强震影响全球气候的可能机制

                            杨冬红¹，杨学祥^1，2

(1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026; 2.中国科学院国家天文台,北京100012)

摘要：数值计算表明，太阳潮导致的地球潮汐形变和圈层差异旋转，是季节性厄尔尼诺现象在圣诞节前后发生的原因。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。根据郭增建的“深海巨震降温说”理论，2005年全球气温将因为印尼地震海啸而降低。气候潮汐循环说和海震调温说，阐明了冷气候、强潮汐和强震相互对应的物理机制，对2000年地球进入拉马德雷冷位相后的气候预测有重大科学意义。中国连续18年暖冬的终结是2000年地球进入拉马德雷冷位相和印尼发生地震海啸的合理结果。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼那、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈。

关键词：地震，流感爆发，厄尔尼诺，拉尼娜，潮汐，太平洋十年涛动，低温

The“hypothesis of the oceanic earthquakes adjusting climate” which issued by GuoZengjian and global warming slowly

YANG Dong-hong¹, YANG Xue-xiang^1,2

(1.College of Geo-exploration Science andTechnology,Changchun 130026,China;2.NationalAstronomical Observatories,Chinese Academy of Science,Beijing100012,China)

Abstract: The globe low-temperature damages andheavy snow have occurred frequently after Sumatraearthquake tsunami in December 26, 2004. The “hypothesis of the oceanicearthquakes adjusting climate” which issued by Guo Zengjian is a reasonable explanation.According to the theory, the globe temperature in 2005 will be lower. Thescientists of the National Aeronautics and Space Administration(NASA) think that a weak El Nino event and human-madegreenhouse gases could make 2005 become the warmest year on record. We wait for theobjective testing. Now western scientists also acknowledge theobjective fact that the natural climate changes from 2005 to 2006 offset globewarming effect. Lunar oscillations explain anintriguing 60-year cycle in the world’s temperature. Strong tides and the greatearthquake in ocean and its margin are one of thermostats for adjustingclimate. The strong earthquakes in the ocean bottom can bring the cool watersat the deep ocean up to the ocean surface and make the global climate cold. So,earthquake, strong tide and global low temperature are closely relatedtogether. In this paper, the relation of low temperature, Pacific DecadeOscillation, the strongest earthquake, Influenza, hurricane and El Nino arediscussed. In the cold period of Pacific Decade Oscillation, the strongestearthquake, hurricane with La Nina,Pandemic Influenza with El Nino will occur stronger and stronger.Before and after the El Nino event and the La Nina event, the oceanic waterin East Pacific Ocean and West Pacific Oceanmay rise or fall 1500pxoppositely, which make oceanic crust fall or rise 500px. It is the reason that the El Nino events and theLa Nina eventsare interrelated with the earthquakes and volcanoes. From 1950 to 1976, thestrongest sand-dust storm is connected with Pandemic Influenza one by one. So,sand-dust storm may spread Pandemic Influenza Viruses.

Keywords: earthquakes , Pandemic Influenza, El Nino, La Nina, tide, Pacific DecadeOscillation, lower temperature

1． 引言

过去两年里，自然气候的变化抵消了全球气候变暖效应并将继续促使气温在2008年保持缓慢变化的趋势。现有的全球气候计算机模型低估了自然力对气候变化的影响，英国气象局的专家们调整了原有模型，以便更好地反映诸如拉尼娜现象或海洋水温及水流循环的波动等气象规律对气候造成的影响。他们采用反映海洋及大气真实情况的数据替代近似数据，以获得2005年到2014年这10年间的气候变化预测值。预测结果显示，虽然长期来看，人类产生的温室气体会迫使气温升高，但是热带太平洋温度较低的寒流及南极海域对气候变暖的抑制，将抵消这十年中前几年全球气候变暖的效应^[1]。

根据郭增建的“海震调温说”，我们早在2005年就做了理论证明：2004年12月26日印尼地震海啸在2005-2006年抵消了全球气候变暖效应^[2-4]。现在，西方科学家也承认了这一客观事实。我们有必要让英国同行了解郭增建的“海震调温说”，以便对新的气候模型作进一步改进。

