厄爾尼諾成影響青藏高原質量平衡第二大因素 厄尔尼诺与地震活跃

                             杨学祥，杨冬红

厄爾尼諾成影響青藏高原質量平衡第二大因素

2017-11-16微信掃一掃

中國科學家最新研究成果表明，厄爾尼諾現象已成為影響青藏高原地區質量平衡的第二大因素。該結論挑戰了人們對該地區質量平衡變化的傳統認識，即印度季風和西風帶是影響該地區質量平衡變化的主要氣象因素。

據介紹，中國科學院測量與地球物理研究所大地測量與地球動力學國家重點實驗室專家利用復主成分分析及小波振周譜等方法分析了青藏高原地區質量平衡變化。結果顯示，近年來，隨?厄爾尼諾現象的加強，其對青藏高原地區質量平衡變化的影響已躍居第二位，可解釋該地區１６％的質量變化，遠超過西風帶和拉尼娜現象的影響。

青藏高原地區有大量內陸冰川及湖泊等水資源，是亞洲地區主要大江河流的源頭，也是亞洲幾十億人口賴以生存的主要水資源，其水儲量變化對於中國及周邊地區經濟發展具有重要意義。 專家認為，青藏高原地區水資源變化是大氣水汽與地面水資源相互作用交換的結果。 ■新華社

http://paper.wenweipo.com/2017/11/16/WY1711160003.htm

厄尔尼诺发生在地震活跃年

已有 3342 次阅读 2011-12-9 05:02  

                       厄尔尼诺发生在地震活跃年

——厄尔尼诺事件中的太平洋地壳跷跷板现象

                杨学祥，杨冬红

（吉林大学，长春130026）

    摘  要：在厄尔尼诺现象发生前后, 东西太平洋海面高度分别升降60cm, 水均衡作用使洋壳反向升降20cm. 由此形成的东西太平洋地壳跷跷板运动是厄尔尼诺现象与地震火山活动一一对应的原因.

    关键词：厄尔尼诺,水均衡作用,跷跷板原理, 地震群, 火山.

1．  问题的提出

    1994年，李宪之提出了一个令人深思的问题：为什么1991年大地震时间特别集中并且发生在火山爆发期？日本云仙岳火山和菲律宾皮纳图博火山以及塔阿尔火山，同在一个断层构造带上。当岩浆向上冲击时，容易同时爆发。云仙岳火山在1991年5月24日、6月3日和6月8日三次爆发；塔阿尔火山自1991年3月12日起频繁颤动，于4月2日一天中震动了27次。接着，皮纳图博火山在4月4日爆发，6月9日、6月15日和6月26日又有三次爆发。在4月5日至6月20日两个半月内亚太地区发生了5次大于7级的大地震。大地震较多、地点分散、时间集中，是显著特点。这样特殊的现象，按一般地震理论是难以解释的[1]。1991年初春，在太平洋东部北纬9度里瑟地区2500米洋面下，发生了一次火山爆发。

    1991年5月发生了厄尔尼诺事件，它是1991年春夏两季自然灾害的主要原因。进一步研究发现，火山地震活动是厄尔尼诺现象中的一个重要环节。

2．  厄尔尼诺事件中太平洋水均衡运动与跷跷板现象

    图1 厄尔尼诺事件和太平洋地壳跷跷板运动.

    Fig 1. El Nino event and “seesaw movement” in Pacific Crust

    在拉尼娜事件和厄尔尼诺事件的转换中，赤道东风和西风的转换使东西太平洋海面高差反向升降40-60厘米，破坏了原有的地壳均衡，使洋壳反向升降13-20厘米，形成环太平洋地震带的地壳跷跷板运动。季风的转换进一步增强海面高差，使中国强震多发生在1月和7月[3,4]。

