臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应：两极同时异常变暖的原因

                                             吉林大学：杨学祥，杨冬红

关键提示： 

我们在1999年撰文提出，到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被地磁层和臭氧层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。

2022年3月，两极地区同时异常增温只能用两极臭氧洞异常扩大和臭氧洞漏能效应来解释。

1998年20世纪最热纪录的条件：1997-1998年20世纪最强厄尔尼诺事件，1995-1997年月亮赤纬角最小值，1977-1998年之间没有发生8.5级以上特大地震，1998年南极臭氧洞面积排名第2，1997年北极出现臭氧洞。

2014年、2015年和2016年连续三年最热纪录的条件：2014-2016年连续三年最强厄尔尼诺事件，2014-2016年月亮赤纬角最小值，2013-2016年年之间没有发生8.5级以上特大地震，2015年南极臭氧洞面积排名第4。

2022年3月19日地球两极正在经历异常的极端高温的条件：2020年9月南极出现臭氧洞（面积排序12位），2020年3月北极出现最大臭氧洞。

彗星的轨道是一个偏心率很大的椭圆，受太阳风压力作用，在近日点彗尾最长，在远日点彗尾最短。同样，地球轨道也是一个椭圆，在近日点气尾最长，在远日点气尾最短。这是南极臭氧洞比北极臭氧洞面积大，存在时间长的原因（见图1）。 

     臭氧洞的形成

      1999年我们就撰文就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。 

       臭氧洞的存在和扩大与地球公转轨道有关 

       根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因。

臭氧洞应该周期性地在南北两极轮流出现。

      事实上，地球南北极都出现过臭氧洞，证实了我们的理论。彗星的轨道是一个偏心率很大的椭圆，受太阳风压力作用，在近日点彗尾最长，在远日点彗尾最短。同样，地球轨道也是一个椭圆，在近日点气尾最长，在远日点气尾最短。这是南极臭氧洞比北极臭氧洞面积大，存在时间长的原因（见图1）。

图 1  太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾

     据任振球的研究，木星、土星、天王星和海王星使地球冬至时的公转半径发生相当稳定的准周期变化，与全球尤其北半球气温变化的间隔60年振动相一致。在本世纪初的低温期和60~70年代相对偏冷期，当时（1901和1960年）地球冬至时的公转半径分别延长了94(相当于日地距离的0.6%)和57万km；在30~40年代和80年代后的暖期，地球冬至时的公转半径（1940和2000年）分别缩短了76和44万km。2000~2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，他推测2020年前后全球气候将进入相对冷期。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=533501

      这是2020年地球南北极都出罕见臭氧洞的天文原因。太阳风压缩大气层，背光方向形成气尾，向光方向形成臭氧洞（或臭氧稀薄区）。这是大气异常流动的结果。南极大陆沿海强烈的海洋西风漂流增强南极大气涡旋，增加南极臭氧洞的扩大。    

       两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。北半球大陆集中，人口稠密，如果《蒙特利尔议定书》的努力只是将臭氧洞从南极迁移到北极，这项成功究竟是福音还是灾难？

地球的气尾和磁尾具有相同的结构，所以地磁场可以保护大气，地磁增强可以使臭氧洞变小，地磁减弱可以使臭氧洞扩大。

      研究表明，20世纪80年代全球迅速变暖与平流层臭氧急剧减少密切相关，而60年代降温与同期平流层臭氧含量增加一一对应。地磁偶极矩近百年来减少5%，与气温变暖和臭氧减少相对应，而60年代地磁偶极矩波动变化。这表明，地磁变化、臭氧变化和气温变化起源于同一变化机制。地磁层阻挡太阳高能粒子进入大气层是强地磁场对应冷气候的原因。

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       与南极每年春季都会出现臭氧洞不同，北极臭氧洞出现频次非常少，基本上10年才会出现一次。2020年春季北极上空的臭氧洞规模达到100多万平方公里，成为史上最大的北极臭氧洞。这次臭氧洞的产生和新冠疫情无关，主要是源自平流层极区异常强大的极涡，极涡隔绝了南北热量和空气交换，在极区低温环境里形成臭氧洞，随着春末极涡的分裂，臭氧洞也随之消失。

