太平洋深处在接下来的几十年里将继续变冷

                                                         杨学祥，杨冬红

太平洋深处是气候的时间胶囊

作者：徐徐来源：科学网发布时间：2018/1/2 16:44:05

正如画作所展示的，泰晤士河在小冰河期间经常冻结。

图片来源：Alamy Stock Photo

研究人员在日前举办的美国地球物理学会上报告称，被称为“小冰河期”的全球变冷趋势在几个世纪前结束，但它一直存在于太平洋最深处。更重要的是，这一海洋学的时间胶囊或许能帮助减弱当前由人类驱动的变暖。

海洋是一个巨大的热量储存库，吸收了约90%的人类所致气候变化产生的变暖。不过，这种热量并未均匀、迅速地渗透进海洋深处。作为被称为温盐环流的全球洋流网络的一部分，北大西洋表面的冷水“俯冲”到深处，并且在好几个世纪的时间里蜿蜒流至在很多方面可谓是地球冷藏柜的北太平洋深处。

这意味着太平洋的深层海水应当能反映有着几百年历史的表层温度趋势。“从1350年到现在，这些深层海水应当是在变冷，尽管表层在变暖。”展示最新研究成果的伍兹霍尔海洋研究所物理海洋学家Jake Gebbie表示。

一系列重建的全球表面温度模型表明，几个世纪前，全球异常寒冷。关于冰冻的泰晤士河的画作可以证明。在中世纪暖期于15世纪结束后，变冷趋势开始出现，直到人类驱动的变暖在19世纪出现。通过将历史记录的表面温度填充到海洋模型中，Gebbie和最新研究共同作者、哈佛大学气候科学家Peter Huybers得以预测这些趋势在海洋多深处显现出来。

为测试模型，他们需要来自深海的长期温度变化的证据。但超过2000米水深的记录非常稀少，并且在20世纪之前似乎是不存在的。不过，事实并非完全如此。

19世纪70年代，一艘名为“挑战者号”的英国研究船在全球进行科考期间用5年时间记录了海洋温度。通过用绳子下放到海底的温度计，该船只获得了760条超过2000米水深处的记录。Gebbie和Huybers将这些数据同上世纪70年代以来的指标进行了比对。“我们精确地看到了模拟中发现的结果——太平洋深处在变冷，大西洋深处在变暖。”Gebbie表示。

实际上，海洋深处扮演了过滤器的角色——消除短期的温度波动并且保持长期趋势。如果Gebbie的模型是正确的，随着小冰河期的海水到达，太平洋深处在接下来的几十年里将继续变冷。（徐徐）

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/1/398845.shtm

“海底藏冷相应”和“海洋锅炉效应”被证实

已有 1878 次阅读 2013-12-17 06:19  

“海底藏冷相应”和“海洋锅炉效应”被证实

              杨学祥

     科学家的发现进一步证实，全球表面升温的暂停或许是由于空气中的大量热量被深海所吸收。这项研究通过微型海洋生物贝壳的化学组成间接获得了温度信息，这些海洋生物从太平洋的深处冲刷到了海底沉积物中。这些微生物展现了在1500英尺（457米）到3000英尺（914米）深度之间，太平洋在数千年时间里的长期冷却渐变过程，直到公元1100年的中世纪暖期开始，温度才开始有所上升。而随后在17到18世纪的小冰河时期，温度再一次下降。

杨学祥和杨冬红分别在1997-2011年提出了“海底藏冷相应”、“海洋锅炉效应”、“拉马德雷冷位相灾害链”、200年和准60年“潮汐降温效应”。

我们在2006年提出，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。在20世纪50-70年代，强沙尘暴与流感爆发一一对应，沙尘暴可能传播禽流感。