    如图1 所示，当赤道信风使西太平洋海面增高和东太平洋海面降低时，西太平洋地壳下降，形成海沟处的消减带，挤压地下流体上喷形成西太平洋暖池，或向西部大陆和东部大洋的地壳下流动，形成岛弧火山和大陆火山；东太平洋地壳相对抬升，使东太平洋海隆和沿岸断裂带张开，岩浆和热气喷出，形成海底火山，加热海水及其上方空气，降低大气压，减弱赤道信风，使太平洋西部暖水东流，形成厄尔尼诺。信风减弱使东太平洋海面增高和西太平洋海面降低，东太平洋地壳下降，使东太平洋海隆闭合下降,挤压地下流体向东部大陆和西部大洋的地壳下流动，挤压新生大洋地壳向大陆地壳之下运动；西太平洋地壳相对抬升，使西太平洋岛弧断裂张开，岩浆喷出，形成陆地火山。若火山在中太平洋莱恩群岛一带喷发，则会出现中太平洋表面海水首先增温的情况。

    科里奥利力使上升物体西移，下降物体东移[5]。所以，西升东降的断裂处于引张状态，有利于火山喷发（图1中a情况）；东升西降的断裂处于挤压状态，不利于火山喷发（图1中b情况）。这是厄尔尼诺发生后火山活动逐渐变弱的原因。赤道大陆火山喷发时，炽热的火山灰升入高空，在赤道信风和科氏力作用下向西飘移，使大气受热膨胀自转变慢，增强赤道信风；而冷却的火山灰云团收缩、下降并在科氏力作用下向东飘移，减弱太阳辐射，使大气对流层变冷收缩自转变快，增强赤道西风，减弱赤道信风。赤道陆地火山喷发是厄尔尼诺发生的延迟因子，赤道海底火山喷发是厄尔尼诺的激发因子。

3．  火山地震活动影响厄尔尼诺的证据

    厄尔尼诺与火山地震活动密切相关。对1763年以来的19次强厄尔尼诺事件进行的统计表明，70%以上的厄尔尼诺事件都发生在太平洋地震活动年，特别是1900年以来的7次强厄尔尼诺事件几乎无一例外地全都出现在太平洋地震活动年[6];70%以上的厄尔尼诺年都为火山活跃年[7]。1990年战淑芸根据地震统计资料得出赤道东太平洋海水增暖的年份全球地震增多的结论。1950~1979年期间，共有15个暖水年，其中12年均发生了8级以上强震，几率高达80%。根据公元前2000～公元1979年重大地震统计结果，在厄尔尼诺年，地中海、土耳其至帕米尔、喜马拉雅东段、东南亚、中国大陆及日本、台湾一带为地震多发区；厄尔尼诺后一年，美洲西部太平洋沿岸一带为地震多发区，与东西太平洋海面反向变化相关[8]。侯章栓等对近百年全球气候变化与外强迫因子信号检测结果表明，火山活动是影响ENSO的最重要外强迫因子[9]。它不但揭示了地球流体、构造活动与气候变化的关系，而且使厄尔尼诺的海底火山说[10]、引潮力说[5]和地球扁率变化说[11]得到有力的支持。

    火山喷发物到达的高度为1—40 km；持续时间为几星期至10多年。低纬度火山喷发能扩散到全球，在中高纬度保持最大浓度，最后在极冠落下。火山灰减弱太阳辐射，对中高纬度的影响最大。1963年3月印度尼西亚巴厘岛上的阿贡火山爆发，1980年5月美国圣海伦斯火山大爆发，造成次年太阳直接辐射减少量都在15%以上，使北半球平均温度下降。滞后于火山喷发18个月，我国有一个显著的低温期。1951年到1985年，我国东北地区有6个夏季低温冷害年，其中5年都发生在2级以上火山喷发后1－2年[5]。建国以来，最严重的4个夏季低温冷害年为1957，1969，1972，1976年，与厄尔尼诺事件同时发生[12]。低纬度地区火山喷发是厄尔尼诺事件发生的延迟因子[13].