2． 郭增建的“海震调温说”：变暖与变冷的争论

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：海洋及其周边地区的强震产生海啸，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^[5]。根据郭增建的“深海巨震降温说”理论，2005年全球气温将因为印尼地震海啸而降低。

根据世界气象组织的统计数据，2005年全球平均地表温度比1961年至1990年的平均温度14℃高出0.48℃。1998年是最热的年份，地表温度比这30年的平均值高0.54℃，名列第二位。2006年地球表面平均温度比1961年至1990年记录的年平均值高出0.42℃，名列第六位。全球最热年的排序：1998、2005、2002、2003、2004，2006年。由此可见，自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，难以恢复到1998年的水平，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡、1998年6月至2000年8月的强拉尼娜事件（1999年全球强震频发）和2004年12月26日印尼地震海啸事件功不可没^[6，7]。

世界都公认1998年为人类有记载以来最热的一年，西方科学家也承认了这一客观事实：过去两年里，自然气候的变化抵消了全球气候变暖效应并将继续促使气温在2008年保持缓慢变化的趋势。英国气象学家说，全球变暖将在2009年真正开始^[1]。

3． 全球气温变化、地球自转、潮汐和地震的共同周期

从15至17世纪的200余年内，世界上强震很多，其它自然灾害（如瘟疫流行）也很集中，这也正是蒙德极小值期^[8]。这个时期太阳活动处于极小值，人们往往把它当作小冰期气候产生的原因。美国科学家查尔斯·季林认为，强潮汐把海洋深处的冷水带到海面，使全球气候变冷。据计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，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^[9]。

“拉马德雷”是一种高空气压流，亦称太平洋十年涛动，分别以“暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续 20 年至 30 年。近 100 多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期（见表1）。当“拉马德雷”现象以“暖位相”形式出现时，北美大陆附近海面的水温就会异常升高，而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时，太平洋高空气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动，低空气流正好相反，使中太平洋海面降低。当“拉马德雷”以“冷位相”形式出现时，情况正好相反。中太平洋海面反复升降导致地壳跷跷板运动，引发强烈的地震火山活动，强潮汐和厄尔尼诺-拉尼娜转换起激发作用^{[3，10，11]}。

1889年以来，全球大于等于8.5级的地震共20次。在1889-1924年“拉马德雷”“冷位相”发生6次，在1925-1945年“拉马德雷”“暖位相”发生1次，在1946-1977年“拉马德雷”“冷位相”及其边界发生11次，在1978-1999年“拉马德雷”“暖位相”发生0次，在2004-2030年“拉马德雷”“冷位相”已发生3次。规律表明，拉马德雷冷位相时期是全球强震的集中爆发时期和低温期。2000年进入了拉马德雷冷位相时期，2004-2030年是全球强震爆发时期^[3，4]，根据郭增建的“深海巨震降温说”理论，全球气温将逐渐降低^[2，5]。

我们的研究表明，三个月亮赤纬角变化周期（每个18.6年，共55.8年），对应一个拉马德雷冷暖位相交替周期，对应一个8.5级以上大震强烈与减弱变化周期。拉马德雷冷位相时期潮汐南北震荡强度相对较强，对应月亮赤纬角两大一小，根据季林的强潮汐致冷效应和郭增建的“深海巨震降温说”理论^[5，9]，出现全球低温期和强震频发期；拉马德雷暖位相时期潮汐南北震荡强度相对较弱，对应月亮赤纬角一大两小，出现全球温暖期和强震间歇期^[4]。杜品仁和胡辉都指出，地震具有明显的18.6年潮汐周期^[12，13]。

全球变暖导致的海平面上升，破坏了地壳的重力均衡，引起加载的海洋地壳均衡下沉，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，也是拉马德雷暖位和冷位相互相转换的原因之一^[6，14-16]。

图1  1896-1978年8级以上地震分布

图1 是根据公元1896年至公元1980年全球8级以上地震目录编绘的^[6，7]。在月亮赤纬角最小时的1905-1906年、1923-1925年、1941-1942年、1959-1960年、1977-1979年，地球平均扁率变大，地球自转变慢；在月亮赤纬角最大时的1896-1897年、1913-1914年、1931-1932年、1949-1951年、1968-1970年，地球平均扁率变小，地球自转变快。8级以上地震高潮也有相应的约9年变化周期：1897- 1906- 1914- 1923- 1932-1941- 1950- 1960- 1971- 1978年。1890-1924年和1947-1976年的拉马德雷冷位相对应8级以上地震频发期，1925-1946年的拉马的冷暖位相对应8级以上地震的减少时期。