海底温度测量表明，海底冷水层的温度为摄氏2度，表层海水水温为27.5度左右，温差为25.5度，为强潮汐调温效应和海震调温效应提供必要的条件。历史资料显示，在全球温暖的白垩纪，海洋底层温度为15度，表层温度为21度，温差为6度。这是强潮汐调温效果在白垩纪显著降低的原因。而在第四纪冰期到来之前，海洋底层水温度逐渐降低到0度，增大的温差为强潮汐和海洋巨震的调温作用准备了条件。超低海底冷水被强潮汐和海洋巨震翻到海洋表面，使大气迅速变冷，导致冰期的到来[2-8，19]。

　　赤道热两极冷是太阳能量纬度不均匀分布造成的。由于大气热容量低，大气热对流不能改变这一基本规律。海水则不同，其热容量大，热对流的传热效果十分显著。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4180000焦尔和1290焦尔，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，海洋是大气热量的重要供应者。

　　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。随着海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小，赤道和两极的温差也不断加大，形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为海底藏冷效应。它是海气相互作用的典型范例，大气中的“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射，随着冰雪面积的不断扩大，地表接受到的太阳能量越来越少，使大气和海洋越来越冷，冰期有一个长期的“冷积累”过程。

由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区（此处核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了海洋藏冷效应的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜（当时温度为摄氏21度，比现代低6.5度）。我们称这个过程为海洋锅炉效应。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。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明，一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发，其释放的热量可使全球海水温度增高33度，喷发过程经历了几百万年时间。有证据表明,在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4度以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视[2-8]。

http://guancha.gmw.cn/content/2007-12/25/content_715516_2.htm 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-736985.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-521283.html

中国的科研创新被忽视：准备迎接长期的海洋降温作用

已有 905 次阅读 2013-10-29 06:36 

中国的科研创新被忽视：准备迎接长期的海洋降温作用

                          杨学祥，杨冬红

由英国气象局和东安格利亚大学气候研究中心共同编写并发表的报告显示，从1980年至1996年间，全球温度的确在上升。然而自1997年年初至2012年8月，全球气温并没有明显升高，也就是说变暖的趋势16年前已经停止。报告还显示，在1980年之前的40年期间，全球气温一直处于基本稳定状态，甚至稍有下降。最新发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组报告证实了这一事实，很多研究表明海洋降温作用是主要原因。

2000年美国科学家Keeling 提出了1800年的“潮汐降温效应”；

2002年中国科学家郭增建提出了“深海巨震降温效应”；

杨学祥和杨冬红分别在1997-2011年提出了“海底藏冷相应”、“海洋锅炉效应”、“拉马德雷冷位相灾害链”、200年和准60年“潮汐降温效应”。

我们在2006年提出，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。在20世纪50-70年代，强沙尘暴与流感爆发一一对应，沙尘暴可能传播禽流感。

见：杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

我们在2011年提出，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年气候的自然变化减缓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。潮汐和太阳黑子活动不仅有相同的变化周期，而且都和气温变化有很好的对应关系。研究表明，在太平洋十年涛动冷位相时期，强震与低温冻害频繁发生。

见：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.

我们在2013年提出，温室效应不是气候变化的唯一因素,温室气体的主体不是二氧化碳而是水汽.当水汽凝聚为云,就会遮蔽阳光,起到降温作用.太阳辐射量变化不足以解释气候变化的振幅,关键在于存在太阳能量积累和释放的多种效应,其中"海底藏冷效应"和"海洋锅炉效应"最为显著.太阳能在地球各圈层的不同分配也是地表气候变化的原因之一,其中"地磁层漏能效应"和"臭氧洞漏能效应"最为显著.气候变化周期是天文周期微力激发的结果,其能量来自太阳能量的长期积累.目前处于1500~1800年气候周期的变暖高峰,200年气候周期的变冷初期,60年气候周期的变冷阶段.本文通过历史资料反复核对,证实太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度大于11年时期、潮汐极大期、低温有明显的对应关系,已经查出重复出现两个连续周期,除太阳活动变化外,强潮汐是其形成的原因.全球气候有准60年、200年、18000年等周期,这些周期与潮汐周期有很好的对应关系.特别是179~200年周期,在太阳黑子活动、潮汐变化和冷暖变化中都有明显的表现,形成对应的周期规律.分析结果显示,气候冷暖变化的原因不只限于大气层本身,而确有可用于气候预测的星体运行的变化信息.规律表明,2007年开始的太阳黑子延长极小期和潮汐极大期使我国可能进入严重低温冻害时期,并将在2020年达到高潮,必须做好预防准备.