    东太平洋海隆有加拉帕戈斯三合点，中太平洋莱恩群岛一带有活火山分布。太平洋暖池与地幔热气排放相关[14]，海底火山在秘鲁和厄瓜多尔西边海域的加拉帕戈斯三合点和热点喷出会加速厄尔尼诺现象形成[11]。海底火山比大陆火山要强烈得多，平均每年至少有100km3的岩浆溢出海底，释放的热能为4.5×1021J[10]。模拟试验表明，冷水下沉和热水上升，都是沿类似热幔柱状的连续通道上下运动，与周围热交换极少，符合刘厚赞等模拟计算结果，即地幔排出的热液会很快覆盖海洋表面[11]。海底探测资料表明，东北太平洋洋脊有两个地热排泄区，位于12~24oN，110oW和 40~50oN，135oW。大量岩浆由洋脊轴部溢出形成海底火山活动带。1982-1983，1986-1987，1991-1992年3次厄尔尼诺事件形成前这两个地热排泄区（1982-1983年只有其中一个）表层海水均有持续发展的海面水温（SST）正距平区[10]。

    证据显示从1964到1987年南方涛动五个最低值和沿东太平洋隆起从20oS 到 40oS插入式的地震活动之间相关. 这个地区包含了地球上最广阔的山脉体系之一, 巨大的能源在那里通过海底火山和热液活动释放出来.两个截然不同的现象——厄尔尼诺和地震群——不顾它们无规律的循环速率和周期, 看上去几乎是同时发生的. 同样, Daniel A. Walker (1995) 发现, 在过去最持久的六个厄尔尼诺与最反常的插入式地震活动相一致, 它们在1964到1992年沿东太平洋隆起从15oS 到 40oS同时发生. 根据海底火山作用和热液活动, 东太平洋隆起从15oS 到 40oS地区是地球上有据可查的最活跃地区, 在这个地区微小相同的变化或大气压力范围的转移对引发厄尔尼诺的作用是公认的. 如果这个地区的热活动没有被海洋覆盖, 这些活动将被认为是引起厄尔尼诺的重要因素[15].

    厄尔尼诺前后东西太平洋海面高度反向变化产生的地壳均衡和水均衡，是地震活动的激发因素，因此，厄尔尼诺前后一年内必有增强的地震活动。从1904年到1980年，仅有1934年一年例外（见表1）[2,16,17]。地震活动的韵律是预测厄尔尼诺事件的重要依据。

    骆高远对位于赤道西太平洋俯冲带的菲律宾群岛、新几内亚岛及位于赤道太平洋洋中脊附近的墨西哥高原南部海区等三地区MS≥7级地震总次数与1900年以来的厄尔尼诺事件的统计表明，有80%以上的厄尔尼诺事件都发生在地震活跃年。相反，在此期间12个无地震的年份无一出现厄尔尼诺现象[18]。骆高远关于地震和火山活动与厄尔尼诺事件对应的统计结果与我们的统计结果完全一致。

      1982年全球共发生MS≥7级地震18次。除1月19日爱琴海中7级地震和12月16日的阿富汗7级地震发生在亚欧地震带内，其余均发生在环太平洋地震带内[18]。大地震时间特别集中并且发生在火山爆发期并不是1991年独有的现象。1982年墨西哥的厄奇冲火山于3月25日和4月4日两次喷发[7]，在3月21日日本北海道的7.3级地震之后发生。从此时开始到年末，东西太平洋地震带交替发生了14次7级以上大地震，其中有7次发生在5月31日到6月30日的短短一个月内（见表2）[19]，形成明显的地震群发事件。1982年5月发生了20世纪第一个最强烈的厄尔尼诺事件，太平洋地壳跷跷板运动是其形成机制。

4．  结论

    统计表明，厄尔尼诺事件发生在地震活跃年，其形成机制为太平洋地壳的跷跷板运动。在拉尼娜事件和厄尔尼诺事件的转换中，赤道东风和西风的转换使东西太平洋海面高差反向升降40-60厘米，破坏了原有的地壳均衡，使洋壳反向升降13-20厘米，形成环太平洋地震带的地壳跷跷板运动。季风的转换进一步增强海面高差，使中国强震多发生在1月和7月。

      1976年7月28日唐山发生7.8级地震，1975年2月4日海城发生7.3级强烈地震，1966年3月8日5时29分，河北省邢台发生6.8级地震。与此对应的是，1965年5月至1966年3月发生了厄尔尼诺事件，1974年9月至1976年2月发生了拉尼娜事件，1976年6月至1977年3月发生了厄尔尼诺事件。中国东部强震与拉尼娜事件和厄尔尼诺事件也有很好的对应关系。

 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-516405.html

参考文献

1.       李宪之. 亚太地区1991年春夏两季自然灾害的探讨[J]. 北京大学学报(自然科学版), 1994, 30(3): 355~360.