北极上一次大规模臭氧洞出现在2011年，当时即引起广泛关注，从国际顶级学术刊物 Nature 和 Science 到街边小报，都报道了当时的北极臭氧洞事件。2020年3月，当再一次更大的北极臭氧洞出现后，Nature 杂志也立即进行了报道，然后……就淹没在新冠疫情的新闻洪流里了。

南极臭氧洞最强数值出现在1994年，臭氧总量数值降低到92DU,而最大面积数值出现在2006年，其面积达到2700万平方公里，2019年仅有900万平方公里，是过去30年的最低值。

一般而言，极区的臭氧总量大概为300多DU（多布森单位），当这一数值低于220 DU时，即可以看做臭氧洞形成。2020年冬季1月25-27日时，极区的臭氧最小值达到187DU，但是持续时间比较短，区域非常小，并没有引起多大的关注。进入3月后，随着平流层维持一个强大的极涡，逐渐形成了规模可观的臭氧洞，其中3月12日臭氧洞中心最小数值达到205DU，这成为这次北极臭氧洞的最低数值，创下了新的历史记录。最鼎盛期，臭氧低值区覆盖面积超过3个格陵兰岛，臭氧洞面积达到100万平方公里。

4月23日，随着平流层极涡的分裂，大量中纬度富含臭氧的空气涌入极区，北极臭氧洞随之消失。这个臭氧洞持续了约1个半月，被看作是历史上最大的北极臭氧洞。

南极臭氧洞最强数值出现在1994年，臭氧总量数值降低到92DU,而最大面积数值出现在2006年，其面积达到2700万平方公里，2019年仅有900万平方公里，是过去30年的最低值。

尽管臭氧洞主要出现在南半球，但是北半球也可以出现臭氧洞事件，出现的频率大约为10年一次，在1997年和2011年都出现了较大规模的臭氧洞。

图2 1997年3月，2011年3月和2020年3月，北极地区都出现了臭氧洞。图片来自于https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/

https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1648624535&ver=3707&signature=jwBZKBDI*5E97iBDNY6rHFYqFZdVOBWFX2gkcaA30MxfQBp75v*27INiHgT8lgKbmOqxAZcENc8MUYo3Wu5A2VsAxWacrZZvqIKjAIoU5CFuWy5waTwZtUdT5r2c9BuS&new=1 

太阳风暴对臭氧洞的影响 

2003年10月末，太阳黑子连续爆发产生的太阳风暴袭击了地球。这场罕见的太阳黑子爆发堪称一场天文奇观。

按照11年的太阳活动周期规律，太阳活动达到顶峰后会回落，在第23号的十一年周期中，太阳周期的高峰在2000年左右，其后应该进入削弱期。但是，此次太阳却异常爆发了，在2003年10月和11月，太阳黑子不寻常地连续产生巨大的太阳风暴袭击了地球，这就像在非龙卷风季节刮起了一场巨大的龙卷风。

根据文献记载，此前最严重的一次日冕喷发现象发生在2000年4月，不过那次太阳磁暴产生的气体和尘埃并没有直接袭向地球。而此次太阳磁暴过程中，有将近100亿吨的物质被抛向地球，“儿玉”通信卫星一度通讯中断就是因为这次太阳风暴。风暴引起的地磁暴，导致瑞典南部城市马尔默停电一小时，约两万个家庭受影响。

天文学家证实，2003年11月4日的太阳爆发是天文史上最强烈的一次，NOAA监测太阳的GOES卫星X射线探测器一度饱和，指针一直指向最高值。此次太阳爆发喷射而出的冠状物以大约每秒2300千米的速度离开太阳表面，向太空抛射了数十亿吨的超热气体，冲向地球的仅仅是其中一小部分。

https://www.cdstm.cn/popularize/tgtw/201806/t20180606_795936.html

根据图1，2003年发生了面积第3位的最大南极臭氧洞。2003年最强太阳风暴证实了我们提出的观点：太阳风暴破坏臭氧层。

http://202.84.17.73/st/htm/20001005/147625.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

