不存在的争论：极冰消失使地球自转变慢的估算

                                     杨学祥

争论的由来

我的认识与杨学祥教授的极冰研究对立了？

已有 162 次阅读 2019-5-30 16:27 |个人分类:一般科技.2.|系统分类:观点评述    推荐到群组  

我的认识与杨学祥教授的极冰研究对立了？

张学文，20190530

2007年我写过两个涉及冰川消失的博客 ：

1.     极冰如果消失，一天的长度就增加1/4秒

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-7369.html 

2.       极冰消失使地球自转变慢的估算

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-9001.html

今天看到杨学祥教授的博客认为：是为什么地球大冰期对应地球自转减慢?http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1182047.html

现在，20190530，看来我们的认识对立了，是吗？

我的分析有错误吗？欢迎各位议论并且帮助分析！

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下面附上我过去的两个博客内容（略）

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-9001.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1182081.html 

不存在的争论

 2013年，日本研究人员发现，地球磁场强度发生变动与极地冰盖增减导致地球自转速度出现变化有关。这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。

我们在2011年就发现了这一规律：计算模型表明，赤道和低纬度海水变为极地冰盖，将减少地球岩石圈转动惯量，使地球的地壳和地幔相对地核自转变快；反之，两极冰盖变为赤道和低纬度海水，将增大地球岩石圈转动惯量，使地球的地壳和地幔相对地核自转变慢。由此得出结论，全球变暖将减弱地球磁场，是地球灾害频发的原因。

     我们在在1996年发表的文章中，称这种减弱地球自转的作用为冰水转换的车阀作用。

    所以，在两极冰盖融化导致地球自转减慢的问题上，我与张学文教授观点一致（见相关博文及参考文献）。

争论的由来

地质资料表明，石炭二叠纪大冰期和第四纪大冰期，地球自转速度不是加快，而是减慢，与我们的计算结果恰恰相反。是资料有误，还是计算模型有误？

这是一个系统偏差：温暖期对应自转变快，大冰期对应自转变慢。显然，有一个规模更大的效应掩盖了冰盖消长的作用，这就是地球的重力分异作用。

当一个均匀的自转地球在重力作用下轻物质上升，重物质下降，形成分层的地球时，地壳地幔自转变慢，内核自转变快，导致圈层差异旋转。这是地球表面自转减慢的重要原因，与大冰期对应（注意：不是大冰期造成自转减慢）。而后，圈层角动量的交换变动能为热能，积累在核幔边界，通过热幔柱喷发出地表，形成全球温暖期。与地质数据完全相符。

简单的均匀模型的计算掩盖了重力分异和圈层差异旋转的过程，无法预见重力分异产生的地壳地幔自转变慢，内核自转变快的重要过程。

详细论述请见原文。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1182047.html

相关博文

欧航局警告地球磁北极移动速度惊人：全球变暖导致地磁变化

已有 797 次阅读 2019-5-23 14:17 

欧航局警告地球磁北极移动速度惊人：全球变暖导致地磁变化

                       杨学祥，杨冬红（吉林大学）

       关键提示：今年1月，英国《自然》周刊上的一篇文章指出，近年来，地球磁北极正在快速移动。欧洲航天局日前发布的一份报告再次就此发出警告。磁北极的快速移动令国际科学界大为惊讶。

      近百年来的全球变暖是地磁减弱的主要原因，伴随全球气候进入温暖期，地球磁场的极性反转不可避免，类似中生代的全球气候温暖期和地磁正相期正在缓慢而有序地到来，期间将有目前地磁反向时期中频繁发生的地磁正相事件：反向事件发生意味着气候变冷，正相事件发生意味着气候变暖。 

      2013年，日本研究人员发现，地球磁场强度发生变动与极地冰盖增减导致地球自转速度出现变化有关。这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。

      事实上，我们在2011年就发现了这一规律：计算模型表明，赤道和低纬度海水变为极地冰盖，将减少地球岩石圈转动惯量，使地球的地壳和地幔相对地核自转变快；反之，两极冰盖变为赤道和低纬度海水，将增大地球岩石圈转动惯量，使地球的地壳和地幔相对地核自转变慢。由此得出结论，全球变暖将减弱地球磁场，是地球灾害频发的原因。

     我们在在1996年发表的文章中，称这种减弱地球自转的作用为冰水转换的车阀作用。

     由于极地冰盖融化的不均匀性，地磁极的漂移不可避免。

2013年，来自日本的一项研究也印证了这个观点。日本海洋研究开发机构的研究小组发现，冰盖大小出现变化后，地球自转速度就会受到影响。为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系，研究小组利用计算机模型推算发现，地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2%的变化，磁场强度的变化会达到20%至30%。

这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。研究人员认为，由于全球气候在变暖，冰盖正在不断减少，虽然规模还相当小，但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。

参考文献

杨冬红, 杨学祥.2011. 灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,30(3): 474~480.