2.       周春平. 大洋暖池及其影响[M]. 北京: 气象出版社, 2001. 1, 84.

3.       杨学祥，韩延本，陈震，乔琪源。强潮汐激发地震火山活动的新证据。地球物理学报。2004，47（4）：616-621。

4.       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.

5.       郭增建, 秦保燕, 郭安宁. 地气耦合与天灾预测[M]. 北京: 地震出版社, 1996. 116－117, 135－138, 212.

6.       张丽欣. 厄尔尼诺——来自天道的警告[J]. 北京: 科学普及出版社, 1999. 315~316.

7.       高庆华, 胡景江, 徐炳川 等. 地壳运动问题[M]. 北京: 地质出版社, 1996. 131, 135.

8.       战淑芸. 厄尔尼诺事件和地震活动[M]. 见: 中国科学技术协会学会工作部 编, 全国减轻自然灾害研讨会论文集(1990). 北京: 中国科学技术出版社, 1990.  302~305.

9.       侯章栓, 李晓东. 近百年全球气候变化与外强迫因子信号检测[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2000, 36 (5): 641－650.

10.   刘厚赞,刘辉,俞永强. 海底火山喷发引发厄尔尼诺事件的数值模拟[J]. 气象学报. 1998,56(5): 602~610.

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

12.   任振球. 全球变化[M]. 北京：科学出版社, 1990. 60, 72-74, 81, 88, 105.

13.   杨学祥.  2001年发生厄尔尼诺事件的天文条件. 地球物理学报, 2002, 45（增刊）: 56-61

14.   杜乐天. 自然灾害可能的深部流体肇因[J]. 地学前缘, 1996, 3 (4): 298~305.

15.   Walker, D. A., More Evidence Indicates Link Between El Ninos and Seismicity. Eos. 1995,76 (4): 33,34,36.

16.   张家诚, 李文范 等. 地学基本数据手册[M]. 北京: 海洋出版社, 1986. 186~196.

17.   张家诚. 再见, 厄尔尼诺. 上海: 上海科学技术出版社, 1999.21~22.

18.   骆高远。我国对厄尔尼诺、拉尼娜研究综述。地理科学。2000，20（3）：264~269

19.   国家地震局分析预报中心二室. 一九八二年震情[J]. 地震, 1983, (1): 47 ~ 48.

喜马拉雅山可能会发生大地震：关注地壳均衡运动

已有 3875 次阅读 2012-12-18 11:03

喜马拉雅山可能会发生大地震：关注地壳均衡运动

               杨学祥，杨冬红

2008年5月20日中国四川汶川8级地震发生后，我们在2008年6月1日指出，青藏高原是世界屋脊，近30年冰盖融化显著，自然是地壳均衡最强烈的地区。中国地震后，陆海地壳的负荷在内陆地区得到大致调整，接下来就是在陆海连接处的岛弧发生强震。岛弧强震是全球范围的，遍布东西太平洋和印度洋。这就完成了一个循环。

如果上述规律成立，下一个8级以上强震就必定发生在陆海连接处，按路线图，危险性的排列为：日本、印尼、堪察加半岛附近高纬度地区、南北美太平洋沿海地区。其中，日本、俄罗斯和印尼发生强震的风险最大，其后是南北美太平洋沿海地区[4]。

近一千年来人类经历了两个显著的气候温暖期，即公元1000年左右的中世纪暖期和今天的20世纪暖期。最新研究结果表明：我国东北地区目前的温度并不比中世纪暖期的温度高，中世纪暖期的高温期并不是公元1000年左右，而是公元1200年左右（图）。中世纪暖期导致的喜马拉雅山冰盖融化和世界海平面上升，破坏了原有的地壳均衡，形成陆壳上升和洋壳下降的地壳均衡运动，发生了1255年7月7日袭击尼泊尔首都导致加德满都谷地三分之一人口丧生的大地震。同样，在20世纪暖期的喜马拉雅山冰盖融化和世界海平面上升，同样也会导致相同级别的喜马拉雅山大地震的发生。