应该说明的是，1960年5月22日智利南部发生9.5级地震，释放能量相当于8.5级地震的30倍。1977年金森博雄得到20世纪共有4次9级以上特大地震都发生在一个很短的时期内：1952年11月4日堪察加发生9级地震，1957年3月9日阿拉斯加阿留申群岛发生9.1级地震，1960年5月22日智利发生9.5级地震，1964年3月28日阿拉斯加威廉王子海峡发生9.2级地震^[7]。因此，在1952-1964年和月亮赤纬角最小值时的1959-1960年地震活动也很强烈。

       图 2  1956-1969年地球转速季度平均值的变化

从1955年以后，用近代仪器观测到，地球自转加速度约每四年就有一次突然的变化。根据美国华盛顿和理士满（Richmond）两地测得的地球转速季度平均值的变化，可用一条折线近似地表示，其转折点各在1957.79，1961.93和1965.61。在这些点上加速度的变化是急剧的，但速度是连续的^[17]。地球自转加速度约每四年就有一次突然的变化不仅与最强和较强潮汐相对应，而且与1952年、1957年、1960年、1964年4场特大地震相对应。

表1 月亮近地潮和太阳近地潮准四年周期叠加

          近地点                      日  月    潮汐强度   厄尔尼诺年（E）

  年  月  日   时    农历   日食  月食  大   潮    弱w  强s   拉尼那年（L）

 1951 1  6   20.8   29                 8   23       s          E

 1952  126   20.1    30                12   27       ss         E，强震

 1953  117    7.0    3           30   15   30      s          E

 1954  110   17.8    6     5     19    5   19       ww         L

 1955 1  6   16.8   13                 8   24       s          L

 1956  126   20.8    14                13   27       ss        L

 1957  117    6.3    17                 1   16       ss         E，强震

 1958 1  9    7.7   20                 6   20       0          E

 1959 1  6    4.6   27                 9   25       0        大旱灾

 1960  126   17.8    28                14   28       s       大旱灾，强震

 1961  117    7.0    1                  2   17       sss      大旱灾

 1962 1  8   21.9   3                  6   21       s        大旱灾

 1963 1  4   16.2   9     25          10  25       www         E

 1964  126    9.3    12    14          15  29       0       E-L，强震

 1965  117    8.5    15                 3   17        sss       L-E

 1966 1  8   18.3   17                 7   21        ss         E

注：当日同时发生月亮近地潮和日月大潮为最强潮汐sss，相差一天为较强潮汐ss，相差两天为强潮汐s，相差三天为一般潮汐0，相差四天为弱潮汐w，相差五天为较弱潮汐ww，相差六天以上为最弱潮汐www。

1953年、1957年、1961年和1965年都在1月17日（地球近日点附近）有月亮近地潮和日月大潮的叠加，形成最大和较大潮汐形变，影响地球自转速度，对应准四年变化周期（见表1）。1952年、1957年、1960年、1964年4场特大地震就发生在1947~1976年拉马德雷冷位相时期中的前17年。2000年进入拉马德雷冷位相，2004年12月26日印尼地震海啸发生，特大强震可能发生在2000~2030年拉马德雷冷位相时期中的前17年左右。2004年12月26日爆发的印尼地震海啸并非偶然，它和1952年11月4日堪察加发生9级地震一样，拉开了特大强震集中爆发的序幕。这是地震与地球扁率变化和自转速度变化相对应的原因，也是强潮汐激发地震火山活动的原因^[10，11]。