由美国宇航局的太阳动力学观测卫星于2011年2月14日拍摄，呈现了5年来最猛烈的太阳耀斑，太阳中部的黑子是此次耀斑的源头。

　　新浪科技讯 北京时间6月9日消息，美国宇航局的太阳动力学观测卫星观测到5年来最猛烈的太阳辐射大爆发，抵达地球后可引发中度地磁暴，影响卫星通讯和地球上的电力供应。根据太阳动力学观测卫星的观测，除了一次小型辐射风暴外，此次太阳爆发还伴随一次耀斑以及一次日冕物质喷发。

　　美国国家气象局空间天气预报中心项目协调人比尔·穆塔夫表示：“这一次的大爆发非常具有戏剧性。”他指出中型太阳耀斑在6日美国东部时间凌晨1点41分(格林威治标准时间的凌晨5点41分)达到峰值。“我们最初观测到的耀斑规模并不大，在随后出现的喷发过程中，我们观测到高能粒子辐射以及大规模日冕物质喷发。你能观察到从太阳表面喷出的所有物质，景象非常壮观。”

　　穆塔夫指出，空间天气分析人员正密切关注此次太阳爆发，以确定是否导致太阳与地球之间发生磁场碰撞。日地距离在大约1.5亿公里左右。他在接受法国媒体采访时说：“我们的部分工作是进行监视同时确定此次太阳爆发的物质是否飞向地球，因为喷射的物质基本上都是气体并且带有磁场。在一两天时间内，我们将看到太阳喷射的一些物质对地球产生影响，形成地磁暴。我们并不认为这将是一次非常剧烈的地磁暴，但强度还是可以达到中等水平。”

空间天气预报中心表示，此次太阳爆发将在8日引发小型到中型地磁暴，大约从格林威治标准时间的18点开始。任何地磁暴活动都将在24小时内结束。国家气象局说：“太阳辐射风暴中存在大量高能质子，这种类型的活动自2006年12月以来还是第一次观测到。”

宇航局表示，在8日晚上和9日，极地地区还可能观察到北极光和南极光。

https://tech.sina.com.cn/d/2011-06-09/07475626628.shtml

事实上，2011年太阳风暴导致了2011年出现了较大的北极臭氧洞和南极臭氧洞。南极臭氧洞面积在1993-2020年28年中排位第8。

2006年12月初连续爆发的太阳耀斑对我国的短波无线电信号传播造成严重影响，短波通信、广播等电子信息系统发生大面积中断或受到较长时间的严重干扰。12月13日北京时间10时40分前后，太阳又爆发一次大耀斑，广州、海南、重庆等电波观测站的短波探测信号从10时20分左右起发生全波段中断，直至11时15分以后才逐步出现信号，13时30分以后基本恢复正常。

2006年太阳耀斑和南极寒流的共同影响，导致南极臭氧洞面积最大，排在第1位。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331151.html

1998年4月底至5月，太阳风暴不断。在此期间，多颗飞行器发生异常或者失效，最显著的是银河Ⅳ号通讯卫星的失效，它造成美国80％的寻呼业务的损失，无数的通信中断，并使金融交易陷入混乱。

https://www.chinanews.com.cn/cul/2011/03-09/2893113.shtml

1998年的太阳风暴与1998年南极臭氧洞面积排序第2位对应。

2008年12月美国宇航局(NASA)宣布发现磁气圈破了个大洞，比地球宽四倍且还在扩大中。外层空间射向地球的各种有害粒子将更直接的冲击到自然万物和人类社会，过去已经发生过几次。

https://dili.chazidian.com/s13527/

这是2008年南极臭氧洞面积排名第5位的原因。 

表1显示，南极臭氧洞面积最大的前8名都受到较强太阳风暴作用，其中2003年最强烈，2006年、2015年、1998年、2008年和2011年次之。

表1 臭氧洞、太阳活动、异常寒流、月亮赤纬角极值、最热年、厄尔尼诺和拉尼娜对比 

http://finance.ifeng.com/a/20150825/13931633_0.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-991473.html 

“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应” 

我们在1999年撰文提出，到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被地磁层和臭氧层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。