见：杨冬红, 杨学祥.全球气候变化的成因初探[J].  地球物理学进展, 2013, 28(4): 1666-1677, doi: 10.6038/pg20130405

中国气象学家长期不关注拉马德雷（亦称太平洋十年涛动）冷位相在全球变暖中的作用，现在承认了，但对最初提出者不予承认，不尊重首发权是中国科研创新难被承认的原因。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-407295.html 

中国科研缺乏及时的科学评论，使很多独创见解难以被发现和传播。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-736985.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-750399.html 

争议不断的气候变冷：15年后地球或步入“小冰期”？

已有 2779 次阅读 2015-9-5 14:01  

争议不断的气候变冷：15年后地球或步入“小冰期”？

                           杨学祥，杨冬红

一、15年后地球或步入“小冰期”？

中新网2015年7月13日电据外媒报道,近年全球气温持续上升,但英国诺森比亚大学的一项研究指出,太阳活动将于2030年剧减6成,使地球温度大幅下降,甚至进入另一次“小冰河期”。

报道称,英国皇家天文学会日前在威尔士兰迪德诺召开国家天文会议,扎尔科夫（Zharkova）教授在会上公布最新太阳活动研究模型。

http://help.3g.163.com/15/0713/17/AUDVANUT00964KM6.html

科学家们一般认为，太阳活动的周期大概是10-12年。为什么会是这个周期呢？目前还没有研究清楚。过去科学家们倾向于认为，这是由于太阳内部深处的流体动力作用造成的。但是Zharkova教授的团队发现，其实还有另一个因素，就是太阳表面的作用。如果把内部作用和表面作用这两个因素综合起来考虑的话，结果会更准确。

他们用这个新的思路来建立模型，考察了从1976-2008年间的三次太阳活动周期的磁场活动和太阳黑子数。模式的预测结果与实测结果对比，准确性达到了97%。

然后他们就用这个模型来预报未来的太阳活动，发现第25个周期的峰值在2022年，而第26个周期的谷值则在2030-2040年间。那么这个谷值期间会发生什么呢？Zharkova教授说：会导致“蒙德极小期”，太阳活动会下降60%，接近1645年“小冰期”时的状态。

http://www.guancha.cn/LiTing/2015_07_15_326873_2.shtml

无独有偶，中国日报网2014年9月20日电（信莲）据俄新网19日报道，俄罗斯科学院普尔科沃天文台太阳系宇宙空间研究室主任哈比卜拉·阿卜杜萨马托夫表示，全球变暖的高峰期已经过去，太阳辐射的强度最近几年有所减弱，这将导致近期全球变冷，也就是进入小冰期时代。

阿卜杜萨马托夫表示，“近17年来全球温度没有上升，气温正趋于稳定。自1997年开始的变暖过程中断了！太阳辐射强度自1990年逐渐减弱，且至今持续加速减弱。太阳不再如以往一样给地球供暖。”

他认为，今年底至明年初将进入小冰期时代。他说：“小冰期与太阳辐射强度的变化有关，这一时期将持续约200年，浮动可达70年。”

阿卜杜萨马托夫指出，小冰期期间温度变化约为1-1.5度。小冰期的主要降温阶段预计发生于2060年前后。他还指出，这意味着整个地球的平均温度将下降约1.5度。

他说，据估测大幅降温将持续45-65年，之后将迎来下一个变暖周期，大概时间在22世纪初。

阿卜杜萨马托夫认为，人类现在就要做好准备迎接全球变冷。他认为，“要对小冰期给工业、农业、人类生活以及发展带来的各种影响，进行全面的经济核算”。

http://www.chinadaily.com.cn/micro-reading/interface_toutiao/2014-09-20/12417184.html?tt_group_id=3546454404

