的认定还缺乏证据，距离地表100多公里的软流层，目前也尚无研究证明其近期特别活跃。

　　张东宁介绍说，软流层又称为软流圈，温度在800℃至1500℃的范围，一般认为是岩浆的主要发源地。“漂浮”在它上面是一层低温、刚硬的岩石圈。目前的地震学观测和地热测量都显示，软流层的热量释放是一个非常缓慢而持续的过程，对地表的影响也是稳定的，水蒸气不太可能因此突然增多。由此，这次大范围持续雾霾也不太可能是这一因素导致的。

　　姜冬梅坦承，该理论到目前还是一种假说，尚缺乏足够的实践和事实依据。“把地壳运动等地理科学纳入雾霾等灾害性现象的研究是为了更全面地研究问题。”姜冬梅表示。

　　近期南方雾霾成因何在？

　　【回应】雾霾不能简单用某个公式来表示；污染物排放量大和静稳天气是导致本轮雾霾的主要原因；雾霾需加强多学科研究

　　姜冬梅在文章中给出了雾霾产生的公式：雾霾=(80%以上的湿度+污染物)×逆温层。她认为，内地今年发生多次大面积雾霾，不可能仅仅由污染物传播导致。

　　上海气象局有关专家介绍，雾霾不仅与大气中的水汽、污染物浓度和逆温层有关，还与大气扩散条件(水平扩散和垂直扩散)、污染物输送条件和区域地理环境等因素有关，所以雾霾天气不能简单用某个公式来表示。

　　南开大学环境科学与工程学院冯银厂教授对雾霾产生的这一公式也不认同。“雾和霾是两个概念，雾是一种自然现象，在水汽充足、温度合适、大气层稳定的情况下，空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，称为雾。霾是人类活动造成的空气中悬浮的颗粒物(气象学上称为气溶胶颗粒)浓度增高而形成的浑浊现象。”

　　冯银厂说，霾的形成简单说来有内外两种成因。内因是污染物的排放。颗粒物在大气中是一个累积的过程，工业的发展，能源结构的不合理等问题导致目前大气中污染物的排放已经足以形成灰霾天气，只要气象条件吻合，灰霾就会出现。外因就是气象条件，空气的水平运动形成风，上下运动形成湍流，这些运动有利于颗粒物的扩散。当这些运动幅度都很小时，静稳天气出现，大气中累积的颗粒物越来越多，灰霾天就形成了。“今年雾霾天气增加和大气扩散条件差于去年、静稳天气多于去年关系很大。”

　　对于近期持续大范围雾霾天气的形成原因，上海气象局专家介绍，首先从气候背景来说，冬季本身就是雾霾天气多发的季节。其次，近期北方冷空气弱，所以南方受冷空气影响也较弱。区域内长期受弱高压控制，大气层结稳定，大气扩散条件差，容易造成污染物积累；加之晴好的冬季，辐射降温容易造成近地层逆温，相对湿度高，更容易形成雾霾天气。

　　据了解，12月1日至8日，我国中东部遭遇大范围雾霾天气，苏皖沪等地的霾最为严重。中央气象台有关专家表示，污染物排放量大和静稳天气是导致本轮雾霾天气的主要原因。

　　中央气象台首席预报员何立富表示，此次雾霾是今年入冬以来，我国范围最大的中度到重度霾天气过程。何立富说，江苏、上海等华东地区此次出现范围大、持续时间长、局地PM2.5浓度高达300微克/立方米以上的重度霾，确实比较少见。一方面是由于冷高压从华东一带入海以后，变性高压处在东部沿岸，使得地面湿度增加较快；另一方面是由于前期弱的偏北风转为后期弱的偏西偏南风，比较有利于周边污染物在这一带地区汇集。

　　“虽然‘雾霾预示地震’的说法难以成立，但为我们研究雾霾提供了一个新的视角。建议我国有关专家可以从更大视野、多学科领域来加强对雾霾的研究。”一位专家评价道。

　　(本报记者朱虹李永宁喻思娈胡安琪曹玲娟刘毅)