正X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.在80～400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N₂和O₂/O₃所吸收,在15～55km高度的臭氧层,99%的紫外线被O₃所吸收.即在地球磁层、大气层和臭氧层被破坏的时候,到达生物圈的太阳辐射能将增大9%,造成地表温度的大幅度波动.与此同时,到达地表的γ射线、X射线和过量紫外线将造成大规模的生物灭绝.这就是臭氧洞漏能效应.

http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDW199910001191.htm

https://www.doc88.com/p-4317663607230.html

https://www.docin.com/p-344676587.html

近年来，全球暖化的问题一直沸沸扬扬。南极和格陵兰的冰盖都被视为海平面上升的关键因素。这里的冰盖说是宏观方面，指连续覆盖5万平方公里的大陆冰川。层级如下：冰盖-冰帽—冰原—冰川—冰架—海冰。日前有研究指出，南极洲海冰面积从2014以来急减，突然从历史最高点跌至历史最低点，令科学家困惑不已。

据英国《每日邮报》报道，美国太空总署（NASA）周一发表研究报告，称南极洲海冰面积在2014年创下40年新高，到2017年一路缩水至40年新低。过去4年消失的海冰面积已追上北冰洋过去34年内失去的海冰面积。锐减原因仍不清楚，但恐怕会影响极地的生态系统。

南极洲包括南极大陆及其周围岛屿，总面积约1400万平方公里。研究报告显示，团队通过NASA和军方卫星的微波测量，建立至今关于海冰覆盖面积（不含厚度）的最精确描绘。数据显示，在1979至2014年间，南极洲海冰面积一直在扩大。2014年海冰平均为490万平方英里（1270万平方公里），达到有史以来最高点。

但到2017年，南极洲海冰的面积锐减到410万平方英里（1060万平方公里），短短3年间，缩减了210万平方公里。虽然海冰在2018年略有增加，但仍然是自1979年以来的第二低。而到了2019年5月和6月的水平是有史以来的最低水平，超过了2017年。

负责研究的NASA女科学家Clarie Parkinson表示：“海冰对地球气候极其重要，能反射70%的太阳光，但海冰的消失会令海水温度上升，导致全球暖化更严重，恐影响极地生态，包括企鹅、鲸鱼等海洋动物和植物。”

https://www.360kuai.com/pc/91dc46549a2d17334?cota=3&kuai_so=1&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1198727.html

表2  1999-2012年南极海冰变化与厄尔尼诺事件

注: 2014年海冰平均为490万平方英里（1270万平方公里），达到有史以来最高点。2017年，南极洲海冰的面积锐减到410万平方英里（1060万平方公里），短短3年间，缩减了210万平方公里。虽然海冰在2018年略有增加，但仍然是自1979年以来的第二低。而到了2019年5月和6月的水平是有史以来的最低水平，超过了2017年。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_bd64c19e0101ihif.html

http://weather.news.qq.com/a/20140109/012127.htm

http://roll.sohu.com/20140718/n402426913.shtml

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-864190.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-865043.html

表1-2显示，2015年南极臭氧洞的面积排序在1993-2020年28年中为第4名，臭氧洞的面积达到25.6百万平方公里，根据臭氧洞漏能效应，大量高能太阳粒子通过臭氧洞进入南极，导致南极海冰融化在2017年达到最大值。

2018年南极臭氧洞的面积排序在1993-2020年28年中为第14名，臭氧洞的面积达到22.9百万平方公里，进一步导致2019年5月和6月的水平是有史以来南极海冰面积的最低水平，超过了2017年。

我们在1999年提出的臭氧洞漏能效应被实践证实。根据拉马德雷周期，2022-2035年南极海冰面积将逐渐增大，并达到新的峰值。 

两极异常变暖与两极臭氧洞异常扩大有关 

据物理学家组织网（Phys.Org）2022年3月19日报道，题为“南极洲和北极分别比正常温度高出40 ℃和30 ℃（Hot poles: Antarctica, Arctic 40 and 30 degrees Celsius above normal）。”报道称与此同时，地球两极正在经历异常的极端高温，南极洲部分地区比平均温度高出70度（40℃），北极部分地区比平均温度高出50度（30 ℃）。