4． 潮汐形变和季节性厄尔尼诺现象形成原因的数值计算

由于潮汐形变，地球各圈层的转动惯量是不断变化的，由此引起各圈层的差异旋转。地球各圈层潮汐形变的规模不相同，大气圈的起伏约为80m，海洋圈的起伏大约为1500px，固体地球的起伏约为500px，比例为400：3：1。由三轴椭球体和三轴椭球体壳自转周期T及其增量dT与极半径c及其增量dc的关系式，有^[6]

dT/T = - dc/c                                  

据此计算，速度增量比也为400：3：1。当日月在赤道，日月大潮在赤道处形成最大潮汐高潮区，地球的大气圈、水圈和岩石圈的扁率变大，自转变慢，由于速度增量比不同，大气圈最慢，水圈其次，固体地球第三，形成赤道大气和海水相对固体地球向西的差异旋转运动。所以，大气和海洋相对固体地球向西运动，使赤道太平洋暖水由东向西运动，赤道信风加强，有利于拉尼娜事件形成；反之，月亮在南北纬28.6度和太阳在南北回归线时情况正好相反，形成赤道大气和海水相对固体地球向东的差异旋转运动，有利于厄尔尼诺的形成。

计算表明，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，此时db = 0,da = 50px,带入公式得日长增量dT=0.00027s,相当于1/3704s,它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。当地球由远日点运动到近日点时，太阳引潮力增加10%，da = 12.5px，带入公式，得日长增量dT= 0.00007s，相当于1/14286s。这使远日点的地球自转速度大于近日点的自转速度。实际上，春分（3月20-22日）和秋分（9月22-24日）时，太阳在赤道，太阳潮使地球各圈层扁率变大，每年1月25日-4月7日（72天）及7月30日-11月6日（109天）为地球自转减速阶段；夏至（6月21日或22日）和冬至（12月21-23日）时，太阳在南北回归线，太阳潮使地球各圈层扁率变小，每年4月9日-7月28日（110天）及11月18日-1月23日（66天）为地球自转加速阶段。快慢时段的昼夜时间（日长）长短的差别不超过几千分之一秒，但是这种变化可以影响到气象事件，与计算值量级完全相符^[6]。

每年发生的季节性厄尔尼诺现象在12月25日圣诞节前后，与12月22日冬至以及1月3日或4日地球轨道近日点对应，与11月18日-1月23日（66天）的地球自转加速阶段对应，验证了潮汐形变导致的地球自转加速有利于季节性厄尔尼诺现象形成的结论，是季节性西太平洋暖水东移和赤道东风减弱西风加强的原因。

当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次^[18]，大气和海洋的快速南北运动将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比其他周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。太阳在南北回归线时也会产生潮汐南北震荡运动。

计算表明，月亮在赤道时产生的半日潮使气圈和水圈分别有54181864 km³和43275km³的体积绕固体地球向西运动；太阳潮使地球在春分和秋分扁率变为最大，形成赤道大潮，两极高纬地区分别有13211996 km³和10502km³体积的大气和海水通过临界纬度（35^o）流向赤道。潮汐形变导致巨量大气和海水相对固体地球作差异旋转运动^[6，19]。由于地球自转，太阳潮在南北回归线和月亮潮在最大赤纬角时引发的潮汐南北震荡也有同样数量级的流体运动。

5． 结论

数值计算表明，太阳潮导致的地球潮汐形变和圈层差异旋转，是季节性厄尔尼诺现象在圣诞节前后发生的原因。自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡、1998年6月至2000年8月的强拉尼娜事件（1999年全球强震频发）和2004-2007年印尼苏门答腊3次8.5级以上地震功不可没。下一次月亮赤纬角最小值2014-2016年产生的弱潮汐南北震荡有利于气温相对升高和中国北方的干旱；而2009-2018年特大地震集中爆发却可能使气温下降。

鉴于全球变暖旧模型对近两年气候预测的失误，鉴于郭增建的“深海巨震降温说”理论对近两年“自然气候的变化抵消了全球气候变暖效应”这一客观事实解释和预测的成功，没有考虑地震海啸等自然因素的全球变暖新模型应该再次改进：仅当该模型能准确地预测地震海啸，未来全球气候的准确预测才成为可能。准确预测地震海啸是准确预测全球气候变化的试金石。

气候潮汐循环说和海震调温说，阐明了冷气候、强潮汐和强震相互对应的物理机制，对2000年地球进入拉马德雷冷位相后的气候预测有重大科学意义。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼娜、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈^[3]。

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