争论依然存在：

19世纪末英国天文学家蒙德发现，从1645年到1715年这70年间，太阳活动处在一个漫长的平静期，几乎没有太阳黑子出现的记载，这段时期后被天文学界称为“蒙德极小期”。

所谓小冰期，指的是一段在中世纪暖期（Medieval WarmPeriod）之后开始的寒冷时段。大约从15世纪初开始，20世纪初期结束。当时全球气温走低，全球范围饥荒频繁出现。在中国这一时间段正值明清时期，史料记载，中国海南的部分地区也下起了雪。小冰期有多冷呢，从数值上来看，这一时期比整个20世纪的平均温度低0.5℃-1℃。

小冰期的成因目前尚不十分明确，主流的说法是与地球轨道变化、紫外线辐射、宇宙射线、太阳活动偏弱以及大规模火山爆发等有关。

而历史上的1645年到1715年的“蒙德极小期”恰好对应了小冰期内最冷的时期，这容易给人造成一个错觉，彷佛由于太阳活动平静而促使了极寒期的出现。但同时发生不代表相互关联，目前人类对太阳活动是如何变化的、以及它对与地球气候变化有何关联等问题仍然存在盲区。太阳活动大约11年为一个周期，太阳辐射低点和高点之间差别非常小，只能解释大约0.1℃的温度变化，并不足以解释过去大幅度的温度变化，这也是学术界对于太阳活动强弱是否能造成显著气候变化这一说法产生怀疑的主要因素。

http://cul.qq.com/a/20150713/019042.htm

二、小冰期是太阳活动减弱、潮汐活动增强、火山活动增强的共同作用

事实上，太阳活动不仅具有11年周期，还具有200年的太阳黑子超长极小期，判断方法有两种，其一是太阳黑子活动强度，其二是太阳活动周期的长度。

国内外相关研究表明，太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化也具有相关性(见图1)[1, 8]。汤懋苍等人指出，依据太阳黑子周期长度(SCL)资料，将过去2500年分为"好天时代"(SCL＜11年)和"坏天时代"(SCL＞11年)，发现在"坏天时代"中国旱灾频率显著高于"好天时代"。"好(坏)天世纪"与气候暖(冷)期有好的对应；太阳黑子延长极小期、冷气候和SCL 长(即坏天时代)的对应关系见表1[9]。这表明，SCL长，太阳活动弱，全球气温降低，太阳黑子延长极小期和SCL长（坏天时代）一一对应。从公元850年起，我们可以确定的太阳黑子延长极小期就有5次之多，它们与潮汐最大值对应，与低温和小冰期对应。值得注意的是，1890-1924年和1947-1976年拉马德雷冷位相时期与太阳黑子周期长度谷值相对应，1925-1946年和1977-1999年拉马德雷暖位相时期与太阳黑子周期长度峰值相对应。除潮汐变化外，太阳活动可能是拉马德雷现象的形成原因之一。潮汐增强、太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度变长、火山喷发周期、拉马德雷冷位相和冷气候有很好的对应关系。

2013年的研究表明，过去5000年间，太阳活动较弱或没有的时期与历史记录中的冷期相对应。太阳活动减弱的主要时期有：奥特极小期，沃尔夫极小期，史玻勒尔极小期和蒙德极小期[1]。最近发现，潮汐、火山活动与太阳活动有相同的200a的周期，与200a气候周期相对应[6]。这可以解决太阳活动变化对小冰期影响的能源不足问题。

表1 太阳活动、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

注：数据来自文献[7，25，47]。

有研究称，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。

资料来源：Richard A. Kerr. End of theSunspot Cycle? 2011-6-14, Follow ScienceNOW onFacebook and Twitter. 