随着南极洲接近秋季，该地区的气象站周五（2022年3月18日）打破了记录。根据极端天气记录追踪者马克西米利亚诺·赫雷拉（Maximiliano Herrera）的推特消息，高2英里(3234 m)的肯考迪娅站（Concordia station）温度为10度（-12.2℃），比平均温度高70度（40 ℃），而更高的沃斯托克站（Vostok station）温度为0度（-17.7℃）以上，比其历史记录高出27度（15℃）。

沿海的特拉·诺瓦基地（Terra Nova Base）温度远高于冰点，为44.6度（7 ℃）。

使美国科罗拉多州博尔德市美国国家冰雪数据中心（National Snow and Ice Data Center in Boulder, Colorado, USA）的官员大吃一惊,因为他们关注北极温度,它比平均温度高50度,在北极（North Pole）地区周围接近或处于熔点,这在3月中旬是不寻常的,该中心冰科学家沃尔特·迈耶（Walt Meier）说。

沃尔特·迈耶周五（2022年3月18日）晚上告诉相关媒体记者说：“它们是相反的季节。你不会看到南北(两极)同时融化。这绝对是一件不寻常的事。”沃尔特·迈耶补充道:“这非常令人震惊！”

最近刚从南极考察回来的美国科罗拉多大学（University of Colorado）的冰科学家泰德·斯坎博斯（Ted Scambos）说：“哇！我在南极从未见过这样的事情。”

美国威斯康辛大学（University of Wisconsin）气象学家马修·拉扎拉（Matthew Lazzara）说:“当你看到这种事情发生时，这不是一个好迹象。”

马修·拉扎拉监测了东南极洲圆顶C-ii（East Antarctica's Dome C-ii）区的温度，周五记录了14 度(-10℃)，而正常情况下是-45 度(-43 ℃):“这种温度应该在1月份出现，而不是3月份。那里的一月是夏天。这是戏剧性的。”

马修·拉扎拉和沃尔特·迈耶都表示，在南极洲发生的事情可能只是一个随机的天气事件，而不是气候变化的迹象。

但如果这种情况再次或反复发生，而且是全球变暖的一部分，那么就可能需要担心，他们说。也有媒体对南极暖流有报道。

根据美国缅因大学（University of Maine）的气候再分析仪(Climate Reanalyzer)基于美国国家海洋大气管理局(U.S. National Oceanic Atmospheric Administration)的天气模型，周五整个南极大陆的温度比1979年至2000年之间的基准温度高了约8.6度(4.8 ℃)。沃尔特·迈耶说，在已经变暖的平均气温上上升8度是不寻常的，就像整个美国比正常温度水平高了8度一样。

与此同时，周五的北极整体气温比1979年至2000年的平均气温高6度(3.3 ℃)。

相比之下，世界整体气温仅比1979年至2000年的平均气温高1.1度(0.6 ℃)。从全球来看，1979年到2000年的平均气温比20世纪的平均气温还要高0.5度(0.3 ℃)。

沃尔特·迈耶说，南极变暖的真正怪异之处在于，除了其脆弱的半岛以外，南极大陆的变暖程度并不高，尤其是与全球其他地区相比。

据冰雪数据中心报道，南极洲在1979年创下了夏季海冰面积最低的记录，2月底的海冰面积缩小至74.1万平方英里(约190万平方公里)。

沃尔特·迈耶说，可能发生的情况是“一条巨大的大气河”从太平洋向南泵入温暖潮湿的空气。

2021年12月14日有报道称，北极的变暖速度是全球其它地区的两到三倍(which has been warming two to three times faster)，被认为容易受到气候变化的影响，温暖的大西洋空气正从格陵兰岛(Greenland)海岸向北移动。

Last month was hottest January on record, US scientists say(February 13, 2020)

https://blog.sciencenet.cn/blog-212210-1330269.html

两极地区同时异常增温只能用两极臭氧洞异常扩大和臭氧洞漏能效应来解释。

1998年20世纪最热纪录的条件：1997-1998年20世纪最强厄尔尼诺事件，1995-1997年月亮赤纬角最小值，1977-1998年之间没有发生8.5级以上特大地震，1998年南极臭氧洞面积排名第2，1997年北极出现臭氧洞。