1934年发生在这里的里氏8.2级地震恰好是20世纪30-40年代的温暖期。经过60-70年代低温后，80年代又迅速变暖。

关注冰盖融化和海平面上升导致的地壳均衡运动：喜马拉雅山可能会发生大地震。http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-643872.html

参考文献

1. 孝文。地震学家称喜马拉雅山可能会发生大地震。2012年12月18日 09:26   新浪科技 微博。http://tech.sina.com.cn/d/2012-12-18/09267897903.shtml

2. Wang et al. A 1000-yr record of environmental change in NE China indicated by diatom assemblages from maar lake  Erlongwan. Quaternary Research, 2012, 78: 24-34

3. 地质地球所研究揭示我国东北地区中世纪暖期温度比现代高同时夏季明显更长. 2012年06月27日18:17 来源：中国科学院。http://news.hexun.com/2012-06-27/142913875.html

4. 杨学祥，杨冬红.下一次大震在哪里：8级以上大震趋势分析. 2008-6-1 10:00 科学网。http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-27387.html

预测与实践：尼泊尔大地震预警

已有 1419 次阅读 2016-3-30 20:21

预测与实践：尼泊尔大地震预警

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-966094.html

尼泊尔启示：老天的脾气我们能摸准几分？

日期：2015/4/29 作者: 陈冰 阅读 ( 13720 )【 来源 : 新民周刊 】

阅读提示：现阶段，人类仍然不具备地震短期预报的能力已经成为一种共识。但这并不说明地震是不可预测的。

记者｜陈　冰

      2014年4月25日，尼泊尔发生8.1级地震。这是本世纪发生在陆地上的、第五次8级以上的大地震。加德满都古迹瞬间夷为平地，死亡人数也在不断攀升。在社会各界强力支援受灾地区的时候，尼泊尔地震早已预测到的说法又开始流传。地震是否真的可以预测？

早有预料

　　今年2月25日，国际顶级科学期刊《科学》撰文称，此前认为在西藏地区1505年的地震将压力释放，减少了喜马拉雅山中心地震带的地震风险，但新研究认为，压力并没有被释放，喜马拉雅山中心地震带几个世纪以来的平静，只是一种错觉，可能会爆发大规模的地震，给加德满都或新德里这样的城市带来巨大的破坏。文章说：当地政府必须准备一场可能随时发生的大地震。

　　在3月4日出版的《地球物理学研究杂志-大地》上，一篇由印度科研团队发表的论文预言，喜马拉雅山中部地区有可能发生“大地震”。3位科学家表示， “这一断裂带与1255年和1344年的两次破坏性地震紧密相关。目前的研究表明，过去700年时间里，喜马拉雅山中部地区的逆冲断层地质活动不是很活跃。考虑到已过去很长时间，这一地区很可能将发生大地震。”

　　环境学家则认为，逐渐增长的人口压力以及环境的恶化可能将增加大地震发生的风险。

　　事实上，过去十年中，有不少论文和科研都显示，尼泊尔当地喜马拉雅断裂带的压力在积聚，发生大地震的可能性在增加。

　　尼泊尔专家曾在2006年估计，尼泊尔如果再发生一次1934年那样的大地震，将会有4万人死亡，9.5万人受伤、600万人无家可归。

　　5年前，地质学家说，尼泊尔人口密集的首都加德满都发生大地震只是迟早问题。加德满都人口高达250万，大部分住在随便搭盖的狭窄房屋，多数民众对危险了解不多，甚至毫无所悉。 尼泊尔正位于数百万年两大板块挤压，形成喜马拉雅山的边界上。地质学家相信尼泊尔可能会出现规模高达8级的强烈地震。