http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/end-of-the-sunspot-cycle.html

我们早在2011年就确定21世纪太阳黑子超长极小期的存在，它距离上次小冰期道尔顿极小期恰好是200年。由于潮汐1800年周期的存在，21世纪太阳黑子超长极小期造成的小冰期要比道尔顿太阳黑子超长极小期造成的小冰期弱，但变冷的趋势不会改变。

三、小冰期激活战争造成社会动荡

许靖华根据历史上的全球气候变化周期中人类社会发展的历程，证明全球小气候最适期人类社会繁荣发展而全球小冰期导致农业减产，饥荒和民族大迁移[10]。中外学者有类似的研究结果。

香港研究人员在研究了中国过去1000多年的历史后发现，寒冷的气候会引发食物短缺，食物短缺会进一步导致战争。相关论文发表在第35卷第四期的《人类生态学》（HumanEcology）上。

香港大学地质系的David Zhang认为，他的这项发现支持了未来气候变化会影响到水资源和食物生产问题进而导致冲突的理论。他说：“那些资源丰富和资源短缺的地区可能会成为冲突的热点地区。”

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-434879.html

http://news.sciencenet.cn/html/showsbnews1.aspx?id=184642

我们的研究发现，潮汐极大期、太阳黑子极小期、强震、全球低温与中国严重干旱和朝代更迭有很好的对应关系（见表2）。管理者应该从历史记录中汲取教训。

表2 太阳黑子延长极小期、潮汐极大值年、坏天时代和中国历史朝代的更迭

四、下次小冰期的警钟

我们刚刚走出2万年前的末次冰期和14-18世纪的小冰期，离开中生代温暖期已经近亿年，把变暖当成最大风险与地球历史和人类历史相矛盾。

地球不是恒温器，降温1℃是小冰期严寒，上升2℃是全球变暖灾难。万灵之长的人类为什么如此脆弱？难道人类真的只能在3℃温差之内生存？

气候变化的历史是一个冷暖不断交替变化的过程，其一、许靖华根据历史上的全球气候变化周期中人类社会发展的历程，证明全球小气候最适期人类社会繁荣发展而全球小冰期导致农业减产，饥荒和民族大迁移。他认为，全球气候变化有1200年的周期循环，与人类历史兴衰一一对应。即变暖时期对应人类社会繁荣，变冷时期对应农业减产，饥荒和民族大迁移。其二、中国历史朝代更迭与200年太阳黑子超长极小期（变冷时期）对应。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-883864.html

据中国科学院地理科学与资源研究所所长葛全胜利用历史文献记载资料重建的中国东部冬半年平均温度变化曲线显示，在百年尺度的冷暖波动上，自我国秦汉以来共经历了4个暖期和3个冷期，即秦汉暖期、魏晋南北朝冷期、隋唐暖期、唐后期至五代冷期、宋元暖期、明清冷期、20世纪暖期。

结合历史与冷、暖期的大致划分，可得出一个规律：当气候进入冷期的时候，社会矛盾比较严重，朝代更替也比较频繁；当气候进入暖期时，则比较容易出现盛世和治世，例如我国的汉唐盛世都出现在暖期，而三国两晋、五胡十六国等乱世都出现在冷期。

http://roll.sohu.com/20150321/n410101415.shtml

“暖则盛，冷则衰”对全球变暖的启示：人类不能与全球变暖为敌。

全球变暖的千秋功罪：使人类摆脱小冰期严寒天气的威胁，全球变暖的功不可没。目前全球气温和海平面高度并未超过6000年来的最高水平，气候模型的模拟与气候历史不符，不足为信。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-884564.html

未来的冰期和小冰期仍然需要全球变暖。

科学研究的短视行为往往将人类推入灾难的深渊，把天灾变为人祸。

关注下一次小冰期！

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-918404.html

主要参考文献

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.

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.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-859541.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-918130.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-918663.html