2014年、2015年和2016年连续三年最热纪录的条件：2014-2016年连续三年最强厄尔尼诺事件，2014-2016年月亮赤纬角最小值，2013-2016年年之间没有发生8.5级以上特大地震，2015年南极臭氧洞面积排名第4。

2022年3月19日地球两极正在经历异常的极端高温的条件：2020年9月南极出现臭氧洞（面积排序12位），2020年3月北极出现最大臭氧洞。 

结论 

科学家称地球磁场在过去200年中已减弱了15%。

到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧和地磁层，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被臭氧层和地磁层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层，导致两极平流层变冷对流层变暖。

地球的气尾和磁尾具有相同的结构，所以地磁场可以保护大气，地磁增强可以使臭氧洞变小，地磁减弱可以使臭氧洞扩大。

数据显示，在1979至2014年间，南极洲海冰面积一直在扩大。2014年海冰平均为490万平方英里（1270万平方公里），达到有史以来最高点。但到2017年，南极洲海冰的面积锐减到410万平方英里（1060万平方公里），短短3年间，缩减了210万平方公里。虽然海冰在2018年略有增加，但仍然是自1979年以来的第二低。而到了2019年5月和6月的水平是有史以来的最低水平，超过了2017年。

据物理学家组织网（Phys.Org）2022年3月19日报道，题为“南极洲和北极分别比正常温度高出40 ℃和30 ℃（Hot poles: Antarctica, Arctic 40 and 30 degrees Celsius above normal）。”报道称与此同时，地球两极正在经历异常的极端高温，南极洲部分地区比平均温度高出70度（40℃），北极部分地区比平均温度高出50度（30 ℃）。

这与频繁出现的南极臭氧洞有关，臭氧洞面积在2015年、2018年、2020年分别为第4位、第14位、第12位。

两极地区同时异常增温只能用两极臭氧洞异常扩大和臭氧洞漏能效应来解释。

1998年20世纪最热纪录的条件：1997-1998年20世纪最强厄尔尼诺事件，1995-1997年月亮赤纬角最小值，1977-1998年之间没有发生8.5级以上特大地震，1998年南极臭氧洞面积排名第2，1997年北极出现臭氧洞。

2014年、2015年和2016年连续三年最热纪录的条件：2014-2016年连续三年最强厄尔尼诺事件，2014-2016年月亮赤纬角最小值，2013-2016年年之间没有发生8.5级以上特大地震，2015年南极臭氧洞面积排名第4。

2022年3月19日地球两极正在经历异常的极端高温的条件：2020年9月南极出现臭氧洞（面积排序12位），2020年3月北极出现最大臭氧洞。

参考文献 (References) 

杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.

Yang Dong-hong. 2009.Tidal Periodicity and its Application in Disasters Prediction[D]. [Ph. D.thesis]. Changchun：College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin   University. 

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杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307

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杨学祥. 预测重大灾害的天文学方法与能量放大器. 见：中国地球物理学会编, 中国地球物理学会年刊2001.昆明：云南科技出版社.327.Astronomical Methods for Prediction of Great Disasters and Amplifiers of Energy   

相关文献

臭氧洞漏能效应及其形成原因

杨学祥  

【摘要】：正X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.在80～400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N₂和O₂/O₃所吸收,在15～55km高度的臭氧层,99%的紫外线被O₃所吸收.即在地球磁层、大气层和臭氧层被破坏的时候,到达生物圈的太阳辐射能将增大9%,造成地表温度的大幅度波动.与此同时,到达地表的γ射线、X射线和过量紫外线将造成大规模的生物灭绝.这就是臭氧洞漏能效应.

http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDW199910001191.htm

      全文：

https://www.doc88.com/p-4317663607230.html

https://www.docin.com/p-344676587.html 

地球刺激面临大反转？

探索者 2014.2.12    第097期

近日，科学家称地球磁场在过去200年中已减弱了15%，这有可能是地球磁场将反转、两极颠倒的先兆。地球磁极反转真的会发生吗？地球磁极异常对地球人有影响吗？ 

外媒：地球磁场或将反转 地球恐面临灾难性影响

地磁：地球磁场在过去200年中已减弱了15%

据英国《每日邮报》网站1月27日报道，科学家称，地球磁场在过去200年中已减弱了15%，这有可能是地球磁场将反转、两极颠倒的先兆，而这将给地球及人类带来灾难性影响。