　　本期栏目统筹：吕毅品

http://news.sina.com.cn/c/2013-12-11/033028942465.shtml

杜乐天：对今年一月份我国霾雾重灾原因的浅见补遗

已有 3627 次阅读 2013-1-31 05:56 |个人分类:学术争论|系统分类:观点评述|关键词:雾霾潮汐组合地球排气潮汐形变大气污染    推荐到群组                                  

编者按：杜乐天教授最近发来文章指出，今年一月份在中国东部广大地区出现了霾雾天气，其严重程度、时间之长、次数之多，历史罕见。社会舆论一片哗然，说什么的都有。普遍的看法是此等霾雾全是工业和行车排放污染人为因素。但是除了人为因素是否还存在自然因素呢？本文现提出一下6点疑问。

事实上，在2013年1月11日上午8点18分，云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生山体滑坡灾害事故。目前已造成42人遇难、2人受伤。本博主在1月10日指出，近两个月以来，降温与潮汐组合有很好的对应关系。12日全国大部回温，与9-12日强潮汐组合对应，这是值得关注的反常，增温显著地区可能与地下热能释放有关。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-651712.html

我在11日早5时41分指出，云南、贵州、四川、西藏（特别是中国、印度、缅甸、尼泊尔交界地区）、辽宁、内蒙、青海、甘肃、新疆增温最显著地区，与近期的地震频发区有很好的对应关系。河北和山西的异常增温值得关注。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=651873

云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组山体滑坡灾害事故发生在全国异常增温最高值地区，增温幅度为4-12℃，滑坡前的地缝开裂导致内能释放，是异常增温的一个原因。我们提出了警告，但被忽视。

http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-652222.html

地球排气是地热释放和雾霾形成的自然原因，污染是雾霾形成的人为因素。除此之外，地震频发和气候异常等因素造成的地质和气象灾害也应在我们的研究范围之内。

公布的材料表明此次重霾前后一共4次（到本文撰写的1月30日为止），分别是7—13日，16—19日，21—23日，26—30日。与1月9-12日、16-19日、21-23日、27-30日四次潮汐组合一一对应，与地球潮汐形变、自转速度变化造成的“地球呼吸”相一致。计算表明，地球潮汐形变造成的地壳容积周期变化，可以形成地球的呼吸运动。异常规模的地球呼吸与地震火山活动相对应，与异常雾霾天气相对应，值得深入研究。

参考文献

杨学祥, 宋秀环, 刘淑琴.  地球潮汐形变的数值评价.  地壳形变与地震.  1997,17(2):53-58.

杨学祥. 潮汐形变的计算与厄尔尼诺发生规律. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（11）：1448~1449

杨学祥. 星体能量释放脉动机制与厄尔尼诺事件预报. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（12）：1519~1521

杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48

杨学祥. 地球自转与地球形变的轨道效应. 长春科技大学学报, 2000, 30（增刊;吉林省地球物理年会专辑）：112~117

杨学祥. “地球呼吸”的气候证据. 中国学术期刊文摘. 2001, 7（2）：223~224

杨学祥. 厄尔尼诺事件的时空特征及其地球物理解释. 中国学术期刊文摘. 2001, 7（4）：509~510

杨学祥. 全球变暖、构造运动与沙漠化. 地壳形变与地震. 2001, 21（1）：15~2

正文：

对今年一月份我国霾雾重灾原因的浅见补遗

杜乐天

今年一月份在中国东部广大地区出现了霾雾天气，其严重程度、时间之长、次数之多，历史罕见。社会舆论一片哗然，说什么的都有。普遍的看法是此等霾雾全是工业和行车排放污染人为因素。但是除了人为因素是否还存在自然因素呢？本文拟就此做些不成熟的补充。对事物的认识应当实事求是，讲真话，不宜一边倒，现提出一下6点疑问：

1.  首先在灾害性质上有疑。如果重霾全部由于人为，那应当是逐渐积累的渐变过程。但此等重霾是突发事件。以前的天气都算正常，十一五期间大气污染总体还是下降趋势，但到了一月，一天之内突然竟是天昏地暗，来势极猛，极快，并不是渐渐变浓。