Yang D H, Yang X X. 2011. Relationship of frequent disasters withgeomagnetic weakening (in Chinese). Global Geology, 30(3): 474~480

杨学祥, 安玉萍. 离极力、向极力与大陆车阀假说.  地壳形变与地震.  1996,16(2):78-84.

全球变暖导致地球磁场减弱

已有 1755 次阅读 2014-7-15 22:15  

                       全球变暖导致地球磁场减弱

                            杨学祥，杨冬红

2011年，我们发表的科研论文指出，地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量增加自转变慢，由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。在磁场减弱和磁极反向过程中，太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。

地球历史表明，强地磁场对应地球的寒冷气候，如第四纪冰期；弱地磁场对应高温气候，如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一：地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。

2013年，来自日本的一项研究也印证了这个观点。日本海洋研究开发机构的研究小组发现，冰盖大小出现变化后，地球自转速度就会受到影响。为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系，研究小组利用计算机模型推算发现，地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2%的变化，磁场强度的变化会达到20%至30%。

这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。研究人员认为，由于全球气候在变暖，冰盖正在不断减少，虽然规模还相当小，但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。

我们最早在1995年发现了第四纪亚冰期与地磁反向之间的对应关系：第四纪冰期的5个亚冰期与地磁反向期有很好的对应关系。伏尔姆亚冰期（2-12万年）中的两次峰值与布容正向期中的Lashamp（2万年前后）和Xzone（10.8-11.4万年内）两次反向事件相对应。里士亚冰期（25-38万年）与Vzone反向事件（33-35万年）相对应。滚兹-明德尔间冰期（80-92万年）与松山反向期的Jaramillo正向事件（87-93万年）对应。亚冰期与地磁反向事件或地磁反向一一对应（见表1）。

表1  第四纪亚冰期与地磁反向的对应关系

由于冰盖规模的不同，冰盖消长产生地壳和地幔转动惯量减少的规模也不同。大冰期和温暖期的转变一定会发生地磁极性反转，冰期和间冰期只能影响地磁变化，是否翻转不确定。如果全球变暖速度加快，两极冰盖完全融化，完全结束第四纪大冰期，进入温暖期，地磁翻转就成为必然；如果全球变暖规模小于75万年前，就不会形成地磁翻转。15-17世纪小冰期过后，近几百年来的全球变暖是地磁减弱的主要原因。

根据目前的一些资料来看，第四纪冰期处于地磁反向，现在仍处于这一状态，改变这一状态的因素就是全球变暖。近百年的全球变暖导致的冰盖融化使地壳和地幔的转动惯量加大，自转变慢，液核的转动在相对加快，此时环形电流与地幔的速度差减少，磁场强度变小，当最终一致并“超越”地幔转速的时候，地磁就会反转。

气候变化能够影响地球自转速度发生变化。间冰期向冰期的转换使赤道200-300m厚的海水层变为两极冰盖或山地冰川，地表的大量物质转移也会改变地球的转动惯量，引起地球自转速度变化。计算表明，两极冰盖形成后，地壳和地幔的日长减少1.4-2.8 s，这使冰期时的地球自转速度有增加趋势。这是冰川集中在两极与地球自转变快对应的原因。全球变暖导致与此相反方向的变化。

古地磁记录表明，在前寒武纪末至中寒武世的寒冷期，地磁场以负极性（地磁反向）为主，在中寒武世至中泥盆世温暖期，地磁场以正极性（地磁正向）为主，在中泥盆世至二叠纪末寒冷期，地磁场以负极性为主；在二叠纪末至白垩纪末温暖期，地磁场以正极性为主；在白垩纪末至今，地磁场以负极性为主。

20世纪初，米兰柯维奇提出第四纪冰期成因的天文假说，冰期的周期与2万年的地球近日点进动周期、四万年的黄赤交角变化周期、10万年的地球公转轨道偏心率变化周期相关，古气候资料证实了气候变化和轨道变化的关系[16]，地磁场强度亦有明显的2、4、10万年变化周期[20]。这表明，天文条件、冷暖变化、构造活动与地磁变化相关。

主要参考文献

杨冬红, 杨学祥. 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013，28（1）：58-70。

杨冬红, 杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,2011, 30(3): 474~480

杨学祥, 陈殿友,寇艳春. 地应力地磁场与地震.  东北地震研究.  1995,  11(2):23-30.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-811973.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1112334.html