　　英国德伦大学危机与风险学教授佩特莱说，加德满都西部已经出现形成地震的进程，但是这个断层已经有好几百年没有地震过了。 而地震之间的时间拉得越长，地震强度越大。“从地质观点看来，的确非常危险。”

　　 2012年，在国际顶级科学期刊《自然-地球科学》上，尼泊尔官方的矿业与地理部的国家地震中心与法国和新加坡科研人员合作的论文提出，尼泊尔曾经在1255年时发生过巨大的地震，当时的地震令加德满都谷底三分之一的人口，包括当时的尼泊尔国王遇难。而近600年后，在1934年，尼泊尔再次发生地表断裂，其与1255年的8.2级地震有关系。

　　该研究称，这意味着1934年地震撕破了地表，板块之下在过去几个世纪里积聚的大量压力和能量可能会突然释放出来，可能会再次出现大规模的地表断裂。不过，以上这两次地震都是发生在加德满都的东部，而这次地震发生在西部，相同点就是可能都发生在主前断裂上。

　　无独有偶，原吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授2014年12月15日发表文章，作者观察近年来青藏高原周边地震发生情况，并通过地壳分析，对喜马拉雅山脉发生特大地震提出了预警。

　　科学家们心里非常清楚，一次预知会发生、但却不知道具体发生在何时的强震终会来袭。不过他们无能为力，只能和时间赛跑，尽力让这个国家在即将到来的强震中将损失降到最低。日前，一个有关地震的国际研讨会在加德满都召开。会议本意是研讨尼泊尔如何应对地震的威胁，然而，50位科学家还没开出“药方”，就地震了。

　　正如牛津大学地球科学系地震学家詹姆斯·杰克森所说：“就像等待一场噩梦的降临，但无法给出具体时间，从物理和地质上分析，这场噩梦注定发生。”但让他没有想到的是，灾难来得如此之快！

　　著名的科技网站果壳网上也有网友撰文指出，“……可以说，加德满都的这次地震是在预料之中的，而且，一些尼泊尔官员也对此忧心忡忡。”

　　加德满都位于一个峡谷内，平坦的地方方圆不到10公里。更为糟糕的是，这座城市所在的地方原来是一个湖泊，下面是一些砾石、泥、砂质的沉积物，非常松散。当地震波从这里经过的时候，在松散的地方会变慢，造成翻倍的破坏。

地球从“静音”到“振动”

　　2014年，《科学大众》杂志刊登过一篇采访中国科学院院士、著名地球物理学家滕吉文的报道，在报道中指出——

　　21世纪以来，在全球范围内强烈地震频频发生，特别是环太平洋地震带和地中海——喜马拉雅——南亚地震带，7级以上强震频繁发生：2010年1月13日， 海地7.3级地震； 2010年2月27日，智利8.8级地震；2011年3月11日，日本本州岛附近海域9.0级特大地震……特别是2004年苏门答腊9.3级特大地震的发生，打破了全球范围内近50年来未发生过8.5级大地震的异常平静。2000年以来，全球大地震更加频繁了，共发生6次8.0级以上地震——这标志着全球范围内已进入强烈地震活跃期。

　　从目前的规律看，全球每年发生大概5万次左右的大小地震。平均起来，7级以上10~20次、8级以上1~2次。地球似乎由之前的“静音”状态调成了“振动”状态。面对频发的地震，人类似乎总是束手无策，很难预测到地震的发生。不过在漫长的历史长河中，人类也曾经有那么一两次，摸准了“老天”的脾气，成功预测过地震的发生。

　　1975年2月4日19时36分，辽宁海城发生7.3级地震。这次地震发生之前，地震台记录到几个很小的地震，过了几天记录到了几十个小地震，又过了几天，记录到了几百个小地震，又过了一段时间，在地震分布图上已经数不清到底发生了多少次地震。在此情况下，辽宁省地震局向省委报告，由省委发出警报——海城即将发生地震。据估计，这次成功的预报至少减少了10万人的伤亡。这是人类历史上第一次做出的具有减灾实效的成功预报，也是全球预报强地震最成功的一次，更是第一次，得到了世界的公认。

http://www.xinminweekly.com.cn/News/Content/5556