2. 在时间上也反常。本来一月份是隆冬，冷空气活跃，大气对流强，不至于使阴霾如此之浓和之久。然而实际上一直不散，前后闹了一个月。

3. 在空间上也有疑问，霾雾如纯为工业排放，可是为什么不管城乡、平原区，工业区、非工业区普遍浓浓霾雾？

4. 在霾雾成分上也有很多疑点。现在社会上把PM2.5作为大气污染主要指标。现在要追问：有何充分根据认为凡是PM2.5级微颗粒全部都是工业和汽车排放给的？在科学上早已发现大气中此等微颗粒有几十种，不同种有不同来源。此中的微颗粒到底有多少是人为来源？我们并不知道这一情况，就认为全部来自工业排放因素，显然是证据不足的。人们对事件可以提出这种那种疑问，但疑问并不是一次性的，对疑问仍然还可以再疑问。

5. 在霾雾的微颗粒量上也有疑问。现在公布的数据如下：各地的测量结果PM2.5是每立方米中含有几百到上千微克，霾雾分布面积是几十万到130万平方公里。现在假定平均PM2.5浓度为每立方米中500微克，浓霾的大气厚度为2公里，分布面积100万平方公里，则其中的PM2.5总含量大体是1×1015毫克，或者是100万吨！这么巨量的微颗粒难道都是工业排放的吗？更奇怪的是，公布的材料表明此次重霾前后一共4次（到本文撰写的1月30日为止），分别是7—13日，16—19日，21—23日，26—30日。每一次之后就是晴天，霾雾全吹跑了。过了这几个晴天第二次霾雾重来，以下几次依此类似。这表明只是空挡的两三天就能积累起100万吨巨量浓霾，就更加令人不可思议。1000万吨(公布数据2010年全国工业烟粉尘排放量也只有1446万吨)是全国一年的排量,远远小于此次霾雾.再者,一月霾雾向西没过太行山,山西是晴天.这也证明霾灾主要发生于华北盆地.

6. 人们尽可以把此次霾雾重灾归因于工业汽车排放污染。这就表明今后我们没有希望再来晴天，这不等于自设绝望吗？即使把中国东部的工业、汽车全停了，也解决不了问题。此等议论不仅对解决问题于事无补，反而加重了人为的制造紧张。实际上，此次霾灾之后不久就会雾消云散大晴天的。当然，不排除霾雾再来。我们切切不要只寄希望过几天北方寒流来到把霾雾吹掉就好了。这不是理由。请见下述愚见：

1. 此次重霾具有地区性特点。主要发生在华北盆地和部分四川盆地。盆地是气盆，到处向上排气，不过时空上很不均匀。时强时弱，地区地质构造也不同排气强度也有异。此类盆地有很厚的土层，深部气流还可以使之更为疏松，很容易把土中微颗粒带上来。另外地球向上不仅排气，而且还排热、排盐、排碱、排硝等。盐碱皆易溶于水，气流也可以带上来此溶液微珠，在空气中水蒸发，就会出现众多盐、碱微粒。气象学家们多年持有固体地球观，不考虑地球内部排气作用对大气环流异常不能忽视的重大影响；

2. 此次霾灾之前是多天的暴雪，少见的寒冬。然而在1月初天气突然升温由原来的-10℃突然升到-2℃（这种突发升温再用什么全球变暖解释实在说不过去。全球几十年变暖才会有1-2℃，为什么这里一下子增加8℃之多？）这实际上是地球排气也排热。近期已有实测表明华北地热也增温。这和大气无关。为何霾雾多日不散，无风，也是排气排热造成的大气垂直运动。风是水平运动，易感知。

3. 当代卫星对大气中的H2O(水汽)、CO2、CO、CH4、NH3、NO2、等都已有数十万张全球动态排气监测图像，早已证明地球时空及强度上大规模的不均匀排气。

4. 当代地球化学找矿深穿透（Deep Penetrating）早已破解地下气流向上携带μm级、nm级微固体颗粒带到地表。

5. 最后尚需说明，本文并无忽视今后要采取种种措施大力减排改善大气质量的必要性。另外地球排气强烈区在时间上是阵发的，会消减的；在空间上是移动的，不可能老在一个地区固定下来。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-658087.html