科学家说，如果反转真的发生，地球将遭遇强烈太阳风并可能引发持续数月的大规模停电。此外，反转还将导致地球气候发生剧烈变化，并使人类因遭受更多的宇宙辐射而患癌率大幅提升。 

为什么会出现磁场反转？ 

地球是一个各圈层差异旋转的分层地球，即地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同，其中内核快速旋转，由固态的铁组成，外核是黏滞性很低的导电液态铁；在差异旋转及各种天体的作用力下，在外核尤其是内外核交界处形成快速旋转的环形电流，从而生成了地磁场。地核和地幔的差异旋转导致圈层角动量交换，部分自转动能通过摩擦转变为热能，积累在外核，形成地球内部唯一的液态圈层。与此同时，由于角动量交换，地核旋转变慢，地幔旋转变快，圈层差异旋转方向发生反向变化，导致地球磁极倒转。所以，地磁变化与外核旋转热涡流密切相关。根据人造卫星过去20年录得的磁场变化数据，发现在地下深层产生地球引力的熔流，在接近南北极位置出现巨大旋涡，并以加强磁场逆转的方向转动，因而削弱现有磁场，可能会导致两极易位。

地球磁场本身异常是引起气候、地质等变化的重要因素

地球磁极变化将产生什么影响？ 

人们普遍忽视地电和地磁的存在，认为它们很微弱。事实并非如此。一个偶然的机会，我发现一片树林明显地向北方倾斜，原来北部有平行的高压电线，电磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。地磁场的异常变化使地表地电场也发生变化，形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空，带的是正电；从地电负异常区蒸发到高空，带的是负电。带有异种电荷的云团最容易相互吸引而形成雷雨。相反，带有同种电荷的云团相互排斥，形成该地区的干旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区，它们之间的地区是明显的干旱区，其中就有最干旱的撒哈拉沙漠；其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区，在正、负电异常的交界带，是高降水量区。当电磁异常区发生变动时，电场的强度和极性也发生相应变化，由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区发生。

谈到地质变化，地磁地电还与地震有密切关系，现在地震观测的一个重要手段就是对地磁(电)的监测。至于内在的机理，举个例子，携带大量磁性粒子的地下岩浆因为失去地磁的束缚而改变流向和流速，流向的改变将使地球固有板块的运动规律发生变化，而流速的降低将使岩浆自身的温度平衡机制遭到破坏，使地球不同部位之间地温温差增大，这将会产生地震频率和强度的增加。 

磁场减弱将使南北两极海冰大量融化 

到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被臭氧层阻隔的2%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。

拉马德雷现象就是太平洋上空高速气流方向转换的现象，拉马德雷暖位相增强厄尔尼诺事件，拉马德雷冷位相增强拉尼娜事件，从而影响大气环流和全球气候变化。

这两个“漏能效应”也使太阳能量进入两极，北极和南极大陆边缘的海冰大量融化，打开南美洲德雷克海峡的海冰开关，减弱秘鲁寒流，进一步增强厄尔尼诺现象。与此同时，增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气，使臭氧洞进一步扩大，从而进一步影响气候，增加灾害性天气发生的几率。

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。 

最新模型解释地球磁场诡异向西移动

地球磁场保护了地球不受到来自太阳带电粒子流的影响，避免它成为贫瘠的、类似火星的不毛之地。在过去的300年间，科学家们记录了磁场向西漂移的特征，却一直无法解释其中的原因。基于之前研究获得的见解，以及近四个世纪收集的数据，一支国际科学家小组提出了一个新模型，以解释地球磁场向西漂移的原因。

基于长达400年收集的数据，包括十多年的持续全球卫星观测，奥伯特的研究小组创造了第一个解释磁场向西漂移的模型。引力导致内核和地幔对齐，逼迫外核的流体金属形成巨大的旋转漩涡，也被称为环流。这些环流大的深至2700千米深处的地幔层，较小的环流则靠近地表。由于这些环流主要集中在低纬度地区，核心对流驱逐它们并推动它们向西移动，模型这样显示。

https://tech.ifeng.com/discovery/special/earth-magnetic-field/